CN102288014A - 多孔滚筒式干燥器 - Google Patents

Abstract

一种对大宗固体物料进行快速、高效的干燥设备。其特征在于：多孔滚筒安装于内壁敷有保温材料的箱体内，滚筒上开有很多小孔、滚筒内壁设置有筛网和导流板，该干燥设备可以根据现场条件使用空气、氮气、蒸汽、烟气、瓦斯等气体作为干燥热介质，具有换热强度大、干燥时间短、热效率高、体积较为紧凑、密封性能好、安全环保等优点。本发明适用于工农业原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。在干燥热介质温度低于300℃时，适用于油页岩和煤的干燥。

Description

多孔滚筒式干燥器

技术领域

本发明涉及一种对大宗固体物料进行干燥的设备，适用于工农业原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。

背景技术

工业生产中，为了满足使用要求、降低物料含水率、提高产品质量、分级分类、或者保护环境等原因常常需要对一些固体物料进行干燥。目前工业中常用的干燥设备有热风吹扫式、烘烤式、廻转筒式、流化床式、旋片式等等干燥设备。这些干燥设备有的效能低下，不适合处理大宗物料，有的体积庞大，动力消耗大，有的热能利用率低，扬尘多，不环保。例如廻转筒式干燥设备虽然可以处理大宗物料，但只能依靠物料在廻转筒中的翻滚来增加物料和气流接触的机会，传热效率不高，干燥时间长。因为转动速度慢了，物料和气流接触不充分，干燥不均匀，而转动速度快了，物料在廻转筒中停留时间又减少，干燥不充分，不均匀。为达到物料充分、均匀干燥的目的，只好加大廻转筒的直径和长度，造成体积庞大，动力消耗增加。流化床式干燥设备，虽然也可以处理大宗物料，且物料和气流接触充分，但动力消耗大，扬尘多，环保问题突出。在油页岩干馏炼油行业，因油页岩中含有一定的水分，一般在10％左右，有些高达15％以上，在干馏前需要对油页岩进行干燥，但目前大都干燥设备并不适合于油页岩的干燥，因为对油页岩进行干燥需要快速、低温。速度慢了，干燥时间就会延长，油页岩中含油会发生分解，温度高了，也会造成油页岩中含油分解，导致油回收率下降。因此，现代工业生产需要有一种快速、高效、低温、低耗的干燥设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对大宗固体物料进行快速、高效的干燥设备。本发明集合了廻转筒式干燥设备和流化床式干燥设备的优点，克服了这两种干燥设备的缺陷，而且可以使用低于300℃的低温干燥热介质对大宗物料进行连续、有效的干燥。具有换热强度大、于燥时间短、热效率高、体积小，结构紧凑、密封性能好、安全环保等优点。本发明多孔滚筒式干燥器适用于工农业原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。其中包括矿石、冶金、建材、粮食、食品、医药、非金属及化工等原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。在干燥热介质温度低于300℃时，适用于油页岩和煤的干燥。本发明有利于能源的综合利用。在一般工业企业中，低于350℃的废气都采取排放处理，例如锅炉排放的烟气，而这些废气资源恰恰可以用作本发明的干燥热介质。

一种实现所述的本发明设备要求的多孔滚筒式干燥器，其特征在于：干燥器是一个内壁敷有保温材料的箱体，箱体内设置了多孔滚筒，固体物料从干燥器上部进入，多孔滚筒内壁设置有筛网和导流板，箱体上方设置给料装置和排气管道，箱体下方设排料口和排灰口，箱体中下部设置干燥热介质进口。为防止物料溢出滚筒外，也为了防止物料和气流短路，在物料进口、出口均设有密封罩，密封罩固定在干燥器的箱体上，密封罩和滚筒的接触部位采用密封圈密封。

