CN1065042C - 散粒材料脱水的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
设备(10)包括一条具有接受待脱水散粒材料的入口端(38)和排放处于脱水状态的散粒材料的出口端(36)的槽(22)。可转动地装在槽(22)中的螺旋输送器(30)送进散粒材料，同时搅动散粒材料以改善水蒸汽和有害蒸气的释放。风扇(40)在槽(22)中形成空气流以携带散柱材料放出的水蒸汽和有害蒸气，使其流向一个加热器(42)以尽量焚烧有害的和有气味的化合物。生成的气态介质流过一条与槽(22)形成热交换关系的管道以提高正被处理的散粒材料的温度，使其放出水蒸气和有害蒸气。该管道与槽隔绝以避免排入大气的燃烧气体与来自槽的未燃烧气体之间的直接接触。
Description
本发明涉及散粒材料脱水的方法和设备。本发明适用于处理废物如有毒混浆、肉类加工厂的有机废料等，以便从废物中除去水份，同时除去气味并使废物清毒。
在本说明书中，术语“散粒材料”具有一般的含义，包括含水的，形成团的各种颗粒集合如基本不溶解的材料的含水混合物(即，泥、泥浆等)，或含水的分散颗粒的聚集物。术语“脱水”是指显著减少某种材料的含水量，并不一定指使材料完全不含水份。
如本说明书所体现和广泛描述的那样，本发明提供一种散粒材料脱水的设备，该设备包括：
-一条具有接收待脱水散粒材料的入口端和排放脱水状态的散粒材料的出口端的槽，所述槽构成输入空气流的通道以便收集和运送由散粒材料释放出来的水蒸汽；
-可转动地安装在所述槽中的一螺旋输送器，所述螺旋输送器构成：
a)用于在从所述入口端至所述出口端的方向上，沿所述槽运送散粒材料的装置；以及
b)搅拌散粒材料，搅动颗粒之间的相对位置以促进放出水蒸汽的装置；
-一条与所述槽形成热交换关系的管道，所述管道输送被加热的气体，将热能送向在所述槽中的散粒材料，使散粒材料释放出水蒸汽，所述管道至少在所述槽的一大段上与所述槽基本隔绝，以便防止在所述槽和所述管道中的气态介质在所述大段上相接触；
-一个加热室，其形成一条在所述管道和所述槽之间的流道，用于提高流过其中的气态介质的温度，从所述通道流出的空气和水蒸汽的混合物送至所述加热室以取得热量，然后送向所述管道，从而将热量传递给所述槽中的散粒材料。
在一个推荐实施例中，由设备处理的散粒材料沿一条蛇形通路输送，蛇形通路包括许多相互间在竖直方向上偏置的水平段。每个段包括至少一个从该段一端将散粒材料送向另一端的螺旋输送器。当散粒材料到达某一段的端部时，其靠重力落入通路的位置较低的下一段中。在蛇形通路各段之间的挡板装置形成了输送气态介质的两条通道。第一通道跟随蛇形通路并暴露于正在脱水的散粒材料，以便收集正被释放的水蒸汽和有害蒸气。更具体来说，一个风扇形成一股气流，沿着与散粒材料运动方向相反的方向流动，以便收集和输送由散粒材料释放的水蒸汽和有害蒸气。在第一通道端部，散粒材料放出的气体通过加热室以将其温度提高至750℃以上，以便尽量多地烧掉有害蒸气。然后，热的和较清洁的气体流向第二通道，该通道也跟随蛇形通路以提高散粒材料的温度并使水蒸汽和有害蒸所放出。第一和第二通道的布置可防止从加热室排放的热气体介质和正在轴向被加热的室的，由散粒材料放出的气体相互混合。这种布置的目的是防止烧过的较清洁气体被有害蒸气污染。
象本说明书中所体现和广义描述的那样，本发明也提供一种散粒材料脱水的方法，该方法包括以下步骤：
-将待脱水的散粒材料装入一条槽，该槽构成一条输送气流的通道，以便收集和输送由散粒材料释放出来的水蒸汽；
-沿所述槽向前输送散粒材料，同时搅拌散粒材料以改善散粒材料的蒸汽释放；
-加热从所述通道流出的，含有空气和散粒材料放出的水蒸汽的气体；
-与所述槽相接触地输送被加热的气体，以便将热能传至槽中的散粒材料而不使被加热的气体与所述槽中的气态介质混合。
如本说明书中所体现和广义描述的那样，本发明提供一种散粒材料脱水的设备，该设备包括：
