CN105222526A - 一种多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，包括烘干室，所述烘干室上设置有进料口和卸料口，所述烘干室内由上至下依次设置有多个气室，且烘干室内多个气室以外的空间形成用于物料流通的卸料通道；气室通过其靠近物料的侧面上设置的篦孔与所述卸料通道连通；进料口设置在卸料通道的入口端，卸料口设置在卸料通道的出口端；多个气室均与进风装置连通，卸料通道与排风装置连通。本发明的装置将气、固之间的换热方式由堆积态改为流态化，烘干气体与含水颗粒之间的质量、动量和能量交换得到显著加强，气、固之间的热交换效率、传热、传质时间、物料内部水向表面的迁移以及表面水分向空气中传湿蒸发速率大幅度提高，提高了物料的烘干效率。

Description

一种多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置

技术领域

本发明属于节能环保领域，具体涉及一种多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置。

背景技术

在许多工业与民用领域，烘干与除湿是最为常见的单元操作之一。例如，对于天然砂、机制砂、工业尾矿、建筑固体废弃物中的再生细骨料等颗粒状材料，在干混砂浆等领域使用过程中，常涉及所含水分的控制问题，另外，如粉煤灰、煤矸石、矿渣及矿渣纤维等废弃物磨细制粉工艺处理前，也需要对其含水量进行有效控制，粉体性能方能满足规范要求。按照《预拌砂浆》GB/T25181-2010要求，生产干混砂浆所使用的散粒体材料的含水率应控制在0.5％以内，为此应对表面自由水及其内部所含水分进行烘干处理。

现有散粒体材料干燥分级处理技术水平落后。工业中非流化床型的干燥装置常用厢式干燥器和回转式干燥器，主要装备从气、固接触角度来看，为气固呈堆积态的静态干燥方式，在该类方式中，代表性的处理装备主要为各类规格的单筒烘干机或三回程烘干机。

传统烘干机的干燥单元通过烘干机筒体按设定速率转动，借助筒体内部的扬料板在内部形成料幕，烘干气体与原料接触后进行热交换完成烘干作业。在此类干燥器中，物料大部分时间处于静止或非悬浮状态，仅颗粒堆积表面与气流相接触，未能与烘干气体形成完全有效的接触，能耗高，体积大，换热效率较低。对于河砂、机制砂、工业尾矿等含水率在3％～7％左右散粒体材料，为满足含水率低于0.5％的技术要求，通常需要烘干气流的温度高达500℃～700℃左右。另外，从换热机理方面看，该类床层气固之间总体而言呈堆积态的换热方式，该类换热方式总体存在传热、传质性能差，干燥效率低，能源消耗大，产品质量不稳定等固有缺陷。

另外，将天然河砂、机制砂、工业尾矿等作为细集料用于如干混砂浆等领域时，通常对其0.075mm以下的细粉含量有严格的要求和规定，例如按照GB/T14685-2011《建设用砂》的要求，满足技术指标最低要求的Ⅲ类细骨料中含泥或石粉量不能超过5％。按照目前砂源情况，多数地区砂或其他类型细集料中的细粉含量均有可能超过标准规定的要求。为满足对砂中细粉含量的控制要求，应采用专门的除粉设备，该类设备通常为各种类型及规格的选粉机、除尘风机等，通过对细集料进行选粉处理，实现对砂中粉尘含量的控制，但目前所使用的选粉机等为粉体工程中粗、细粉分离的常用设备，主要用于细粉体从粗粉体中分离，对于砂等散粒体材料，粉尘分离效率较低.尤其当砂中含水率较高时，分离效率会进一步下降。

为此，目前砂等散粒体材料为满足干粉砂浆等工程应用，必须采用烘干和选粉两道处理工序,其设备投资较大，生产流程及组织复杂，难以满足砂等散粒体材料烘干及除粉的双重要求。传统的单筒烘干机或新近发展的三回程烘干机，虽然技术参数得到不断的改善，但由于烘干方式本质上仍为气固呈堆积态的换热方式，对于细粉含量较高的旱砂、山砂、机制砂或细粉含量可能高达40％以上铁尾矿和再生细骨料等，气固接触效率将显著降低。同时烘干后期，仍需专门装备进行细粉收集，设备投资较大，工艺流程复杂，实施难度较大，易造成较为严重的环境污染等问题，导致目前我国的传统烘干除湿工艺水平较为落后。因此开发和研制动态干燥设备应是未来干燥砂等散粒体材料生产工艺的首选。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本发明目的在于，提供一种烘干分级同步，生产效率高、无粉尘排放的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，包括烘干室，烘干室上设置有进料口和卸料口，所述烘干室内由上至下依次间隔设置有多个气室，且烘干室内多个气室以外的空间形成用于物料流通的卸料通道；