所述的多孔滚筒式干燥器，其特征在于：箱体内设置1个或多个多孔滚筒。

所述的多孔滚筒式干燥器的核心部件是多孔滚筒，其特征在于：多孔滚筒安装于内壁敷有保温材料的箱体内，滚筒外壁开有很多小孔，滚筒的外壁通过筋条与滚筒的主轴相连，滚筒的主轴的两端由支承架支承，主轴通过变速装置与电机相连，滚筒的主轴带动滚筒旋转，滚筒内壁安装有导流板和筛网。滚筒上的开孔、筛网上的网眼、导流板均按螺旋形方式设置；滚筒的主轴的两端由支承架支承，主轴和电机相连并带动滚筒旋转。滚筒上的孔径可根据干燥物料的粒径选择，物料粒径大的，滚筒上的孔径可适当大一些，物料粒径小的，滚筒上的孔径可相应小一些，孔径一般为物料最大粒径的1/2左右。筛网上的网眼孔径一般应大于物料的最小粒径；当处理物料粒径不均匀且最小粒径小于0.3mm时，网眼孔径不要小于0.3mm。

本发明在实际运行时，固体物料从干燥器上部进入多孔滚筒，干燥热介质从干燥器中下部进入，干燥热介质根据物料性质和现场条件选择，空气、氮气、蒸汽、烟气、瓦斯等或其他在现场可利用的气体均可使用，干燥热介质的温度可高可低，范围可在150℃-700℃之间选择，干燥热介质的温度范围在150℃-700℃之间，选择的干燥热介质不能和被干燥物料发生化学反应或产生热分解。当所述的多孔滚筒式干燥器内需要设置多个多孔滚筒时，可以采取并列或“Z”字形布置方式。干燥热介质气流进入滚筒的速度根据物料的比重和粒径选择，不宜过高，通常只要能松动沉积在滚筒底部的部分物料即可。

所述的多孔滚筒式干燥器的工作原理及结构示意图见图1。固体物料经运输皮带输送进入料斗1，通过星型给料机3进入多孔滚筒式干燥器，干燥器是一个内壁敷有保温材料6的箱体5，箱体5内设置了多孔滚筒8，固体物料从干燥器上部进入，经导入管4加入多孔滚筒内，密封罩17防止物料溢出滚筒外；多孔滚筒内壁上开有的小孔18，设置有筛网21和导流板19(见图5)，箱体上方设置给料装置和排气管道7，箱体下方设排料口11和排灰口12，箱体中下部设置干燥热介质进口13；，所述给料装置包括料斗1、插板阀2、星型给料机3、导流管4；多孔滚筒的外壁通过筋条23与滚筒的主轴10相连，滚筒的主轴10的两端由支承架14支承，主轴10通过变速箱18和电机15相连并带动滚筒8旋转；干燥热介质从多孔滚筒式干燥器的中下部的进口13进入，经滚筒8上开有的小孔18、再经滚筒内壁设有的筛网21上的网眼22高速喷射入滚筒8内；物料落到滚筒内后，一方面随着滚筒的旋转在滚筒内不停地翻滚，一方面部分较小粒径的物料又被高速气流吹起，较大粒径的物料又被气流的冲击松动，不再粘附在滚筒的底板上，因此，物料在滚筒内翻滚的强度、和气流接触的面远大于一般廻转筒式干燥设备，其单位换热强度显著增加，但因本发明无须象流化床式干燥设备那样，使物料始终处于半悬浮状态，所以动力消耗较流化床式干燥设备大大降低；气体的压力损失仅为流化床式干燥设备的1/4左右；物料在滚筒8内翻滚的同时，在滚筒8内设置的导流板19的作用下，以螺旋运动方式逐渐向滚筒尾部移动，在移动过程中被干燥，最后排出滚筒8；干燥热介质在对物料进行干燥后，从滚筒上部气孔排出，干燥热介质排出滚筒后，由于气流速度突然降低，也由于重力的作用，小于网眼孔径的部分小粒径物料会沉降在滚筒上部，随滚筒的旋转又滑落到干燥器下部设置的灰斗12里，到一定时候清除一次；气流经干燥器上部设置的气体排出管7导出干燥器；物料被干燥后经排料口11排出干燥器。因为本发明干燥器是在支承架14上作滚动运动，所以动力消耗较小，另外整个干燥过程是在密封的箱体内进行，没有扬尘，环保性能好。在星型给料机3的上下部各设一个插板阀2，当星型给料机3故障时，可关闭插板阀2，冷空气不能进入干燥器内，干燥器的干燥热介质也不能外逸，安全可靠。本发明干燥器干燥效果的控制通过调整滚筒的转速实现。滚筒由变频调速电机或普通电机加变速箱带动，当需要提高物料干燥程度时，通过调节电机频率，改变电机转速，可降低滚筒转速，同时物料在滚筒内走行速度也随之降低，物料在滚筒内停留时间延长，干燥程度就会提高。当然在条件允许的情况下，也可以通过提高干燥热介质的温度来实现提高物料干燥程度的目的。本发明干燥器在星型给料机的上下部各设一个插板阀，当星型给料机或滚筒故障时，可关闭插板阀进行检修，安全可靠。

