CN101730665A - 干燥含水物质的系统和方法 - Google Patents

Abstract

利用气流，通过如下步骤干燥含水物质的方法和装置：在第一热交换器(1)中，通过气流与含水物质的第一部分之间的直接接触加热气流；将被加热的气流分成第一和第二气流；在加热单位(3)中加热第二气流；在干燥单位(5)中，通过被加热的第二气流与含水物质的第二部分之间的直接接触而干燥含水物质的第二部分；在第二热交换器(201a)中，利用第一冷却液将第二气流冷却至第一冷却液的温度水平；在混合单位中，将被冷却的第二气流和第一气流混合；在第三热交换器(201b)中，通过第二冷却液冷却混合的气流。

Description

干燥含水物质的系统和方法

发明描述

本发明涉及干燥诸如粪肥的含水物质的系统和方法。

猪粪浆是大规模养猪业基本上含水的副产品，通常其固体含量为3-10％。普通的猪每年产生1立方米的粪浆并且带有小猪的普通母猪每年产生5立方米的粪浆。粪浆的运输主要是水的运输因此运输是昂贵的。因此需要有成本效益的方法，以降低粪浆中水的量。本发明的目的是提供系统和方法，以便使用最少的能量来干燥诸如粪浆的含水物质。另外，本发明的目的是提供系统和方法，以便以有效的方式回收(残留的)热并随后将后者重新使用。

为了该目的，本发明提供如权利要求1所定义的通过气流的方式干燥含水物质的系统。

在一实施方案中，本发明提供如权利要求20所定义的通过气流的方式干燥含水物质的方法。

该系统和该方法获得了高效率，因为被释放的潜热(凝聚能)能以几乎相同的温度用于本方法的其它地方以便从含水物质中蒸发水分。

系统提供了“封闭的”热回路，其中在第一湿滤器中回收并重新使用相对低温的余热。为了以有成本效益的方式回收并重新使用余热，必须在来自干燥单位并被饱和至第二水平的第二气流与含水物质的第一部分之间保持至少为10℃的温度差。如果温度差更低，则热损失过大，以至于回收和重新使用不再可行。为了达到这样的温度差，来自干燥床的空气必须在尽可能高的温度水平下被饱和，这只能利用加热单位，通过加热有限量的空气来实现。这产生了被饱和至第二水平的被加热的气流，其反过来在第二热交换器中产生被加热的第一冷却液。被加热的第一冷却液的温度水平是这样的，若需要，其随后能在第四热交换器中用于加热含水物质的第一部分。这随后能用于直接加热通过第一湿滤器的空气。

来自第二热交换器的被冷却的第二气流仍然含有许多余热，这类似于气流的第一部分中的余热，该第一部分，例如，经由旁路不经另外加热，而被传送至中和装置和第二空气洗涤器。因此，这两种气流能够混合，而不产生任何问题。该混合气流与第二(最冷)冷却液之间的温度差足以通过直接接触从气流中抽取热，并用其来加热第二冷却液。被加热的第二冷却液于是变成第一冷却液，其被如上文所述进一步加热。其结果是冷却液达到尽可能高的温度并且尽可能多的余热被重新利用。

下文将参考作为示例的附图，更详细地描述本发明。附图并不意图限制本发明的范围，而是仅作为其示例。

图1图解示出根据本发明的干燥系统和相关方法的实施方案的概述；

图2图解示出图1所图示的干燥系统中的气流的概述；

图3图解示出图1所图示的干燥系统中的矿物流的概述；

图4图解示出图1所图示的干燥系统中的能量流的概述；

图5a示出能用于本发明的实施方案中的单一压制装置的截面示意图；

图5b示出具有开放下侧的图5a的压制装置的截面示意图；

图5c示出能用于本发明的实施方案中的多重压制装置的截面示意图；

图6示出能用于本发明的实施方案中的疏松装置的示意图；

图7a示出能用于本发明的实施方案中的多重空气冷却装置的截面示意图；以及

图7b示出湿滤器细节的示意图，该湿滤器还充当中和装置和根据图7a的空气冷却装置。

下文的说明书通过参考干燥粪肥的实例来描述本发明。然而，应当理解，关于系统和方法的所述实施方案还能用于干燥其它含水物质，例如清淤的弃土、来自处理工厂的泥土、或来自发酵工厂或来自食品加工的残渣流。