-一条具有用于接收待脱水的有毒散粒材料的入口端和用于排放处于脱水状态的有毒散粒材料的出口端，所述槽构成一条输送空气流的通道，以便收集和输送散粒材料释放出来的水蒸汽和有害蒸汽；
-一个可转动地安装在所述槽中的螺旋输送器，所述螺旋输送器构成：
a)在从所述入口端至所述出口端的方向上，沿所述槽运送有毒散粒材料的装置；以及
b)搅拌有毒散粒材料以扰乱其颗粒之间的相互位置关系，从而改善水蒸汽和有害蒸气的释放的装置；
-一个与所述通道的一个出口孔流体连通的加热室，所述加热室加热由所述通道输送的气体，以例焚烧由有毒散粒材料释放出来的有害蒸气；
-一条与所述加热室流体连通的管道，用于从加热室排放气态介质，所述管道与所述槽形成热交换关系，以便将热能传至所述槽中的散粒材料，从而使散粒材料释放水蒸汽，所述管道基本与所述槽隔绝以便防止从所述加热室排放出的气态介质被散粒材料释放的有害蒸气污染。
附图的简要说明：
图1是按照本发明的设备的垂向剖视示意图；
图2是构成一层蛇形通路的一组槽道的立体图，散粒材料沿蛇形通路在设备中脱水，上述槽道是从其入口端看去的；
图3是图2所示槽道的立体图，上述槽道是从其出口端看去的；
图4是一条用于沿一条槽道输送散粒材料的螺旋输送器的平面图；
图5的示意图表示槽道组和螺旋输送器的布置。
本发明提供一种散粒材料脱水的设备，该设备在处理过程中可以焚烧有害蒸汽，因而适于处理含不有毒废物。
现参阅图1，设备10包括一个适当材料制成的外壳12，因为不锈钢具有耐腐蚀性能，所以推荐使用不锈钢。外壳12分成实施设备的不同功能的三个室。中央的最大室是主处理区14，散粒材料沿一条蛇形通路通过主处理区，并被加热以便放出所含的水蒸汽和有害蒸气。在主处理区14的右侧形成控制室16，在其中装有设备10的各种驱动装置和电子控制装置。在主处理区14的另一侧设有一燃烧器组件18，其用于焚烧由散粒材料放出的有害蒸气，然后排放到大气中。
主处理区14包括叠置起来的7个槽道组，这些槽道组形成一条用于将被脱水的散粒材料送过设备的蛇形通路。槽道组20的结构可从图2和3中清楚地看出。每个槽道组包括8条上部敞开的，在一共同平面中平行布置的槽道22。每条槽道22具有一个檐槽状圆形部分，呈纵向截顶的圆筒形式，其直径从槽道的出口端26向着其入口端28逐渐增大。这种布置的目的是形成一条正被处理的散粒材料的通路，该通路逐渐变窄以便补偿水份蒸发而引起的材料体积的减小。
每条槽道22内装有一条长形的输送螺旋30，其形状与檐槽状圆形部分互补。更具体来说，输送螺旋具有处于槽道入口端中的大直径端31，以及处于槽道出口端26中的小直径端34。两端31和34间的直径减小是逐渐变化的。
输送螺旋30的目的是双重的。首先，输送螺旋在有关槽道22中输送被处理的散粒材料。第二，输送螺旋搅动并搅拌散粒材料，以便使表面的颗粒被搅入材料的深处，因此使水蒸汽和有害蒸气的释放可以更有效地进行。
如图1和5所示，槽道组20各装有8个输送螺旋30，并以叠置关系放置。除底部的槽道组20以外，所有槽道组20具有相同的尺寸，底部的槽道组稍长以便提供足够的使散粒材料冷却的停留时间。底部槽道组20的输送螺旋30的长度相应于该槽道组的尺寸。
槽道组20与一组挡板32相连(每组挡板具有三个单独的挡板32a，32b和32c，如图1虚线所示)，以便与槽道组20形成一条空气通道34，该通道从排放脱水的散粒材料的主处理区出口端36连续延伸至装载待处理散粒材料的入口端38。在出口端36附近装有鼓风机40，使环境空气以同散粒材料运动方向相反的方向流过空气通道34。在通道34中形成空气流的目的是携带正被处理的散粒材料放出的水蒸汽和有害蒸气。这样收集的气体介质进入被气体燃烧器44加热至750℃以上的焚烧室42。在该温度下，大部分由散粒材料放出的有害蒸气被烧掉，所生成的气体基本是清洁的。气体燃烧器44是普通结构的。它们装有各自的鼓风机，在燃烧过程中以高速在焚烧室42中送进燃料。燃烧的燃料流提高了在焚烧室42中流动的气态介质的温度，也使气态介质加速以增加其速度。
