CN103344102A - 一种坯体用振荡式加热干燥系统及其干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于振荡式加热干燥技术领域，公开了一种坯体用振荡式加热干燥系统及其干燥方法。该坯体用振荡式加热干燥系统，包括放置待干燥坯体的干燥室、回风管、循环风机、燃烧机、第一送风管、振荡阀、第二送风管和第三送风管；所述回风管、循环风机、燃烧机和第一送风管依次连接；所述振荡阀包括圆筒状的阀体和矩形阀板；所述阀体的入口端连接第一送风管的出口，第一出口端连接第二送风管的入口，第二出口端连接第三送风管的入口。该振荡式加热干燥方法包括以下步骤：矩形阀板周期性地绕阀体的轴线转动，第二送风管和第三送风管的气体流量随之周期性发生变化；循环风机向外排出水蒸气，并向燃烧机提供气体，燃烧机对气体进行加热。
Description
技术领域
本发明属于振荡式加热干燥技术领域，特别涉及一种坯体用振荡式加热干燥系统及其干燥方法，本发明适用于电瓷、建筑材料、耐火材料、日用陶瓷及卫生洁具等坯体的烘干。
背景技术
目前，坯体干燥普遍采用的直燃式快速干燥器属间歇式干燥器，其工作原理是：以天然气、城市煤气或石油液化气为燃料，通过自动点火系统点燃燃烧机，燃烧后经稀释的燃烧产物与循环风机送出来的循环风混合作为干燥介质进入干燥室内，然后将待干燥的坯体以对流方式在烘干室内部进行加热，再利用循环风机将气流从回风管抽出。在上述干燥过程中，干燥介质（热风）的循环及运动方式影响着干燥室内温度及湿度的均匀性，最终影响着干燥周期和干燥质量。
在针对大型复杂产品进行干燥时，通常采用多点均布式的介质循环方式。在此类干燥器中，干燥室的两排进风口对应布置在干燥室（呈方形结构）的左侧底部和右侧底部，回风管的入口设置在干燥室顶部中间，出口与循环风机的一端相接。循环风机的另一端与燃烧机相接，燃烧机连接着进风管。这种干燥器的干燥过程如下：燃烧机对气体加热，经加热后的气体通过进风管送入到干燥室内，利用循环风机将干燥室内的气体抽出并送入至燃烧机中，然后通过燃烧机进行再次加热，实现了干燥介质的循环利用。由于干燥室的两排进风口对应布置在干燥室（呈方形结构）的左侧底部和右侧底部，通过上述两个进风口进入干燥室的气体并不直接对待干燥的坯体进行喷吹，而是在干燥室内部沿着固定轨迹流动。上述干燥过程较为平稳，可以用于各类大型电瓷绝缘子的干燥。但是，由于进入干燥室的气体在干燥室内部沿着固定轨迹流动，会使干燥室的不同区域产生温度差；特别是在干燥室中间底部会产生第一死区，在干燥室左侧上部和右侧上部会产生第二死区，经测定第一死区和第二死区中的气体温度较干燥室的气体主要流动区域低3℃～5℃，在第一死区和第二死区中，对应的气体流动速度也比气体主要流动区域低。由于介质（气体）的温度和速度是影响干燥的关键参数，第一死区和第二死区会对一些大型产品的干燥造成影响。以电瓷绝缘子为例，干燥过程中干燥室的不同区域的温湿度差会使干燥时间延长，并可能使电瓷绝缘子产生掉伞、开裂等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提出一种坯体用振荡式加热干燥系统及其干燥方法。本发明结构简单，使用操作方便且安全可靠。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
技术方案一：
