CN108613512A - 一种高填充率和余热回用的回转干燥机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机，包括筒体、进料机、旋转接头、蒸发器、汽水分离器和压缩机，特征在于：载湿气出口经管路与蒸发器的加热室相连通，蒸发器的出口与汽水分离器的进口相通；筒体的内部空腔中设置有人字形扬料板，人字形扬料板由3个弧形板构成，弧形板的凹面朝向与筒体的转动方向相一致。本发明的物料干燥控制方法，包括：a).送入物料；b).通入蒸汽；c).通入载湿气；d).物料干燥；e).余热回用。本发明的回转干燥机，实现了二次蒸汽所携带热量的回收利用，解决了以往二次蒸汽直接排放所造成的能源浪费、环境污染问题；通过设置人字形扬料板，使得物料可基本充满整个筒体，增加了填充率、传热效率。

Description

一种高填充率和余热回用的回转干燥机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种回转干燥机及其控制方法，更具体的说，尤其涉及一种高填充率和余热回用的回转干燥机及其控制方法。

背景技术

在钢铁生产流程中的多个工艺环节需要对原料、辅料或者燃料进行干燥。而干燥操作也是钢铁生产中的高耗能环节之一。目前普遍采用直接干燥方式。直接干燥方式是指热源载气与被干燥物料直接接触，湿气与载气最终混合的一种干燥方式。其具有以下缺点：干燥介质对物料易造成二次污染，产品的洁净度得不到有效保证；从干燥机携带出的物料粉尘较多；尾气流量大，一般说来, 达到相同的干燥质量, 直接加热式干燥机所需热量是间接加热式干燥机的2～3倍, 并且随着成品目标湿度的降低, 直接加热式干燥机的劣势会越发明显；余热不便回收利用，热效率较低。

与直接干燥不同的是，间接换热回转干燥机是在传统的直接加热式回转干燥机的基础上，在回转筒体内加装加热列管而形成的。间接换热干燥不需要干燥介质将干燥所需热量由干燥介质（如空气）带入干燥机与被干燥物料进行换热，而是通过间接换热的方式为水分的蒸发提供热量，排出干燥机的尾气基本上为水蒸气。相比直接换热方式，间接换热干燥方式具有尾气排放少、热利用率高等优点，且其余热更易被回收。蒸汽回转干燥机是其中的最典型的代表。一般间接换热蒸汽回转干燥机的排气温度在120℃以内，温度水平较低，被视为低品质余热而直接排空。如果将尾气中水蒸气的汽化潜热进行回收，将使干燥操作及整体生产系统的能耗进一步降低。由于间接换热干燥机尾气中不凝气含量少，使回收其余热中大部分水蒸气的汽化潜热成为可能。

然而，尽管间接换热蒸汽回转等干燥机具备了所有的上述优点，且在工业生产中的应用已经超过30年，但其内部结构却一成不变。这种结构的明显缺点在于：一方面其内部物料的填充率在22%以下，导致干燥机内换热管被物料浸没的比例偏低，换热面积未被充分利用；另一方面，由于处于筒体底部的一部分物料与换热管间相对静止，传热方式为导热，传热系数较低。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种高填充率和余热回用的回转干燥机及其控制方法。

本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机，包括筒体、进料机、旋转接头、蒸发器、汽水分离器和压缩机，筒体为横卧的圆柱体形状，筒体中沿其长度方向设置有多个换热管；筒体前端、后端分别设置有进料口和出料罩，出料罩上开设有出料口，进料机设置于筒体的进料端，旋转接头设置于筒体的出料端；旋转接头上设置有蒸汽进口和冷凝水出口，靠近出料罩的筒体上设置有汽室，汽室与换热管和旋转接头均相通，以便由蒸汽进口进入的过热蒸汽进入到换热管中；其特征在于：所述出料罩上设置有载湿气进口，筒体上靠近进料机的一端设置有载湿气出口，载湿气出口经管路与蒸发器的加热室相连通，旋转接头上的冷凝水出口与蒸发器的蒸发室相连通；蒸发器的出口与汽水分离器的进口相通，汽水分离器的出口经第一加热器与压缩机的进口相通，压缩机的出口管路上设置有第二加热器，第二加热器的出口经管路与旋转接头上的蒸汽进口相连通；