所述的多孔滚筒式干燥器内需要设置多个多孔滚筒时，多孔滚筒的布置方式见图2、图3。并列布置时每个多孔滚筒有独立的进料装置，但排料装置可以共用。“Z”字形布置时，多孔滚筒首尾相接，第一个多孔滚筒的排料是第二个多孔滚筒的进料，余类推。

所述的多孔滚筒式干燥器多孔滚筒的开孔展开示意图见图4，滚筒上的开孔18按斜线状布置，卷成滚筒时即形成螺旋状。

所述的多孔滚筒式干燥器多孔滚筒设置的导流板19展开图和安装断面示意图见图4，图5。导流板19焊接在滚筒8的内壁上，按斜线状布置，卷成滚筒时即形成螺旋状。

所述的多孔滚筒式干燥器多孔滚筒上筛网21安装断面示意图见图5。在滚筒的内壁上焊接支撑筛网的筋板20，筛网21再焊接在筋板20上。筛网磨损后可以更换。

所述的多孔滚筒式干燥器密封见图6。为防止物料溢出滚筒外，也为了防止物料和气流短路，在物料进口、出口均设有密封罩17，密封罩17固定在干燥器的箱体5上，密封罩17和滚筒8的接触部位采用密封圈9密封。

本发明的技术关键一是要使固体物料在滚筒中作翻滚运动的同时作螺旋式定向移动，形成连续的给料排料工艺；二是要使固体物料和气流形成强烈的均相混流，大幅度提高固体物料和气流的换热强度；三是在较小的动力消耗条件下实现物料的流化状态；四是要使固体物料中的微小颗粒尽量不逸出干燥器，保护环境。为此采用了以下技术以达到发明的目的。

一是固体物料流化技术。固体物料流化技术在工业生产中运用很多，但本发明有别于常见的流化技术。是在一个封闭的金属筒内，巧妙地依靠滚筒转动的机械力和导流板的导流作用，高速气流的喷射力的多重作用下，在同一横截面上，固体物料作的是翻滚、跳跃运动，在纵向断面上，固体物料作的是螺旋状前进运动。这些多重运动的组合形成了固体物料在流化状态下的定向移动。

二是均相混流换热技术。在常见的廻转筒式干燥设备中，一般，气流和固体物料之间采取顺流或逆流的方式，而且物料处于翻滚状态，实行的也是混流换热，但在运动中，始终有一部分物料处于廻转筒的下部，不能和气流均衡接触，不能实现均相换热。在本发明的多孔滚筒式干燥器中，沿滚筒径向外壁全部开有气孔，每一处均有气流进入，在滚筒内气流和固体物料之间的接触没有死角，可以实现均相混流换热，换热强度大大增加，均衡度大大提高。

三是运用了减少能量形态转变的次数可以降低能源消耗的理论。在常见的流化床中，物质能量经历了3次转变，从电能转变为鼓风机的机械能，从鼓风机的机械能转变为气体的动能，又从气体的动能转变为被干燥物料的势能；在廻转筒式干燥设备中物质能量只经历了2次转变，即从电能转变为廻转筒的机械能，从廻转筒的机械能直接转变为被干燥物料的势能，只不过这种流化床并不完善，廻转筒中物料始终存在一部分死区，但能量损失已大为降低；本发明流化床的形成，采取了两者结合的方式，物质能量只经历了2次转变，即从电能转变为廻转筒的机械能，从廻转筒的机械能直接转变为被干燥物料的势能，但流化床是完善的，没有死区。因为利用了气体上升流动中的举力，增加了气体的阻力损失，但很小。虽然从表面上看，本发明的能源消耗应介于廻转筒式干燥设备和流化床式干燥设备之间。实际上，由于本发明干燥设备换热强度大，干燥同样数量的物料，多孔滚筒式干燥器较廻转筒式干燥设备的长度、重量减少50％以上，因此，能源消耗反而是最低的。