图1示出根据本发明的干燥系统和相关方法的实施方案的图解概述。干燥系统包括第一湿滤器1、散热器3、干燥床5、第二湿滤器7、第一空气洗涤器9以及冷却塔11。所有上述部分以这样的方式连接，使得来自第一湿滤器1的空气能经由线路31流向散热器3，经由线路33从散热器3流向干燥床5，经由线路35从干燥床5流向第二湿滤器7，经由线路37从第二湿滤器7流向第一空气洗涤器9以及经由线路39从第一空气洗涤器9流向冷却塔11。参考图2讨论上述气流的具体方面。图1所示的干燥系统的实施方案还包括发生器13、中和装置15以及第二空气洗涤器17。参考图2讨论这些部件的功能和它们之间的连接。

图1所示的干燥系统的实施方案还包括热交换器19。热交换器19经由线路41和43与冷却塔11连通，并经由线路45和47与第一湿滤器1连通。参考图3和4更详细地解释干燥系统中的热交换器19的位置与功能。

最后，图1所示的干燥系统的实施方案还包括分离装置21、缓冲器23、压制装置25以及筛式分离器(screen separator)27。这些部件用于在干燥系统中处理矿物流。参考图4更详细地描述这些部件与干燥装置中的其它部件之间的连接以及不同部分的功能。

图2示出如图1所图示的干燥系统中的气流的图解概述。由发生器13经由线路51抽入环境空气。此外，能在干燥系统的不同位置，通过排风扇(未示出)抽入环境空气。发生器13使用一些空气将经由线路53(如图1所示)供应的燃料转化成有用的能量，例如电能或热能的形式。优选地，发生器13是热电联产(CHP)装置，其除了电能，还提供一些余热。余热能够被用于干燥系统的不同位置。能代替发生器13用作散热器3的来源的其它可能的热源是生物燃料、体温以及太阳能收集器(solar collector)。

除了被供给至发生器13的环境空气，一些环境空气还通过例如通风机(未示出)，经由线路55供应至第一湿滤器1并从其中通过。在第一湿滤器1中，使气流与在下文中被称为稀粪肥部分的稀的含水粪肥部分紧密接触。图3的描述中提供了压制稀粪肥部分的更详细的描述。由于紧密接触，空气将从稀粪肥部分中吸收水分和诸如氨的挥发成分，并被这些饱和至某种程度。能够很容易地获得95％或更高相对空气湿度的饱和程度，但是本发明并不限于此。另外，空气被更热的粪肥部分加热从而作为热交换器起作用。

离开第一湿滤器1的空气能被分成经由作为旁路的线路57传送至中和装置15的第一部分，以及经由线路31传送至散热器3，并经由线路33从散热器3传送至干燥床5的第二部分。后文将解释旁路57的功能。首先，将讨论与气流的第二部分相关的气流。源自发生器13的烟气也能经由存在于发生器13与干燥床5之间的线路59被混合至气流的该第二部分。由于通过散热器3，气流的温度会升高，并且，如果经由线路59添加烟气，由于这种添加，气流的温度也会升高。在干燥床5中，空气会吸收水分和诸如氨的挥发成分，并被其饱和至某种程度，例如高达85％或更高的相对湿度水平。然而，本发明不限于此。

由于空气通过干燥床5，空气的温度将下降。离开干燥床5的空气的一部分能经由线路61返回散热器3，从而再次向空气供热，因而产生再循环过程。可以以这样的方式设计干燥系统，使得再循环过程能够被重复数次，这提高了干燥系统的效率。离开干燥床5的空气中未经由线路61被导入再循环过程的部分经由线路35通过第二湿滤器7。在第二湿滤器7中，使气流与稀粪肥部分紧密接触，以除去气流携带的固体颗粒，并且使气流被水分饱和。

随后，经由线路37将气流供给至第一空气洗涤器9。在第一空气洗涤器9中，通过与pH为例如2.0-2.5并且能够经由线路63供应的强酸性溶液的紧密接触，将存在于气流中的氨从气流中除去(如图1所示)。经由线路63供应的酸性溶液可以包含硫酸。最后，经由线路39将气流从第一空气洗涤器9供给至冷却塔11。