从焚烧室42流出的焚烧气体经过管道46，返回主处理区，以便跟随由槽道组20和挡板组32形成的蛇形通路。从焚烧室42排放的被加热的气体的通路由箭头48标示。可以看出，热气流跟随送进散粒材料的通路，以便加热散粒材料，并使其释放水蒸汽和有害蒸气。但是，在主处理区中的挡板维持着两个相互分离的气流以防止焚烧气体被散粒材料放出的有害蒸气污染。焚烧气体通过出口50从主处理区排入大气。
控制区60设有控制设备10的各构件工作的工业电子控制器。更具体来说，控制器控制焚烧室42的温度以及每个输送螺旋30的转速。在这方面应指出的是，每条输送螺旋30是由独立的电动机52驱动的。
设备10按下述方式工作。在将待处理废物装入主处理区之前，点燃气体燃烧44，使焚烧室42能够达到需要的温度。被处理的废物通过进料斗54送至最高的槽道组22，在独自的槽道22中转动的输送螺旋30将废物送向槽道组的出口道26，同时搅动废物。当散粒材料到达槽道组的端部26时，靠重力作用落在第二层蛇形通路上，然后在第二槽道组上再作水平位移。散粒材料一直作这种运动，直至散粒材料到达出口端36。在散粒材料在主处理区14中的运动过程中，由风扇40形成的空气流在通道34中以同散粒材料运动方向相反的方向流动。空气流携带散粒材料放出的有害蒸气和水蒸汽，流向焚烧室42，以便在那里焚烧。
可以看出，相应于风扇40的位置的通道34的入口邻近于排放脱水散粒材料的出口36。这种布置的目的是在散粒材料上连续地保持负压，直至被从设备10中排放出来，以便保证回收所有被放出的有害蒸气。在通道34中空气的逆流式流动也对位于进行散粒材料冷却循环的最低槽道组上的散粒材料具有很好的冷却效果。
在设备10的工作过程中，需要逐渐放慢散粒材料通过蛇形通路的运行速度，以便增加散粒材料在高温区中滞留的时间，从而增加脱水率。在这方面应注意的是，因为在散粒材料沿蛇形通路进行处理时水逐渐地被除去，所以有可能降低散粒材料的运行速度而不在设备的入口端产生溢流。放慢散粒材料速度的好处是可获得增加的滞留时间，以便更完全地除去水蒸汽和有害蒸气。为了降低在主处理区各部分中的散粒材料的速度，螺旋的电动机52逐层地逐步放慢转速。
按照本发明的设备的最重要的优点也许是其可以连续工作无需中断。这种设备可配备自动装料机，自动装料机可计量料斗54中的废物，而运走从出口36排出的脱水废物则可采用输送机或其它形式的运料系统。如果需要，通过出口50释放的蒸气可进行另外的过滤处理，以便更完全地除去污染物。
上面对本发明推荐实施例的描述并不是对本发明的限定，因为可对其进行各种变化而并不超出本发明的范围。本发明的范围是在权利要求书及其等同物中限定的。
Claims (9)
1．一种散粒材料脱水设备(10)，该设备包括：
a)一条具有用于接受待脱水散粒材料的入口端(38)和用于排放处于脱水状态的散粒材料的出口端(36)的槽道(22)，所述槽道也构成一条通道(34)，通过该通道(34)收集散粒材料放出的水蒸汽；
b)一个在所述槽道(22)中可转动地安装的螺旋输送器(30)，所述螺旋输送器构成：
(i)用于沿所述槽道(22)，在从所述入口端(38)至所述出口端(36)的方向上移送散粒材料的装置；以及
(ii)搅动散粒材料，使其颗粒的相对位置被搅动，从而改善水蒸汽的释放的装置；
c)一条与所述槽道(22)形成热交换关系的管道(46)，该管道(46)输送被加热的气体，被加热的气体将热量传至在所述槽道中的散粒材料，从而使散粒材料释放出水蒸汽，所述管道(46)与所述槽(22)基本隔绝，以防止在所述管道(46)输送的被加热的气体和由所述通道(34)输送的水蒸汽之间的接触；
