CN105627695B - 气旋喷嘴、振动流化床和振动流化床干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气旋喷嘴和安装有该喷嘴的振动流化床及其干燥系统，该气旋喷嘴，包括内喷嘴、导流环和底座，其中内喷嘴和导流环周面均设置有多个螺旋形的气流通道，气流从内喷嘴进气口进入，经过内喷嘴和导流环的气流通道导流，可以沿喷嘴周面切向喷出，从而形成旋转气流柱；旋转气流柱可以推动物料团块相互碰撞，进而破碎形成小颗粒，利于物料干燥。本发明特别适用于粘性大的物料流化干燥。

Description

气旋喷嘴、振动流化床和振动流化床干燥系统

技术领域

本发明涉及物料干燥设备，具体的是一种气旋喷嘴，以及安装有该气旋喷嘴的振动流化床和振动流化床干燥系统。

背景技术

流化干燥是指让固体物料处于流化状态下进行干燥的过程，振动流化床是常见的流化干燥设备，其基本结构包括外部的箱体，箱体内有床板分隔成上下两个空间，床板上设置有通孔，并且有用于驱动床板振动的振动器。振动流化床工作时，物料从进料口进入箱体中，并且堆积在床板上，由于床板具有一定倾角，而振荡器的振动方向也向一端倾斜，因此随时床板振动，物料会从床板一侧移动到另一侧，随后从出料口流出。物料在振动输送的过程中，有气流从下部进入箱体，并透过床板的通孔，到达箱体上部，随后流出箱体，气流流经床板的通孔时可以将物料吹动成悬浮状态，让物料流体化，并且带走湿气，使物料干燥。

然而对于一些具有较大粘性的物料，例如麦芽糖醇，由于其物料容易吸潮，其固体颗粒常常彼此发生粘连，形成团块，物料进入流化床后，单凭床板的振动和气流吹动无法使团块充分分离，物料难以正常流化干燥，严重时还会出现大量料团堆积堵塞的问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种气旋喷嘴，安装到振动流化床上可以形成旋转的气流柱，使物料彼此碰撞，团块破碎，然后可以正常流化干燥；解决的第二个技术问题是：提供一种安装有上述气旋喷嘴的振动流化床；解决的第三个技术问题是：提供一种包括上述振动流化床的干燥系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

气旋喷嘴，包括内喷嘴、导流环和底座，所述内喷嘴为一端开口的圆柱形的壳体，所述导流环为圆筒形，且导流环套设在内喷嘴的圆柱形周面外围，内喷嘴和导流环同一侧的端面设置在所述底座表面；

内喷嘴的圆柱形壳体内部空腔为内喷嘴空腔，底座开设有内喷嘴进气口，所述内喷嘴进气口从内喷嘴的开口端通向内喷嘴空腔，内喷嘴的圆柱形周面开设有多个内喷嘴气旋通道，所述内喷嘴气旋通道一端为内喷嘴气旋通道进口，另一端为内喷嘴气旋通道出口，所述内喷嘴气旋通道进口连通内喷嘴空腔，内喷嘴气旋通道出口通向内喷嘴圆柱形周面外部；内喷嘴气旋通道为弧形布局，使内喷嘴气旋通道出口喷出的气流沿内喷嘴的圆柱形周面切向方向流出；

所述导流环与内喷嘴之间的空间为导流环空腔，导流环的圆筒形周面开设有多个导流环气旋通道，所述导流环气旋通道一端为导流环气旋通道进口，另一端为导流环气旋通道出口，所述导流环气旋通道进口连通导流环空腔，导流环气旋通道出口通向导流环圆筒形周面外部；导流环气旋通道为弧形布局，使导流环气旋通道出口喷出的气流沿导流环的圆筒形周面切向方向流出，且导流环气旋通道弧形布局方向与内喷嘴气旋通道的弧形布局方向顺行。

