CN106813458A - 节能环保一体化多级微波流化床干燥系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于干燥装置技术领域，公开了一种节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，包括流化床干燥器，流化床干燥器内设多级传送带和均匀分布板，防止流化床内的物料堆积，使物料处理时处于流动状态，并以多级微波作为加热热源，可有效避免微波热能的集聚，改善干燥效果，本发明能把废气、磁控管和物料中的热能回收利用，最大限度的减少能源浪费，物料经流化床干燥器干燥后所产生的废气冷凝后进入废水处理箱处理后排出，能对干燥时产生的含有有机挥发物的废气进行处理，解决的现有技术中流化床干燥时对环境带来的废气污染等问题。本发明同时提供节能环保一体化多级微波流化床干燥系统的处理方法。
Description
技术领域
本发明属于干燥装置领域，具体涉及一种节能环保一体化多级微波流化床干燥系统及处理方法。
背景技术
流化床干燥设备在现在的干燥粮食、经济作物和褐煤中会经常用到，微波加热技术由于其有别与常规干燥的加热方式，在利用微波流化床干燥过程中，水分总是优先于其他物质被微波选择性加热，这是因为水分子是典型的极性分子，其介电损耗因数远高于一般材料。而物料中其他组分的介电常数远小于水分子的介电常数，因此吸波性能较水分子更弱，水分子可以大量吸收微波能并转化为潜热。这种独特的加热机理决定了物料并不是整体加热，而是选择性先对水分进行加热，从而提高脱水效率、改善干燥效果。
CN201410261215.9公开了一种微波多级流化床干燥装置及其干燥方法，通过调整多级分布板倾斜角度控制物料在流化床干燥反应器内的停留时间，适宜于不同含水量物料的干燥，通过改变多级分布板馈入口处的微波干燥功率，实现微波能量的最大利用化。该发明的缺点在于：利用倾斜隔板来阻挡物料，从而调节物料速度，但是这样物料容易堆积且不易调节，使得物料干燥效果不理想，另外在微波干燥时功率较大，所使用的磁控管所产生的热量直接散发到空气中，存在大量的能源浪费。
CN201410274838.X公开了一种微波流化床热风联合干燥实验装置，适用于多孔介质中颗粒、片基或条状物料(如烟草)的微波流化床热风联合干燥，干燥过程中微波能以其高速的分子振动激发极性分子不停地改变取向而产生非热效应，加速干燥过程，对有效成分大多为苷类，萜类内酯和挥发油的物料(如烟草)有很好的保护作用，保证了干燥物料的品质，但该发明的缺点在于，在对烟草等物质进行干燥时，干燥后的所产生的废气直接外排，烟草中含有大量尼古丁等有害物质，经排出后气体不仅对环境造成了二次污染，还能对人体造成一定的伤害。
因此，针对以上问题，亟须一种干燥效果好，并能实现节能环保的微波流化床干燥系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，使得物料干燥速度快，干燥更完全，并且能够做到能源回收利用，减少资源浪费，另外可以避免废气中有机挥发物带来的环境污染；本发明同时提供该系统的处理方法。
本发明所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，包括流化床干燥器，流化床干燥器上方设置有进料口、下方设置有出料口，流化床干燥器顶部设置有出气口，出气口连接旋风分离器的进气口，流化床干燥器内部出料口与进料口之间设置有S型运输物料的多级传送带，多级传送带的每级下料口下方的流化床干燥器侧壁上设置有微波发生器一，旋风分离器的出气口连接换热冷凝器的进口，换热冷凝器内部设置有换热盘管一，换热盘管一的进气口一通道换热冷凝器外部，换热盘管另一端连接负压风机一的吸气口，负压风机一的出气口连通到流化床干燥器内部，换热冷凝器出口连通废水处理箱的进水口，废水处理箱上方设置有微波发生器二，废水处理箱的进水口一端的上方设置有双氧水添加槽，废水处理箱内部上下两壁上设置有交错分布的阻隔板，废水处理箱底部设置有臭氧分布管，臭氧分布管下端连接设置在废水处理箱外部的臭氧气源。
所述流化床干燥器的进料口上方设置有进料斗，进料斗内设置有交错分布的阻料板。降低进料的速度，并且防止热气从进料口散出。
流化床干燥器的进料口下方设置有挡料斜板，挡料斜板上部固定在进料口外侧的流化床干燥内壁上，挡料斜板下部设置在多级传送带上方，防止物料直接落下，造成物料散乱；流化床干燥器顶部设置有多个可调节的均匀分布板，可以调节物料的厚度，从而使得干燥更均匀。
