CN105674694A - 一种过热蒸汽干燥设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过热蒸汽干燥设备。蒸汽干燥机是化工、制药、食品、农业、矿业及环保等行业的重要干燥设备，但国内对于过热蒸汽干燥技术应用较低，主要是过热蒸汽干燥设备成本大，此外，一次性干燥量少，工业化程度低。本发明及一种过热蒸汽干燥设备，其中：干燥腔通过不锈钢压制焊接成空心腔，再将保温材料浇注进入空心腔后，直接加热固化。本发明装置成本低，操作简单，而且单次处理量大，能够连续干燥，适合工业化。

Description

一种过热蒸汽干燥设备
技术领域
本发明涉及干燥设备领域，尤其是一种过热蒸汽干燥设备。
背景技术
蒸汽干燥机是早已被广泛运用于化工、制药、食品、农业、矿业及环保等行业的重要干燥设备，传统蒸汽干燥是利用加热的气体作为干燥介质，流动的干燥介质与被干燥物料直接接触，热干燥介质与物料形成热量对流，物料中的水份吸收热量后汽化，扩散至介质中，从而被介质带走，达到干燥的目的。
经过不断的研究和发展，近30年过热蒸汽干燥已经有了取代了传统蒸汽干燥趋势，通过过热蒸汽对被干物料进行接触加热，改变被干物料的饱和水份含量，促使被干物料大量脱水得以干燥，这种干燥方法没有传质阻力，传热快，物料被干燥效率快，此外过热蒸汽缺失氧气，避免了爆炸起火危险，干燥安全，而且近几年的研究也改进了废气的回收，提升了能源利用率。
由于过热蒸汽干燥的独特优点，倍受外国学者注意，国际干燥协会主席把过热蒸汽干燥列为在外来十年中，具有明显潜力，并将获得进一步研究和发展的干燥技术，其中对节能、提高产品质量或产量、保护环境具有独特优点的几项新干燥技术之一，但就目前查看的资料来看，国内这种干燥技术应用较低，主要原因是目前使用的过热蒸汽干燥设备，成本大，此外，一次性干燥量少，工业化程度低，加上国内对这种干燥技术的研究少，技术成熟度不高。
发明内容
为解决上述问题，本发明目的是提供一种过热蒸汽干燥设备，成本低，操作简单，而且单次处理量大，能够连续干燥，适合工业化。
本发明的另一个目的是提供一种保温性能好的干燥腔制作方法。
本发明的技术方案：
一种过热蒸汽干燥设备，包括蒸汽机、加热器、热交换器、循环风机、干燥腔、载物车、进料轨道、压力表、出水阀、出水口、电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、三向导管、控制器、进料口；其中干燥腔内部装有进料轨道，进料轨道上安装有载物车，干燥腔一侧安装压力表，干燥腔另一侧设有进料口，三向导管一端与干燥腔上端密封连接，另一端与循环风机固定连接，导管设有电磁阀c，循环风机另一端与热交换器通过导管固定连接，三向导管的第三端与加热器固定连接，导管设有电磁阀b，加热器另一端与蒸汽机通过导管固定连接，蒸汽机通过导管与热交换器固定连接，热交换器通过导管与干燥腔底部连接，导管中设有电磁阀a，干燥腔底端还设有出水口，出水口设有出水阀，电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c通过导线与控制器连接。
一种过热蒸汽干燥设备，其中干燥腔为不锈钢压制焊接而成双层空心腔，总厚30mm，其中不锈钢厚度为3mm，内壁与外壁之间为保温层。
一种过热蒸汽干燥设备，其中干燥腔制作方法为：
1）用与不锈钢干燥腔通孔等直径的不锈钢棒分别将压力表通孔、出水口通孔密封保护；
2）按重量称取脲醛树脂20-25份、填料7-10份、添加剂1-3份、水35-40份置于搅拌机中，500r/min速率进行搅拌混合，得混合溶液；
3）再称取催化剂1-1.5份、发泡剂9-13份、稳泡剂3-5份加入上述混合溶液中，继续搅拌5min后，静置15min，得清液；