气室上设置有与所述卸料通道连通的篦孔；

多个气室均与进风装置连通，卸料通道与排风装置连通；

物料由进料口进入卸料通道，在卸料通道内流通，经卸料口流出；烘干气体由进风装置进入气室内，由篦孔进入卸料通道内烘干物料，并进入排风装置内。

具体地，所述烘干室为立方体结构，在烘干室中设置有布风板，布风板下方设置有支撑板，布风板、支撑板与烘干室的侧壁共同围成所述的气室，气室为封闭的三棱柱状结构，且多个气室中除底部的气室以外的所有的气室，仅与烘干室1的三个侧壁接触；

相邻的两个气室设置在烘干室的对称侧；所述的卸料通道即为间隔设置的气室与烘干室侧壁之间构成的S形的卸料通道；所述的篦孔设置在布风板上。

具体地，所述进风装置包括热风炉，热风炉连接正压风机，正压风机通过进风总管连接均压室，均压室通过多个进风支管分别与所述多个气室连通。

具体地，所述排风装置包括负压风机，负压风机通过排风总管与卸料通道连通。

进一步地，所述每相邻的气室103之间部分的卸料通道106，在与其位置对应的烘干室1的侧壁上设置有排风支管；所述烘干室1的顶面上设置有一个排风支管301；多个所述的排风支管301均与所述排风总管302连通。

进一步地，所述排风总管302上沿气体流动方向依次设置有旋风除尘器304和布袋除尘器303。

进一步地，所述多个气室103中位于顶部的气室103中的布风板104与水平面的夹角为25°～30°；所述多个气室103中位于中部位置的气室103中的布风板104与水平面的夹角为15°～20°；所述多个气室103中位于底部位置的气室103中的布风板104与水平面的夹角为20°～25°。

进一步地，所述布风板104上篦孔107的开孔率小于7％。

进一步地，所述布风板104的操作流化数范围为1.3～1.8。

进一步地，所述排风支管301和进风支管201上均设置有阀门。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明的烘干室内设置有多个独立的气室，多个气室之外的空间形成卸料通道，烘干气体在卸料通道内实现鼓泡流化态，完成气固两相之间的热交换过程。本发明的装置将气、固之间的换热方式由堆积态改为流态化，烘干气体与含水颗粒之间的质量、动量和能量交换得到显著加强，气、固之间的热交换效率、传热、传质时间、物料内部水向表面的迁移以及表面水分向空气中传湿蒸发速率大幅度提高，从而提高了物料的烘干效率。

2、本发明的多个气室由上至下依次分布，使得烘干室为立式烘干型式，与传统的卧式烘干型式相比，大大缩小了设备的尺寸节约了占地空间，降低了烘干设备的整体投资。

3、卸料通道位于每两个相邻的气室之间的部分形成一个独立的物料烘干段，每个独立的烘干段都设置有一个排风支管，使得每个物料烘干段形成独立的鼓泡流化床结构，大幅度提高了本发明装置的可调性和可操作性。

4、卸料通道内的部分烘干气体的运动方向与物料的运动方向相反，使得卸料通道内形成逆流的热交换方式，实现了烘干气体的余热利用，进一步提高了气流与物料流的换热效率，同时实现气流与物料流的流态化换热和逆流换热两种换热方式。

5、本发明的装置在烘干气体与物料的两相流态化换热的过程中，物料中的细粉，特别是粒径在0.075mm以下的粉尘颗粒，大部分将在烘干气体的携带作用下进入排风支管，汇入到排风总管内，并通过旋风除尘器及布袋除尘器捕集粉尘，以降低环境污染，实现了烘干机干燥与除粉的一体化双重功效。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是烘干室的正视图；