d)一个加热室(42)，它形成所述管道(46)和所述通道(34)之间的流道，所述加热室(42)包括用于将气态介质加热到至少750℃的加热装置，从所述通道(34)流出的水蒸汽被送至所述加热室并在其中被加热以形成被加热的气体，被加热的气体被送至所述管道(46)以便将热传至所述槽道(22)中的散粒材料，所述加热室(42)也构成用于焚烧可能由散粒材料放出的有害蒸汽的装置；以及
e)一个风扇(40)，其用于在所述通道(34)中形成气流以便将通道(34)中收集的水蒸汽送向所述加热室(42)；
其特征在于：
f)所述通道(34)包括一个邻近于所述槽道出口端(36)的入口孔；
g)所述风扇(40)被定位以便使空气从所述入口孔流入所述通道(34)，从而在所述通道(34)中形成空气流，所述空气流的流动方向与所述槽道(22)中的散粒材料的运动方向相反；
h)所述加热室(42)与所述管道(46)和所述槽道(22)直接连通，因而从所述通道(34)流出的水蒸汽直接送至所述加热室(48)，而且所形成的被加热的气体直接送至所述管道(46)。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述槽道(22)包括形成一条蛇形通路的许多部分(20)，所述螺旋输送器包括在所述蛇形通路的每个部分中可转动地安装的一条螺旋。
3．如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述蛇形通路的部分(20)基本水平地延伸，且互相在竖直方向偏置，从而散粒材料从某一部分的出口端(34)通过重力作用移至其后一部分的入口端(31)。
4．如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述蛇形通路的每个部分包括多条在一个共同平面中延伸的平行槽道(22)，每条槽道包括一条运送散粒材料的螺旋(30)。
5．如权利要求4所述的设备，其特征在于：每条螺旋(30)具有沿着在相应槽道(22)中散粒材料运动方向逐渐减小的直径。
6．如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括驱动装置(16，52)，其用于转动一个部分的螺旋(30)，使其转速低于上游部分螺旋(30)的转速，以便减小在所述蛇形通路中散粒材料前进的速度。
7．如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述加热装置(44)是从电加热件和燃料燃烧器构成的组中选择的。
8．如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述加热装置(44)由至少一个位于所述加热室(42)中的燃料燃烧器(44)构成以提高加热室中的温度，所述燃料燃烧器(44)包括一个鼓风机以便在所述加热室中送进燃烧中的气体，所述鼓风机构成使空气和水蒸汽的混合物加速通过所述加热室的装置。
9．一种散粒材料脱水方法，该方法包括以下步骤：
a)将散粒材料装入一条槽道(22)，所述槽道构成在其中收集和输送散粒材料放出的水蒸汽的通道(34)；
b)沿所述槽道(22)送进散粒材料，同时搅动散粒材料，以利于散粒材料释放水蒸汽；
c)将所述通道(34)中收集的水蒸汽送至一个加热室(42)；
d)在所述加热室(42)中，将送至加热室的水蒸汽加热到至少750℃，以便产生被加热的气体；以及
e)与所述槽道(22)相接触地送进所述被加热的气体，以便将热能传至所述槽道中的散粒材料而不使所述被加热的气体与所述通道(34)中的水蒸汽相混合；
其特征在于所述方法还包括下述步骤：
f)形成与散粒材料运动方向相反的空气流，所述空气流在所述通道(34)中将释放出来的水蒸汽送向所述加热室(42)，在所述通道(34)中收集的水蒸汽被直接送至加热室(42)。
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