四是本发明运用了密封技术，采用了星型给料阀、料封、气封等技术，使固体物料的干燥在密封的箱体内进行，物料中的微小颗粒即使逸出滚筒也不会逸出干燥器，保护了环境。而随干燥热介质逸出的微尘可通过除尘器收集，达标后排放。

本发明多孔滚筒式干燥器和国内现在普遍使用的干燥设备相比，具有如下明显的优点。

一是设备紧凑、体积小、重量轻、投资省，能源消耗低、运行成本低。由于本发明和国内现在普遍使用的廻转筒式干燥设备相比，换热强度提高了1倍以上，因此处理量相同的设备体积、重量均大大缩小，从而投资减少，能源消耗降低、运行成本降低。

二是适用范围广泛。本发明多孔滚筒式干燥器适用于工农业原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。其中包括矿石、冶金、建材、粮食、食品、医药、非金属及化工等原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。在干燥热介质温度低于300℃时，适用于油页岩和煤的干燥。

三是节能，有利于能源的综合利用。本发明干燥热介质选择范围宽，只要对固体物料的品质没有其他不良影响，都可以选用。而一般工业企业中，低于350℃的废气都采取排放处理，例如锅炉排放的烟气，而这些废气资源恰恰可以用作本发明的干燥热介质。实施本发明时，可根据现场条件选用空气、氮气、蒸汽、烟气、瓦斯等在现场可利用的废气资源作为干燥热介质。

四是环保无污染。本发明干燥过程发尘在密闭的容器内，无扬尘。随气流逸出的微尘可通过除尘器收集，达标后排放。

附图说明

图1是多孔滚筒式干燥器的工作原理和结构示意图；图中：1、料斗；2、插板阀；3、星型给料机；4、导入管；5、干燥器箱体；6、保温材料；7、排气管道；8、多孔滚筒；9、密封圈；10、滚筒主轴；11、排料口；12、排灰口；13、热介质进口；14、支承架；15、电机；16、变速箱；17、密封罩；23、筋条。

图2是有多个滚筒的干燥器的并列布置示意图。

图3是有多个滚筒的干燥器的“Z”形布置示意图。

图4是多孔滚筒式干燥器的滚筒的开孔和导流板设置展开示意图；图中：18、滚筒内壁上开有的小孔；19、导流板。

图5是多孔滚筒式干燥器的导流板，筛网的安装断面示意图；图中：18、滚筒内壁上开有的小孔；19、导流板；20、筋板；21、筛网；22、筛网上的网眼。

图6是多孔滚筒式干燥器的滚筒的密封方式示意图。图中：4、导入管；5、干燥器的箱体；6、保温材料；8、多孔滚筒；9、密封圈；10、滚筒主轴；17、密封罩；23、筋条。