图3是烘干室的背面结构示意图；

图中标号代表：1—烘干室，2—进风装置，3—排风装置；

101—进料口，102—卸料口，103—气室，104—布风板，105—支撑板，106—卸料通道；107—篦孔；

201—进风支管，202—均压室，203—进风总管，204—正压风机，205—热风炉；

301—排风支管，302—排风总管，303—旋风除尘器，304—布袋除尘器，305—负压风机。

下面结合附图和实施例对本发明的方案做进一步详细地解释和说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，参见图1-3，本发明的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，包括烘干室1，所述烘干室1上设置有进料口101和卸料口102，所述烘干室1内由上至下依次间隔设置有多个气室103，且烘干室1内多个气室103以外的空间形成用于物料流通的卸料通道106；气室103上设置有与所述卸料通道106连通的篦孔107；多个气室103均与进风装置2连通，卸料通道106与排风装置3连通；物料由进料口101进入卸料通道106，在卸料通道106内流通，经卸料口102流出；烘干气体由进风装置2进入气室103内，由篦孔107进入卸料通道106内烘干物料，并进入排风装置2内。

其中，烘干室1内由上至下依次间隔设置有多个气室103，指的是相邻气室103之间留有间隙。所述进料口101设置在卸料通道106的入口端，卸料口102设置在卸料通道106的出口端。

采用本发明的装置，物料由进料口101进入烘干室1内沿卸料通道106流通，本发明的装置的气室103均为四周封闭的独立气室，进风装置1将200℃～400℃的高温烘干气体输送到各个气室103中，并通过篦孔107穿过物料内部进入卸料通道106，在卸料通道106内实现鼓泡流化态，完成气固两相之间的热交换过程。本发明的装置将气、固之间的换热方式由堆积态改为流态化，烘干气体与含水颗粒之间的质量、动量和能量交换得到显著加强，气、固之间的热交换效率、传热、传质时间、物料内部水向表面的迁移以及表面水分向空气中传湿蒸发速率大幅度提高，从而提高了物料的烘干效率。

本发明的多个气室103由上至下依次分布，使得烘干室1为立式烘干型式，与传统的卧式烘干型式相比，大大缩小了设备的尺寸节约了占地空间，降低了烘干设备的整体投资。

具体地，所述烘干室1为立方体结构，在烘干室1中设置有布风板104，布风板104下方设置有支撑板105，布风板104、支撑板105与烘干室1的侧壁共同围成所述的气室103，气室103为封闭的三棱柱状结构，且多个气室103中除底部的气室103以外的所有的气室103，仅与烘干室1的三个侧壁接触；

相邻的两个气室103设置在烘干室1的对称侧；所述的卸料通道106即为间隔设置的气室103与烘干室1侧壁之间构成的S形的卸料通道106；所述的篦孔107设置在布风板104上。

将烘干室1的侧壁设为前壁、后壁、左壁和右壁，则除了底部的气室103以外的所有的气室103，与烘干室1的前壁、后壁、左壁接触，气室103的布风板104和支撑板105连接的一侧与烘干室1的右壁之间留有空隙。底部的气室(103)的布风板104和支撑板105连接的一侧与烘干室1的右壁接触，保证物料可有卸料口102流出。

为实现气、固之间的高效接触，且保证布风板104对烘干气体具有均布整流的作用，布风板104上篦孔107的开孔率控制在7％以内。

物料由进料口101进入烘干室1内，在每个气室103的布风板104上形成料床，烘干气体进入各个气室103内重新分布均匀后，通过布风板104上的篦孔107形成多股垂直于布风板104向上的射流，多股射流均匀穿过所述料床，进入卸料通道106内。当断面风速超过临界流化风速时可形成流化风，使得烘干气体与物料之间的气固接触方式形成鼓泡流态化。本发明装置适宜处理含水率在5％以内的物料。所述的断面风速指的是通过布风板104上的篦孔107形成多股垂直于布风板104向上的射流的风速，所述的临界流化风速指的是使物料达到悬浮态的最小风速。

具体地，所述进风装置2包括热风炉205，热风炉205连接正压风机204，所述正压风机204为耐高温风机，正压风机204通过进风总管203连接均压室202，均压室202通过多个进风支管201分别与所述多个气室103连通。