4）称取固化剂1-3份加入步骤3的清液中，300r/min搅拌2min后，得混浊液，将混浊液从不锈钢干燥腔上端导管通孔内外壁之间浇注至干燥腔保温层内，至混浊液从上端导管通孔内外壁之间溢出，固定各通孔处不锈钢棒，确保不滑落，将干燥腔放置烘箱中，40-45℃下养护20-24h后，冷却至25℃以下，取出各通孔处不锈钢管，即得本发明干燥腔。
其中，脲醛树脂制备方法为：将甲醛溶于水中，得质量分数为40%的甲醛水溶液，滴加氨水调节pH至8-8.5后，加入甲醛等质量的尿素，不断搅拌，80℃下水浴加热，待尿素溶解后，滴加磷酸，调节pH至6-6.5，80℃水浴保温18-20h，自然降温后，离心分离得脲醛树脂。
其中，填料为硅酸铝纤维、玻璃棉、海泡石、水镁石中的一种或多种及膨化玻化微珠，膨化玻化微珠重量占总填料的15%-30%。
其中，添加剂为丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、二乙基甲苯胺的一种或多种。
其中，催化剂为十二烷基硫酸钠、喹啉、吡啶、乙酰丙酮锌、烯丙基聚醚硫酸钠、二月桂酸二丁基锡的一种或多种。
其中，发泡剂为二甲基硅油、碳酸氢铵一种或两种。
其中，稳泡剂为硬脂酸钙。
其中，固化剂为三萜皂苷、聚羧酸中的一种或两种。
本发明的优点：本装置能够连续工作，物料干燥效率高，适合工业化，且通过控制器控制电磁阀的开闭，能够独立的进行控制过热蒸汽的输入与输出，更快的对过热蒸汽进行置换，达到更有效对物料进行干燥的目的；此外，本发明提供的保温材料及成型工艺，不仅能够简化干燥腔生产工艺，并且能够大幅提高保温性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意简图。
图2为干燥腔立体图。
图3为干燥腔剖视图。
图4为干燥腔左视图。
图5为干燥腔仰视图。
附图标记：蒸汽机1、加热器2、热交换器3、循环风机4、干燥腔5、载物车6、进料轨道7、压力表8、出水阀9、出水口10、电磁阀a11、电磁阀b12、电磁阀c13、三向导管14、控制器15、进料口16；
具体实施方式
实施例1、一种过热蒸汽干燥设备，包括蒸汽机1、加热器2、热交换器3、循环风机4、干燥腔5、载物车6、进料轨道7、压力表8、出水阀9、出水口10、电磁阀a11、电磁阀b12、电磁阀c13、三向导管14、控制器15、进料口16；其中干燥腔5内部装有进料轨道7，进料轨道7上安装有载物车6，干燥腔5一侧安装压力表8，干燥腔5另一侧设有进料口16，三向导管14一端与干燥腔5上端密封连接，另一端与循环风机4固定连接，导管设有电磁阀c13，循环风机4另一端与热交换器3通过导管固定连接，三向导管14的第三端与加热器3固定连接，导管设有电磁阀b12，加热器2另一端与蒸汽机1通过导管固定连接，蒸汽机1通过导管与热交换器3固定连接，热交换器3通过导管与干燥腔5底部连接，导管中设有电磁阀a11，干燥腔5底端还设有出水口10，出水口10设有出水阀9，电磁阀a11、电磁阀b12、电磁阀c13通过导线与控制器15连接；
其中干燥腔为不锈钢压制而成双层空心腔，总厚30mm，其中不锈钢厚度为3mm，内壁与外壁之间为保温层。
实施例2、一种过热蒸汽干燥设备，其中干燥腔5的制作方法为：
1）用与不锈钢干燥腔通孔等直径的不锈钢棒分别将压力表通孔、出水口通孔密封保护；
2）按重量称取脲醛树脂20份、填料7份、添加剂1份、水35份置于搅拌机中，500r/min速率进行搅拌混合，得混合溶液；
3）再称取催化剂1份、发泡剂9份、稳泡剂3份加入上述混合溶液中，继续搅拌5min后，静置15min，得清液；
4）称取固化剂1份加入步骤3的清液中，300r/min搅拌2min后，得混浊液，将混浊液从不锈钢干燥腔上端导管通孔内外壁之间浇注至干燥腔保温层内，至混浊液从上端导管通孔内外壁之间溢出，固定各通孔处不锈钢棒，确保不滑落，将干燥腔放置烘箱中，40℃下养护20h后，冷却至25℃以下，取出各通孔处不锈钢管，即得本发明干燥腔；
