A szárítás a műanyag-újrahasznosító sorok egyik legnagyobb üzemeltetési költsége. A döntés nem a “centrifugális szárító kontra forró levegő” kérdés. milyen messzire kell lenyomni a nedvességet a következő lépés (zsákolás, extrudálás, pelletizálás) előtt.
Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan különbözik az energiafelhasználás a mechanikus víztelenítés (tömeges víz leválasztása centrifugálással) és a termikus levegőn történő szárítás (víz elpárologtatása) között, valamint egy egyszerű módszert kínál az energiafelhasználás becslésére az eltávolított víz mennyisége alapján.
Gyorsan elvinni
- Először mechanikus víztelenítést alkalmazz; a termikus szárítás az, ami drága, mert el kell párologtatni a vizet.
- “Az ”elég száraz” állapot a polimertől és a következő feldolgozási lépéstől függ; ne szárítsa túl, kivéve, ha a specifikáció ezt írja elő.
- Kövesse nyomon a nedvességtartalmat a kiürítéskor és a kWh/tonna értéket; a legjobb szárítóbeállítás az, amelyik stabil áteresztőképességgel teljesíti a specifikációkat.
Kapcsolódó Energycle hivatkozások: – Centrifugális szárító újrahasznosítási alkalmazásokhoz – Hogyan működnek a centrifugális szárítók (átlátható útmutató) – Végső útmutató a műanyag-újrahasznosításban használt termikus szárítógépekhez
A víztelenítés fizikája
- % Kinetikus energiára (centrifugális erőre) támaszkodik a felszíni víz és a műanyagpelyhek fizikai elválasztásához. Ez rendkívül hatékony a tömeges víz eltávolításában, de nem képes eltávolítani a molekuláris szinten kötött felszíni nedvességet.
- Termikus (forró levegős) szárítás: Hőt és légáramlást használ a víz elpárologtatásához. Ez a végső polírozáshoz szükséges, de lényegesen több energiát igényel a folyadékból gáz halmazállapotúvá váláshoz.
Megjegyzés a szóhasználathoz: a “levegőn szárítás” jelentése lehet szobahőmérsékletű szárítás (nincs hozzáadott hő) vagy forró levegős szárítás (meleg levegő). Az újrahasznosító sorokban a “végső polírozás” szakasz általában meleg levegős szárítás, mivel az ipari áteresztőképességnél a környezeti levegő ritkán éri el az alacsony, stabil nedvességtartalmat.
Mechanikus centrifugális szárítók: Nagy hatásfok, alacsony költség
Közvetlenül a mosóvonal után található centrifugális szárító a “nehéz emelő”.”
Működési elv
A nedves pelyhek egy kalibrált, magas fordulatszámon (jellemzően 1200-1500 fordulat/perc) forgó rotorba kerülnek. Az anyagot egy perforált szita ellenében gyorsítják fel. A víz áthalad a szitán, míg a száraz pelyhek felfelé, a kiömlőnyílás felé haladnak.
Energiaprofil
- Elsődleges bemenet: Váltakozó áramú motor (jellemzően 45 kW és 90 kW között 1 tonna/óra teljesítményű vezetékhez).
- Hatékonyság: Egy mechanikus szárítógéppel a nedvességtartalom 30%-ről körülbelül 2-3%-re csökkenthető.
- Miért takarít meg energiát: A víz elpárologtatással történő eltávolításához látens hőt kell szolgáltatni. A centrifugálás a víz “fázisváltozási” energiaköltsége nélkül távolítja el.
Előnyök: * Azonnali nedvességcsökkentés. * Kis helyigény. * Eltávolítja a szennyeződéseket (finom részecskék/papír) a vízzel együtt.
Termikus forró levegős szárítás: A végső polírozás
Gyakran “forró levegős villámszárításnak” vagy “spirális szárításnak” nevezik, ez a szakasz jellemzően a mechanikus szárítást követi a végtermék specifikációinak elérése érdekében.
Működési elv
Az előszárított pelyheket nagy sebességű forró levegő szállítja egy hosszú, szigetelt csőrendszeren keresztül. A levegőt elektromos ellenállások, gázégők vagy gőz hőcserélők melegítik.
Energiaprofil
- Elsődleges bemenetek: Ventilátormotor (szállítás) + fűtőelemek (párologtatás).
- Hatékonyság: Csökkenti a nedvességtartalmat ~3%-ről <0,5%-re.
- Miért kerül többe: A víz elpárolgása látens hőt igényel. 100°C-on a víz párolgási entalpiája körülbelül 2257 kJ/kg (az érték a hőmérséklettől függően változik).
Előnyök: * Nagyon alacsony végső nedvességtartalmat ér el, amely alkalmas az extrudálásra. * Kíméletes kezelés (nincs mechanikai kopás a pelyheken).
Ahol illik a környezeti levegős szárítás (és hol nem)
A szobahőmérsékletű szárítás papíron “olcsónak” tűnhet (nincsenek fűtőtestek), de általában a következők korlátozzák: – Hosszú száradási idő és nagy alapterület – Időjárás/évszakok változása (instabil végső nedvességtartalom) – Por/szennyeződés kockázata, amíg az anyag ki van téve
A gyakorlatban a környezeti levegőn történő szárítás elfogadható lehet ideiglenes vízelvezetés vagy nem kritikus tároló, de ritkán helyettesíti a mechanikai + termikus szakaszokat, amikor ismételhető nedvességre van szükség az extrudáláshoz.
Stratégiai kombináció a hatékonyság érdekében
A kizárólag termikus szárításra hagyatkozni gazdaságilag katasztrofális; a kizárólag mechanikus szárításra hagyatkozni nem elegendő a kiváló minőségű extrudáláshoz.