在热风炉205的加热作用下，正压风机204送出200℃～400℃的高温烘干气体，并经过均压室202，保证流入各个进风支管201内的烘干气体内风流的稳定，各个进风支管201内的烘干气体分别流入对应的气室103内。

进一步地，所述进风支管201上设置有阀门，所述阀门的开启度可调，用于独立控制进入各个气室103内的进风量。

经理论估算和实际测试，河砂、机制砂、工业尾矿等按其粒径(粒径范围约在0～3mm)、密度等参数，按布风板104实际尺寸所计算的临界流化风速一般在1～1.5m/s之间。为保证该类散粒体中较大的颗粒实现有效流态化，操作流化数宜控制在N＝1.3～1.8之间，其中，鼓泡流态化指的是利用流动流体的作用，在固体颗粒群中产生大小不一的气泡群，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征；操作流化数指的是操作流化风速与临界流化风速之比，所述的操作流化风速指的是本发明装置实际运行时按布风板截面尺寸换算的断面风速，可通过调节进风支管201上设置的阀门控制操作流化风速的大小。

具体地，所述排风装置3包括负压风机305，负压风机305通过排风总管302与卸料通道106连通。各个气室103由布风板104上的篦孔107进入卸料通道106，进行气固两相热交换后形成的烘干气体的尾气，在负压风机305的作用下，经排风总管302排出。

进一步地，所述每相邻的气室103之间部分的卸料通道106，在与其位置对应的烘干室1的侧壁上设置有排风支管；所述烘干室1的顶面上设置有一个排风支管301；多个所述的排风支管301均与所述排风总管302连通。进一步地，所述排风支管301上设置有阀门，阀门的开启度可调节。

所述卸料通道106位于每两个相邻的气室103之间的部分形成一个独立的物料烘干段，每个独立的烘干段都设置有一个排风支管301，使得每个物料烘干段形成独立的鼓泡流化床结构，大幅度提高了本发明装置的可调性和可操作性。

本发明装置在运行过程中，烘干气体穿过由待烘干物料形成的料床后，经过气固两相热交换后生产烘干气体尾气，通过调节各个排风支管301上的阀门，可独立控制各个烘干段内的部分烘干气体尾气由各个排风支管301排出，并汇入到排风总管内302。

同时，各个烘干段内剩余的大约60％～70％以上的烘干气体尾气将沿着S形的卸料通道106向上运动，最终达到烘干室1的顶部，由其顶面上设置的排风支管301排出，汇入排风总管302内。上述烘干气体尾气的运动方向与物料的运动方向相反，使得卸料通道106内形成逆流的热交换方式，实现了烘干气体的余热利用，进一步提高了气流与物料流的换热效率。通过上述设计，可同时实现气流与物料流的流态化换热和逆流换热两种换热方式。

进一步地，所述排风总管302上沿气体流动方向依次设置有旋风除尘器304和布袋除尘器303。

采用本发明的装置在烘干气体与物料的两相流态化换热的过程中，物料中的细粉，特别是粒径在0.075mm以下的粉尘颗粒，大部分将在烘干气体尾气的携带作用下进入排风支管301，汇入到排风总管302内，并通过旋风除尘器304及布袋除尘器303捕集粉尘，以降低环境污染，实现了烘干室1干燥与除粉的一体化双重功效。

进一步地，所述多个气室103中位于顶部的气室103中的布风板104与水平面的夹角为25°～30°；所述多个气室103中位于中部的气室103，即除去顶部和底部的两个气室103，各个气室103中的布风板104与水平面的夹角均为15°～20°；所述多个气室103中位于底部的气室103中的布风板104与水平面的夹角为20°～25°。

可选地，本发明装置中的气室103设置有3个，分别为第一气室、第二气室和第三气室，由上到下依次设置，其形成的卸料通道106分为三段，分别为一级烘干段，二级烘干段和三级烘干段。

其中，进入第一气室内的烘干气体穿过布风板104，对第一烘干段的物料进行初级烘干，在此阶段，物料颗粒的含水率会下降1％～2％左右，此时物料颗粒表面的自由水开始出现加速蒸发现象。第一气室的布风板104与水平面的夹角为25°～30°，目的在于，便于物料在烘干气体和物料自身重力的作用下，形成有效的卸料。此阶段的操作流化数控制在1.3～1.4左右。