进一步的，所述内喷嘴气旋通道沿内喷嘴的圆柱形周向均布，所述导流环气旋通道沿导流环圆筒形周向均布。

进一步的，所述内喷嘴气旋通道进口开口尺寸大于内喷嘴气旋通道出口开口尺寸，所示导流环气旋通道进口开口尺寸大于导流环气旋通道出口开口尺寸。

进一步的，所述导流环远离所述底座一侧的端面所在平面与内喷嘴在该侧的端面所在平面具有预设夹角t，所述t为6～85°。

进一步的，所述t为35～60°。

振动流化床，包括流化床箱体和床板，所述床板设置在流化床箱体内部，并且将流化床箱体内部空间分隔为上下两部分，流化床箱体内且床板之上的空间为排气空间，所述排气空间连通有出气口，流化床箱体还设置有流化床进料口和流化床出料口，还包括有用于带动床板震动的振动器，所述流化床箱体内且床板之下的空间被分隔为高温风空间和低温风空间，高温风空间连通有高温风进气口，低温风空间连通有低温风进气口，所述床板包括顺序布局的布料段、破碎段和冷却段，所述布料段和冷却段分别设置有多个通气孔，所述破碎段设置有前述的气旋喷嘴，布料段的通气孔连通所述高温风空间和排气空间，冷却段的通气孔连通所述低温风空间和排气空间，所述气旋喷嘴的内喷嘴进气口连通所述高温风空间，气旋喷嘴的导流环气旋通道出口和内喷嘴气旋通道出口通向所述排气空间。

进一步的，所述破碎段设置有至少三个所述气旋喷嘴，且每三个气旋喷嘴组成气旋喷嘴组，所述气旋喷嘴的导流环远离所述底座一侧的端面所在平面与内喷嘴在该侧的端面所在平面具有预设夹角t，所述t为35～60°；所述气旋喷嘴组的三个气旋喷嘴沿正三角形的顶点布局，且三个气旋喷嘴的导流环最低点端指向正三角形中心点。

振动流化床干燥系统，包括前述的振动流化床，还包括高温风总管、低温风总管、气固分离装置、除尘装置、收料装置、包装机，所述高温风总管连通所述高温风进气口，且高温风总管线路上还设置有过滤装置、鼓风机和加热装置，低温风总管连通所述低温风进气口，且低温风总管线路上还设置有过滤装置、鼓风机和调温装置，所述出气口连通所述气固分离装置进料端，气固分离装置的出气端由分管分别连通高温风进气口和除尘装置进气端，除尘装置出气端连接有抽风机，所述流化床出料口、气固分离装置的出料端和除尘装置的出料端通向所述收料装置，收料装置的出料端通向所述包装机。

进一步的，所述除尘装置的出料端与收料装置之间还设置有料仓。

本发明的有益效果是：将本气旋喷嘴安装到振动流化床上使用时，气流进入内喷嘴进气口后，由于导流环气旋通道和内喷嘴气旋通道的导流效果，使气流形成旋转气流柱喷出，促使周围的物料相互碰撞，团块击碎成为小颗粒，同时带走剩余湿气，随后可以顺利的进行流化输送和干燥。本发明的振动流化床和干燥系统，安装有上述气旋喷嘴，同样具有上述优点。此外本气旋喷嘴也可以应用到其他具有相似需求的设备上使用。

附图说明

图1是本发明的气旋喷嘴一种实施例的俯视剖面示意图；

图2是图1实施例的主视示意图；

图3是安装有本发明的气旋喷嘴的振动流化床主视示意图；

图4是安装有本发明的气旋喷嘴的振动流化床干燥系统的示意图；

图中附图标记为：内喷嘴1、内喷嘴空腔10、内喷嘴气旋通道12、内喷嘴气旋通道进口121、内喷嘴气旋通道出口122、导流环2、导流环空腔20、导流环气旋通道22、导流环气旋通道进口221、导流环气旋通道出口222、底座3、流化床箱体41、高温风空间411、低温风空间412、排气空间413、床板42、布料段421、破碎段422、冷却段423、高温风进气口431、出气口432、低温风进气口433、振动器44、流化床进料口451、流化床出料口452、气固分离装置51、收料装置52、除尘装置53、料仓54、包装机55、高温风总管61、加热装置611、低温风总管63、调温装置631。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

气旋喷嘴，包括内喷嘴1、导流环2和底座3，所述内喷嘴1为一端开口的圆柱形的壳体，所述导流环2为圆筒形，且导流环2套设在内喷嘴1的圆柱形周面外围，内喷嘴1和导流环2同一侧的端面设置在所述底座3表面；