使经由旁路57从第一湿滤器1传送至中和装置15的空气与经由线路91来自第一空气洗涤器1以及经由线路93来自第二空气洗涤器17的酸性废水在中和装置15中紧密接触。其目的是中和仍然存在于废水中的任何酸。存在于气流中的一部分氨也会在中和装置15中被收集。从中和装置15，将气流经由线路65供给至第二空气洗涤器17。在第二空气洗涤器17中，以类似于关于第一空气洗涤器1所述的方式，使气流与例如pH为2.0-2.5的强酸性溶液紧密接触，以除去剩余的氨。经由线路94将该强酸性溶液供给至第二空气洗涤器17。离开第二空气洗涤器17的空气被饱和并经由线路67被供给至冷却塔11。

在冷却塔11中，将来自第一空气洗涤器1的饱和空气与来自第二空气洗涤器17的饱和空气混合。经由线路107，从冷却塔11移除饱和空气。另外，两个气流都被冷却，在该过程中形成了冷凝水。参考图7a，描述了冷却塔11可能的实施方案。

图3示出如图1所图示的干燥系统中的矿物流的图解概述。例如经由线路71来自存储罐(未示出)的原始粪肥，在分离装置21中被分离成相对较大体积的稀粪肥部分，即固体含量为例如2-3％的粪肥部分；以及相对较小体积的浓粪肥部分，即固体含量为例如15-35％的粪肥部分。分离装置21可以含有一个或多个选自筛分弯管(screeningbend)、鼓式分离器和离心机的部件。

分别经由线路73和线路75将稀粪肥部分供给至第一湿滤器1和第二湿滤器7。在所述湿滤器1、7中，分别使稀粪肥部分与环境空气(第一湿滤器1)和来自干燥床的空气(第二湿滤器7)紧密接触。如上文已经描述的，通过蒸发，稀粪肥部分在该接触期间将水分散失到空气中。其结果是，稀部分变浓，至其最大固体含量为约15％。分别通过第一湿滤器1和第二湿滤器7的变浓的部分，分别经由线路77和线路78分别离开第一湿滤器1和第二湿滤器7，若需要，其汇合于线路79。

以该方式被变浓的部分接着能经由线路77、78、79返回至用于原始粪肥的存储罐，或如图1和3所示，经由线路71被添加至供给至分离装置21的原始粪肥。由于变浓部分的“粘稠”特性，当变浓部分与新鲜原始粪肥混合时，变浓部分会粘附至存在于新鲜原始粪肥中的固体颗粒。这产生能通过分离装置21分离的可分离的浓部分。在干燥系统的一实施方案中，变浓部分不是被供给至分离装置21，而是被直接添加至经由线路81离开分离装置21的浓部分(未示出)。然而，这样做的风险是，对于预期的其它处理来说，浓部分的固体含量会变得太低，其更详细的解释将在下文给出。

在分离装置21中分离后，将浓粪肥部分经由线路81传送至缓冲器23。在缓冲器23中，使浓粪肥部分与经由线路85从筛式分离器27供应的诸如精细颗粒的精细粪肥物质混合，并产生混合的浓粪肥部分。将混合的浓粪肥部分经由线路83从缓冲器23供给至压制装置25。将参考图5a至5c描述这种压制装置25可能的实施方案。

通过压制装置25，粪肥成分，例如压制的湿粪肥条形和杆状的粪肥成分，其又被称为“湿颗粒”，能被堆积于干燥床5上。通过压制装置25与干燥床5之间的线路87进行这个步骤，线路87示于图3中。在干燥床5上，堆积的粪肥成分形成用于干燥的粪肥包。一旦粪肥包中的粪肥成分被干燥至固体含量为至少85％，就将其从干燥床5分离。优选地，如参考图6所示和所述，通过疏松装置进行这个步骤。疏松的干粪肥成分最终处于输送管道(未示出)中，经由线路89，通过传送方法将其从此处传送至筛式分离器27。随后，将其传送至存储设备(未示出)。传送方式可以包括螺旋千斤顶(screw jack)，其可以位于半开放或闭合的管道中。筛式分离器27被设计成使粗的和精细的粪肥物质互相分离。筛式分离器27可以是装有细网的管道形式，以便分离管道中的诸如精细颗粒的精细物质。图3示出在筛式分离器27中被分离的诸如精细颗粒的精细物质如何经由线路85返回缓冲器23以在其中与来自分离装置21的浓部分混合。粒状粪肥经由线路97被从筛式分离器27排出。