在一级烘干段经过初步烘干后的物料到达二级烘干段的布风板104，进入第二气室内的烘干气体穿过布风板104，实现物料颗粒表面自由水分快速蒸发。因此阶段用于实现颗粒表面水分的高效脱除工作，应适当延长物料颗粒在二级烘干段的停留时间，因此将第二气室的布风板104与水平面的夹角设置为15°～20°。此阶段的操作流化数控制在1.3～1.5左右。经过二级烘干段后，物料表面95％以上的自由水蒸发。

在二级烘干段经过烘干后的物料到达三级烘干段的布风板104，进入第三气室内的烘干气体穿过布风板104，对物料内部所含水份及物料表面的剩余水分进行完全烘干处理。第三气室的布风板104与水平面的夹角为20°～25°，保证烘干后的物料顺利卸料口102流出。此阶段的作流化数应适当提高，宜控制在1.5～1.8左右。

经过上述三级烘干处理，物料的含水率满足产品的基本要求，可降至0.5％以下。本发明的装置在相同产能的条件下，所需烘干气体的温度大幅度降低，大大提高了烘干装置的热效率，降低了生产能耗。

Claims (10)

1.一种多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，包括烘干室(1)，烘干室(1)上设置有进料口(101)和卸料口(102)，其特征在于，所述烘干室(1)内由上至下依次间隔设置有多个气室(103)，且烘干室(1)内多个气室(103)以外的空间形成用于物料流通的卸料通道(106)；

气室(103)上设置有与所述卸料通道(106)连通的篦孔(107)；

多个气室(103)均与进风装置(2)连通，卸料通道(106)与排风装置(3)连通；

物料由进料口(101)进入卸料通道(106)，在卸料通道(106)内流通，经卸料口(102)流出；烘干气体由进风装置(2)进入气室(103)内，由篦孔(107)进入卸料通道(106)内烘干物料，并进入排风装置(2)内。

2.如权利要求1所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述烘干室(1)为立方体结构，在烘干室(1)中设置有布风板(104)，布风板(104)下方设置有支撑板(105)，布风板(104)、支撑板(105)与烘干室(1)的侧壁共同围成所述的气室(103)，气室(103)为封闭的三棱柱状结构，且多个气室(103)中除底部的气室(103)以外的所有的气室(103)，仅与烘干室(1)的三个侧壁接触；

相邻的两个气室(103)设置在烘干室(1)的对称侧，所述的卸料通道(106)即为间隔设置的气室(103)与烘干室(1)侧壁之间构成的S形的卸料通道(106)；所述的篦孔(107)设置在布风板(104)上。

3.如权利要求1所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述进风装置(2)包括热风炉(205)，热风炉(205)连接正压风机(204)，正压风机(204)通过进风总管(203)连接均压室(202)，均压室(202)通过多个进风支管(201)分别与所述多个气室(103)连通。

4.如权利要求3所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述排风装置(3)包括负压风机(305)，负压风机(305)通过排风总管(302)与卸料通道(106)连通。

5.如权利要求4所述的的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述每相邻的气室(103)之间部分的卸料通道(106)，在与其位置对应的烘干室(1)的侧壁上设置有排风支管；所述烘干室(1)的顶面上设置有一个排风支管(301)；多个所述的排风支管(301)均与所述排风总管(302)连通。

6.如权利要求4所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述排风总管(302)上沿气体流动方向依次设置有旋风除尘器(304)和布袋除尘器(303)。

7.如权利要求2所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述多个气室(103)中位于顶部的气室(103)中的布风板(104)与水平面的夹角为25°～30°；所述多个气室(103)中位于中部位置的气室(103)中的布风板(104)与水平面的夹角为15°～20°；所述多个气室(103)中位于底部位置的气室(103)中的布风板(104)与水平面的夹角为20°～25°。

8.如权利要求2所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述布风板(104)上篦孔(107)的开孔率小于7％。

9.如权利要求2所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述布风板(104)的操作流化数范围为1.3～1.8。

10.如权利要求5所述的多层鼓泡流态化除粉立式烘干装置，其特征在于，所述排风支管(301)和进风支管(201)上均设置有阀门。