其余同实施例1。
实施例3、一种过热蒸汽干燥设备，其中干燥腔5制作方法为：
1）用与不锈钢干燥腔通孔等直径的不锈钢棒分别将压力表通孔、出水口通孔密封保护；
2）按重量称取脲醛树脂25份、填料10份、添加剂3份、水40份置于搅拌机中，500r/min速率进行搅拌混合，得混合溶液；
3）再称取催化剂1.5份、发泡剂13份、稳泡剂5份加入上述混合溶液中，继续搅拌5min后，静置15min，得清液；
4）称取固化剂3份加入步骤3的清液中，300r/min搅拌2min后，得混浊液，将混浊液从不锈钢干燥腔上端导管通孔内外壁之间浇注至干燥腔保温层内，至混浊液从上端导管通孔内外壁之间溢出，固定各通孔处不锈钢棒，确保不滑落，将干燥腔放置烘箱中，45℃下养护24h后，冷却至25℃以下，取出各通孔处不锈钢管，即得本发明干燥腔；
其余同实施例1。
实施例4、一种过热蒸汽干燥设备，其中干燥腔制作方法为：
1）用与不锈钢干燥腔通孔等直径的不锈钢棒分别将压力表通孔、出水口通孔密封保护；
2）按重量称取脲醛树脂19份、填料6份、添加剂0.9份、水34份置于搅拌机中，500r/min速率进行搅拌混合，得混合溶液；
3）再称取催化剂0.9份、发泡剂8份、稳泡剂2份加入上述混合溶液中，继续搅拌5min后，静置15min，得清液；
4）称取固化剂0.9份加入步骤3的清液中，300r/min搅拌2min后，得混浊液，将混浊液从不锈钢干燥腔上端导管通孔内外壁之间浇注至干燥腔保温层内，至混浊液从上端导管通孔内外壁之间溢出，固定各通孔处不锈钢棒，确保不滑落，将干燥腔放置烘箱中，40℃下养护22h后，冷却至25℃以下，取出各通孔处不锈钢管，得干燥腔；
其余同实施例1。
实施例5、一种过热蒸汽干燥设备，其中干燥腔制作方法为：
1）用与不锈钢干燥腔通孔等直径的不锈钢棒分别将压力表通孔、出水口通孔密封保护；
2）按重量称取脲醛树脂26份、填料11份、添加剂4份、水41份置于搅拌机中，500r/min速率进行搅拌混合，得混合溶液；
3）再称取催化剂1.6份、发泡剂14份、稳泡剂6份加入上述混合溶液中，继续搅拌5min后，静置15min，得清液；
4）称取固化剂4份加入步骤3的清液中，300r/min搅拌2min后，得混浊液，将混浊液从不锈钢干燥腔上端导管通孔内外壁之间浇注至干燥腔保温层内，至混浊液从上端导管通孔内外壁之间溢出，固定各通孔处不锈钢棒，确保不滑落，将干燥腔放置烘箱中，45℃下养护23h后，冷却至25℃以下，取出各通孔处不锈钢管，得干燥腔；
其余同实施例1。
实施例6、将400℃过热蒸汽分别通入实施例2-5制备的干燥腔及传统蒸汽干燥器中，密封，其中压力表示数为4MPa，保温性能对比如下：
得出结论：实施例2、实施例3组分及工艺均在本发明范围内，所制备的干燥腔保温性能较传统明显提高，实施例4、实施例5组分不再本发明范围内，干燥腔保温效果较传统有所下降。
实施例7、分别采用本发明装置及干燥腔与传统蒸汽干燥机对10公斤污泥进行干燥，记录每累计干燥一公斤所用时间，如下：
从表中可以看出，本发明干燥效率较传统设备高出很多，特别是对物料进行连续干燥，干燥效率尤为明显。
工作原理：
当待干物料放置于载物车6中，并通过进料轨道7放入干燥腔合适位置后，关闭进料口16，设备开始工作，控制器15控制电磁阀a11、电磁阀b12打开，电磁阀c13关闭，蒸汽机1将蒸汽输入加热器2中，加热器2将蒸汽加热成过热蒸汽，通过三向导管14进入干燥腔5中将冷空气通过下端导管排出，排除的空气及过热蒸汽进入热交换器3，进行余热收集，当空气被完全排出后，控制器15控制电磁阀a11关闭，压力表8示数逐渐增大，当达到所需压力后，控制器15控制电磁阀b12关闭，此时，干燥腔5内物料在密闭环境中被快速干燥，干燥一段时间后，控制器控制电磁阀c13打开，循环风机4将干燥腔5中的过热蒸汽抽离，并进入热交换器3中收集，当压力表8压力降至常压后，控制器15控制电磁阀c13关闭，电磁阀b12打开，过热蒸汽重新进入干燥腔5，实现过热蒸汽快速置换，干燥完成后，控制器控制电磁阀b12关闭，电磁阀a11打开。