除了上文已经描述的稀粪肥部分的含矿物的部分流(part-steam)和浓粪肥部分的含矿物的部分流，在根据本发明的干燥系统的实施方案中还存在第三含矿物的部分流。所述第三含矿物的部分流是由通过第一空气洗涤器1和第二空气洗涤器7以参考图2所述的方式从空气中移除的氨形成的。参考图7b，更详细地描述了第一空气洗涤器1和/或第二空气洗涤器的可能实施方案。

如图3所示，所谓的洗涤过程发生在两个空气洗涤器中，即第一空气洗涤器9和第二空气洗涤器17中。一旦一定量的氨溶解于空气洗涤器9或空气洗涤器17中的强酸性溶液中，其基本上对应于形成的铵盐的溶解度，则停止向所述空气洗涤器供给酸溶液。随后将源自第一空气洗涤器9和第二空气洗涤器17的酸性废水分别经由线路91和线路93供给至中和装置15。由于吸收了氨，强酸性溶液会被中和，其结果是，所述溶液的pH将在相对短的时间内达到8.5-9.0。在未在图3中示出的干燥系统的一实施方案中，在第二湿滤器7与第一空气洗涤器9之间另外提供了第二中和装置。

在诸如中和装置15的分离的中和装置中进行中和的优势在于，在第一空气洗涤器9和/或第二空气洗涤器17自身中不必发生中和作用。这使得有可能使第一空气洗涤器9和第二空气洗涤器17均保持持续的低pH，并实现95-98％的相对高且恒定的从空气中除去氨的效率。来自中和装置15的中和的水溶液可以被排出，被返回至用于原始粪肥的存储设备，或如图3所示，经由线路98被添加至经由线路79供给至分离装置21的变浓的粪肥部分的粪肥流。其优势在于酸不造成任何腐蚀。

上文所述的含矿物的部分流的最终结果是，存在一种起始产物，即经由线路71供给至分离装置21的原始粪肥；以及一种终产物，即经由线路97从筛式分离器27排出的干燥的粪肥成分或“粒状粪肥”。在图3中，经由线路71供应原始粪肥，并且经由线路97排出粒状粪肥。

图4示出如图1所图示的干燥装置的能量流的图解概述。发生器13作为干燥方法的热供应。优选地，发生器13是CHP装置，其通过燃烧经由线路53供应的燃料，除了电之外，还产生相对恒定量的余热。上文所述的燃烧释放热烟气。另外，用水冷却发生器13。在发生器13中吸收了热的冷却水能够经由线路101被供给至散热器3。在散热器3中，所述冷却水将其吸收的热释放至经由线路31来自第一湿滤器1的相对冷且饱和的气流。这使得气流被加热并且水被冷却。被冷却的水能够经由线路103从散热器3返回至发生器13以再次被用作冷却水。来自散热器3的被加热的空气能够与热烟气的一部分混合，其能够经由线路59被直接传送至干燥床5。然而，优选地，在进入干燥床5之前，将所有的烟气与来自散热器3的被加热的空气混合，然后仅将混合空气经由线路33传送通过干燥床，因为烟气总是热于散热器3。可以充当发生器13的其它可能热源是可持续的来源，例如生物燃料、体温和太阳能收集器。

如上文参考图2所述，经由线路61来自干燥床5的空气的一部分，即再循环回路，被返回至散热器3。在散热器3中，所述空气能够被再次加热，被再次与热的烟气一起注入，随后被再次传送通过干燥床5。通过这种方式，能够显著提高干燥方法的效率，因为气流会以饱和状态达到比没有再循环回路可能达到的温度更高的温度。使用再循环回路，已经发现有可能以1000kW的热功率每小时蒸发约1000升水。

另外，通过从来自干燥床5并被第二湿滤器7和第一空气洗涤器9饱和的热空气中提取热，并且随后将提取的热返回至热交换器19，有可能显著提高干燥方法的效率。从热的饱和气流中提取热的有效方法是使用冷却塔11。参考图7a，会描述这种冷却塔11的可能实施方案。

