Πώς λειτουργεί ένας βιομηχανικός στεγνωτήρας τύμπνων; Ποια πηγή θερμότητας είναι η πιο οικονομική για χρήση;

Ανάλυση της αρχής λειτουργίας και της ενεργειακής πηγής θέρμανσης του βιομηχανικού στεγνωτήρα τύμπανο
1Γενική εικόνα του βιομηχανικού στεγνωτήρα τύμπανου
Ο βιομηχανικός στεγνωτήρας τύμπανου είναι ένας εξοπλισμός συνεχούς ξήρανσης που χρησιμοποιείται ευρέως σε τομείς όπως τα σιτηρά, η χημική μηχανική, τα ορυκτά και τα ζωοτροφές.,συσκευή τροφοδοσίας/αποφόρτωσης, σύστημα επεξεργασίας καυσαερίων κλπ. Επιτυγχάνει αποτελεσματική αφυδάτωση μέσω άμεσης ή έμμεσης επαφής θερμού αέρα και υλικών.Σύμφωνα με το "Διαχειρίδιο σχεδιασμού εξοπλισμού ξήρανσης" (Chemical Industry Press), 2018), οι στεγνωτήρες τύμπου αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 30% της αγοράς βιομηχανικών εξοπλισμού στεγνώσεως και είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για την επεξεργασία υλικών με υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία και μεγάλες ποσότητες.

2Αρχή λειτουργίας του στεγνωτήρα τύμπου
(1) Βασική ροή εργασίας
Τροφοδοσία: Τα υγρά υλικά εισάγονται ομοιόμορφα στο τύμπανο με μεταγωγικό βίδας ή με μεταγωγικό ζώνης.

Επίδραση θερμού αέρα: Ο θερμός αέρας υψηλής θερμοκρασίας (άμεσα ή έμμεσα θερμαινόμενος) έρχεται σε επαφή με το υλικό του τύμπανου σε αντίστροφη ή συγχρονική ροή, και το νερό εξατμίζεται.

Σκούπωση κυλίνδρων: Ο τύμπανος περιστρέφεται με χαμηλή ταχύτητα 2 έως 8 στροφές/min. Οι ενσωματωμένες πλάκες ανύψωσης κρατούν τα υλικά σε συνεχή περιστροφή για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη θέρμανση.

Αποδέσμευση καυσαερίων: Τα υγρά καυσαέρια αποδέχονται μετά τη διέλευση από διαχωριστή κυκλώνων ή φίλτρο σακούλας.

Εκφόρτωση: Το ξηρό υλικό εκφορτώνεται από την άκρη του τύμπανου, με περιεκτικότητα σε υγρασία έως 12% έως 15% (ανάλογα με το υλικό).

(2) Τρόπος ροής θερμού αέρα
Τύπος συγχρονικού ρεύματος: ο θερμός αέρας ρέει προς την ίδια κατεύθυνση με το υλικό, κατάλληλος για θερμικά ευαίσθητα υλικά (όπως τρόφιμα και φάρμακα), αποφεύγοντας την τοπική υπερθέρμανση.

Τύπος αντίστροφης ροής: Ο θερμός αέρας ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση από το υλικό, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη απόδοση ξήρανσης και είναι κατάλληλος για υλικά υψηλής υγρασίας (όπως σκουριά και λάσπη).

Τύπος διασταυρούμενης ροής: ο θερμός αέρας περνά κατακόρυφα μέσα από το στρώμα υλικού, με χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας αλλά ελαφρώς φτωχότερη ομοιομορφία (αναφορά: Mujumdar, Handbook of Industrial Drying, 2014).

3Επιλογή πηγής θερμότητας και ανάλυση εξοικονόμησης ενέργειας
Η πηγή θερμότητας ενός βιομηχανικού στεγνωτήρα επηρεάζει άμεσα το λειτουργικό κόστος και την απόδοση στεγνώσεως.η σύγκριση της κατανάλωσης ενέργειας των διαφόρων πηγών θερμότητας είναι η ακόλουθη::

Σημείωση: Ο συντελεστής απόδοσης (COP) μιας αντλίας θερμότητας μπορεί να φθάσει το 3 έως 4, πράγμα που σημαίνει ότι για κάθε 1 kW ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται, παράγεται 3 έως 4 kW θερμικής ενέργειας.Αυτό είναι κατάλληλο μόνο για ξήρανση χαμηλής θερμοκρασίας..