内喷嘴1的圆柱形壳体内部空腔为内喷嘴空腔10，底座3开设有内喷嘴进气口，所述内喷嘴进气口从内喷嘴1的开口端通向内喷嘴空腔10，内喷嘴1的圆柱形周面开设有多个内喷嘴气旋通道12，所述内喷嘴气旋通道12一端为内喷嘴气旋通道进口121，另一端为内喷嘴气旋通道出口122，所述内喷嘴气旋通道进口121连通内喷嘴空腔10，内喷嘴气旋通道出口122通向内喷嘴1圆柱形周面外部；内喷嘴气旋通道12为弧形布局，使内喷嘴气旋通道出口122喷出的气流沿内喷嘴1的圆柱形周面切向方向流出；

所述导流环2与内喷嘴1之间的空间为导流环空腔20，导流环2的圆筒形周面开设有多个导流环气旋通道22，所述导流环气旋通道22一端为导流环气旋通道进口221，另一端为导流环气旋通道出口222，所述导流环气旋通道进口221连通导流环空腔20，导流环气旋通道出口222通向导流环2圆筒形周面外部；导流环气旋通道22为弧形布局，使导流环气旋通道出口222喷出的气流沿导流环2的圆筒形周面切向方向流出，且导流环气旋通道22弧形布局方向与内喷嘴气旋通道12的弧形布局方向顺行。

如图1、2所示：本气旋喷嘴，包括内喷嘴1、导流环2和底座3，其中内喷嘴1为一端开口的圆柱形的壳体，在底座3开设有内喷嘴进气口与内喷嘴1的开口端相通，使气流可以从内喷嘴进气口进入内喷嘴空腔10，并且从内喷嘴气旋通道12流出，如图1所示，内喷嘴气旋通道12为弧形布局，当气流沿内喷嘴气旋通道12流动时，受到该通道弧形侧面的导流作用，使喷出的气流沿内喷嘴1的圆柱形周面切向方向喷出，由于在气流沿内喷嘴1的周面有多个内喷嘴气旋通道12，多股气流共同作用可以形成旋转的气流。

导流环2周面的导流环气旋通道22与前述的内喷嘴气旋通道12功能类似，进一步对旋转气流进行导向，导流环气旋通道出口222流出的气流沿导流环2的周面切向喷出，形成旋转气流。

所谓的导流环气旋通道22弧形布局方向与内喷嘴气旋通道12的弧形布局方向顺行，使指多股气流从内喷嘴气旋通道12流出时，与多股气流从导流环气旋通道22流出时，都是形成顺时针气旋，或者都形成逆时针气旋。

气流经过内喷嘴气旋通道12和导流环气旋通道22的两次旋转导流，加强了气流的旋转趋势。

此外，由于内喷嘴1与导流环2之间的下部间隙受到底座3的阻挡，使得部分气流从内喷嘴1与导流环2之间的上部间隙流出，与前述的旋转气流共同作用下，形成旋转向上的气流柱。当物料接触到气流柱后，受到扰动的物料会与周围物料发生碰撞，撞击过程中，促使物料团块破裂，形成细小颗粒，气流流经细小颗粒，即可快速带走湿气，使物料干燥。

与上述同理，本发明的气旋喷嘴，也可以用在其他需要对流体导流，并形成推动物料相互碰撞的旋转扰动的设备。

进一步的，为了使喷嘴喷出的气旋更加均匀，优选的，可以是所述内喷嘴气旋通道12沿内喷嘴1的圆柱形周向均布，所述导流环气旋通道22沿导流环2圆筒形周向均布。使每股气流在周面切向均匀分布。

通入内喷嘴进气口的气体优选的可以是具有较大压力，以加强对物料的冲击力，优选的，还可以是所述内喷嘴气旋通道进口121开口尺寸大于内喷嘴气旋通道出口122开口尺寸，所示导流环气旋通道进口221开口尺寸大于导流环气旋通道出口222开口尺寸。使气流在流经内喷嘴气旋通道12和导流环气旋通道22时流速加快。

