|
Abstract:
|
Tämän työn tavoitteena on ollut suihkujauhin prototyypin suunnittelu annetulle syöttölaitteelle ns. tulppasyöttimelle ja jauhimen toiminnan tutkiminen. Kaikki Suomen paperiteollisuuden pigmenttejä suihkujauhamalla valmistavat yritykset käyttävät suihkujauhimiensa syöttölaitteina ejektoria, johon syötettävä raaka-aine on tukkeutumisen ja tasaisen syötön varmistamiseksi vietävä fluidisoituna. Ejektorisyötössä jauhettavan raaka-aineen mukana imeytyy samalla ylimääräistä ilmaa myllyn sisään. Ejektorin käyttökaasuna on tavallisesti tulistettu vesihöyry, jolloin jauhimen sisälämpötilan on oltava riittävän korkea, jotta kastepistettä ei alitettaisi (tyypillisesti 120 C). Ylimääräisen ilman lämmittämiseen ulkoilman lämpötilasta jauhimen sisällä vallitsevaan lämpötilaan ja ylimääräisen ilman komprimointiin jauhimen sisällä vallitsevaan paineeseen (tyypillisesti 0,2 bar ylip.) tuhlaantuu energiaa. Lisäksi ylimääräinen ilma haittaa jauhatuslinjasta poistuvan höyryn energiasisällön mahdollista uudelleen hyödyntämistä toimimalla eristeenä lämmönsiirtimissä. Kohdeyrityksen patentoima tulppasyötin mahdollistaa raaka- aineen syötön "ilmattomasti" useiden baarien ylipaineeseen. Aineen jauhautuminen suihkujauhimessa perustuu jauhettavan aineksen hiukkasten törmäyksiin keskenään. Suihkujauhimessa jauhettava raaka-aine sekoitetaan kuljettavaan väliaineeseen, kiihdytetään suureen nopeuteen ja ohjataan siten, että hiukkasilla on suuria nopeuseroja törmäyksille otollisimmissa kohdissa. Suihkujauhatuksessa käytetystä energiamäärästä alle 1 % käytetään hyödylliseen raaka-ainetta hienontavaan työhön, loppuosa kuluu pääasiassa erilaisiin häviöihin. Siirryttäessä mekaanisesta jauhatuksesta suihkujauhatukseen energiakustannukset kasvavat jyrkästi. Jotta tulppasyöttimen ominaisuudet olisi käytetty täysin hyväksi, päädyttiin prototyyppisuihkujauimessa ratkaisuun, jossa raaka-aine sekoitetaan useamman baarin ylipaineessa työkaasun sekaan. Seos kiihdytetään kolmen supersonisen suuttimen läpi, jotka puhaltavat toisiaan vastaan ja aines hienontuu suihkujen törmäyskohdassa. Prototyyppisuihkujauhimella suoritettiin koeajoja käyttäen raaka-aineena paperiteollisuuden käyttämiä talkkia, titaanioksidia ja kalsiumkarbonaattia. Ajot suoritettiin panosajoina ts. raaka-aine ladattiin säiliöön, josta se ajon aikana syötettiin paineistettuna jauhimeen. Koska prototyyppijauhimen rakentaminen aloitettiin kohdeyrityksen vaatimuksesta ennen kuin kaikki jauhatussuuttimien optimirakenteeseen liittyvät seikat olivat täysin selvillä, ei koeajoissa käytettyjä suuttimia voi pitää parhaina mahdollisina suurten hiukkasten kiihdytykseen.(Työ sisältää optimisuuttimien mitoitusohjeet tyypillisille suihkujauhettaville raaka-aineille.). Prototyyppijauhimella suoritetuissa jauhatuskokeissa hiukkaskokojakautumaltaan karkeita talkkia ja kalsiumkarbonaattia ei saatu kerta-ajolla jauhettua riittävän hienoksi. Titaanioksidin, jonka hiukkaskoko on raaka-aineenakin huomattavasti edellä mainittuja pienempi, jauhaminen onnistui hyvin ja riittävä hienous saavutettiin taloudellisesti. Mitä karkeampaa raaka-aine on, sitä suurempaa lähtöpainetta ja pitempiä jauhatussuuttimia on käytettävä kiihdytettäessä hiukkasia riittävään jauhautumisnopeuteensa. /Kir09 |