所述筒体的内部空腔中沿其长度方向设置有多个人字形扬料板，人字形扬料板与换热管相平行；人字形扬料板由3个弧形板构成，弧形板的凹面朝向与筒体的转动方向相一致。

本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机，所述人字形扬料板的外边缘上间隔固定有起清理作用的链条。

本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机，所述筒体外表面的两端均固定有滚圈，地基上设置有对滚圈进行支撑的托轮装置，筒体进料端的高度高于出料端的高度。

本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机，包括驱使筒体转动的回转电机，筒体外表面的中央设置有齿圈，回转电机经传动机构驱使齿圈运动，传动机构上设置有与齿圈相啮合的齿轮。

本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机的物料干燥控制方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).送入物料，从进料口中送入待干燥的物料，在进料机的作用下将物料送入干燥机；b).通入蒸汽，开启蒸发器、汽水分离器、加热器和压缩机，以便经蒸汽进口、旋转接头和汽室向换热管中通入过热蒸汽；c).通入载湿气，将干燥的载湿气经载湿气进口通入筒体中，以使载湿气按照与物料流动的反方向流动，将物料干燥产生的水汽带出，d).物料干燥，启动回转电机以驱使筒体旋转，人字形扬料板随筒体转动过程中将筒体底部的物料挖起，人字形扬料板运动至顶端时将物料撒散开来，以使物料与换热管充分接触，实现物料的快速干燥； e).余热回用，由载湿气出口排出的二次蒸汽通入蒸发器的加热室，蒸汽加热物料产生的冷凝水通入蒸发器的蒸发室，二次蒸汽在蒸发器内将余热传递给冷凝水，冷凝水产生的蒸汽通入汽水分离器；二次蒸汽换热产生的冷凝水流出作为他用；f).过热蒸汽的产生，通入汽水分离器中的低压蒸汽进行水汽分离，然后通入第一加热器中产生低压过热蒸汽，然后通入压缩机中增加蒸汽压力，产生具有压力的蒸汽，最后通入第二加热器中产生过热蒸汽，通入换热管中进行干燥物料之用；连续通入物料、过热蒸汽和载湿气即可实现物料的连续干燥。

本发明的有益效果是：本发明的回转干燥机，过热蒸汽通入干燥机的换热管中实现对物料的干燥，蒸汽产生的冷凝水通入蒸发器中；载湿气通入干燥机将物料中水分和湿气带走，同时会产生高温蒸汽（称之为二次蒸汽），将二次蒸汽通入蒸发器中实现对冷凝水的加热，实现了二次蒸汽所携带热量的回收利用，且二次蒸汽所产生的冷凝水也可回收利用，解决了以往二次蒸汽直接排放所造成的能源浪费、环境污染问题，有益效果显著，适于应用推广。

通过在筒体的内部空腔中设置人字形扬料板，在人字形扬料板随筒体转动的过程中，可将筒体底部的物料挖起并在上部撒落，使得物料充满整个干燥机筒体的空间，使得物料与换热管充分接触，既增加了筒体内物料的填充率，运动的物料与换热管接触又增加了传热效率。

进一步地，通过在人字形扬料板上设置链条，在链条跟随人字形扬料板运动的过程中，通过链条的摆动和对换热管表面的轻微扫动，筒体的内壁、扬料板、换热管外壁始终保持清洁的状态，进一步提高了蒸汽与物料之间的换热效率，既降低了能耗，又保证了物料良好的干燥效果。