一种坯体用振荡式加热干燥系统，包括放置待干燥坯体的干燥室、回风管，还包括循环风机、燃烧机、第一送风管、振荡阀、第二送风管和第三送风管；所述回风管的入口设置在干燥室顶部的中心；所述回风管、循环风机、燃烧机和第一送风管依次连接；所述振荡阀具有入口端，以及气体流量振荡变化的第一出口端和第二出口端；所述振荡阀的入口端连接第一送风管的出口，第一出口端连接第二送风管的入口，第二出口端连接第三送风管的入口；所述第二送风管的出口安装在干燥室左侧的底部，所述第三送风管的出口安装在干燥室右侧的底部。
本技术方案的特点和进一步改进在于：
所述振荡阀包括圆筒状的阀体和周期性地绕阀体转动的矩形阀板，在所述阀体的不同径向分别设置有振荡阀的入口端、第一出口端和第二出口端。
所述振荡阀的振荡周期为30s至200s。
所述振荡阀中，第一出口端和第二出口端水平相对，入口端的方向为竖直方向。
技术方案二：
一种坯体用振荡式加热干燥方法，基于上述一种坯体用振荡式加热干燥系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在干燥室中放置待干燥坯体；
S2：循环风机向燃烧机中送入气体，燃烧机对气体进行加热；在循环风机的作用下，气体被送入至第一送风管；
S3：振荡阀周期性地振荡，第二送风管和第三送风管的气体流量随之周期性发生变化；第二送风管和第三送风管通过对应的出口将气体送入至干燥室中；
S4：在循环风机的作用下，干燥室中的气体通过回风管的入口送入至回风管中，此时，干燥室中的气体包括待干燥坯体蒸发的水蒸气；回风管中的气体被送入至循环风机中，循环风机向外排出水蒸气；
S5：返回循环执行步骤S2至步骤S4，直到坯体干燥完毕。
本技术方案的特点和进一步改进在于：
在步骤S2中，燃烧机通过燃烧燃气，对循环风机送入的气体进行加热。
本发明的有益效果为：本发明可在不增加搅拌装置的情况下利用在振荡阀和循环风机产生与加搅拌装置等效的气体搅拌效果，减小了制造和维护成本，增加了干燥室的装载量，提高了大型复杂产品的干燥合格率，降低了干燥周期和能耗。
附图说明
图1为本发明的一种坯体用振荡式加热干燥系统的结构图；
图2为本发明的振荡阀第1阀位示意图；
图3为本发明的振荡阀第2阀位示意图；
图4为本发明的振荡阀第3阀位示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
在电瓷、耐火材料、陶瓷、磨料磨具等行业生产中，干燥阶段是必不可少的工艺过程。干燥过程按其热源种类和受热方式不同，可分为以下几种干燥方法：对流干燥、传导干燥、远红外线干燥、微波干燥、冷冻干燥、真空干燥等。在干燥过程中，待干燥坯体中的水分首先得由坯体的内部迁移到坯体的表面，然后在表面汽化进入空气主体。如果这个过程进行得快，那么干燥的时间就短，干燥过程的速率就高。但是在电瓷、建筑材料、耐火材料、日用陶瓷、卫生洁具等行业，如果坯体在干燥初期的干燥速度太快，会造成坯体内外表面湿度差距太大，从而造成坯体内外面收缩不一致，容易产生物料开裂。
目前坯体干燥普遍采用直燃式快速干燥器属间歇式干燥器，其工作原理是：以天然气、城市煤气或石油液化气为燃料，通过自动点火系统点燃燃烧机，燃烧后经稀释的燃烧产物与循环风机送出来的循环风混合作为干燥介质进入干燥室内，然后将待干燥的坯体以对流方式在烘干室内部进行加热，再利用循环风机将气流从回风管抽出。
待干燥的坯体在低温烘干过程会产生湿气（在干燥初期的等湿干燥阶段），有时燃烧产物中会包含水蒸气。这些气体随着循环气流进行自循环从而达到保湿升温的工艺要求。在干燥过程中，根据专用的温度与湿度控制程序，自动控制升温和排湿速度，通过连续的热风循环和适时的排湿，不断的带走坯体中的水分，使得坯体在一个合理的周期内（产品不同，周期不同），达到对坯体进行烘干的最终目的。