具体实施方式

本发明多孔滚筒式干燥器的工作原理和联接方式如图1所示，在生产运行时，固体物料经运输皮带进入料斗1，通过星型给料机3经导入管4进入多孔滚筒式干燥器的多孔滚筒8内，在星型给料机3的上下部各设一个插板阀2，当星型给料机3或多孔滚筒8发生故障时，可关闭插板阀2进行检修，安全可靠；为防止物料溢出滚筒外，也为了防止物料和气流短路，在物料进口、出口均设有密封罩17，密封罩17固定在干燥器的箱体5上，密封罩17和滚筒8的接触部位采用密封圈9密封；干燥器的滚筒的外壁通过筋条23与滚筒的主轴10相连，滚筒的主轴10的两端由支承架14支承，主轴10通过变速箱16和电机15相连，并带动滚筒8旋转；干燥热介质从设置于多孔滚筒式干燥器的中下部进口13进入，经过滚筒上的小孔18、再经滚筒内壁设有的筛网21上的网眼22高速喷射入滚筒8内；物料经导入管4被加入到滚筒8内后，一方面随着滚筒的旋转在滚筒内不停地翻滚，一方面部分较小粒径的物料又被高速气流吹起，较大粒径的物料又被气流的冲击松动，不再粘附在滚筒的底板上，物料在滚筒内形成流化状态；物料在滚筒内翻滚的强度、和气流接触的面远大于一般廻转筒式干燥设备，其单位换热强度显著增加，但因本发明无须象流化床式干燥设备那样，使物料始终处于半悬浮状态，所以动力消耗较流化床式干燥设备大大降低；气体的压力损失仅为流化床式干燥设备的1/4左右；物料在滚筒内翻滚的同时，在滚筒内设置的导流板19的作用下，以螺旋运动方式逐渐向滚筒尾部移动，物料在移动过程中被干燥，最后排出滚筒8；干燥热介质在对物料进行干燥后，连同干燥产生的水蒸汽从滚筒上部气孔排出，干燥热介质排出滚筒后，由于气流速度突然降低，也由于重力的作用，被气流带出的小于筛网上的网眼孔径的部分物料会沉降在滚筒上部，随滚筒的旋转又滑落到干燥器下部设置的灰斗12里，到一定时候清除一次；气流经干燥器上部设置的气体排出管7导出干燥器；物料被干燥后经排料口11排出干燥器。因为本发明干燥器是在支承架14上作滚动运动，物料在滚筒内的流化运动主要依靠滚筒的机械力，而不是气流的冲击力，所以干燥器的动力消耗较小，另外整个干燥过程是在密封的箱体内进行，没有扬尘，环保性能好。

本发明多孔滚筒式干燥器的核心部件是多孔滚筒8。多孔滚筒8的总体结构见图1，滚筒的开孔方式和导流板的布置见图4，滚筒的导流板、筛网的设置安装见图5。多孔滚筒8的特征是：滚筒外壁开有很多小孔18，滚筒的外壁通过筋条23与滚筒的主轴10相连，滚筒的主轴10的两端由支承架14支承，主轴10和电机15通过变速装置16相连，滚筒的主轴10带动滚筒8旋转，滚筒8内壁安装有导流板19和筛网21。滚筒的开孔18在展开图上按斜线状布置，钻孔后卷成滚筒时即形成螺旋状，滚筒上开的孔径根据干燥物料的粒径选择，一般为物料最大粒径的1/2左右。导流板19在展开图上按斜线状布置，焊接在滚筒内壁上，卷成滚筒时即形成螺旋状。滚筒内壁设置有筛网21，先在滚筒的内壁上焊接支撑筛网的筋板20，筛网21再焊接在筋板20上，筛网21上的网眼22的孔径一般应大于物料的最小粒径。

图6是多孔滚筒式干燥器的滚筒和档板的密封方式示意图。在物料进口、出口均设密封罩，密封罩17固定在干燥器的箱体5上，密封罩17和滚筒8的接触部位采用密封圈9密封；在制造安装时需要注意装置滚筒和密封罩之间的间隙，间隙过大，密封效果差，气流从间隙中短路逸出，影响干燥效果，间隙过小，容易造成滚筒的磨损，影响滚筒的使用寿命。

本发明多孔滚筒式干燥器适用于工农业原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。其中包括矿石、冶金、建材、粮食、食品、医药、非金属及化工等原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥。在干燥热介质温度低于300℃时，适用于油页岩和煤的干燥。这是由于本发明装置干燥的强度大，时间短，经试验确定，在干燥热介质温度低于300℃时，不会使油页岩和煤中的含油成分裂解。

本发明对干燥热介质选择范围宽，只要是对固体物料的品质没有其他不良影响，不和被干燥物料发生化学反应或产生热分解的气体即可。干燥热介质的温度范围在150℃-700℃之间，空气、氮气、蒸汽、烟气、瓦斯等在现场可利用的气体均可选用。