此外，为了加强旋转气流从气旋喷嘴喷出时的扰动效果，优选的可以是，所述导流环2远离所述底座3一侧的端面所在平面与内喷嘴1在该侧的端面所在平面具有预设夹角t，所述t为6～85°。

如图2所示，由于夹角t的设计，使得内喷嘴1的部分周面受到更多导流环2的阻挡，因此旋转气流柱并不是完全对称，而是偏向于导流环2最低点端，即是导流环2最短的那一端，不规则的气流扰动更利于推动物料碰撞和破碎。更优选的，可以是所述t为35～60°。

振动流化床，包括流化床箱体41和床板42，所述床板42设置在流化床箱体41内部，并且将流化床箱体41内部空间分隔为上下两部分，流化床箱体41内且床板42之上的空间为排气空间413，所述排气空间413连通有出气口432，流化床箱体41还设置有流化床进料口451和流化床出料口452，还包括有用于带动床板42震动的振动器44，所述流化床箱体41内且床板42之下的空间被分隔为高温风空间411和低温风空间412，高温风空间411连通有高温风进气口431，低温风空间412连通有低温风进气口433，所述床板42包括顺序布局的布料段421、破碎段422和冷却段423，所述布料段421和冷却段423分别设置有多个通气孔，所述破碎段422设置有前述的气旋喷嘴，布料段421的通气孔连通所述高温风空间411和排气空间413，冷却段423的通气孔连通所述低温风空间412和排气空间413，所述气旋喷嘴的内喷嘴进气口连通所述高温风空间411，气旋喷嘴的导流环气旋通道出口222和内喷嘴气旋通道出口122通向所述排气空间413。

本发明的振动流化床，安装有前述的气旋喷嘴，使其更利于对粘性物料进行流化干燥。

具体的，如图3所示，流化床箱体41用于形成容纳气体的空腔，床板42用于承载物料，并且有振动器44带动床板42振动，进而带动床板42上的物料振动。

所述床板42按照功能不同划分为布料段421、破碎段422和冷却段423三个区域，布料段421靠近流化床进料口451的区域，主要实现铺料、布料功能；破碎段422安装有气旋喷嘴，主要实现对团块物料形成冲击、碰撞破碎功能；冷却段423是有低温风流过，主要实现物料冷却功能。

振动流化床工作时，例如可以是，潮湿的物料从流化床进料口451进入流化床箱体41，并且撒布在床板42的布料段421。在振动器44驱动下，床板42带着上部的物料振动，并使物料从流化床进料口451一侧缓慢移向流化床出料口452一侧。

高温风例如可以是温度为40～100℃的风，从高温风进气口431进入高温风空间411中，然后高温风分别流过布料段421的通气孔和破碎段422的气旋喷嘴；其中，布料段421的热气流流过处于振动状态下的物料间隙，使物料悬浮流体化，较为均匀的排布在床板上方，随着热气流流动，物料中的大部分湿气可以被带走，由于物料具有较大粘性，其中夹杂有部分大体积的物料团块。

当物料移动到床板42上的破碎段422，热气从气旋喷嘴的内喷嘴气旋通道12、导流环气旋通道22以及内喷嘴1与导流环2之间的上部间隙喷出，形成旋转气流柱，物料到达旋转气流柱的影响区域，则受到气流冲击和扰动，与周围物料相互碰撞，使团块物料破碎形成细颗粒，同时团块中的剩余湿气可以被旋转带走，所有物料都能够正常流化。细颗粒脱离旋转气流柱影响后，继续在床板42上振动前行。

被高温风干燥后的物料颗粒到达冷却段423，有低温风例如20～60℃的风，从低温风进气口433进入低温风空间412，并且从冷却段423的通气孔流入排气空间413，低温风流过冷却段423上的物料时，使物料温度下降，同时也能带走最后剩余的少量湿气。随后物料从流化床出料口452排出，得到干燥的物料。

本发明的振动流化床，其安装的气旋喷嘴可以是前述的任何实施方式，更进一步的，例如可以是所述破碎段422设置有至少三个所述气旋喷嘴，且每三个气旋喷嘴组成气旋喷嘴组，所述气旋喷嘴的导流环2远离所述底座3一侧的端面所在平面与内喷嘴1在该侧的端面所在平面具有预设夹角t，所述t为35～60°；所述气旋喷嘴组的三个气旋喷嘴沿正三角形的顶点布局，且三个气旋喷嘴的导流环2最低点端指向正三角形中心点。