在针对大型复杂产品进行干燥时，通常采用多点均布式的介质循环方式。在此类干燥系统中，干燥室的两排进风口对应布置在干燥室（呈方形结构）的左侧下部和右侧下部，回风管的入口设置在干燥室顶部中间，出口与循环风机的一端相接。循环风机的另一端与燃烧机相接，燃烧机连接着进风管。这种干燥器的干燥过程如下：燃烧机对气体加热，经加热后的气体通过进风管送入到干燥室内，利用循环风机将干燥室内的气体抽出并送入至燃烧机中，然后通过燃烧机进行再次加热，实现了干燥介质的循环利用。由于干燥室的两排进风口对应布置在干燥室（呈方形结构）的左侧下部和右侧下部，通过上述两排进风口进入干燥室的气体并不直接对待干燥的坯体进行喷吹，而是在干燥室内部沿着固定轨迹流动。上述干燥过程较为平稳，可以用于各类大型电瓷绝缘子的干燥。但是，由于进入干燥室的气体在干燥室内部沿着固定轨迹流动，会使干燥室的不同区域产生温度差；特别是在干燥室中间下部会产生第一死区，在干燥室左侧上部和右侧上部会产生第二死区，经测定第一死区和第二死区中的气体温度较干燥室的气体主要流动区域低3℃～5℃，在第一死区和第二死区中，对应的气体流动速度也比气体主要流动区域低。由于介质（气体）的温度和速度是影响干燥的关键参数，第一死区和第二死区会对一些大型产品的干燥造成影响。以电瓷绝缘子为例，干燥过程中干燥室的不同区域的温湿度差会使干燥时间延长，并可能使电瓷绝缘子产生掉伞、开裂等缺陷。如何减小干燥室的不同区域的温湿度差是提高干燥质量，缩短干燥周期，节省干燥能耗的关键。
下面以电瓷绝缘子为例，说明本发明的一种坯体用振荡式加热干燥系统及其干燥方法。
参照图1，为本发明的一种坯体用振荡式加热干燥系统的结构图。在该振荡式加热干燥器中，干燥室1呈长方体形状，其四周利用复合绝热体制成，在干燥室1中放置着待干燥的电瓷绝缘子。第二送风管2的出口（即干燥室1的一排进风口）安装在干燥室1的左侧底部，第三送风管7的出口（即干燥室1的另一排进风口）安装在干燥室1的右侧底部。第二送风管2的出口方向和第三送风管7的出口方向均为水平朝向，第二送风管2的出口水平朝右，第三送风管7的出口水平朝左。在干燥过程中，第二送风管2和第三送风管7为干燥室1提供气体（干燥所需的热气流）。
回风管3的入口（即干燥室1的出风口）位于干燥室1的顶部的中心。回风管3的出口连接循环风机6的入口；循环风机6的出口连接燃烧机5的入口；燃烧机5的出口连接第一送风管8的入口。在干燥的热气流的作用下，电瓷绝缘子上会蒸发出水蒸气，将带有水蒸气的气体被送入至循环风机6中，循环风机6能按干燥工艺将水蒸气向外排出，并向第一送风管8送入气体（干燥的气体）。
参照图2，为本发明的振荡阀第1阀位示意图；参照图3，为本发明的振荡阀第2阀位示意图；参照图4，为本发明的振荡阀第3阀位示意图。振荡阀4包括圆筒状的阀体9和矩形阀板10，阀体9的长度（沿阀体9的轴线方向的尺寸）与矩形阀板10的长度（沿阀体9的轴线方向的尺寸）相适应，矩形阀板10的宽度为阀体9的截面内径的95%左右，此处，阀体9的截面内径指：与阀体9的轴线垂直的阀体9的竖直截面内径。例如，阀体9的截面内径为580mm，矩形阀板10的尺寸为560×595mm；第二送风管2和第三送风管7的入口处的截面为圆形，第二送风管2的入口处的截面直径为400mm，第三送风管7的入口处的截面直径为400mm。第一送风管8的出口处的截面为矩形，其对应的尺寸为600×400mm。振荡阀4是一个三通阀，阀体9具有一个入口端和两个出口端；该入口端与第一送风管8的出口相接，第一出口端与第二送风管2的入口相接，第二出口端与第三送风管7的入口相接。所述振荡阀4中，第一出口端和第二出口端水平相对，入口端的方向为竖直方向。振荡阀4上还设置有包裹阀体9的端盖11。