Claims (5)

1.一种过热蒸汽干燥设备，包括蒸汽机（1）、加热器（2）、热交换器（3）、循环风机（4）、干燥腔（5）、载物车（6）、进料轨道（7）、压力表（8）、出水阀(9)、出水口(10)、电磁阀a(11)、电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、三向导管(14)、控制器(15)、进料口(16)；其特征在于：干燥腔（5）内部装有进料轨道（7），进料轨道（7）上安装有载物车（6），干燥腔（5）一侧安装压力表（8），干燥腔（5）另一侧设有进料口（16），三向导管（14）一端与干燥腔（5）上端密封连接，另一端与循环风机（4）固定连接，导管设有电磁阀c（13），循环风机（4）另一端与热交换器（3）通过导管固定连接，三向导管（14）的第三端与加热器（3）固定连接，导管设有电磁阀b（12），加热器（2）另一端与蒸汽机（1）通过导管固定连接，蒸汽机（1）通过导管与热交换器（3）固定连接，热交换器（3）通过导管与干燥腔（5）底部连接，导管中设有电磁阀a（11），干燥腔（5）底端还设有出水口（10），出水口（10）设有出水阀（9），电磁阀a（11）、电磁阀b（12）、电磁阀c（13）通过导线与控制器（15）连接。
2.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽干燥设备，其特征在于：干燥腔为不锈钢压制焊接而成双层空心腔，总厚30mm，其中不锈钢厚度为3mm，内壁与外壁之间为保温层。
3.根据权利要求1所述的一种过热蒸汽干燥设备，其特征在于：
干燥腔（5）制作方法为：
1）用与不锈钢干燥腔通孔等直径的不锈钢棒分别将压力表通孔、出水口通孔密封保护；
2）按重量称取脲醛树脂20-25份、填料7-10份、添加剂1-3份、水35-40份置于搅拌机中，500r/min速率进行搅拌混合，得混合溶液；
3）再称取催化剂1-1.5份、发泡剂9-13份、稳泡剂3-5份加入上述混合溶液中，继续搅拌5min后，静置15min得清液；
4）称取固化剂1-3份加入步骤3的清液中，300r/min搅拌2min后，得混浊液，将混浊液从不锈钢干燥腔上端导管通孔内外壁之间浇注至干燥腔保温层内，至混浊液从上端导管通孔内外壁之间溢出，固定各通孔处不锈钢棒，确保不滑落，将干燥腔放置烘箱中，40-45℃下养护20-24h后，冷却至25℃以下，取出各通孔处不锈钢管，即得本发明干燥腔。
4.根据权利要求3所述的一种过热蒸汽干燥设备，其特征在于：
脲醛树脂制备方法为：将甲醛溶于水中，得质量分数为40%的甲醛水溶液，滴加氨水调节pH至8-8.5后，加入甲醛等质量的尿素，不断搅拌，80℃下水浴加热，待尿素溶解后，滴加磷酸，调节pH至6-6.5，80℃水浴保温18-20h，自然降温后，离心分离得脲醛树脂。
5.根据权利要求3所述的一种过热蒸汽干燥设备，其特征在于：填料为硅酸铝纤维、玻璃棉、海泡石、水镁石中的一种或多种及膨化玻化微珠，膨化玻化微珠重量占总填料的15%-30%；添加剂为丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、二乙基甲苯胺的一种或多种；催化剂为十二烷基硫酸钠、喹啉、吡啶、乙酰丙酮锌、烯丙基聚醚硫酸钠、二月桂酸二丁基锡的一种或多种；发泡剂为二甲基硅油、碳酸氢铵一种或两种；稳泡剂为硬脂酸钙；固化剂为三萜皂苷、聚羧酸中的一种或两种。
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