附图说明

图1为本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机的结构原理图；

图2为本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机的控制系统图；

图3为本发明中干燥机的筒体的横截面示意图；

图4为现有干燥机中筒体的横截面示意图；

图5为物料在本发明中干燥机的筒体中的分布状态图；

图6为物料在现有干燥机中筒体中的分布状态图。

图中：1筒体，2进料机，3回转电机，4旋转接头，5出料罩，6汽室，7进料口，8滚圈，9托轮装置，10齿圈，11齿轮，12出料口，13蒸汽进口，14冷凝水出口，15载湿气进口，16蒸发器，17汽水分离器，18第一加热器，19压缩机，20第二加热器，21换热管，22人字形扬料板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，分别给出了本发明的高填充率和余热回用的回转干燥机的结构原理图和控制系统图，其由筒体1、进料机2、回转电机3、旋转接头4、出料罩5、汽室6、托轮装置9、蒸发器16、汽水分离器17、第一加热器18、压缩机、第二加热器20、换热管21、人字形扬料板22组成，筒体1为横向放置的圆柱体，筒体1的内部空腔中设置有若干换热管21，进料机2、出料罩5分别设置于筒体1的进料端和出料端，进料机2上设置有进料口，出料罩5上设置有出料口12，以实现待干燥物料的进入和排出。旋转接头4设置于筒体1的出料端，汽室6设置于靠近出料罩5的筒体1上，旋转接头4上设置有蒸汽进口13和冷凝水出口14，汽室6与换热管21和旋转接头4均相通，以便经蒸汽进口13进入的过热蒸汽经汽室6的布气后，均匀分布到各个换热管21中。

所示出料罩5上开设有载湿气进口15，筒体1的进料端设置有载湿气出口，干燥的载湿气经载湿气进口15进入筒体1，在筒体1中沿与物料流动的反方向流动，将物料干燥过程中产生的水汽携带出去。排出的载湿气（称之为二次蒸汽）经灌入通入蒸发器16的加热室中。

过热蒸汽经换热管21与筒体1中的物料热交换后，产生的冷凝水经旋转接头4排出并进入至蒸发器16的蒸发室中，二次蒸汽在蒸发器16中与干燥物料产生的冷凝水进行热交换，冷凝水产生低压蒸汽排入至汽水分离器17中，实现了二次蒸汽中余热的回收利用，同时二次蒸汽产生的冷凝水可作为他用。进入汽水分离器17中的低压蒸汽将水滴分离后在进入第一加热器18中，低压蒸汽经第一加热器18的加热后，形成具有一定过热度的蒸汽，再排入至压缩机19中，由压缩机19提升蒸汽的压力（如0.15Mpa）。压缩机19排出的蒸汽再经第二加热器20的加热后，通入至旋转接头4上的蒸汽进口13中，并进旋转接头4、汽室6进入到换热管21中，实现对物料的干燥。这样，在不断通入过热蒸汽、载湿气和物料的情况下，可实现对物料的连续干燥。

所示筒体1外表面的两端均设置有滚圈8，每个滚圈8由托轮装置9进行支撑，通过调整托轮装置9对滚圈8的支撑高度，使得筒体1进料端的高度高于出料端的高度，以保证物料在筒体1中的顺利流动。所示筒体1的外表面上还设置有齿圈10，回转电机3经传动机构驱使齿圈10运动，传动机构上设置有与齿圈10相啮合的齿轮，以便在回转电机3的驱动作用下，使得筒体1进行旋转运动。

如图3所示，给出了本发明中干燥机的筒体的横截面示意图，所示筒体1的内部空腔中沿其长度方向设置有多个人字形扬料板22，人字形扬料板22与换热管21相平行，每个人字形扬料板22由3个弧形板组成，弧形板的凹面朝向与筒体1的传动方向相一致，以便在人字形扬料板22随筒体1转动的过程中，将筒体1底部的物料挖起、并在上端将物料撒散开来，使得物料尽可能地充满筒体1的内部空腔，增加了物料在筒体1内部的填充率，增加了物料与换热管21的接触面积；同时，运动的物料可与换热管21充分接触，有利于增加传热效果，使得蒸汽与物料的换热效率增加。

还可在人字形扬料板22上设置链条，在链条随人字形扬料板22转动的过程中，不仅可对筒体1的内表面和人字形扬料板22自身进行清理，而且通过链条对换热管21的轻微扫动，使换热管21外壁面始终处于较清洁状态，维持与物料间较高的换热水平。