所述微波发生器一包括设置在多级传送带的每级下料口下方的流化床干燥器侧壁上的微波导管一，微波导管一连接磁控管一，磁控管一连接微波电源，磁控管一下方连接负压风机二，负压风机二的出风口连接到进料斗内。回收利用微波发生器产生的热能，从而减少能源浪费。
所述流化床干燥器的出料口通过输料管连接储料箱的上部，旋风分离器的出料口连接储料箱的上部，储料箱的内部设置有换热盘管二，换热盘管二的进气口二伸出储料箱，换热盘管二的另一端与负压风机一的吸气口相连，储料箱下部设置有出料管。直接回收利用废气中的热能。
所述微波发生器包括设置在废水处理箱顶部的微波导管二，微波导管二连接磁控管二，磁控管二连接微波电源，磁控管二一侧通过管道与负压风机一的吸气口连接，回收利用微波发生器产生的热能，从而减少能源浪费；废水处理箱的下部设置有出水管。
所述换热冷凝器的进口下方设置有不少于2个漏斗型挡板，漏斗型挡板的出气口交错分布。降低废气的进出速度，从而增加换热时间，使得热能回收更彻底。
所述微波干燥器的顶壁上设置有供均匀分布板上下移动的通孔，均匀分布板一侧设置有齿条，通孔的一侧设置有与齿条配合的齿轮，齿轮通过转轴连接在微波干燥器的顶壁上，转轴一端设置有调节把手，流化床干燥器上部侧边设置有观察物料厚度的窗口。可以更加方便的调节物料的厚度。
本发明所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统的处理方法，包括以下步骤：
步骤一、将含湿量为30-60％的物料输至进料斗，物料经阻料板进入流化床干燥器，开启磁控管一，利用微波提供干燥热源，控制微波功率5-10kW，控制流化床干燥器内加热温度为120-160℃；
步骤二、开启多级传送带，控制每级传动速度为0.2-0.5m/s，开启负压风机二引风至进料斗为物料预热，控制风速为0.5-0.8m/s，负压风机一为流化床干燥器提供风源，控制进气风速为0.8-1.5m/s，温度为40-60℃，观察窗口，调整每级传送带物料厚度为8-12mm，控制物料干燥后含湿率为10-15％，干燥后物料经输料管进入储料箱；
步骤三、流化床干燥器内生成的高温高湿的气体在旋风分离器中进行气固分离，分离出的粉末进入储料箱，分离出的气体进入换热冷凝器经换热盘管一冷凝后以液体状进入废水处理箱，通过双氧水添加槽调节双氧水的浓度为30-50％，调节臭氧气源的进气浓度为0-30mg/L，开启磁控管二对废水处理箱内废水微波加热处理，处理后废水经出水管排出；
步骤四、储料箱内经换热盘管二换热后的热量、换热冷凝器内经换热盘管一换热后的热量、磁控管二所散出的热量均通过负压风机一引入流化床干燥器内提供热风源，实现能量回收利用。
步骤三中废水在废水处理箱的流动时间为3-5min。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明利用多级传送带和均匀分布板，防止流化床内的物料堆积，使物料处理时处于流动状态，可有效避免微波热能的集聚，改善干燥效果；
(2)本发明能把废气、磁控管和物料中的热能回收利用，最大限度的减少能源浪费；
(3)本发明能对干燥时产生的含有有机挥发物的废气进行处理，解决的现有技术中流化床干燥时对环境带来的废气污染等问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1、流化床干燥器，2、挡料斜板，3、进料斗，4、阻料板，5、均匀分布板，6、多级传送带，7、出气口，8、窗口，9、旋风分离器，10、漏斗型挡板，11、换热冷凝器，12、微波电源，13、磁控管二，14、微波导管二，15、废水处理箱，16、阻隔板，17、出水管，18、臭氧分布管，19、臭氧气源，20、双氧水添加槽，21、进气口一，22、换热盘管一，23、负压风机一，24、进水口，25、换热盘管二，26、出料管，27、储料箱，28、进气口二，29、输料管，30、负压风机二，31、磁控管一，32、微波导管一。