Secadores de lecho fluidizado más cortos

12 de noviembre de 2014

Por Craig Anderson, MBA y Jarrett Bowling, Almo Process y Michael Pfeiffer y Dr. – Ing. Mathias Trojosky, Allgaier Process Technology GmbH

Con intercambiadores de calor integrados en un secador de lecho fluido, la combinación de la transferencia de calor conductiva de la fluidización con la transferencia de calor indirecta adicional de las bobinas del intercambiador de calor reduce drásticamente la longitud requerida del secador de lecho fluido. La reducción en la longitud del secador de lecho fluido puede ser de hasta un 70% utilizando este tipo de sistema. Además de reducir la huella del secador de lecho fluidizado, también se logran eficiencias debido a la conservación térmica y menos aire necesario para fluidizar las partículas. Los intercambiadores de calor integrados pueden suministrar hasta el 80% del calor de secado requerido, lo que reduce drásticamente el aire requerido. Los sistemas de suministro y escape de aire para el secador de lecho fluidizado también se reducen proporcionalmente. La velocidad del flujo de aire ascendente debe exceder el efecto limitante del lecho del producto en la secadora para lograr la fluidización (como se muestra en la ilustración). Este método de secado depende de la convección para lograr el secado. Las partículas se sumergen en el aire de secado por la suspensión a través de la fluidización. La altura del material en el lecho fluido está limitada para preservar la efectividad del lecho fluido típico. En general, se logra una alta eficiencia de secado. Sin embargo, el burbujeo del material ocurre durante la fluidización. El burbujeo permite que el aire se desvíe del material. El aire que puede pasar por alto el material reduce la eficiencia de la transferencia de calor fluidizado. Consulte la ilustración del flujo cruzado entre el aire y el producto en un secador de lecho fluido típico. Los sólidos a granel de grano muy fino (<200 micrones) con una humedad superficial alta pueden ser difíciles de fluidizar. uniformemente por sólo el flujo de aire. La humedad es un elemento cohesivo considerable entre partículas individuales, especialmente partículas finas. Cuando la humedad es capaz de actuar como enlace entre partículas finas, el aire tiende a establecer canales en la capa de producto. El aire de secado pasará solo a través de estos canales establecidos sin el efecto deseado de fluidización de partículas. Esta ocurrencia a menudo se indica por la formación de cráteres en el lecho del producto. Esta condición generalmente se aborda y mitiga mediante la adición de vibración al secador de lecho fluido. Sin embargo, se puede lograr una mejora adicional del proceso mediante la adición de una fuente de calor suplementaria. La adición de superficies de calentamiento al producto fluidizado proporciona una mayor eficiencia al proceso. La complementación del flujo de aire de secado por convección de la fluidización con calor indirecto de los serpentines del intercambiador de calor proporciona una fuente adicional para la transferencia de calor. Durante el funcionamiento, estos intercambiadores de calor estarán sumergidos en el lecho del producto. Las superficies de calor indirecto pueden proporcionar hasta el 80% del requerimiento de calor. Hay una reducción en el suministro de aire necesario para apoyar el proceso en comparación con el secado completamente fluidizado. El objetivo principal del suministro de aire para un secador de lecho fluidizado típico es simplemente provocar la fluidización para optimizar la transferencia de calor. Dado que los intercambiadores de calor pueden lograr una cantidad significativa de la transferencia de calor, el flujo de aire necesario puede reducirse en consecuencia. Esto reduce el requisito mínimo de aire necesario para eliminar la humedad del producto. El suministro de aire y el equipo de aire de escape para el proceso también se reducirán proporcionalmente. El resultado es una instalación más pequeña que es menos costosa en términos de capital y más eficiente en términos de operación. Vea la ilustración de Intercambiadores de calor integrados que complementan la transferencia de calor La combinación de la transferencia de calor por convección con el calor radiado por los serpentines del intercambiador de calor mejora la capacidad de humedad del aire de secado. Esto da como resultado una alta carga de agua en el aire de escape. El calor adicional, a través del intercambiador de calor interno, provoca niveles muy altos de evaporación de agua a