不同用户对干燥器可能会有不同的使用要求，有的用户对物料去水的程度要求不高，但可能要求处理量较大，有的用户对物料去水的程度要求很高，要求干燥后物料含水率很低，但处理量并不大，这就需要干燥器就不同的结构来满足用户的要求。通常，当用户对物料去水的程度要求不高，而要求处理量较大时，干燥器内可采取多个滚筒并列的方式来满足用户要求。这样的滚筒布置方式可有效降低设备的占地面积，简化系统联接，减少设备管理的复杂性。当用户对物料去水的程度要求很高，而要求处理量不大时，干燥器内可采取多个滚筒“Z”字形布置方式来满足用户要求。这样的滚筒布置方式可以使物料含水率降低到5％以下，甚至更低。同样，这样的滚筒布置方式也可有效降低设备的占地面积，简化系统联接，减少设备管理的复杂性。

本发明多孔滚筒式干燥器在额定的工作参数条件下，干燥器干燥效果的控制通过调整滚筒的转速实现。滚筒由变频调速电机或普通电机加变速装置带动，当需要提高物料干燥程度时，通过调节电机频率，改变电机转速，降低滚筒转速，物料在滚筒内走行速度也随之降低，物料在滚筒内停留时间延长，干燥程度就会提高。当用一个滚筒难以实现用户对物料干燥程度的要求时，可采取多个滚筒“Z”字形布置方式来满足用户要求。

本发明多孔滚筒式干燥器滚筒上开孔和筛网的规格应根据被干燥物料的粒径和理化性质进行具体设计，不能简单套用。设计的基本原则是保证气流通道通畅，不会被物料堵塞，同时又要保证绝大部分物料不会穿过筛网，落到滚筒外面，造成干燥产率下降。

Claims (10)

1.一种对大宗固体物料进行快速、高效的干燥器，其特征在于：干燥器是一个内壁敷有保温材料的箱体，箱体内设置了多孔滚筒，固体物料从干燥器上部进入多孔滚筒，滚筒内壁设置有筛网和导流板，箱体上方设置给料装置和排气管道，箱体下方设排料口和排灰口，箱体中下部设置干燥热介质进口。

2.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于：适用于工农业原料、产品中的颗粒状固体物料的干燥，在干燥热介质温度低于300℃时，适用于油页岩和煤的干燥。

3.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于：干燥热介质是空气、氮气、蒸汽、烟气、瓦斯等气体，干燥热介质的温度范围在150℃-700℃之间，干燥热介质是不能和被干燥物料发生化学反应或产生热分解的气体。

4.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于：在额定的工作参数条件下，干燥器干燥效果的控制通过调整滚筒的转速实现，当需要提高物料干燥程度时，通过调节电机转速，降低滚筒转速，物料在滚筒内走行速度随之降低，物料在滚筒内停留时间延长，干燥程度就会提高。

5.根据权利要求1所述的干燥器，其特征是：在物料进口、出口均设有密封罩，密封罩固定在干燥器的箱体上，密封罩和滚筒的接触部位采用密封圈密封。

6.根据权利要求1所述的干燥器，其特征是：干燥器内设置1个或多个多孔滚筒，滚筒采取并列或“Z”字形布置。

7.一种适用于干燥设备的多孔滚筒，其特征是：滚筒外壁开有很多小孔，滚筒的外壁通过筋条与滚筒的主轴相连，滚筒的主轴的两端由支承架支承，滚筒的主轴通过变速装置与电机相连，滚筒的主轴带动滚筒旋转，滚筒内壁安装有导流板和筛网。

8.根据权利要求7所述的多孔滚筒，其特征是：滚筒的开孔在展开图上按斜线状布置，钻孔后卷成滚筒时即形成螺旋状，滚筒上开的孔径根据干燥物料的粒径选择，一般为物料最大粒径的1/2左右。

9.根据权利要求7所述的多孔滚筒，其特征是：滚筒内壁设置导流板，导流板在展开图上按斜线状布置，焊接在滚筒内壁上，卷成滚筒时即形成螺旋状。

10.根据权利要求7所述的多孔滚筒，其特征是：滚筒内壁设置有筛网，在滚筒的内壁上焊接支撑筛网的筋板，筛网再焊接在筋板上，筛网上的网眼孔径一般应小于物料的最小粒径。

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