Сушильные барабаны применяются для сушки различных сырьевых материалов и топлива со сравнительно высокой первоначальной влажностью и вязкостью.
Сушильные барабаны имеют сравнительно большую производительность. Они являются пока единственными установками, в которых можно без особых затруднений высушивать вязкие кусковые материалы.
При вращении барабана происходит непрерывное перемешивание высушиваемого материала. Это позволяет применять для сушки высокую температуру газов (до 460° С для легковоспламеняющихся углей до 1000° С дли сырья и добавок).
Применение газов с высокой температурой делает эти сушилки относительно экономичными аппаратами как по расходу электроэнергии, затрачиваемой на вращение барабана к аспирацию, так и по расходу тепла.
Сушильным агентом для сушки в сушильном барабане может служить горячий воздух иди дымовые газы. Высушиваемый материал и сушильный агент могут двигаться в барабане в одном направлении— прямоточно, или навстречу друг другу— противоточно. Прямоток применяют тогда, когда, в начале процесса допустимы большие скорости сушка, чем в конце его, и температура высушенного материала не должна быть слишком высокой, а противоток — в случаях, когда высокие скорости допустимы только в конце сушки.
В цементной промышленности преимущественно применяются Сушильные барабаны, действующие по принципу прямотока. В редких случаях используют сушильные барабаны с жаровой трубой или с наружным обогревом, в которых движение материала и сушильного агента происходит противоточно. Область применения таких барабанов все более сокращается, так как передача тепла через стенки значительно меньше, чем в барабанах прямоточного типа.
Корпус барабана изготовляют из листовой стали толщиной 10— 15 мм, сварной или клепаной конструкции. Сушильный барабан устанавливают на двух опорах с уклоном горизонту 3—5%. Он приводится в движение электродвигателем переменного тока через редуктор и одну открытую венцовую передачу.
В местах сопряжения сушильного барабана со смесительной камерой топки и с разгрузочной камерой устанавливают уплотнения различной конструкции, предотвращающие подсос холодного воздуха из окружающей среды.
Сушка в барабанах происходит при непосредственном соприкосновении материала с дымовыми газами, имеющими температуру 500—950° С. Расход тепла на испарение 1 кг влаги составляет от 900 до 1400 ккал/кг в зависимости от размера сушильного барабану характеристики высушиваемого материала и типа топки. Отработанные газы предварительно очищаются в циклонах, электрофильтрах или других пылеотделителях и удаляются при помощи дымососа. Суммарное сопротивление системы обычно не превышает 100— 150 мм вод. ст.
В зависимости от свойств высушиваемых материалов внутри барабана устанавливаются пересыпные устройства различной конструкции, которые должны обеспечивать:
оптимальное заполнение барабана материалом;
максимальное соприкосновение материала с сушильным агентом;
возможно большее приближение материала к взвешенному состоянию, так как в этом случае получаются наилучшие условия теплообмена;
наибольшую равномерность распределения материала по поперечному сечению барабана;
возможно меньшее измельчение материала внутри барабана в тех случаях, когда измельчение влечет за собой увеличение безвозвратного пылеуноса.
В начале барабана перед пересыпными устройствами для лучшего питания его, а при липких материалах — для подсушки материала до поступления в пересыпные устройства обычно устанавливают направляющие винтовые лопасти, а также навешивают цепи. Для увеличения заполнения барабана материалом устанавливают подпорные устройства на выходе материала из барабана.
Для крупнокусковых и налипающих материалов внутренние устройства делаются в виде лопастей, расположенных только по стенкам барабана, — подъемно-лопастная система. Часто пересыпное устройство выполняется в виде крупных секторов, не сообщающихся между собой и снабженных подъемно-лопастной системой, — промежуточная система.
Когда нет условий для свободной пересыпки материалов, применяют так называемую перевалочную или ячейковую систему. При сушке мелкокусковых, дробленых и сыпучих материалов пользуются распределительной системой, которая представляет собой различного рода полочки, заполняющие всю внутреннюю часть барабана и образующие сообщающиеся ячейки.
При подъемно-лопастной системе условия теплообмена благоприятнее, чем при пересыпании материала и изолированных ячейках промежуточной системы.
С другой стороны, при подъемно-лопастной системе только меньшая часть материала в данный момент свободно ссыпается с лопастей, а большая часть находится в завале (в слое на корпусе барабана), и поэтому применение распределительной и промежуточной систем оказывается более эффективным. При распределительной системе материал с каждым оборотом барабана свободно ссыпается несколько раз и перелопачивается. При этом материал относительно равномерно распределяется по всему поперечному сечению барабана.
Иногда при сушке налипающих или сыпучих материалов эти две системы комбинируют. В одном барабане — с горячего конца устанавливают подъемно-лопастную, а далее распределительную или промежуточную систему.
Работа сушильной установки, включающей в себя сушильный барабан, протекает следующим образом. Поступающий со склада сырой материал грейферным краном погружают в бункер сушильного барабана или, в случае значительной крупности кусков, предварительно в дробилку. Из бункера в сушильный барабан материал подается транспортером и дозируется при помощи весового дозатора или питателя.