Бункерные сушилки. 
Оборудование подготовительных процессов заводов пластмасс

Полимеры, характеризующиеся низкой гигроскопичностью, зачастую вообще не сушат. Если же все-таки в материале содержится влага, то его короткое время подсушивают и подогревают для увеличения производительности непосредственно перед процессом переработки. Как правило, в промышленности для этого используются сушилки бункерного типа [1].

Принцип действия бункерной сушилки показан на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Схема работы бункерной сушилки:

• 1 — отвод влажного воздуха из сушилки; 2 — подача воздуха в сушилку; 3 — управляющий клапан; 4 — нагреватель; 5 — линия выгрузки сырья;
• 6 — полимерное сырье

Через материал в бункере, снизу вверх, прогоняется нагретый до заданной технологией температуры сушки воздух. Воздух отбирает из материала влагу и далее, в зависимости от типа сушилки, выбрасывается в окружающее пространство или освобождается от этой влаги.

Одновременно при заборе из нижней части бункера уже высушенного материала, в верхнюю часть бункера (вручную или с помощью вакуумного загрузчика) добавляется новый материал. Таким образом, материал, по мере сушки, перемещается в бункере сверху вниз.

Бункерные сушилки состоят из блока с нагревательным элементом, воздуходувки и бункера осушки; также они оснащаются защитой от перегрева материала. Традиционная сушилка этого типа имеет цилиндрический бункер с конусным основанием. Такая форма позволяет предотвратить залипание материала. Бункер у сушилки полимеров должен быть изготовлен из высококачественной нержавеющей стали, это обеспечивает его долговременную работу.

В промышленности переработки пластмасс для подсушки и предварительного подогрева негидроскопичных полимеров широко используются бункеры-сушилки, которые устанавливаются непосредственно на термопластавтоматах или червячных прессах (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Схема сушильного бункера:

• 1 — крышка; 2 — ручка; 3 — бункер; 4 — разделитель; 5 — нижний конус;
• 6 — задвижка; 7 — место крепления; 8 — патрубок выпуска воздуха;
• 9 — шарниры крышки; 10 — вентилятор; 11 — нагреватель; 12 — смотровое

окно; 13 — электрическая панель управления; 14 — цилиндр нагрева воздуха;

15 — кольцевой крюк; 16 — температурный датчик; 17 — смотровое окошко у основания; 18 — шарниры бункера; 19 — задвижка; 20 — разгрузочное отверстие В такой конструкции полимерное сырье загружается сверху в сушильный бункер 3. Воздух вентилятором 10 продувается через электрический калорифер 11, оттуда поступает через диффузор в бункер 3 с подсушиваемым материалом. Полимерное сырье сушиться за счет продувания горячего воздуха снизу вверх, что позволяет удалить влагу с поверхности гранул. Отработанный воздух через фильтр, установленный на фланце патрубка 8, выходит наружу. Регулировка протока воздуха и температуры сушки производится с помощью контроллера с цифровым дисплеем 13. Оператору необходимо лишь правильно выставить необходимые параметры и запустить автоматическую подачу сырья в бункер-сушилку. Для проверки количества сырья в бункере имеется смотровое стекло 12.

Автоматические бункерные сушилки для сушки полимерного сырья используют различные технологии сушки гранулированного полимерного материала [3].

Во-первых, это сушка с использованием горячего воздуха. При этой технологии входящий в бункер сушилки воздух забирается из помещения, где установлена сушилка и уже может содержать влагу, в зависимости от времени года и других факторов. Исходящий, насыщенный влагой из материала, воздух выбрасывается в то же помещение, что также увеличивает влажность входящего воздуха. Вместе с воздухом в помещение выходит тепло, что повышает температуру в помещении. Тепловые потери ведут к высоким затратам электроэнергии на сушку. Подводимая к сушилке электрическая мощность максимально высока.

Такие сушилки подходят для сушки полимерного сырья с невысокими требованиями по качеству сушки. С точки зрения стоимости сушки 1 кг полимерного сырья, эти сушилки самые неэффективные, но имеющие при этом самую низкую стоимость.

Во-вторых, это сушка с использованием горячего сжатого воздуха. В сжатом воздухе находится меньшее количество влаги, чем в несжатом. Можно считать такой воздух относительно сухим. При расширении внутри бункера, когда воздух увеличивается в объеме, влага из материала поглощается расширяющимся горячим воздухом. Исходящий воздух вместе с влагой выбрасывается в помещение. В некоторых моделях подобных сушилок осуществляется зонный впрыск воздуха с подогревом сырья, что помогает экономить электроэнергию. Важное отличие сушилки сжатым горячим воздухом от сушилки просто горячим воздухом в том, что горячий сжатый воздух поглощает влагу из материала гораздо эффективнее, чем несжатый.

Такие сушилки хорошо зарекомендовали себя и подходят для полимерного сырья с высокими требованиями по качеству сушки, при относительно невысоких затратах электроэнергии. С точки зрения стоимости сушки 1 кг полимерного сырья, такие сушилки достаточно эффективны и имеют при этом среднюю стартовую стоимость и отсутствие дополнительных затрат на замену фильтров в будущем.

Снизить энергопотребление при сушке полимерного гранулята с применением сжатого нагретого воздуха можно путем использования, например, двухконтурной технологии сушки (рис. 4.4), по которой предварительный нагрев гранулята осуществляется во вторичном контуре «В» — подогретым воздухом, засасываемым из окружающей среды, а затем сжатым воздухом (контур «А»). Эта технология позволяет одновременно уменьшить и расход сжатого воздуха [4].

Сушилки бункерного типа эффективны для удаления поверхностной влаги, содержащейся в материале. Устройства данного типа имеют сравнительно небольшую стоимость, долговечны и легки в эксплуатации, однако они не позволяют эффективно высушивать полимерные материалы, содержащие внутреннюю влагу.

Оборудование, основанное на конвекционных механизмах обезвоживания, не обеспечивает достаточно высокого качества сушки и характеризуется большой энергоемкостью процесса. Указанные недостатки конвекционной сушки обусловлены спецификой взаимодействия горячего воздуха с высушиваемыми объектами на различных этапах процесса сушки. На начальном этапе сушильного процесса взаимодействие протекает достаточно эффективно, энергоемкость процесса мала, а скорость сушки достаточно высока. Однако, по мере высыхания продукта и связанного с этим снижения его теплои массопроводящих характеристик, все большая доля тепловой энергии не проникает в глубь высушиваемых продуктов, а переизлучается в пространство. Энергоемкость процесса возрастает, время сушки многократно увеличивается, возникают локальные перегревы продукта (в первую очередь, его поверхностных слоев). А это напрямую отражается на качестве готовой продукции [2].

Рис. 4.4. Схема двухконтурной технологии сушки.

Для более эффективного и глубокого удаления влаги из гранулята ранее широко использовались вакуумные сушильные системы. Принцип их работы заключается в следующем: вода при обычном давлении испаряется при 100 °C, но если понизить давление, например, до 400 мбар, то ее испарение будет происходить уже при температуре около 45 °C. Благодаря использованию этого принципа вакуумные устройства позволяют сушить полимерные материалы, обладающие низкой термостабильностью, не подвергая их термической деструкции. Долгое время вакуумные сушилки оставались единственным технологическим решением эффективного удаления влаги из полимера [1].

С развитием полимерной отрасли и появлением новых материалов требования к содержанию остаточной влажности постоянно росли. На смену устройствам предварительного нагрева и вакуумным системам, несмотря на существенно более высокую стоимость, пришли влагопоглотительные сушилки.