如上文刚刚所述，包括冷凝水在内的在冷却塔11中被加热的水，能够经由线路41被供给至热交换器19。热交换器19可以是管道热交换器或板式热交换器，其中如参考图2和3所述，在再循环过程中在经由线路45将稀粪肥部分供给至第一湿滤器1之前加热稀粪肥部分，以便加热也被供给至热交换器的环境空气。通过热传递和蒸发而冷却后，来自第一湿滤器1的稀粪肥部分能够经由线路47被再次返回至热交换器19。通过在热交换器19中加热稀粪肥部分，从而使环境空气与该被加热的粪肥部分直接接触，热以非常有效的方式进行传递。

在热交换器19中，冷却水与来自冷却塔11的冷凝水的混合物冷却下来。该被冷却的冷凝水能够经由线路43随后经由线路105从热交换器19排出，其结果是，通过冷凝水损失的热被降至最低。被冷却的冷凝水的一部分也可以经由线路43排至冷却塔11。

下文中，参考图1至4，更详细地描述所述干燥系统的一些部分的可能实施方案。

图5a示出压制装置25的实施方案的截面示意图。图5b示出具有开放下侧的图5a的压制装置25的截面示意图。压制装置25是单一压制装置，其包含存储容器151，在存储容器151下侧装有能重新盖紧的碟153。不强制使用这种类型的能重新盖紧的碟153，但是其在实践中证明非常有用。如图5a至5c所示，碟可以加长并成为半圆形。碟153的下侧沿其全长并且优选地以规律的间隔提供开口155。在半圆形碟中提供加长的齿轮157。齿轮157被设计成能绕旋转轴自由旋转，既可以沿第一旋转方向，例如逆时针，也可以沿第二旋转方向，例如顺时针。词语自由旋转旨在表示碟153在旋转中不被接触。齿轮157的旋转轴能够被诸如电动机的驱动方式，以本领域技术人员熟知的方式驱动。通过交替地沿第一旋转方向随后沿第二旋转方向旋转齿轮，例如开始逆时针然后顺时针旋转齿轮，能够将浓粪肥部分压制通过开口155。另外，这防止存在于浓粪肥部分中的毛发等沿着齿轮157的旋转方向排列，这会导致开口155堵塞。然而，如果齿轮157被例如相对较大的诸如石头的硬物堵塞，能够通过打开能重新盖紧的碟153容易地除去堵塞物。在如图5a和5b所示的实施方案中，碟能通过固定螺母159重新盖紧。如果，例如，需要移除石头，如图5b所示，通过松开固定螺母159的简单方式，能够打开能重新盖紧的碟153。移除石头后，能够通过再次栓紧固定螺母159而再次关闭能重新盖紧的碟。应当理解，本领域技术人员会知道，除了所示的与固定螺母159结合的螺栓/螺母，有许多其它方法使得碟153能被重新盖紧。

图5c示出压制装置25的另一实施方案的截面示意图。压制装置25的该实施方案涉及多重压制装置。这种多重压制装置具体地适用于固体含量相对较高的浓粪肥部分，例如固体含量大于30％的浓粪肥部分。在图5c所示的多重压制装置中，在关闭存储容器151的下侧的、具有开口155的、能重新盖紧的碟153中的齿轮157上，提供了两个与其平行延伸的加长齿轮161、163。两个齿轮161、163被设计成以相反的旋转方向绕各自的旋转轴旋转。由于两个齿轮161、163同时旋转，压制装置25底部的压力升高。升高的压力使得能重新盖紧的碟153中的齿轮157有可能将浓粪肥部分压制通过开口155，即使其具有相对较高的固体含量。

在如图5a至5c所示的压制装置的一实施方案中，能重新盖紧的碟155中的开口是环形开口。在如图5c所示的压制装置的实施方案中，存储容器151具有竖直的壁。当然，这种压制装置还可以具有锥形的壁，正如图5a和5b所示的压制装置的实施方案，反之亦然。

在不同的实施方案中，压制装置25被置于装有轮子(未显示)的框架中。通过装有轮子的该框架，压制装置25能往返穿越干燥床5。其结果是，被压制的湿粪肥条和杆状的粪肥成分能够被均匀地穿越干燥床分布。在一实施方案中，压制装置25连接至控制模块，其保证压制装置25及时被缓冲器23填充。