(1) Η επιλογή της πιο ενεργειακά αποδοτικής πηγής θερμότητας
Καθαρότητα χαμηλής θερμοκρασίας (< 80°C): Οι αντλίες θερμότητας είναι οι πιο ενεργειακά αποδοτικές, με λειτουργικά κόστη 20% έως 30% χαμηλότερα από εκείνα του άνθρακα (Τεχνολογία στεγνώσεως, 2022).

Στεγνώσεις μεσαίας και υψηλής θερμοκρασίας

Το φυσικό αέριο έχει την υψηλότερη συνολική απόδοση κόστους (υψηλή θερμική αξία και χαμηλή ρύπανση).

Τα πελέτα βιομάζας είναι πιο οικονομικά σε περιοχές πλούσιες σε γεωργικά και δασικά απόβλητα (μείωση των εκπομπών κατά περισσότερο από 50%, σύμφωνα με τα στοιχεία του FAO).

Ξήρανση σε υψηλές θερμοκρασίες (> 300°C): Φούρνοι θερμικού πετρελαίου με καύση άνθρακα ή φυσικού αερίου, αλλά απαιτείται σύστημα καθαρισμού καυσαερίων.

(2) Τεχνολογία βελτιστοποίησης εξοικονόμησης ενέργειας
Ανακύκλωση θερμότητας από απόβλητα: Η ανταλλαγή θερμότητας των καυσαερίων μπορεί να αυξήσει την αποδοτικότητα κατά 10% έως 15% (Mujumdar, 2014).

Ελέγχος μεταβλητής συχνότητας: Ρυθμίστε την ταχύτητα τύμπανο και τον όγκο θερμού αέρα σύμφωνα με την περιεκτικότητα σε υγρασία του υλικού για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας (IEEE Transactions on Industry Applications, 2021).

Ηλιακή ενέργεια: Συνδυασμός ηλιακών συλλέκτρων για τη μείωση της εξάρτησης από ορυκτά καύσιμα (Ανανεώσιμη Ενέργεια, 2023).

4- περιπτώσεις εφαρμογής και τάσεις της βιομηχανίας
Ξήρανση των σιτηρών: υιοθετείται έμμεση θέρμανση με φυσικό αέριο, με ρυθμό ραγισμού μικρότερο του 3% (σε σύγκριση με το 8% έως 12% για την άμεση θέρμανση με άνθρακα).

Χημικές λάσπες: Αντιστροφικό τύμπανο + θέρμανση με ατμό, περιεκτικότητα σε υγρασία μειωμένη από 80% σε 30%.

Μελλοντική κατεύθυνση

Ευφυής έλεγχος: κανονισμός σε πραγματικό χρόνο της θερμοκρασίας και της υγρασίας με βάση το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) (Journal of Food Engineering, 2023).

Πηγές θερμότητας χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα: δοκιμές τεχνολογίας μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, όπως η αεριοποίηση βιομάζας και η ενέργεια υδρογόνου (IEA, 2023).

5Συμπεράσματα
Ο πυρήνας της εξοικονόμησης ενέργειας των βιομηχανικών στεγνωτών τύμπου έγκειται στην επιλογή των πηγών θερμότητας και τη βελτιστοποίηση του συστήματος

Για ξήρανση χαμηλής θερμοκρασίας, προτιμάται η χρήση αντλιών θερμότητας· για ξήρανση μεσαίας και υψηλής θερμοκρασίας, συνιστάται η χρήση φυσικού αερίου ή βιομάζας.

Η έμμεση θέρμανση είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον από την άμεση θέρμανση και είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για τις βιομηχανίες τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων.

Η μελλοντική τάση είναι η σύνδεση της ανάκτησης της απόβλητης θερμότητας, του ευφυούς ελέγχου και της ανανεώσιμης ενέργειας, η οποία μπορεί να αυξήσει τη συνολική ενεργειακή απόδοση κατά περισσότερο από 30%.