CN102489026B - 一种混合干燥装置及干燥处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合干燥装置及其干燥处理方法，包括导热性材料制作的卷筒，卷筒壁为筛孔或筛网状，外部动力旋转机构连接带动卷筒绕水平轴线旋转，卷筒内设有金属球接收和输出装置，金属球接收和输出装置内放置若干金属球，筛孔或筛网的孔径小于金属球直径；卷筒内壁安装金属球提取装置，金属球提取装置将金属球接收和输出装置输出的金属球提升后回到金属球接收和输出装置内，金属球加热系统的供热输出端口安装在金属球接收和输出装置内，待干化物投入装置的投入口安装在所述金属球接收和输出装置内。本发明极大提高干燥过程热交换效率，节约制造成本，降低能量消耗，易于维护，运行成本低。值得在工业原材料干粉制备领域推广使用。

Description

一种混合干燥装置及干燥处理方法

技术领域

本发明涉及工业材料干燥技术领域，具体涉及一种混合干燥装置及干燥处理方法。 

背景技术

在工业生产加工领域，众多工业材料都需进行干粉处理。如水泥，石灰，石膏，砂，砾石建筑材料；如矿物填料，着色剂，增塑剂，涂料添加剂；如氮化肥，石灰材料，腐殖酸肥料；食品，如水果和蔬菜粉，谷物和根粉，肉和骨粉；如胶囊和片剂药品，美容产品；如填料，染料，矿物或蔬菜；如垃圾和污泥废弃物处理；等等。在这些行业中，获得干粉的主要步骤包括：①干磨，②精细水研磨，③与添加剂或佐剂混合，④机械脱水，⑤干燥。 

干燥的技术手段和方式多种多样，包括：①冷流动空气干燥，②加热空气或使用热气体干燥，③热传导干燥，④混合集成对流和传导干燥，⑤“快速” 干燥，对流干燥派生的技术，⑥采用了前太阳能干燥技术，⑦真空干燥 ，⑧高压干燥。干燥效果最好的为真空干燥，但其投资和经营成本造价太高，不适宜推广。 

另一个很好而且价格便宜的干燥技术是通过传导干燥，一般采用间接加热的干燥技术，该干燥技术的效果与热效率有很大的关系（热量/水蒸发量），并受现有热效率技术水平的制约。 

为了提高干燥技术的效果，国内外更多采用混合干燥技术，此混合干燥技术采用一种回（旋）转干燥机。回（旋）转式干燥机是一个缓慢旋转的金属圆筒，同时加入了热气体和需要干燥的物质进行干燥。热气体可以是空气或其他气体，如尾气或其他气体等。 圆柱体的旋转导致被干燥物的混合。热气体将水蒸汽连续地带入一个圆柱体，从而在圆柱体的进口和出口之间形成热气流，从而达到直接干燥。热气体也将一部分热量传递给金属圆柱体，圆柱体又将这些热量通过金属的桶壁返还给接触它的产品，从而产生了传导干燥，旋转主要是水平轴向的但也存在垂直轴向的系统。 

已知的改进做法主要是在内部通过材料来增加换热面积，或者是增加产品与干燥系统之间的接触时间。另一项已知的改进是在系统中增加一个内桶，但同时使外筒完全固定，形成双层的桶壁，并在双层桶壁之间通入热传热流体。该系统降低了圆柱体的长度，但不提高热效率。 

总的来说，这类技术涉及的金属圆柱体长度长，重量重，造价昂贵，而且需要一个强大的电机转动沉重的金属圆柱体，这就需要很高能量驱动器。当需要干燥具有胶体性质的产品时，胶体物质干燥包括有机物和分散性和悬浮的矿物质，有热粘合倾向，将会有斑块形成和粘附或粘结干燥机的表面上，从而降低了散热性能，并被迫在干燥机出口处增加研磨设备或破碎机。这种粘结现象也意味着需要维护清洁的交换表面。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为克服现有技术设备投资大、热效率低下、维护工作量大的缺陷，提供一种混合干燥装置及干燥处理方法。 

为解决上述技术问题，本发明提出一种混合干燥装置，其特征在于包括，导热性材料制作的卷筒，所述卷筒壁为筛孔或筛网状，位于卷筒外部的旋转动力机构连接所述卷筒，带动所述卷筒绕水平轴线旋转，所述卷筒内设有金属球接收和输出装置，所述金属球接收和输出装置包括金属球入口和输出口，所述金属球入口和输出口分别位于所述金属球接收和输出装置的上、下部，所述金属球接收和输出装置内放置若干金属球，所述筛孔或筛网的孔径小于所述金属球的直径；所述卷筒内壁安装金属球提取装置，所述金属球提取装置用于将所述金属球接收和输出装置输出的所述金属球，提升到所述金属球接收和输出装置的金属球入口，金属球加热系统的供热输出端口安装在所述金属球接收和输出装置内，待干化物投入装置的投入口安装在所述金属球接收和输出装置内，干粉末接收装置安装在所述卷筒下方。 