partir de una menor cantidad de aire. En consecuencia, la carga de agua de escape es particularmente alta con riesgo de punto de rocío en el tubo de escape. Este riesgo se mitiga desviando una pequeña cantidad de aire caliente desde la entrada de la secadora al conducto de escape. La temperatura de la corriente de aire de escape aumenta ligeramente y el punto de rocío disminuye. Vea la ilustración del secador de lecho fluidizado con intercambiadores de calor integrados Es necesario aumentar la elevación de una instalación para acomodar los intercambiadores de calor dentro del secador de lecho fluidizado. La altura total del lecho fluido aumentaría algo mientras que la longitud total del lecho fluido se reduciría significativamente. Los serpentines intercambiadores apilados horizontalmente ofrecen muchas más oportunidades para la transmisión de calor. La mayor altura del lecho fluido se combina con la mayor profundidad de los lechos de producto dentro de la secadora. Los lechos de producto se pueden secar de manera efectiva a una profundidad de 1-2 m. Por lo general, los lechos de producto profundos se evitan en los secadores de lecho fluido. Esto se debe al efecto burbujeante que reduce la eficiencia de secado en los secadores de lecho fluidizado y es precipitado por los lechos de producto profundos. Sin embargo, los serpentines apilados horizontalmente de los intercambiadores de calor sumergidos en el lecho del producto dificultan el crecimiento y la formación de burbujas. La presencia de serpentines intercambiadores de calor en todo el lecho del producto transfiere calor uniformemente a través del material. La máxima transferencia de calor posible depende en gran medida del tamaño de grano del material. Se puede lograr una mayor transmisión térmica con partículas más finas en el lecho del producto. La ventaja de utilizar cambiadores de calor integrados se puede expresar mediante el Diagrama de Mollier. La línea 1 en el gráfico indica un secador de lecho fluidizado típico donde la transferencia de calor es suministrada solo por aire. En este caso, solo una temperatura más alta es capaz de aumentar la capacidad de humedad del aire. El aumento de la temperatura sería el único método para reducir la cantidad de aire de secado necesario. Consulte la comparación del diagrama de Mollier entre un secador de lecho fluidizado y un secador de lecho fluidizado con intercambiadores de calor integrados. La curva 2 del gráfico indica el efecto de las superficies de calor adicionales proporcionadas por los intercambiadores de calor integrados. . Como se indicó anteriormente, es necesario proporcionar algo de calor al aire de escape debido a la alta carga de agua del aire. La mayor temperatura del aire de escape y del producto se ilustra en el gráfico mediante ΔT. La carga de agua en el aire de escape del secador, ilustrada por ΔX, aumenta significativamente en comparación con una aplicación típica de secador de lecho fluido. Esto reduce directamente la longitud requerida del secador de lecho fluidizado, la cantidad de aire de secado necesario y el tamaño de los sistemas de suministro/escape de aire. El impacto económico es siempre muy grande pero más evidente para los productos que requieren baja temperatura para el secado. Los productos sensibles a la temperatura tienen la ventaja más sustancial para los intercambiadores de calor integrados instalados en secadores de lecho fluidizado. Consulte Instalación de bobinas de intercambiador de calor en un secador de lecho fluidizado: Allgaier Tipo WS-HF-TK-5.00Ejemplo de aplicación• 40 tn/h de gránulos de patata • 7 haces de intercambiadores de calor sumergidos en lecho • Humedad de alimentación del 18 % • Humedad residual de <8 % • Refrigeración final a <50 °C • Instalación Allgaier de WS-HF-T-KVer imagen de Instalación Allgaier de WS-HF-TK Allgaier-Group tiene más de 20 años de experiencia con esta tecnología. Este tipo de tecnología se ha aplicado típicamente a aplicaciones que requieren la eliminación de grandes cantidades de humedad. En particular, los productos cristalinos (como el cloruro de sodio) y los productos alimenticios han experimentado el mayor beneficio de esta tecnología. Esta tecnología también se puede considerar para aplicaciones de refrigeración. En lugar de vapor suministrado a los intercambiadores de calor, se podría utilizar agua fría para una aplicación de refrigeración. Para obtener más información, comuníquese con ALMO Process al 513-453-6990 o visite www.almoprocess.com.

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