图6示出能够用于根据本发明的干燥方法的实施方案的疏松装置181的示意图。如上文所述，目的是一旦粪肥成分在干燥床中被干燥至固体含量至少为85％，即将其从干燥床5分离。这能够通过如图6所示的疏松装置181来实现。疏松装置181可以连接至压制装置25(未示出)，例如，连结至其装有轮子的框架。疏松装置181包括一个或多个装有扇形部件185的可旋转的杆183。一个或多个可旋转的杆183可以被分别或共同驱动，例如，通过电动机187。

干燥床5包含具有直立边缘的收集槽189和装有开口的底板191。开口允许粪肥成分在重力的作用下离开干燥床。另外，开口允许空气自由通过。优选地，收集槽189被以这样的方式设计，使得有可能移动压制装置25，使其优选地停留于收集槽189的一个或多个竖直边缘上，通过优选装有导向边(guide edge)的轮子停留于竖直边缘上方。如果轮子装有导向边，压制装置25只能以平行的方式沿着收集槽189的竖直边缘移动。

能够将疏松装置181的一个或多个可旋转的杆183从压制装置25的框架降低进入干燥床5。优选地，一个或多个杆183在被降低时旋转。如果扇形部件185位于粪肥包在干燥床5上的水平，其中粪肥已经干燥至固体含量至少为85％，该水平通常接近干燥床5的底板，则旋转杆183能够沿着干燥床5的全长移动，如果框架是如上文所述的移动的框架。通过以这种方式扰动干燥床5，紧密的干粪肥成分被彼此疏松，并且这些疏松的干粪肥成分移动通过干燥床5底板中的孔，并落入位于干燥床5下方的输送管道(未示出)，它们被通过传送方法经由筛式分离器27，从此处被传送至存储设备(未示出)。

另外，粪肥包保持完整，即干粪肥成分基本上位于干燥床的底部并且湿粪肥成分基本上位于干燥床的顶部。

图7a示出多重空气冷却装置，即冷却塔11，的实施方案的截面示意图。图7b示出图7a的空气冷却装置的细节的示意图。在一实施方案中，其中至少含有第一空气洗涤器9和第二空气洗涤器17中的一个。用于冷却塔11的相同技术原理也能够用于第一湿滤器1、第二湿滤器7、空气洗涤器9、17以及中和装置15。

如图7a所示的冷却塔11装有第一和第二层填充材料201a、201b。经由位于第二层填充介质201b上方的管道203供应冷却介质，在所述的实施方案中其是相对冷的水。如图7b所示，管道可以装有喷雾开口，通过这种方式，能够将水分布于第二层填充材料201b并在重力的作用下以液体膜流过后者。在第二层填充材料201b的底部，水在重力的作用下滴在第一层填充材料201a上，并同样地以液体膜流过后者。在第一层填充材料201a的底部，水则滴入收集槽205。在第一和第二层填充材料201a、201b的下方，提供了不同温度气流的单独入口207、209。

通常，该冷却塔11不使用环境空气来冷却来自方法的相对较热的冷却水，同时部分冷却通过蒸发实现。与之相反，根据本发明的干燥系统的实施方案所用的冷却塔11使用相对较冷的水从相对较热且饱和的气流中提取可觉察的与潜在的热。在这种情况下，相对较冷的水被加热并与相对较热的冷凝水混合。

如果理论上能用于其它构造中的图7a的冷却塔11被用于参考图1至4所述的干燥系统中，则经由第二湿滤器7来自干燥床5的空气(如图2中线路39所示)被供给至第一层填充材料201a下方的入口207，其在下文中被称为第一入口207。来自旁路57的空气经由中和装置15和第二空气洗涤器17(如图2中线路67所示)被供给至第二层填充材料201b下方的入口209，其在下文中被称为第二入口209。被供给至第二入口209的空气相对较冷，而且饱和。被供给至第一入口207的空气相对较热并同样地饱和。

如果以上文所述的方式将水供给至冷却塔11，并通过两层填充材料201a、201b，则经由管道203供应的相对较冷的水以两个阶段被加热至非常接近于供给至第一入口207的相对较热的气流的温度。第一层填充材料201a作为热交换器起作用，其中来自第二湿滤器7的空气被冷却。两个气流在第一和第二填充材料201a、201b之间的空间互相混合。随后，混合的空气在第二层填充材料201b中被冷却，使得第二层填充材料也作为热交换器起作用。通过这种方式，非常有效的热传递是可能的，并且有可能以1000kW的热功率每小时蒸发5000-6000升水。