A “hibrid” megközelítés: A legenergiahatékonyabb újrahasznosító sorok többlépcsős megközelítést alkalmaznak: 1. 1. szakasz – Mechanikus: Két centrifugális szárító sorba kötve. Az első 80% vizet távolít el; a második körülbelül 2-3%-re redukálja. 2. 2. szakasz – Termikus: Egy végső forró levegős spirálcsőrendszernek jellemzően csak kis hőmérséklet-különbségre van szüksége (pl. 60-80°C) a fennmaradó felületi nedvesség elpárologtatásához.
Milyen nedvességtartalom-célértékre van szüksége valójában?
Használja ezeket gyakorlati kiindulópontként; a vevői specifikáció és a polimer viselkedése a végső mércét jelenti.
| Lefelé irányuló lépés | Tipikus nedvességtartalom célérték | Miért fontos |
|---|---|---|
| Mosott pelyhek zacskózása / tárolása | ~2%-től 5%-ig | Megakadályozza a csöpögést és csökkenti a csomósodást; általában jó víztelenítéssel elérhető |
| Extrudálás / pelletizálás (általános) | Gyakran <1% (gyakran <0.5%) | Csökkenti a gőz/buborékok, a nyomás instabilitása és a felületi hibák kialakulását |
| Nagy érzékenységű termékek (esettől függően) | Alacsonyabb célértékekre lehet szükség | Egyes polimerek és végfelhasználások szigorúbb nedvességszabályozást és további szárítási lépéseket igényelnek. |
Energiaköltség-összehasonlítás (egyszerű, irányított példa)
Tegyük fel, hogy feldolgozod 1000 kg/h száraz műanyag.
| Rendszer típusa | Mit csinál | Fő energiahordozó | Irányított elvitel |
|---|---|---|---|
| Csak mechanikus | Eltávolítja a mosás utáni nagy mennyiségű vizet | Motorteljesítmény (kW) és terhelés | Olcsó szárítás, de előfordulhat, hogy nem éri el az extrudálási minőségű nedvességet |
| Csak hőkezelés | A legtöbb vizet elpárologtatja víztelenítés nélkül | Párolgás látens hője + ventilátor teljesítménye | Nagyon magas energiaszint, ha megpróbálod elpárologtatni a “tömeges” vizet |
| Optimalizált hibrid | Először víztelenítse, majd párologtassa el az utolsó frakciót | Kis hőterhelés víztelenítés után | A specifikáció, a stabilitás és az üzemeltetési költség legjobb egyensúlya |
Egyszerű energiabecslés (a boríték hátoldalán történő tervezéshez)
Ha a vonalnak el kell párolognia W kg víz óránként, az elméleti minimális hőbevitel (veszteségek nélkül):
Energia (kWh/h) ≈ (W × 2257 kJ/kg) ÷ 3600
Ez azt jelenti, hogy elpárolog 1 kg víz arról szól 0,63 kWh az elméleti minimumon. A valódi rendszerek többet használnak (hőveszteségek, elszívott levegő, tökéletlen hőátadás). A tervezéshez sok üzem egy szorzót feltételez (gyakran ~1,5× - 3×) a szárító típusától és a hővisszanyeréstől függően.
Példa (irányított): Ha a centrifugális szárító utáni anyag nedvességtartalma ~3%, és az extrudáláshoz ~0,5% szükséges, akkor az eltávolítandó fennmaradó vízmennyiség nagyságrendileg lehet ~25–30 kg/h 1000 kg/h száraz műanyaghoz, ami már magában foglalja ~16–19 kWh/h elméleti hő veszteségek előtti és ventilátorteljesítmény.
Miért válik a “csak hőkezelés” gyorsan drágává: Ha a mosott anyag ~30% nedvességtartalommal szárad, és még mindig ~0,5% nedvességtartalomra van szüksége, akkor valószínűleg párolog. több száz kg/h víz 1000 kg/h száraz műanyagra vonatkoztatva – irányítottan 250+ kWh/h elméleti hőenergia veszteségek előtt.
Gyakori okok, amiért a növények túl sokat költenek szárításra
- Víztelenítés kihagyása: A “csepegő” pelyhek forró levegős szárítóba küldése arra kényszeríti a fűtőberendezést, hogy olyan munkát végezzen, amelyet egy centrifugának kellene végeznie.
- Nincs nedvességmérés: A kezelők tapintás alapján állítanak be, ami általában túlszárítást (energiapazarlást) vagy nem elegendő szárítást (minőségi hibákat) jelent.
- Szűrő és légáramlás elhanyagolása: A bedugult szűrő vagy a korlátozott elszívás csökkenti a víztelenítési teljesítményt és megnehezíti a hőfokozat működését.
Speciális eset: Filmvezetékek (préselés vs. centrifugális)
Ha mosott fóliát szárít, a mechanikus víztelenítés gyakran egy présgépet használ (nem csak centrifugális szárítót) a víz eltávolítására és a fólia tömörítésére a termikus polírozás előtt. Referenciaként lásd az Energycle dokumentációját. műanyag víztelenítő szárító centrifugális termikus sajtoló és plasztik film nyomóberendezés technológia.
Következtetés
A mechanikus szárítók hatékonyan távolítják el a nagy mennyiségű vizet; a termikus szárítás az utolsó lépés, amikor a termék specifikációja megköveteli. Ha a mechanikus fokozatot megfelelően méretezik és üzemeltetik, általában csökkenthető a hőterhelés és stabilizálható a végső nedvességtartalom.