作为改进，本发明装置还包括水蒸汽和气体提取装置，水蒸汽和气体提取装置环绕安装在在所述卷筒外部，用于收集和提取所述卷筒内的水蒸汽和气体。 

优选的，所述金属球接收和输出装置的垂直截面为漏斗形。 

制作卷筒的所述导热性材料为金属材料。 

再优选的，所述金属球提取装置为弯折形挡板，所述弯折形挡板的一边沿所述卷筒长度方向固定连接在所述卷筒壁上，且该边的边长大于所述金属球直径，另一边弯折，其弯折方向朝所述卷筒的旋转方向。 

所述金属球提取装置的数量为一个或多个，其数量和尺寸根据所需金属球的流量和所述卷筒的转速来确定。 

再优选的，所述金属球加热系统为热气体喷射系统，该喷射系统的供热输出端口尺寸通过计算加热金属球所需要的热气体来确定。 

最优的，所述金属球为钢球。 

基于上述干燥装置，本发明还提供一种干燥处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 

启动所述卷筒旋转，所述金属球加热系统的供热输出端口输出热气流，所述金属球接收和输出装置输出的所述金属球，所述金属球提取装置在所述卷筒的旋转带动下，将所述金属球提升到所述金属球接收和输出装置的金属球入口，所述金属球在重力在落入所述金属球接收和输出装置，如此往返，所述卷筒内形成循环连续的热金属球流；

通过所述待干化物投入装置的投入口输入含有待干化物的胶体溶液，胶体溶液混入热金属球流中，所述金属球提取装置提升热金属球的同时，搅拌热金属球与胶体溶液，使热金属球表面与胶体溶液充分热交换，胶体溶液的水分被迅速带走，在金属球表面形成粉末状干化物，金属球在搅拌时相互碰撞摩擦，脱离金属球表面，在重力下通过所述卷筒的筛孔或筛网，落入所述干粉末接收装置。

上述干燥方法进一步还包括步骤：所述水蒸汽和气体提取装置收集和提取所述卷筒内的水蒸汽和气体。 

有益效果：本发明采用热的金属球流与含有待干化物的胶体溶液充分混合后热交换，使热交换面积相比现有技术具有多个数量级的提升，因此极大提高了干燥过程的热交换效率。 

同时，本装置不仅避免了现有技术靠加大加长卷筒，提高换热面积的老路，相反能够缩减卷筒长度、体积，这样，一方面节约了卷筒制造成本，另一方面，由于卷筒质量的减轻，也降低了为卷筒旋转提供动力的电机功率和能量消耗。 

进而的，金属球表面形成的待干化物在金属球的相互摩擦碰撞下，易于自然脱落，大大减低了本装置的维护工作量和维护成本。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。 

图1为本发明装置主视状态下的主要部件结构关系图。 

图2为带有钢球提取装置的卷筒垂直截面示意图。 

图3为带有钢球提取装置的卷筒与外部旋转动力机构连接侧视图。 

图4为胶体溶液混入循环热钢球流的示意图。 

具体实施方式

如图1所示，并结合图2、3，以断续线绘制的金属卷筒7，表示金属卷筒7壁为筛孔或筛网状，位于卷筒7外部的旋转动力机构9连接卷筒7，带动卷筒7绕水平轴线旋转，水平轴线如图3的虚线所示。卷筒7内设有钢球接收和输出装置，钢球接收和输出装置的垂直截面为漏斗形。钢球接收和输出装置的钢球入口和输出口分别位于漏斗的上、下部，钢球接收和输出装置内充盈放置若干钢球，金属卷筒7的筛孔或筛网的孔径小于钢球的直径。卷筒内壁安装钢球提取装置8，钢球提取装置8为弯折形挡板，弯折形挡板的一边沿卷筒长度方向固定连接在卷筒7壁上，且该边的边长B大于钢球直径，另一边弯折，其弯折方向朝向卷筒的旋转方向。钢球提取装置的尺寸设计为A *B* C。 

钢球提取装置用于将钢球接收和输出装置输出的钢球，提升到钢球接收和输出装置的钢球入口，钢球提取装置的数量为一个或多个，其数量和尺寸根据所需钢球的流量和所述卷筒的转速来确定。 

钢球加热系统的供热输出端口10安装在钢球接收和输出装置内，钢球加热系统为热气体喷射系统，该喷射系统的供热输出端口尺寸通过计算加热钢球所需要的热气体来确定。待干化物投入装置的投入口11位于供热输出端口10之下安装在钢球接收和输出装置内，干粉末接收装置12安装在所述卷筒下方。水蒸汽和气体提取装置14环绕安装在卷筒7外部，用于收集和提取卷筒内的水蒸汽和气体。图1中，数字标号5、13代表水蒸气蒸发的路径。 

上述干燥装置的干燥处理方法，包括以下步骤： 

启动金属卷筒旋转，钢球加热系统的供热输出端口输出热气流，钢球接收和输出装置输出的钢球，钢球提取装置在卷筒的旋转带动下，将钢球提升到钢球接收和输出装置的钢球入口，钢球在重力在落入钢球接收和输出装置，如此往返，卷筒内形成循环连续的热钢球流；