在干燥过程中，矩形阀板10周期性地绕阀体9的轴线转动，矩形阀板10的转动周期为30s至200s，优选地，矩形阀板10的转动周期为120s。
在矩形阀板10周期性转动的过程中，会交替关闭第一送风管8和第二送风管2的气体流通通道及第一送风管8和第三送风管7的气体流通通道。在矩形阀板10转动的过程中，通过左右两侧送风管（第二送风管2和第三送风管7）的气体流量也会以同样周期呈此消彼长的交替变化。而第二送风管2和第三送风管7送出的气体（热气流）会在压力作用下产生向上的主气流通道，该主气流通道会随着矩形阀板10的转动而产生变化，其产生的效果如同安装在干燥室1两侧墙上的轴流风扇交替运行时的搅拌效果，从而可以消除第一死区并使第二死区明显缩小。
参照图1和图2，在矩形阀板10转动至第1阀位时，矩形阀板10切断第一送风管8和第二送风管2的气体流通通道，此时，气体只能从第三送风管7进入干燥室1中，由于第三送风管7的出口设置在干燥室1的右侧底部，并且其方向为水平朝左，所以气体在干燥室1的主要流通道路为：在干燥室1的左侧由下向上运动（参照图1中干燥室1中的左侧箭头）。由此可知，在使用本发明进行干燥时，位于干燥室左侧上部的第二死区明显缩小。
参照图1和图3，在矩形阀板10转动至第2阀位时，矩形阀板10位于竖直位置，第一送风管8中的气体分别送入第二送风管2和第三送风管7中，此时，气体从第二送风管2和第三送风管7进入干燥室1中，此时，气体在干燥室1的主要流通道路为：在干燥室1的中部由下向上运动（参照图1中干燥室1中的中部向上箭头）。由此可知，在使用本发明进行干燥时，干燥室中间下部不存在第一死区。
参照图1和图4，在矩形阀板10转动至第3阀位时，矩形阀板10切断第一送风管8和第三送风管7的气体流通通道，此时，气体只能从第二送风管2进入干燥室1中，由于第二送风管2的出口设置在干燥室1的左侧底部，并且其方向为水平朝右，所以气体在干燥室1的主要流通道路为：在干燥室1的右侧由下向上运动（参照图1中干燥室1中的右侧向上箭头）。由此可知，在使用本发明进行干燥时，位于干燥室右侧上部的第二死区明显缩小。
进入干燥室1的气体为干燥的热气流，在干燥的热气流的作用下，电瓷绝缘子上会蒸发出水蒸气。带有水蒸气的气体从回风管3的入口进行回风管，并进入循环风机6中。循环风机6按工艺需要将水分向外逐步排出，并向第一送风管8送入气体，从而进入下一次气体循环。
本发明的一种坯体用振荡式加热干燥方法包括以下步骤：在干燥室中放置待干燥的电瓷绝缘子；循环风机向燃烧机中送入气体，燃烧机燃烧燃气，对循环风机送入的气体进行加热。在循环风机的作用下，气体被送入至第一送风管中。矩形阀板周期性地绕阀体的轴线转动，第二送风管和第三送风管的气体流量随之周期性发生变化；第二送风管和第三送风管通过对应的出口将气体送入至干燥室中。在循环风机的作用下，干燥室中的气体通过回风管的入口送入至回风管中，干燥室中的气体包括待干燥物蒸发的水蒸气；回风管中的气体被送入至循环风机中，循环风机向外排出水蒸气。然后循环风机再次向燃烧机中送入气体，从而进行下一次气体循环。