当采用如图2所示的气旋喷嘴优选实施方式时，可以将三个气旋喷嘴配合形成气旋喷嘴组，三个气旋喷嘴沿正三角形的顶点布局，且三个气旋喷嘴的导流环2最低点端指向正三角形中心点。这样每个气旋喷嘴可以形成一股倾斜的旋转气流柱，而且三股旋转气流柱均向正三角形的中心点倾斜，物料团块可以在三股气流柱的交汇处发生激烈碰撞而破碎。

振动流化床干燥系统，包括前述的振动流化床，还包括高温风总管61、低温风总管63、气固分离装置51、除尘装置53、收料装置52、包装机55，所述高温风总管61连通所述高温风进气口431，且高温风总管61线路上还设置有过滤装置、鼓风机和加热装置611，低温风总管63连通所述低温风进气口433，且低温风总管63线路上还设置有过滤装置、鼓风机和调温装置631，所述出气口432连通所述气固分离装置51进料端，气固分离装置51的出气端由分管分别连通高温风进气口431和除尘装置53进气端，除尘装置53出气端连接有抽风机，所述流化床出料口452、气固分离装置51的出料端和除尘装置53的出料端通向所述收料装置52，收料装置52的出料端通向所述包装机55。

本发明的振动流化床可以与其他设备组成一套完整的物料干燥系统，如图4所示，

高温风总管61和低温风总管63上的附属设备为振动流化床提供清洁干燥的空气，其中的加热装置611用于加热进入的气体，可以是采用电加热装置、或换热器等，调温装置631用于根据需要对气流升温或者降温，例如可以是空调、换热器等。

与前述同理，物料从流化床进料端451进入流化床箱体，物料干燥后，从流化床出料口452输出进入收料装置52；用于干燥物料的废气通常还携带有较多的物料粉末，因此需要进入气固分离装置51进行分离，常见的气固分离装置51可以是旋风分离器，分离出的固体物料进入收料装置52；剩余的气体通常还具有较高温度可以部分回流到高温风进气口431，从而节省能源，另一部分可以进入除尘装置53，除尘后排出。

除尘装置53收集到的固体成分可以直接进入收料装置52，优选的也可以是所述除尘装置53的出料端与收料装置52之间还设置有料仓54。除尘装置53得到的细小粉尘先利用料仓54临时存储，达到一定量后再进入收料装置52。收料装置52汇集得到的物料进入包装机55进行包装出货。

Claims (9)

1.气旋喷嘴，其特征在于，包括内喷嘴(1)、导流环(2)和底座(3)，所述内喷嘴(1)为一端开口的圆柱形的壳体，所述导流环(2)为圆筒形，且导流环(2)套设在内喷嘴(1)的圆柱形周面外围，内喷嘴(1)和导流环(2)同一侧的端面设置在所述底座(3)表面；

内喷嘴(1)的圆柱形壳体内部空腔为内喷嘴空腔(10)，底座(3)开设有内喷嘴进气口，所述内喷嘴进气口从内喷嘴(1)的开口端通向内喷嘴空腔(10)，内喷嘴(1)的圆柱形周面开设有多个内喷嘴气旋通道(12)，所述内喷嘴气旋通道(12)一端为内喷嘴气旋通道进口(121)，另一端为内喷嘴气旋通道出口(122)，所述内喷嘴气旋通道进口(121)连通内喷嘴空腔(10)，内喷嘴气旋通道出口(122)通向内喷嘴(1)圆柱形周面外部；内喷嘴气旋通道(12)为弧形布局，使内喷嘴气旋通道出口(122)喷出的气流沿内喷嘴(1)的圆柱形周面切向方向流出；