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，包括流化床干燥器1，流化床干燥器1上方设置有进料口、下方设置有出料口，流化床干燥器1顶部设置有出气口7，出气口7连接旋风分离器9的进气口，流化床干燥器1内部出料口与进料口之间设置有S型运输物料的多级传送带6，多级传送带6的每级下料口下方的流化床干燥器1侧壁上设置有微波发生器一，旋风分离器9的出气口连接换热冷凝器11的进口，换热冷凝器11内部设置有换热盘管一22，换热盘管一22的进气口一21通道换热冷凝器11外部，换热盘管另一端连接负压风机一23的吸气口，负压风机一23的出气口连通到流化床干燥器1内部，换热冷凝器11出口连通废水处理箱15的进水口24，废水处理箱15上方设置有微波发生器二，废水处理箱15的进水口24一端的上方设置有双氧水添加槽20，废水处理箱15内部上下两壁上设置有交错分布的阻隔板16，废水处理箱15底部设置有臭氧分布管18，臭氧分布管18下端连接设置在废水处理箱15外部的臭氧气源19。
所述流化床干燥器1的进料口上方设置有进料斗3，进料斗3内设置有交错分布的阻料板4。
流化床干燥器1的进料口下方设置有挡料斜板2，挡料斜板2上部固定在进料口外侧的流化床干燥内壁上，挡料斜板2下部设置在多级传送带6上方，流化床干燥器1顶部设置有多个可调节的均匀分布板5。
所述微波发生器一包括设置在多级传送带6的每级下料口下方的流化床干燥器1侧壁上的微波导管一32，微波导管一32连接磁控管一31，磁控管一31连接微波电源12，磁控管一31下方连接负压风机二30，负压风机二30的出风口连接到进料斗3内。
所述流化床干燥器1的出料口通过输料管29连接储料箱27的上部，旋风分离器9的出料口连接储料箱27的上部，储料箱27的内部设置有换热盘管二25，换热盘管二25的进气口二28伸出储料箱27，换热盘管二25的另一端与负压风机一23的吸气口相连，储料箱27下部设置有出料管26。
所述微波发生器包括设置在废水处理箱15顶部的微波导管二14，微波导管二14连接磁控管二13，磁控管二13连接微波电源12，磁控管二13一侧通过管道与负压风机一23的吸气口连接，废水处理箱15的下部设置有出水管17。
所述换热冷凝器11的进口下方设置有不少于2个漏斗型挡板10，漏斗型挡板10的出气口交错分布。
所述流化床干燥器1的顶壁上设置有供均匀分布板5上下移动的通孔，均匀分布板5一侧设置有齿条，通孔的一侧设置有与齿条配合的齿轮，齿轮通过转轴连接在微波干燥器的顶壁上，转轴一端设置有调节把手，流化床干燥器1上部侧边设置有观察物料厚度的窗口8。
实施例2-4为节能环保一体化多级微波流化床干燥系统的处理方法。
实施例2
将含湿量为30％的大蒜片输至进料斗3，物料经阻料板4进入流化床干燥器1，开启磁控管一31，利用微波提供干燥热源，控制微波功率5kW,控制流化床干燥器1内加热温度为120℃；开启多级传送带6，控制每级传动速度为0.2m/s，开启负压风机二30引风至进料斗3为物料预热，控制风速为0.5m/s，负压风机一23为流化床干燥器1提供风源，控制进气风速为0.8m/s，温度为40℃，观察窗口8，调整每级传送带物料厚度为12mm，控制物料干燥后含湿率为12％，干燥后物料经输料管29进入储料箱27；流化床干燥器1内生成的高温高湿的气体在旋风分离器9中进行气固分离，分离出的粉末进入储料箱27，分离出的气体进入换热冷凝器11经换热盘管一22冷凝后以液体状进入废水处理箱15，通过双氧水添加槽20调节双氧水的浓度为40％，调节臭氧气源19的浓度为15mg/L，废水在废水处理箱15的流动时间为4min；开启磁控管二13对废水处理箱15内废水微波加热处理，处理后废水经出水管17排出；储料箱27内经换热盘管二25换热后的热量、换热冷凝器11内经换热盘管一22换热后的热量、磁控管二13所散出的热量均通过负压风机一23引入流化床干燥器1内提供热风源，实现能量回收利用。
本实施例中所产生废气经冷凝后经废水处理箱15处理前后水质各项指标检测数据如表1所示。
表1实施例2废水处理箱进水及出水水质各项指标检测数据
| 指标 | pH | |||
| 废水处理箱进水 | 6750 | 2000 | 6-6.8 | 120 |
| 废水处理箱出水 | 400 | 140 | 6-8 | 25 |
| 去除率 | 94.1％ | 93％ | - | 79.1％ |
实施例3