通过所述待干化物投入装置的投入口输入含有待干化物的胶体溶液，胶体溶液混入热钢球流中，钢球提取装置提升热钢球的同时，搅拌热钢球与胶体溶液，使热钢球表面与胶体溶液充分热交换，胶体溶液的水分被迅速带走，在钢球表面形成粉末状干化物，钢球在搅拌时相互碰撞摩擦，脱离钢球表面，在重力下通过卷筒的筛孔或筛网，落入干粉末接收装置。

图4更加丰富反映了本发明的干燥处理方法，图4中，数字标号1代表连续移动的钢球，2代表需要干化产品的注入，3代表钢球的连续提取，4代表钢球的随机转动，5代表水蒸气的排放，6代表粉末形态的干化产物重力排出。 

具体实施例

对于干燥参数如下的胶体物质干燥处理： 

胶体物质包括有机物和分散性和悬浮的矿物质，有热粘合倾向，含有80％的水，产品必须达到干燥的粉末，含有15％的水。采用每天干燥120吨，24小时、7天连续运转工作方式。或者说，5吨/小时的胶体物质干燥量，水的蒸发量将是3824千克/小时，理论计算需要热量3824 × 2257千焦/千克= 8630768千焦/ H = 2397千瓦时=约360公斤煤/小时。

一、采用现有的工业用干燥设备： 

需要安装和运转三级联回转烘干机，

第一级2200 mm直径×24000毫米长度， 

第二级 1800 mm直径×20000毫米长度， 

第三级 1500毫米直径×16000毫米长度， 

热气体需煤700公斤/小时，大大超出理论计算值。

该建筑30米长×宽12米×高15米，三层楼高，每层高5米。 

二、采用本发明设备为： 

单回转干燥机直径3400毫米× 3000 mm长 

.热气体需煤450公斤/小时，远接近理论计算值。

该建筑将是12米长×5米宽×7米高，而不分层。 

显然，本发明和现有的工业用干燥机相比，热气体热能消耗节省33.33%，烘干机制造成本节省90%，且明显大大节约运行及维护成本。 

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (8)

1.一种混合干燥装置，其特征在于包括，导热性材料制作的卷筒，所述卷筒壁为筛孔或筛网状，位于卷筒外部的旋转动力机构连接所述卷筒，带动所述卷筒绕水平轴线旋转，所述卷筒内设有金属球接收和输出装置，所述金属球接收和输出装置包括金属球入口和输出口，所述金属球入口和输出口分别位于所述金属球接收和输出装置的上、下部，所述金属球接收和输出装置内放置若干金属球，所述筛孔或筛网的孔径小于所述金属球的直径；所述卷筒内壁安装金属球提取装置，所述金属球提取装置用于将所述金属球接收和输出装置输出的所述金属球，提升到所述金属球接收和输出装置的金属球入口，金属球加热系统的供热输出端口安装在所述金属球接收和输出装置内，待干化物投入装置的投入口安装在所述金属球接收和输出装置内，干粉末接收装置安装在所述卷筒下方；所述金属球提取装置为弯折形挡板，所述弯折形挡板的一边沿所述卷筒长度方向固定连接在所述卷筒壁上，且该边的边长大于所述金属球直径，另一边弯折，其弯折方向朝所述卷筒的旋转方向。

2.根据权利要求1所述的混合干燥装置，其特征在于，还包括水蒸汽和气体提取装置，水蒸汽和气体提取装置环绕安装在在所述卷筒外部，用于收集和提取所述卷筒内的水蒸汽和气体。

3.根据权利要求1或2所述的混合干燥装置，其特征在于，所述金属球接收和输出装置的垂直截面为漏斗形。

4.根据权利要求3所述的混合干燥装置，其特征在于，制作卷筒的所述导热性材料为金属材料。

5.根据权利要求4所述的混合干燥装置，其特征在于，所述金属球提取装置的数量为一个或多个。

6.根据权利要求5所述的混合干燥装置，其特征在于，所述金属球加热系统为热气体喷射系统，该喷射系统的供热输出端口尺寸通过计算加热金属球所需要的热气体来确定。

7.根据权利要求6所述的混合干燥装置，其特征在于，所述金属球为钢球。

8.一种如权利要求1至7之一所述混合干燥装置的干燥处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

启动所述卷筒旋转，所述金属球加热系统的供热输出端口输出热气流，所述金属球接收和输出装置输出所述金属球，所述金属球提取装置在所述卷筒的旋转带动下，将所述金属球提升到所述金属球接收和输出装置的金属球入口，所述金属球在重力作用下再落入所述金属球接收和输出装置，如此往返，所述卷筒内形成循环连续的热金属球流；

通过所述待干化物投入装置的投入口输入含有待干化物的胶体溶液，胶体溶液混入热金属球流中，所述金属球提取装置提升热金属球的同时，搅拌热金属球与胶体溶液，使热金属球表面与胶体溶液充分热交换，胶体溶液的水分被迅速带走，在金属球表面形成粉末状干化物，金属球在搅拌时相互碰撞摩擦，脱离金属球表面，在重力下通过所述卷筒的筛孔或筛网，落入所述干粉末接收装置。

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