本发明实施例中的流通的气体（干燥介质）为空气，本发明实施例直接采用对流干燥，即燃烧机点燃气体燃料，直接加热空气，加热后的混合气体作为干燥介质，通过循环风机引射进入干燥室内，形成气体循环。待干燥的坯体在低温烘干过程产生的湿气（在干燥初期的等湿干燥阶段）随着循环气流在烘干室内部进行自循环；本发明实施例中可以根据工艺要求，自动控制（调节）排湿速度，通过连续的热风循环和适时的排湿，不断的带走待干燥的坯体中的水分，使得待干燥的坯体在一个合理的周期内（产品不同，周期不同），完成烘干过程。此种方法省掉了传统的蒸汽和换热器，缩短了工艺过程，提高了热能利用率。本发明实施例无需制备蒸汽，通过点燃气体燃料，直接加热空气，把加热后的混合气体作为干燥介质，本发明实施例适用于电瓷、陶瓷、建材、耐火材料等领域大型复杂产品的干燥。
本发明可在不增加搅拌装置的情况下利用在振荡阀和循环风机对干燥器内气体产生等效搅拌效果，由于在温度较高的干燥器内部附加搅动装置会增加制造和维护成本，会影响干燥器装载量，所以本发明减小了制造和维护成本，增加了干燥室的装载量。
由于干燥室温湿度区域均匀性改善，提高了大型复杂产品的干燥合格率，干燥周期与传统的干燥方法相比缩短10～30小时，能耗也会降低20％左右。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种坯体用振荡式加热干燥系统，包括放置待干燥坯体的干燥室（1）、回风管（3），其特征在于，还包括循环风机（6）、燃烧机（5）、第一送风管（8）、振荡阀（4）、第二送风管（2）和第三送风管（7）；所述回风管（3）的入口设置在干燥室（1）顶部的中心；所述回风管（3）、循环风机（6）、燃烧机（5）和第一送风管（8）依次连接；所述振荡阀（4）具有入口端，以及气体流量振荡变化的第一出口端和第二出口端；所述振荡阀（4）的入口端连接第一送风管（8）的出口，第一出口端连接第二送风管（2）的入口，第二出口端连接第三送风管（7）的入口；所述第二送风管（2）的出口安装在干燥室（1）左侧的底部，所述第三送风管（7）的出口安装在干燥室（1）右侧的底部。
2.如权利要求1所述的一种坯体用振荡式加热干燥系统，其特征在于，所述振荡阀（4）包括圆筒状的阀体（9）和周期性地绕阀体（9）转动的矩形阀板（10），在所述阀体（9）的不同径向分别设置有振荡阀（4）的入口端、第一出口端和第二出口端。
3.如权利要求1所述的一种坯体用振荡式加热干燥系统，其特征在于，所述振荡阀（4）的振荡周期为30s至200s。
4.如权利要求1所述的一种坯体用振荡式加热干燥系统，其特征在于，所述振荡阀（4）中，第一出口端和第二出口端水平相对，入口端的方向为竖直方向。
5.一种坯体用振荡式加热干燥方法，基于权利要求1所述的一种坯体用振荡式加热干燥系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在干燥室中放置待干燥坯体；
S2：循环风机向燃烧机中送入气体，燃烧机对气体进行加热；在循环风机的作用下，气体被送入至第一送风管；
S3：振荡阀周期性地振荡，第二送风管和第三送风管的气体流量随之周期性发生变化；第二送风管和第三送风管通过对应的出口将气体送入至干燥室中；
S4：在循环风机的作用下，干燥室中的气体通过回风管的入口送入至回风管中，此时，干燥室中的气体包括待干燥坯体蒸发的水蒸气；回风管中的气体被送入至循环风机中，循环风机向外排出水蒸气；
S5：返回循环执行步骤S2至步骤S4，直到坯体干燥完毕。
6.如权利要求5所述的一种坯体用振荡式加热干燥方法，其特征在于，在步骤S2中，燃烧机通过燃烧燃气，对循环风机送入的气体进行加热。
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