所述导流环(2)与内喷嘴(1)之间的空间为导流环空腔(20)，导流环(2)的圆筒形周面开设有多个导流环气旋通道(22)，所述导流环气旋通道(22)一端为导流环气旋通道进口(221)，另一端为导流环气旋通道出口(222)，所述导流环气旋通道进口(221)连通导流环空腔(20)，导流环气旋通道出口(222)通向导流环(2)圆筒形周面外部；导流环气旋通道(22)为弧形布局，使导流环气旋通道出口(222)喷出的气流沿导流环(2)的圆筒形周面切向方向流出，且导流环气旋通道(22)弧形布局方向与内喷嘴气旋通道(12)的弧形布局方向顺行。

2.如权利要求1所述的气旋喷嘴，其特征在于，所述内喷嘴气旋通道(12)沿内喷嘴(1)的圆柱形周向均布，所述导流环气旋通道(22)沿导流环(2)圆筒形周向均布。

3.如权利要求1所述的气旋喷嘴，其特征在于，所述内喷嘴气旋通道进口(121)开口尺寸大于内喷嘴气旋通道出口(122)开口尺寸，所示导流环气旋通道进口(221)开口尺寸大于导流环气旋通道出口(222)开口尺寸。

4.如权利要求1、2或3所述的气旋喷嘴，其特征在于，所述导流环(2)远离所述底座(3)一侧的端面所在平面与内喷嘴(1)在该侧的端面所在平面具有预设夹角t，所述t为6～85°。

5.如权利要求4所述的气旋喷嘴，其特征在于，所述t为35～60°。

6.振动流化床，包括流化床箱体(41)和床板(42)，所述床板(42)设置在流化床箱体(41)内部，并且将流化床箱体(41)内部空间分隔为上下两部分，流化床箱体(41)内且床板(42)之上的空间为排气空间(413)，所述排气空间(413)连通有出气口(432)，流化床箱体(41)还设置有流化床进料口(451)和流化床出料口(452)，还包括有用于带动床板(42)震动的振动器(44)，其特征在于，所述流化床箱体(41)内且床板(42)之下的空间被分隔为高温风空间(411)和低温风空间(412)，高温风空间(411)连通有高温风进气口(431)，低温风空间(412)连通有低温风进气口(433)，所述床板(42)包括顺序布局的布料段(421)、破碎段(422)和冷却段(423)，所述布料段(421)和冷却段(423)分别设置有多个通气孔，所述破碎段(422)设置有如权利要求1、2或3所述的气旋喷嘴，布料段(421)的通气孔连通所述高温风空间(411)和排气空间(413)，冷却段(423)的通气孔连通所述低温风空间(412)和排气空间(413)，所述气旋喷嘴的内喷嘴进气口连通所述高温风空间(411)，气旋喷嘴的导流环气旋通道出口(222)和内喷嘴气旋通道出口(122)通向所述排气空间(413)。

7.如权利要求6所述的振动流化床，其特征在于，所述破碎段(422)设置有至少三个所述气旋喷嘴，且每三个气旋喷嘴组成气旋喷嘴组，所述气旋喷嘴的导流环(2)远离所述底座(3)一侧的端面所在平面与内喷嘴(1)在该侧的端面所在平面具有预设夹角t，所述t为35～60°；所述气旋喷嘴组的三个气旋喷嘴沿正三角形的顶点布局，且三个气旋喷嘴的导流环(2)最低点端指向正三角形中心点。

8.振动流化床干燥系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的振动流化床，还包括高温风总管(61)、低温风总管(63)、气固分离装置(51)、除尘装置(53)、收料装置(52)、包装机(55)，所述高温风总管(61)连通所述高温风进气口(431)，且高温风总管(61)线路上还设置有过滤装置、鼓风机和加热装置(611)，低温风总管(63)连通所述低温风进气口(433)，且低温风总管(63)线路上还设置有过滤装置、鼓风机和调温装置(631)，所述出气口(432)连通所述气固分离装置(51)进料端，气固分离装置(51)的出气端由分管分别连通高温风进气口(431)和除尘装置(53)进气端，除尘装置(53)出气端连接有抽风机，所述流化床出料口(452)、气固分离装置(51)的出料端和除尘装置(53)的出料端通向所述收料装置(52)，收料装置(52)的出料端通向所述包装机(55)。

9.如权利要求8所述的振动流化床干燥系统，其特征在于，所述除尘装置(53)的出料端与收料装置(52)之间还设置有料仓(54)。