Гранулятор (окомкователь) - (англ. granulator, granulating mill, granulating machine, pellet-mill) устройство для грануляции (окомкования, пеллетизации, озернения, окускования) тонкоизмельченных материалов, способствующее увеличению производительности агломерационных машин. Грануляторы экструдерные используются для переработки предварительно измельченных полимерных отходов для получения гранулированного вторичного сырья. Основная задача заключается в получении чистого и однородного сырья, которое в дальнем используется в литьевом (экструзионном) оборудовании. Кроме этого, полученное сырье используется для приготовления суперконцетратов, наполненных композиций и компаундов. Барабанные грануляторы
Процесс гранулирования в аппаратах барабанного типа любой конструкции имеет одну общую черту — образование гранул идет при смачивании исходного сырья через разбрызгивающие приспособления.
Существенным недостатком грануляторов этого типа является скольжение материала по стенкам барабана (налипание массы на стенки барабана уменьшает скольжение, но поддерживать постоянную толщину налипшего слоя трудно), вследствие чего ухудшается перемешивание, снижается эффективность работы аппарата и уменьшается его производительность. Кроме того, процесс гранулирования осложняется налипанием материала на стенки барабана, для устранения которого применяются скребки, цепи, укрепленные внутри барабана вдоль оси или под углом к ней; штанги, совершающие свободное поступательное движение в радиальном направлении. Однако применение этих устройств незначительно увеличивает эффективность работы аппаратов.
К основным недостаткам этого способа следует отнести также сложность регулирования процесса ввиду затруднения визуального контроля за ходом гранулирования. Так же трудно организовать автоматизированный контроль и управление процессом, что объясняется необходимостью учитывать множество технологических, конструктивных и других факторов на процесс гранулирования. Кроме того, при большой нагрузке снижается эффективность работы гранулятора, вследствие уменьшения живого сечения аппарата, а поэтому и длины пути, проходимого гранулам.
Грануляторы барабанного типа для непосредственного гранулирования азот- фосфор- и калийсодержащих удобрений из их растворов или плава в присутствии пара и воды. Барабан гранулятора изготавливается из стали, изнутри он покрыт листами резины. Сыпучие материалы подаются по желобу, плав или раствор азотсодержащих компонентов поступает через верхний распределитель непосредственно на слой гранулируемой смеси, пар вводится под слой материала. Для поддержания определенной высоты слоя гранул па выходе из барабана установлено подпорное кольцо. Привод гранулятора осуществляется от электродвигателя через редуктор (модуль 25:1), прямозубую шестерню и прямозубое кольцо, насаженное на барабан.
В производстве сложно-смешанных удобрений мощностью 100 тыс. т/год (в натуре) применяют грануляторы длиной 5,5 м и диаметром 2 м. Их производительность 40—60 т/ч, частота вращения 0,17 с-1 (10 об/мин), мощность электродвигателя 11 кВт. При поддержании оптимальных условий гранулирования этот агрегат работает достаточно стабильно и надежно.
Барабанный гранулятор может представлять собой горизонтальный цилиндрический барабан, вращающийся на бандажных опорах, который с одной стороны имеет входное отверстие, снабженное системой подачи смеси исходных компонентов, с другой — выходное отверстие. Внутрь барабана введен коллектор для распределения жидких компонентов, воды и связующих веществ. Отличительной особенностью одного из барабанных грануляторов является заполнение части его объема мелющими телами (шарами). Под действием шаров гранулируемая смесь измельчается, тщательно перемешивается с жидкой фазой и в виде готовой смеси) наносится плотным слоем на внутреннюю стенку барабана. Слой срезается со стенки барабана в верхнем положении, и образующиеся при этом чешуйки1, подают обратно на мелющие тела, окатываются, наращиваются новые слои и уплотняются.