如图4所示，给出了现有干燥机中筒体的横截面示意图，由于现有干燥机的筒体中没有设置扬料板，使得物料在筒体1中的填充率不高，如图6所示，给出了物料在现有干燥机中筒体中的分布状态图，如图中的阴影部分所示，在筒体1转动的过程中，物料基本都集中在筒体1的底部，物料填充率不高，上部的换热管21与物料不接触，导致换热效率不高。如图5所示，给出了物料在本发明中干燥机的筒体中的分布状态图，由于增设了人字形扬料板22，使得物料基本能充盈整个筒体1，增加了换热管21与物料的接触面积，提高了换热效率。

Claims (5)

1.一种高填充率和余热回用的回转干燥机，包括筒体（1）、进料机（2）、旋转接头（4）、蒸发器（16）、汽水分离器（17）和压缩机（19），筒体为横卧的圆柱体形状，筒体中沿其长度方向设置有多个换热管（21）；筒体前端、后端分别设置有进料口（7）和出料罩（5），出料罩上开设有出料口（12），进料机设置于筒体的进料端，旋转接头设置于筒体的出料端；旋转接头上设置有蒸汽进口（13）和冷凝水出口（14），靠近出料罩的筒体上设置有汽室（6），汽室与换热管（21）和旋转接头（4）均相通，以便由蒸汽进口进入的过热蒸汽进入到换热管中；其特征在于：所述出料罩（5）上设置有载湿气进口（15），筒体上靠近进料机的一端设置有载湿气出口，载湿气出口经管路与蒸发器（16）的加热室相连通，旋转接头上的冷凝水出口（14）与蒸发器的蒸发室相连通；蒸发器的出口与汽水分离器（17）的进口相通，汽水分离器的出口经第一加热器（18）与压缩机（19）的进口相通，压缩机的出口管路上设置有第二加热器（20），第二加热器的出口经管路与旋转接头上的蒸汽进口（13）相连通；

所述筒体的内部空腔中沿其长度方向设置有多个人字形扬料板（22），人字形扬料板与换热管（21）相平行；人字形扬料板由3个弧形板构成，弧形板的凹面朝向与筒体的转动方向相一致。

2.根据权利要求1所述的高填充率和余热回用的回转干燥机，其特征在于：所述人字形扬料板（22）的外边缘上间隔固定有起清理作用的链条。

3.根据权利要求1或2所述的高填充率和余热回用的回转干燥机，其特征在于：所述筒体（1）外表面的两端均固定有滚圈（8），地基上设置有对滚圈进行支撑的托轮装置（9），筒体进料端的高度高于出料端的高度。

4.根据权利要求1或2所述的高填充率和余热回用的回转干燥机，其特征在于：包括驱使筒体（1）转动的回转电机（3），筒体（1）外表面的中央设置有齿圈（10），回转电机经传动机构驱使齿圈运动，传动机构上设置有与齿圈相啮合的齿轮（11）。

5.一种基于权利要求1所述的高填充率和余热回用的回转干燥机的物料干燥控制方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).送入物料，从进料口中送入待干燥的物料，在进料机的作用下将物料送入干燥机；

b).通入蒸汽，开启蒸发器、汽水分离器、加热器和压缩机，以便经蒸汽进口、旋转接头和汽室向换热管中通入过热蒸汽；

c).通入载湿气，将干燥的载湿气经载湿气进口通入筒体中，以使载湿气按照与物料流动的反方向流动，将物料干燥产生的水汽带出，

d).物料干燥，启动回转电机以驱使筒体旋转，人字形扬料板随筒体转动过程中将筒体底部的物料挖起，人字形扬料板运动至顶端时将物料撒散开来，以使物料与换热管充分接触，实现物料的快速干燥；

e).余热回用，由载湿气出口排出的二次蒸汽通入蒸发器的加热室，蒸汽加热物料产生的冷凝水通入蒸发器的蒸发室，二次蒸汽在蒸发器内将余热传递给冷凝水，冷凝水产生的蒸汽通入汽水分离器；二次蒸汽换热产生的冷凝水流出作为他用；

f).过热蒸汽的产生，通入汽水分离器中的低压蒸汽进行水汽分离，然后通入第一加热器中产生低压过热蒸汽，然后通入压缩机中增加蒸汽压力，产生具有压力的蒸汽，最后通入第二加热器中产生过热蒸汽，通入换热管中进行干燥物料之用；

连续通入物料、过热蒸汽和载湿气即可实现物料的连续干燥。