优选地，填充材料具有相对较大的内部表面积。合适的填充材料可以是，例如2H Net 150。这种填充材料产生分布于整个填充材料的、与空气逆流或横流的液体膜。

如图7a和7b所示的装置能够以这样的方式设计，使得其也能作为空气洗涤器起作用，例如作为第一空气洗涤器9和/或第二空气洗涤器17起作用。在这种情况下，通过装有一个或多个喷雾头的一个或多个管道203分布的液体是诸如酸性溶液的洗涤液，例如硫酸溶液。液体能从空气中除去氨，并形成溶解的硫酸铵，具体地，如果使用上述的适当填充材料。所述空气洗涤器能够从空气中除去氨直至达到硫酸铵的溶解度，之后，作为酸性洗涤溶液的液体必须被排出。

供给至冷却塔11的饱和空气仍然可能含有少量的氨。若需要，能利用两级生物过滤器(硝化作用/反硝化作用)或活性碳过滤器除去所述氨。能够得自冷却塔11的冷凝水可以含有少量诸如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和异戊酸的挥发性脂肪酸，其可以通过生物纯化、通过活性碳纯化或通过诸如RO的分离技术的纯化而除去。苛性钠或其它碱能用作用于除去挥发性脂肪酸的碱性涤气器的液体/空气接触剂中的液体。

上文的描述中描述了不同的热交换器：第一湿滤器1、第二湿滤器7、第一层填充材料201a、第二层填充材料201b以及热交换器19。除了本文所述的那些热交换器，可以使用其它类型的热交换器。然而，在第一湿滤器1、第二湿滤器7、第一层填充材料201a以及第二层填充材料201b的位置上，优选使用开放式热交换器，其允许含水物质或水(冷却液)分别与空气直接接触，而热交换器19是封闭式的，其中冷却液与含水物质之间存在物理隔离。

优选地，如图7a所示，第一层填充材料201a与第二层填充材料201b组合，并且所有的水(或其它冷却液)被组合的第一和第二气流加热以及随后被第一气流后续加热。

优选地，所有的热交换器按照所谓的逆流原理进行操作，即通过热交换器的相对较热的流动和相对较冷的流动是反方向的。

由于被释放的潜热(凝集能)被以几乎相同的温度用在蒸发过程中的其它地方，本系统实现了高效率。例如，通过以完全逆流的方式操作热交换器以及另外通过使用部分含水物质和冷凝水作为能量的传送介质，实现了蒸发与凝集之间的小温度差。

上文的描述仅描述了本发明的少量的可能的实施方案。很明显，能想到本发明的许多可选实施方案，所有这些可选实施方案都在本发明的范围之内。所附的权利要求书及其技术等同决定了本发明的范围。

Claims (21)

1.通过气流干燥含水物质的系统，所述系统包含：

·第一热交换器(1)，用于通过所述气流与所述含水物质的第一部分之间的直接接触而加热所述气流，从而产生被饱和至第一水平的被加热的气流；

·用于将被饱和至第一水平的所述被加热的气流分成第一和第二气流的单位；

·加热单位(3)，用于加热所述第二气流，从而产生被加热的第二气流；

·干燥单位(5)，用于通过所述被加热的第二气流与所述含水物质的第二部分之间的直接接触而干燥所述含水物质的第二部分，从而产生被饱和至第二水平的被加热的第二气流以及干燥的产物；

·第二热交换器(201a)，用于利用第一冷却液冷却被饱和至第二水平的所述被加热的第二气流，从而产生基本上被冷却至所述第一冷却液的温度水平并被饱和至第二水平的第二气流以及被加热的第一冷却液；

·混合单位，用于混合被冷却至所述第一冷却液的温度水平并被饱和至所述第二水平的所述第二气流与所述第一气流，从而产生混合的气流；

·第三热交换器(201b)，用于通过第二冷却液冷却所述混合的气流，从而产生被饱和至第三水平的被冷却的混合的气流以及被加热的第二冷却液。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述第一冷却液包含至少一部分的被加热的第二冷却液。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述第一水平、所述第二水平和所述第三水平几乎与完全饱和的水平相同。