将含湿量为60％的小麦输至进料斗3，物料经阻料板4进入流化床干燥器1，开启磁控管一31，利用微波提供干燥热源，控制微波功率10kW,控制流化床干燥器1内加热温度为160℃；开启多级传送带6，控制每级传动速度为0.2m/s，开启负压风机二30引风至进料斗3为物料预热，控制风速为0.8m/s，负压风机一23为流化床干燥器1提供风源，控制进气风速为1.5m/s，温度为60℃，观察窗口8，调整每级传送带物料厚度为8mm，控制物料干燥后含湿率为10％，干燥后物料经输料管29进入储料箱27；流化床干燥器1内生成的高温高湿的气体在旋风分离器9中进行气固分离，分离出的粉末进入储料箱27，分离出的气体进入换热冷凝器11经换热盘管一22冷凝后以液体状进入废水处理箱15，因小麦属于粮食作物，干燥废水所含有机成分较小，臭氧气源19可以关闭，通过双氧水添加槽20调节双氧水的浓度为30％，废水在废水处理箱15的流动时间为3min；开启磁控管二13对废水处理箱15内废水微波加热处理，处理后废水经出水管17排出；储料箱27内经换热盘管二25换热后的热量、换热冷凝器11内经换热盘管一22换热后的热量、磁控管二13所散出的热量均通过负压风机一23引入流化床干燥器1内提供热风源，实现能量回收利用。
本实施例是以粮食作物小麦为干燥物料，当然，干燥其他如大豆、玉米等粮食作物时，也应遵循本实施例工艺步骤，只是各步骤中参数不同而已。粮食作物干燥过程中所释放的有机挥发组分较少，后续不需要废水处理。
实施例4
将含湿量为35％的褐煤颗粒输至进料斗3，物料经阻料板4进入流化床干燥器1，开启磁控管一31，利用微波提供干燥热源，控制微波功率8kW,控制流化床干燥器1内加热温度为130℃；开启多级传送带6，控制每级传动速度为0.3m/s，开启负压风机二30引风至进料斗3为物料预热，控制风速为0.6m/s，负压风机一23为流化床干燥器1提供风源，控制进气风速为1.3m/s，温度为50℃，观察窗口8，调整每级传送带物料厚度为10mm，控制物料干燥后含湿率为15％，干燥后物料经输料管29进入储料箱27；流化床干燥器1内生成的高温高湿的气体在旋风分离器9中进行气固分离，分离出的粉末进入储料箱27，分离出的气体进入换热冷凝器11经换热盘管一22冷凝后以液体状进入废水处理箱15，通过双氧水添加槽20调节双氧水的浓度为50％，调节臭氧气源19的浓度为30mg/L，废水在废水处理箱15的流动时间为5min；开启磁控管二13对废水处理箱15内废水微波加热处理，处理后废水经出水管17排出；储料箱27内经换热盘管二25换热后的热量、换热冷凝器11内经换热盘管一22换热后的热量、磁控管二13所散出的热量均通过负压风机一23引入流化床干燥器1内提供热风源，实现能量回收利用。
本实施例中所产生废气经冷凝后经废水处理箱15处理前后水质各项指标检测数据如表2所示。
表2实施例4废水处理箱进水及出水水质各项指标检测数据
Claims (10)
1.一种节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，包括流化床干燥器(1)，流化床干燥器(1)上方设置有进料口、下方设置有出料口，流化床干燥器(1)顶部设置有出气口(7)，出气口(7)连接旋风分离器(9)的进气口，其特征在于：流化床干燥器(1)内部出料口与进料口之间设置有S型运输物料的多级传送带(6)，多级传送带(6)的每级下料口下方的流化床干燥器(1)侧壁上设置有微波发生器一，旋风分离器(9)的出气口连接换热冷凝器(11)的进口，换热冷凝器(11)内部设置有换热盘管一(22)，换热盘管一(22)的进气口一(21)通道换热冷凝器(11)外部，换热盘管另一端连接负压风机一(23)的吸气口，负压风机一(23)的出气口连通到流化床干燥器(1)内部，换热冷凝器(11)出口连通废水处理箱(15)的进水口(24)，废水处理箱(15)上方设置有微波发生器二，废水处理箱(15)的进水口(24)一端的上方设置有双氧水添加槽(20)，废水处理箱(15)内部上下两壁上设置有交错分布的阻隔板(16)，废水处理箱(15)底部设置有臭氧分布管(18)，臭氧分布管(18)下端连接设置在废水处理箱(15)外部的臭氧气源(19)。
2.根据权利要求1所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，其特征在于：所述流化床干燥器(1)的进料口上方设置有进料斗(3)，进料斗(3)内设置有交错分布的阻料板(4)。
