Сущность процесса сушки песка в кипящем слое заключается в следующем. Слой песка 2 (рис. 2.8), лежащий на перфорированной решетке 3, продувается горячими топочными газами, имеющими температуру 500-7000С, в результате чего образуется «кипящий» слой песка.
Благодаря большой скорости многочисленного количества струй горячих топочных газов и смыванию ими почти каждой песчинки, расположенный на решетке слой песка почти мгновенно высыхает. Сухие зерна песка «всплывают» кверху и через верх регулирующей заслонки 12 перетекают в желоб 11, а сырые частицы и комья песка опускаются вниз к горячей решетке, к более горячим топочным газам. Попавшие на решетку комья сырого песка быстро переходят в кипящее состояние и поднимаются кверху, а мелкие камешки движутся по наклонной решетке и через зазор между решеткой и регулирующей заслонкой 12 удаляются из кипящего слоя.
2.8. Установка для сушки (охлаждения) песка в кипящем слое:
1 - загрузочное отверстие; 2 - слой песка; 3 - перфорированная решетка; 4 - нагнетающий воздухопровод; 5 - газопровод; 6 - дутьевой вентилятор; 7 - газовые двухпроводные горелки; 8 - камера сжигания; 9 - камера смешивания; 10 - фурмы; 11 - желоб; 12 - регулирующая заслонка; 13 - камера сушки; 14 - трубопровод отходящих газов; 15 - тяга регулирующей заслонки
Установка работает непрерывно: по мере сушки и удаления сухого песка через желоб 11 сырой песок добавляется через загрузочное отверстие 1. Установка представляет собой сварной вертикальный барабан из трех камер. В камере 8 сжигается газ, в камере 9 топочные газы с температурой 1100—1200° С смешиваются (до температуры 400—800° С) с воздухом, поступающим через фурмы 10. Боковые стенки третьей камеры 13 (камера сушки) изготовляют из толстолистовой стали, а наклонную решетку 3 — из жаростойкой стали. Проходное сечение отверстий в решетке диаметром 2,5—3 мм составляет 6—7% ее площади.
Для охлаждения песка рядом с установкой для сушки монтируют установку для его охлаждения. Сухой и нагретый песок выходит из печи по желобу 11 в охладительную камеру с дутьевым подом, наклонной решеткой и двухзонной регулирующей заслонкой такой же конструкции, как и в сушильной печи. Воздух для охлаждения песка подается в охладительную камеру вентилятором.
Производительность таких установок 8—10 т/ч, а производственной площади они занимают значительно меньше, чем барабанные сушила. Установки для сушки и охлаждения песка подобных конструкций нашли применение в технологическом процессе изготовления стержней по нагреваемой оснастке. Широкую известность получили установки для сушки и одновременного охлаждения песка другой конструкции. Принцип работы этих установок аналогичен принципу работы описанной выше установки в кипящем слое, а конструктивное исполнение иное. Схема одной из таких установок изображена на рис. 2.9.
Вентилятор 1 подает воздух в газовую или мазутную горелку 2 и в камеру смешения 3, где он несколько охлаждает топочные газы до 600—800° С. С этой температурой смесь воздуха и продуктов сгорания проходит через сопла сушильной решетки 7 в камеру сушки 6. Песок, предназначенный для сушки, транспортируется в бункер 5 сырого песка, из которого вибропитателем 4 равномерно подается в камеру сушки 6. Производительность вибропитателя можно регулировать (в весьма широких пределах) либо изменением угла его наклона, либо изменением частоты и амплитуды вибратора. Просушенный в камере 6 песок собирается в лотке 8 сушила; при соответствующей массе автоматически открывается откидной клапан и песок поступает на решетку 9 охлаждающей камеры 13. Смесь воздуха и продуктов сгорания с температурой 50° С выбрасывается через циклон 10 в атмосферу. В камере 13 песок охлаждается воздухом, нагнетаемым вентилятором 14, и проходит через отверстия в решетке 9. Охлажденный до температуры 30° С песок через клапан-мигалку 11 пересыпается на ленточный конвейер 12 Топка внутри выложена огнеупорным кирпичом. Сушильная решетка 7 изготовлена из жаростойкой стали. Установка оборудована устройствами для автоматического измерения температуры газов сгорания при входе в камеру сушила, при выходе их из сушила и при выходе из охлаждающей камеры.
Производительность установок подобного типа 2,5—5 т/ч. Начальная влажность песка 3—8%, конечная - близка к нулю. Мощность установки 15кВт, масса 3 т, габаритные размеры 3627 X 3100 X х 3400 мм.
Главное преимущество этих установок — высокая эксплуатационная надежность и качество просушиваемого материала.
Установки для сушки песка в потоке горячих газов. В некоторых литейных цехах используют установки для сушки песка в пневмопотоке. Сущность их работы заключается в том, что в транспортный трубопровод 1 (рис. 2.10) всасывающей пневмотранспортной установки подаются из топки 2 горячие газы (продукты сжигания природного газа) и сырой песок через загрузочную воронку с дозатором 3. Во время движения по трубопроводу в потоке горячих газов песок высыхает и осаждается через циклон 4 в бункере 5, а отработанные и несколько охлажденные газы, очистившись в фильтре 6, выбрасываются вентилятором 7 в атмосферу.
Такие установки не нашли широкого распространения из-за относительно низкой производительности, значительного износа колен трубопроводов, трудностей очистки запыленных газов и пр. В последнее время находят применение установки для сушки и охлаждения песка в вихревых аппаратах производительностью 3—5 т/ч. Вихревой аппарат (рис. 2.11) представляет собой вертикальную камеру 1 с расширением в верхнем торце.
В нижнюю зону камеры через патрубок 2 тангенциально вводятся горячие газы со взвешенными частицами влажного песка, которые приобретают в этой зоне вихревое движение. Поток газов и сыпучего материала, сохраняя свое вихревое движение, поднимается в верхнюю зону камеры, где сушка и завершается. В верхней зоне вихревой камеры установлена подпорная диафрагма 3 для изменения времени пребывания материала в камере. Материал при вихревом движении газов в основном располагается по стенкам камеры и, подходя к верхнему торцу, упирается в диафрагму 3, при этом незначительная часть материала вместе с газами попадает в осадительную камеру, а остальная, прижимаясь к стенкам, сползает в нижнюю зону и в бункер. В нижней зоне камеры скорость газа повышается и поэтому часть материала снова поднимается в верхнюю зону, т. е. материал циркулирует, что способствует его равномерной сушке.
Для охлаждения песка последовательно с сушильной камерой встраивается аналогичной конструкции вихревая охладительная камера. Вихревые установки более производительны и экономичны, чем установки для сушки песка в пневмопотоке.