4.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于其包含第四热交换器(19)，用于接受所述被加热的第一冷却液并从而在将所述含水物质的第一部分传送至所述第一热交换器(1)前，加热所述含水物质的第一部分。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于所述第四热交换器(19)是封闭式的。

6.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述第一热交换器(1)、所述第二热交换器(201a)以及第三热交换器(201b)是开放式的。

7.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述第二热交换器(201a)和第三热交换器(201b)被包含于冷却塔中，其中所述第二热交换器包含第一层填充材料(201a)并且所述第三热交换器包含第二层填充材料(201b)，在操作期间，所述第二层填充材料(201b)被配置在所述第一层填充材料(201a)的上方，其中所述混合单位包含所述第一与第二层填充材料(201a、201b)之间的空间，并且所述冷却塔包含用于向所述第二层填充材料的上侧供应所述冷却液的一个或多个管道(203)，并且所述冷却塔具有在所述第二热交换器(201a)下方、用于接受被饱和至第二水平的所述被加热的第二气流的第一开口，以及用于接受所述混合单位中的所述第一气流的第二开口。

8.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所有的热交换器都是逆流式的。

9.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述加热单位(3)连接至产生烟气的发生器(13)，并且所述干燥单位(5)被设计成接受至少一部分的所述烟气。

10.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于在所述干燥单位(5)与所述加热单位(3)之间配置再循环单位，用于将通过所述干燥床的空气的至少一部分返回至所述加热单位(3)。

11.如前述权利要求之一所述的系统，其中所述系统包含分离装置(21)，其被设计成接受所述含水物质并分离所述含水物质的第一部分和所述含水物质的第二部分，并且所述第二部分的固体物质的浓度高于所述第一部分的固体物质的浓度。

12.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于其包含所述干燥单位(5)与所述第二热交换器(201a)之间的湿滤器(7)。

13.如前述权利要求之一所述的系统，其特征在于其包含所述湿滤器(7)与所述第二热交换器(201a)之间的第一空气洗涤器(9)。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于其包含所述第一热交换器(1)与所述第三热交换器(201b)之间的第二空气洗涤器(17)。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于所述系统被设计成在操作期间，向所述第一空气洗涤器(9)和所述第二空气洗涤器(17)中供应酸以中和存在于来自所述湿滤器(7)的空气和所述第一气流中的碱。

16.如权利要求14或15所述的系统，其特征在于其包含中和装置(15)，用于中和来自所述第一空气洗涤器(9)和所述第二空气洗涤器(17)的酸性废水。

17.如前述权利要求之一所述的系统，其中所述系统还包含过滤装置，所述过滤装置被设计成从气流和冷凝水中的至少一种中除去一种或多种脂肪酸。

18.如权利要求17所述的系统，其中所述过滤装置含有至少一种选自生物过滤器、活性碳过滤器以及反渗透过滤器的过滤器。

19.如前述权利要求之一所述的系统，其中所述含水物质是粪肥。

20.通过气流干燥含水物质的方法，所述方法包括：

·在第一热交换器(1)中，通过所述气流与所述含水物质的第一部分之间的直接接触而加热所述气流，从而产生被饱和至第一水平的被加热的气流；

·将被饱和至第一水平的所述被加热的气流分成第一和第二气流；

·在加热单位(3)中加热所述第二气流，从而产生被加热的第二气流；

·在干燥单位(5)中，通过所述被加热的第二气流与所述含水物质的第二部分之间的直接接触而干燥所述含水物质的第二部分，从而产生被饱和至第二水平的被加热的第二气流以及干燥的产物；

·在第二热交换器(201a)中，利用第一冷却液冷却被饱和至第二水平的所述被加热的第二气流，从而产生基本上被冷却至所述第一冷却液的温度水平并被饱和至第二水平的第二气流以及被加热的第一冷却液；

·混合被冷却至所述第一冷却液的温度水平并被饱和至所述第二水平的所述第二气流与所述第一气流，从而产生混合的气流；

·在第三热交换器(201b)中，通过第二冷却液冷却所述混合的气流，从而产生被饱和至第三水平的被冷却的混合的气流以及被加热的第二冷却液。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于第四热交换器(19)接受所述被加热的第一冷却液并从而在将所述含水物质的第一部分传送至所述第一热交换器(1)前，加热所述含水物质的第一部分。

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