3.根据权利要求1所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，其特征在于：流化床干燥器(1)的进料口下方设置有挡料斜板(2)，挡料斜板(2)上部固定在进料口外侧的流化床干燥内壁上，挡料斜板(2)下部设置在多级传送带(6)上方，流化床干燥器(1)顶部设置有多个可调节的均匀分布板(5)。
4.根据权利要求2所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，其特征在于：所述微波发生器一包括设置在多级传送带(6)的每级下料口下方的流化床干燥器(1)侧壁上的微波导管一(32)，微波导管一(32)连接磁控管一(31)，磁控管一(31)连接微波电源(12)，磁控管一(31)下方连接负压风机二(30)，负压风机二(30)的出风口连接到进料斗(3)内。
5.根据权利要求1所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，其特征在于：所述流化床干燥器(1)的出料口通过输料管(29)连接储料箱(27)的上部，旋风分离器(9)的出料口连接储料箱(27)的上部，储料箱(27)的内部设置有换热盘管二(25)，换热盘管二(25)的进气口二(28)伸出储料箱(27)，换热盘管二(25)的另一端与负压风机一(23)的吸气口相连，储料箱(27)下部设置有出料管(26)。
6.根据权利要求1所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，其特征在于：所述微波发生器包括设置在废水处理箱(15)顶部的微波导管二(14)，微波导管二(14)连接磁控管二(13)，磁控管二(13)连接微波电源(12)，磁控管二(13)一侧通过管道与负压风机一(23)的吸气口连接，废水处理箱(15)的下部设置有出水管(17)。
7.根据权利要求1所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，其特征在于：所述换热冷凝器(11)的进口下方设置有不少于2个漏斗型挡板(10)，漏斗型挡板(10)的出气口交错分布。
8.根据权利要求3所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统，其特征在于：所述流化床干燥器(1)的顶壁上设置有供均匀分布板(5)上下移动的通孔，均匀分布板(5)一侧设置有齿条，通孔的一侧设置有与齿条配合的齿轮，齿轮通过转轴连接在微波干燥器的顶壁上，转轴一端设置有调节把手，流化床干燥器(1)上部侧边设置有观察物料厚度的窗口(8)。
9.一种节能环保一体化多级微波流化床干燥系统的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将含湿量为30-60％的物料输至进料斗(3)，物料经阻料板(4)进入流化床干燥器(1)，开启磁控管一(31)，利用微波提供干燥热源，控制微波功率5-10kw,控制流化床干燥器(1)内加热温度为120-160℃；
步骤二、开启多级传送带(6)，控制每级传动速度为0.2-0.5m/s，开启负压风机二(30)引风至进料斗(3)为物料预热，控制风速为0.5-0.8m/s，负压风机一(23)为流化床干燥器(1)提供风源，控制进气风速为0.8-1.5，温度为40-60℃，观察窗口(8)，调整每级传送带物料厚度为8-12mm，控制物料干燥后含湿率为10-15％，干燥后物料经输料管(29)进入储料箱(27)；
步骤三、流化床干燥器(1)内生成的高温高湿的气体在旋风分离器(9)中进行气固分离，分离出的粉末进入储料箱(27)，分离出的气体进入换热冷凝器(11)经换热盘管一(22)冷凝后以液体状进入废水处理箱(15)，通过双氧水添加槽(20)调节双氧水的浓度为30-50％，调节臭氧气源(19)的进气浓度0-30mg/L，开启磁控管二(13)对废水处理箱(15)内废水微波加热处理，处理后废水经出水管(17)排出；
步骤四、储料箱(27)内经换热盘管二(25)换热后的热量、换热冷凝器(11)内经换热盘管一(22)换热后的热量、磁控管二(13)所散出的热量均通过负压风机一(23)引入流化床干燥器(1)内提供热风源，实现能量回收利用。
10.根据权利要求9所述的节能环保一体化多级微波流化床干燥系统的处理方法，其特征在于：步骤三中废水在废水处理箱(15)的流动时间为3-5min。
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