Описанная конструкция гранулятора обладает рядом преимуществ; появляется возможность перерабатывать материалы трудно поддающиеся гранулированию, значительно улучшается однородность гранул по химическому составу и крупности, повышается их плотность и прочность. Для гранулирования сложно-смешанных удобрений широко используют горизонтальные вращающиеся барабаны с гладкой внутренней поверхностью. При вращении барабана происходит разминание, окатывание или перебрасывание материала, что обеспечивает многократно повторяющееся соприкосновение частиц благодаря этому возникает естественная когезия. Если удобрение содержит жидкую фазу в количестве, оптимальном для агломерирования твердых частиц, то происходит гранулирование материала. Жидкие компоненты вводят, как правило, непосредственно Б барабан на поверхность и под слой гранулируемого материала. Обычно, в качестве смачивающего вещества или пластификата при гранулировании суперфосфата вводят воду, при гранулировании сложно-смешанных удобрений аммонизирующие растворы, фосфорную или серную кислоту, а также растворы и пульпы различных удобрений. Теплый свежий камерный суперфосфат можно гранулировать без добавления воды.
При исследовании условий работы таких барабанов было установлено, что гранулирование материалов, обладающих оптимальными для агломерирования свойствами, наиболее эффективно при частоте вращения барабана, составляющей 50% критической. При критической частоте вращения, значение которой равно 1,28 √D 1/с или 76,5 √D об/мин (где D — диаметр барабана, м), материал прижимается к поверхности барабана под действием центробежной силы. Если скорость вращения барабана составляет 50% его критической скорости, то облегчается равномерное смешение жидкости с твердыми частицами материала и предотвращается образование крупных комков.
Барабанный гранулятор для гранулирования суперфосфата представляет собой полый вращающийся барабан (рис. 39), опирающийся бандажами 2 на опорные ролики 4. На барабан насажена венцовая шестерня 3, которая соединена с электродвигателем 7 через редуктор и текстропную (клиновую) передачу. Внутри барабана по его окружности (на расстоянии 1 м от входа) Расположены направляющие лопасти. На входе в барабан установлены подпорные кольца, обеспечивающие определенную загрузку суперфосфатом. Внутрь барабана подведена труба с тремя форсунками 5 для распределения воды. Для очистки стенок от налипшего на них суперфосфата установлен нож 6 из диабазовой плитки так, чтобы толщина налипшего слоя не превышала 20—50 мм. Вода в форсунки подается насосом, который создает давление 0,4—0,5 МН/м2 (4—5 кгс/см2), достаточное для образования тонкой водяной пыли. Первая форсунка, через которую вводится 70% воды, установлена на расстоянии 6,5 м от выходного отверстия гранулятора, вторая — на расстоянии 5 м и третья — на расстоянии 1 м от выхода. Характеристика типовых грануляторов приведена ниже:
К основным недостаткам этих грануляторов относятся:
- недостаточная эффективность существующей системы очистки внутренних стенок барабана и его течек от налипшего продукта, что снижает степень использования оборудования в результате частых остановок аппарата и с необходимостью применения ручного труда;
- несовершенство системы привода барабана, которая имеет большие пусковые моменты на приводном валу при отсутствии плавного регулирования числа оборотов гранулятора и муфты совершенной конструкции, что ведет к частым поломкам в систем привода и остановкам аппарата;
- несовершенство конструкции распылительных форсунок, которые часто забиваются материалом, в результате чего наблюдается неравномерное увлажнение гранулируемой массы и ухудшается регулирование режима работы гранулятора;
- отсутствие эффективных средств распределения и дозирований исходных компонентов (ретура, мела, шихты, воды) ведет к неравномерному их соотношению в процессе гранулирования и нарушению режима работы барабанного гранулятора;
- отсутствие устройств герметизации барабана и течек грануле тора повышает запыленность в цехе;
- высокий процент возврата — до 50%.
- Для устранения некоторых имеющихся конструкционных недостатков проводятся следующие мероприятия: на бункер шихты и течки устанавливаются вибраторы (для устранения возможности налипания продукта);
- в выгрузочных и загрузочных течках устанавливаются резиновые шейки (для ускорения и удобства очистки);
- стенки барабана внутри обкладываются листами резины толщиною 4—3 мм для предотвращения налипания продукта;
- с помощью лабиринтового или торцевого уплотнения течки герметизируют подачу исходных компонентов в гранулятор для уменьшения просушки;
- усовершенствуется система привода (увеличен модуль, улучшена обработка и т. д.).
|
