Sušení je jedním z největších provozních nákladů linky na recyklaci plastů. Rozhodnutí není “odstředivá sušička vs. horkovzdušná sušička”. jak hluboko je potřeba stlačit vlhkost před dalším krokem (balení, extruze, peletizace).
Tato příručka vysvětluje, jak se liší energetický vstup mezi mechanickým odvodňováním (oddělováním vody z většího objemu) a termickým sušením vzduchem (odpařováním vody), a také nabízí jednoduchý způsob, jak odhadnout energii na základě množství odstraněné vody.
Rychlé jídlo s sebou
- Nejprve použijte mechanické odvodnění; tepelné sušení je drahé, protože musíte vodu odpařovat.
- “Dostatečné suchost” závisí na polymeru a vašem dalším kroku procesu; nepřesušujte, pokud to specifikace nevyžaduje.
- Sledujte vlhkost při vypouštění a kWh/tunu; nejlepší nastavení sušičky je takové, které splňuje specifikaci se stabilním výkonem.
Související reference Energycle: – Odstředivá sušička pro recyklační aplikace – Jak fungují odstředivé sušičky (přehledný návod) – Kompletní průvodce termickými sušičkami pro recyklaci plastů
Fyzika odvodňování
- Mechanické sušení: Spoléhá na kinetickou energii (odstředivou sílu) k fyzickému oddělení povrchové vody od plastových vloček. To je vysoce účinné pro odstraňování velkého množství vody, ale nedokáže odstranit povrchovou vlhkost vázanou na molekulární úrovni.
- Tepelné (horkovzdušné) sušení: Využívá teplo + proudění vzduchu k odpařování vody. To je nezbytné pro finální leštění, ale vyžaduje to podstatně více energie k provedení fázové změny z kapaliny na plyn.
Poznámka k formulaci: “sušení vzduchem” může znamenat sušení v okolním prostředí (bez přidaného tepla) nebo sušení horkým vzduchem (ohřátý vzduch). V recyklačních linkách je fází “závěrečného leštění” obvykle sušení ohřátým vzduchem, protože okolní vzduch při průmyslových průtocích zřídka dosahuje nízké, stabilní vlhkosti.
Mechanické odstředivé sušičky: Vysoký dopad, nízké náklady
Odstředivá sušička, která se nachází bezprostředně za prací linkou, je “těžkým zdvihacím zařízením”.”
Princip fungování
Mokré vločky vstupují do kalibrovaného rotoru, který se otáčí vysokými otáčkami (obvykle 1200–1500 ot./min). Materiál je urychlován proti perforovanému sítu. Voda prochází sítem, zatímco suché vločky putují vzhůru k výpustu.
Energetický profil
- Primární vstup: Střídavý motor (obvykle 45 kW až 90 kW pro linku s výkonem 1 tuna/hodinu).
- Účinnost: Mechanická sušička dokáže snížit vlhkost z 30% na přibližně 2-3%.
- Proč šetří energii: Pro odstranění vody odpařováním je nutné dodat latentní teplo. Odstředění odstraňuje vodu bez nutnosti platit za energii spojenou s “fázovou změnou”.
Výhody: * Okamžité snížení vlhkosti. * Malá fyzická stopa. * Odstraňuje nečistoty (jemné částice/papír) spolu s vodou.
Tepelné sušení horkým vzduchem: Závěrečné leštění
Tato fáze, často nazývaná “rychlé sušení horkým vzduchem” nebo “spirálové sušení”, obvykle následuje po mechanickém sušení, aby se dosáhlo specifikací konečného produktu.
Princip fungování
Předsušené vločky jsou přepravovány dlouhým, izolovaným potrubním systémem pomocí horkého vzduchu o vysoké rychlosti. Vzduch je ohříván elektrickými odpory, plynovými hořáky nebo parními výměníky tepla.
Energetický profil
- Primární vstupy: Motor ventilátoru (doprava) + topné články (odpařování).
- Účinnost: Snižuje vlhkost z ~31 TP7T na <0,51 TP7T.
- Proč to stojí víc: Vypařování vody vyžaduje latentní teplo. Při 100 °C je entalpie vypařování vody přibližně 2 257 kJ/kg (hodnota se mění s teplotou).
Výhody: * Dosahuje velmi nízké konečné vlhkosti vhodné pro extruzi. * Šetrná manipulace (žádné mechanické opotřebení vloček).
Kde se sušení okolním vzduchem hodí (a kde ne)
Sušení okolním vzduchem může na papíře vypadat “levně” (bez ohřívačů), ale obvykle je omezeno: – Dlouhou dobou schnutí a velkou podlahovou plochou – Povětrnostními/ročními výkyvy (nestabilní konečná vlhkost) – Rizikem prachu/kontaminace při vystavení materiálu
V praxi může být sušení okolním vzduchem přijatelné pro dočasné odvodnění nebo nekritické úložiště, ale jen zřídka nahrazuje mechanické a tepelné fáze, když potřebujete opakovatelnou vlhkost pro extruzi.
