Сушильное оборудование

Энергетическое обследование сушильного оборудования позволяет определить, сколько тепловой энергии расходуется на удаление заданного количества влаги из материала при сохранении необходимого качества готовой продукции. Для этого сопоставляют начальную и конечную влажность материала, производительность сушилки, расход топлива или пара и параметры воздуха, участвующего в процессе сушки.

В отличие от обследования паровой системы, где оценивают производство и передачу тепловой энергии потребителям, здесь рассматривают конечный технологический процесс — испарение влаги. Основной показатель эффективности связан не просто с количеством высушенного сырья, а с массой фактически удалённой воды.

Влажность материала и удельные энергозатраты на сушку

При оценке сушильного оборудования важно установить, сколько влаги содержится в материале до обработки и сколько остаётся после неё. Разница между начальным и конечным влагосодержанием, с учётом массы обрабатываемого материала, позволяет определить количество удалённой воды.

Этот показатель необходим для корректного сравнения энергопотребления. Например, две партии одинаковой массы могут поступать в сушилку с разной исходной влажностью. Для получения продукции с одинаковой конечной влажностью из более влажной партии потребуется удалить больше воды. Следовательно, повышенный расход тепла на тонну исходного сырья не обязательно означает неэффективную работу оборудования.

Поэтому при обследовании определяют удельную энергию влагосъёма — количество затраченной энергии в расчёте на массу удалённой воды. Такой показатель позволяет сопоставлять режимы сушки с учётом фактически выполненной технологической работы.

Какие данные необходимы для энергетического обследования

Для анализа используют сведения о начальной и конечной влажности материала, массе обрабатываемой партии, температуре и влажности воздуха, расходе топлива или пара, а также графики работы сушильного оборудования.

Данные о массе и влажности материала необходимы для составления материального баланса: определения количества поступившего материала, удалённой влаги и полученной продукции. Расход топлива или пара характеризует подведённую тепловую энергию, а параметры воздуха позволяют оценить условия переноса и удаления влаги.

Графики работы помогают сопоставить энергопотребление с продолжительностью сушки и фактической загрузкой установки. Если процесс состоит из нескольких режимных периодов, их необходимо учитывать при сравнении затрат и результатов обработки.

Особое значение имеет сопоставимость исходных условий. Без сведений о влажности материала на входе и выходе нельзя установить фактическую массу удалённой воды и обоснованно оценить перерасход тепловой энергии.

Тепловой баланс сушилки и удаление влажного воздуха

Подведённая к сушилке энергия используется для нагрева материала, испарения содержащейся в нём влаги и поддержания необходимых условий технологического процесса. Часть тепла уходит с удаляемым влажным воздухом, а часть передаётся окружающей среде.

При обследовании составляют тепловой баланс сушильной установки, сопоставляя поступление энергии с её использованием и отводом. Для этого анализируют расход топлива или пара, температурные параметры процесса и состояние воздушных потоков.

Повышенное теплопотребление может объясняться необходимостью достижения заданной конечной влажности. Однако причиной также могут быть неэффективные условия отвода влажного воздуха, при которых из установки удаляется значительное количество тепла.

Чтобы разграничить эти причины, специалист рассматривает материальный и тепловой балансы совместно. Это позволяет определить, обусловлен ли расход энергии необходимым влагосъёмом или требуется дополнительная оценка работы воздушной системы сушилки.

Рециркуляция воздуха и использование уходящего тепла

В ряде сушильных установок предусмотрена рециркуляция — возврат части отработанного воздуха в технологический процесс. Такое решение может уменьшать потребность в нагреве свежего воздуха, поскольку возвращаемый поток сохраняет часть тепловой энергии.

Возможность рециркуляции зависит от влажности воздуха и требований к сушке. Если возвращаемый воздух содержит слишком много влаги, его использование может затруднять дальнейшее удаление воды из материала. Поэтому увеличение доли рециркуляции нельзя рассматривать как универсальный способ снижения энергопотребления.

Отдельно оценивают возможность рекуперации — передачи теплоты уходящего влажного потока другому потоку без обязательного возврата самого воздуха в сушилку. Для выбора такого решения необходимо учитывать температуру и влажность удаляемого воздуха, режим работы установки и технологические ограничения.

При обследовании определяют, какие варианты использования уходящего тепла заслуживают дополнительной технической оценки. Возможная экономия зависит от фактических параметров потоков и должна подтверждаться расчётом для конкретного режима работы.

Результат обследования сушильного оборудования

По результатам анализа формируют материальный баланс влаги и тепловой баланс сушилки. На их основе определяют удельный расход энергии на удаление воды, оценивают связь энергопотребления с исходной и конечной влажностью материала и выделяют условия возможного использования теплоты уходящего воздуха.

Полученные результаты позволяют сопоставить режимы обработки разных партий, определить необходимость проверки рециркуляции и рассмотреть варианты рекуперации с учётом требуемого качества готовой продукции.

При этом без измерений влажности материала до и после сушки нельзя обоснованно утверждать, что высокий расход топлива или пара является энергетическим перерасходом. Изменение режима должно оцениваться одновременно по энергозатратам, количеству удалённой влаги и результату технологического процесса.

Вопросы выявления отклонений в режимах оборудования рассмотрены в разделе «Выявление неэффективных режимов работы оборудования». Дополнительные сведения о зависимости энергозатрат от производственной нагрузки представлены в материале «Как нагрузка оборудования влияет на энергопотребление».