Secadora aerodinámica

El secado de material suspendido en una corriente de aire es tan antiguo como el mundo mismo. La forma más básica de secar astillas de madera de 14-18% a 10% de humedad es dirigir una pistola de calor hacia la entrada de un molino de martillos estándar con transporte neumático. Unos pocos giros en la corriente con los martillos, 3-5 segundos de vuelo a través de las tuberías, y en el ciclón, se elimina el exceso de humedad, produciendo pellets de alta calidad. La alta velocidad del flujo del agente secante sobre las partículas reduce significativamente el tiempo necesario de secado.

Para extender el tiempo que las partículas pasan en el ambiente caliente, se utilizan tuberías con secciones transversales variables. El diámetro de la tubería de flujo ascendente es aproximadamente el doble que el de la tubería de flujo descendente. A medida que el flujo transiciona a un diámetro mayor, la velocidad promedio cae a la cuarta parte, y el material es lanzado hacia una cavidad donde reduce la velocidad debido al aire caliente y crea turbulencia. A velocidades óptimas del agente térmico circulante, el material incluso puede asentarse temporalmente en las secciones de expansión solo para ser recogido de nuevo por la corriente entrante. Esto crea un efecto de fuente con el aserrín, donde las partículas más secas y ligeras tienen más probabilidades de salir, mientras que las más grandes y pesadas continúan circulando hasta que se secan y sufren fragmentación parcial. Por lo tanto, estas secadoras también se conocen como secadoras aero-fuente. Un cambio de diámetro en la tubería reduce la velocidad del flujo en un factor de cuatro, típicamente de 30 m/s (98 ft/s) a 7 m/s (23 ft/s), y estos son valores promedios para la masa de partículas. En realidad, más de la mitad de la altura de la corriente en la sección ancha transporta a velocidades notablemente más altas, empujando parte del aire en la dirección opuesta.

En pocos segundos, el agente térmico transfiere solo una pequeña fracción de su calor. Para aumentar la eficiencia de la secadora, dependiendo del contenido inicial de humedad del material, se instalan entre tres y cinco "secciones", áreas con expansiones. El material flotante en el flujo, la fricción en las curvas y la turbulencia caótica no solo contribuyen al aumento de resistencia en el flujo sino que también requieren de dos a cuatro veces más vacío en el ventilador en comparación con un flujo de aire regular con aire limpio. Si las astillas flotan fácilmente y solo aumentan la densidad de masa del aire y su viscosidad efectiva, ganando fluidez en el flujo, entonces el aserrín grande y húmedo tiende a aglomerarse, pegarse e incluso bloquear las curvas. Tal configuración no es adecuada para de secado de astillas, ya que las diferencias significativas en las propiedades aerodinámicas de las piezas individuales de madera resultan en un retraso prolongado en la primera sección, llevando a un sobrecalentamiento e ignición. Para prevenir incendios, el aserrín debe ser tamizado para eliminar astillas y corteza, que también tienden a llevar grandes piedras.

Las proporciones óptimas de diferentes partes en la secadora se muestran en la figura y están relacionadas con el diámetro principal del transporte neumático, donde la velocidad del flujo es de 15-20 m/s (49-66 ft/s) para astillas a 30 m/s (98 ft/s) para aserrín húmedo. La sección de aceleración también es necesaria aquí, igual que en un sistema de transporte neumático regular.

La tasa de producción para el producto seco es aproximadamente 1 tonelada por hora para un diámetro "básico" de d=300 mm (12 pulgadas). El contenido de humedad permitido para el aserrín en 5 secciones es de 35-40%. El incremento extensivo del secador requiere engrosar las paredes de los conductos de aire y usar bandas para evitar el colapso de secciones anchas, lo que lleva a un movimiento pulsante del material. La carga desigual de las secciones progresa y puede causar apiñamiento completo en las superficies cónicas inferiores, llevando al sobrecalentamiento e ignición. Por eso, en los casos donde el contenido de humedad supera episodicamente el 35%, es mucho más seguro y sencillo utilizar recirculación del aserrín al enviar parte del material a través de otro ciclo. Sí, esto resultará en partículas con niveles de humedad variables y puede reducir la calidad del pellet, aunque los efectos negativos se pueden resolver "madurando" el material antes del peletizado para redistribuir la humedad, así como mediante una molienda más fina o aumentando la longitud del canal de trabajo en la matriz del molino de pellets.

La parte del material que irá para el resecado se regula con la velocidad del tornillo de descarga, que siempre debe ser más baja que la del tornillo principal para la dosificación del material. La tabla proporciona una estimación de cuánta parte del material realizará rondas adicionales de secado a cada porcentaje de extracción.

Al recolectar solo una tercera parte del material para otro ciclo, la cantidad de aserrín en el flujo aumenta 1.5 veces. Tomar la mitad la duplica, mientras que dos tercios la triplican. Esto debe considerarse durante el ajuste, ya que la cantidad de masa en el aire aumenta proporcionalmente la carga sobre el ventilador. Llegará un momento en el que la resistencia total del secador podría sobrepasar la máxima depresión posible del ventilador, y se produciría el bloqueo de secciones con la obstrucción total del flujo.

Para organizar el movimiento del material dentro de la sección, los conos inferiores están diseñados para ser inclinados. Esto ayuda a la máxima separación de partículas húmedas de secas por su capacidad de deslizarse sobre el metal. La ausencia de un escalón en el lado presionado por la fuerza centrífuga cuando el material sale del giro del flujo elimina las "zonas muertas" de apiñamiento. En el lado opuesto, la mitad amplia y inclinada del cono recoge partículas que se asientan, ligeramente calentadas y secas para reintroducirlas en el flujo. La ilustración muestra un ejemplo de arreglo compacto de secciones con conos inclinados en la parte inferior.

La potencia óptima del ventilador para una instalación con una capacidad de 1 tonelada por hora es de aproximadamente 22-30 kW (30-40 hp). Al procesar virutas de madera, consumirá alrededor de 10-15 kW (13-20 hp) y las pérdidas de eficiencia son mínimas. Sin embargo, para el aserrín grueso, se puede necesitar casi toda la potencia nominal. La opción más económica y relativamente confiable es un ventilador de producto que funciona a 2900 rpm con un diámetro de rueda de trabajo de 600 mm (24 pulgadas) y un ancho de 120 mm (5 pulgadas). Para minimizar los costos, el ventilador se coloca después del secador, antes del ciclón. Esto permite utilizar el ciclón con presión de aire y un grosor mínimo en las paredes. A veces es posible modificar una trituradora de martillos para cereales para que se adapte al flujo de aire requerido, reduciendo la cantidad de unidades, y entregando material no solo seco sino también triturado listo para peletizar. Una ventaja adicional de triturar en un flujo de aire caliente es la preservación de altas temperaturas del material, lo que reduce significativamente la carga en la pelletizadora. La trituradora de martillos más adecuada para estos fines se asemeja a un ventilador de producto, con un tamiz montado alrededor de la rueda. Los extremos de las palas tienen paletas resistentes al desgaste que actúan como martillos. Estas trituradoras de martillos son fácilmente escalables y pueden ajustarse para diferentes capacidades de aire y presión basadas en la velocidad del motor, el diámetro y el ancho de la rueda.