Strategická kombinace pro efektivitu
Spoléhání se pouze na tepelné sušení je ekonomicky katastrofální; spoléhání se pouze na mechanické sušení je pro vysoce kvalitní extruzi nedostatečné.
“Hybridní” přístup: Energeticky nejúčinnější recyklační linky používají vícestupňový přístup: 1. Fáze 1 – Mechanické: Dvě odstředivé sušičky zapojené v sérii. První odstraní 801 TP7T vody; druhá ji zredukuje na zhruba 231 TP7T. 2. Fáze 2 – Tepelná: Konečný systém spirálového potrubí s horkým vzduchem obvykle vyžaduje pouze malý teplotní rozdíl (např. 60–80 °C) k odstranění zbývající povrchové vlhkosti.
Jakou cílovou vlhkost skutečně potřebujete?
Použijte je jako praktické výchozí body; konečnou autoritou jsou specifikace vašeho kupujícího a chování polymerů.
| Krok po proudu | Typická cílová vlhkost | Proč na tom záleží |
|---|---|---|
| Balení / skladování propraných vloček | ~2% až 5% | Zabraňuje odkapávání a snižuje hrudkování; obvykle dosažitelné s dobrým odvodněním |
| Extruze / peletizace (obecně) | Často <1% (běžně <0.5%) | Snižuje páru/bubliny, nestabilitu tlaku a povrchové vady |
| Produkty s vysokou citlivostí (v závislosti na případu) | Mohou být vyžadovány nižší cíle | Některé polymery a jejich konečné použití vyžadují přísnější regulaci vlhkosti a další kroky sušení. |
Porovnání nákladů na energii (jednoduchý, směrový příklad)
Předpokládejme, že zpracováváte 1 000 kg/h suchého plastu.
| Typ systému | Co to dělá | Hlavní hnací síla energie | Směrové shrnutí |
|---|---|---|---|
| Pouze mechanické | Odstraňuje přebytečnou vodu po umytí | Výkon motoru (kW) a zatížení | Nízké náklady na sušení, ale nemusí dosáhnout vlhkosti extruzní kvality |
| Pouze tepelné | Odpařuje většinu vody bez odvodnění | Latentní výparné teplo + výkon dmychadla | Velmi vysoká energie, pokud se pokusíte odpařit “velké množství” vody |
| Optimalizovaný hybrid | Nejprve odvodněte, poté odpařte poslední frakci | Malé tepelné zatížení po odvodnění | Nejlepší rovnováha mezi specifikacemi, stabilitou a provozními náklady |
Jednoduchý odhad spotřeby energie (použití pro plánování na zadní straně obálky)
Pokud se vaše linka potřebuje odpařit W kg vody za hodinu, teoretický minimální tepelný příkon (bez započítání ztrát) je:
Energie (kWh/h) ≈ (W × 2 257 kJ/kg) ÷ 3 600
To znamená odpařování 1 kg vody je o 0,63 kWh na teoretickém minimu. Reálné systémy spotřebovávají více (tepelné ztráty, odpadní vzduch, nedokonalý přenos tepla). Při plánování mnoho zařízení předpokládá multiplikátor (často ~1,5× až 3×) v závislosti na typu sušičky a rekuperaci tepla.
Příklad (směrový): Pokud má materiál po odstředivé sušičce vlhkost ~31 TP7T a pro extruzi potřebujete ~0,51 TP7T, může zbývající voda k odstranění činit řádově ~25–30 kg/h na 1 000 kg/h suchého plastu, což již implikuje ~16–19 kWh/h teoretického tepla před ztrátami a výkonem dmychadla.
Proč se “pouze tepelná energie” rychle prodražuje: Pokud propraný materiál vstupuje do sušení s vlhkostí ~30% a stále potřebujete ~0,5%, může docházet k odpařování. stovky kg/h vody na 1 000 kg/h suchého plastu – směrově 250+ kWh/h teoretického tepla před ztrátami.
Běžné důvody, proč rostliny stráví příliš mnoho sušení
- Vynechání odvodňování: Posílání “kapajících” vloček do horkovzdušného sušení nutí ohřívač vykonávat práci, kterou by měla vykonávat odstředivka.
- Bez měření vlhkosti: Operátoři upravují čas podle pocitu, což obvykle znamená přesušení (plýtvání energií) nebo nedosušení (zhoršení kvality).
- Zanedbání obrazovky a proudění vzduchu: Zaslepená clona nebo omezený výfuk snižují odvodňovací výkon a ztěžují práci termálního stupně.
Speciální případ: Filmové linky (mačkací vs. odstředivá)
Pokud sušíte promytý film, mechanické odvodňování často používá ždímač (spíše než pouze odstředivou sušičku) k odstranění vody a zhuštění filmu před tepelným leštěním. Referenční bod viz Energycle. odvodňovací sušicí odstředivý termický lis na plasty a technologie lisovacího zařízení pro plastové fólie.
Závěr
Mechanické sušičky efektivně odstraňují přebytečnou vodu; tepelné sušení je posledním krokem, když to vyžaduje specifikace produktu. Pokud mechanický stupeň správně dimenzujete a provozujete, obvykle můžete snížit tepelné zatížení a stabilizovat konečnou vlhkost.
