CN109140905B - 一种振动流化床干燥装置及干燥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种振动流化床干燥装置及干燥方法，装置包括颗粒沉降室、振动流化床本体和物料收集箱，颗粒沉降室具有物料入口和气体出口，物料收集箱具有排料口和气体供风口，振动流化床本体的上部为沉降区，具有预干燥振动布料板，振动流化床本体的下部为流化床层，与物料收集箱之间具有布风板，预干燥振动布料板和布风板上均具有料孔和气孔，流化床层为由位于其内的惰性颗粒和自所述物料入口进入的待干燥粉料形成的密相流化床层，在流化床层内具有换热器，物料收集箱和振动流化床本体以及预干燥振动布料板是振动的。该装置和方法实现了难流态化物料的良好流态化和快速干燥，热利用率高，设备体积小，成本低。

Description

一种振动流化床干燥装置及干燥方法
技术领域
本发明属于粉状物料干燥领域，涉及一种振动流化床干燥装置及干燥方法，用于固体粉料尤其是难流态化固体粉料的干燥。
背景技术
固体粉状物料的干燥是矿山、冶金、化工、化肥、制药、食品等企业生产过程中的主要环节，目前有各种各样的干燥技术和设备可供选择。其中基于流态化技术而开发的各种流化床干燥器被普遍应用，如振动流化床干燥器，沸腾床干燥器。目前的各种流化床干燥器在干燥粉状物料时表现出很多特点，包括构造简单、传热效率好、干燥处理能力大、产品含水率稳定等。但是同时也具有缺点：对颗粒粒度较小且分布范围宽、容易团聚的难流态化物料，流态化床层不易形成，必须采用较高的气流速度和气体量，干燥后气体带走的热损失量大，热利用率低，气体夹带物料多，需要复杂的气固分离装置等环保设备，把夹带的物料处理后气体才可以排放，避免污染环境。这就造成运行成本高，物料干燥不均，产品水分波动大，产率低等问题。而且为保证足够的干燥时间并满足生产率，所需要的设备大，投资高。
发明内容
本发明为解决物料流态化难，干燥过程能耗高，干燥速率低，干燥后气体的处理设备复杂，环保设备投资高等问题，提供了一种振动流化床干燥装置及干燥方法。
本发明的技术方案：
一种振动流化床干燥装置，其特征在于包括自上而下依次连接的颗粒沉降室、振动流化床本体和物料收集箱，
所述颗粒沉降室具有物料入口和气体出口；
所述物料收集箱具有排料口和气体供风口；
所述振动流化床本体的上部为沉降区，与所述颗粒沉降室之间具有预干燥振动布料板，所述预干燥振动布料板与振动流化床本体相连，所述振动流化床本体的下部与所述物料收集箱之间具有布风板，所述预干燥振动布料板和所述布风板上均具有布料和透气的通孔，所述振动流化床本体的下部具有惰性颗粒和换热器，所述惰性颗粒不与待干燥粉料反应，所述惰性颗粒的容积密度为所述待干燥粉料的容积密度的0.8-1.5倍，可与待干燥粉料形成密相流化床层，流化后遍布所述换热器的周围，所述通孔孔径小于所述惰性颗粒、大于待干燥粉料。
进一步的，振动流化床干燥装置还包括振动电机，位于所述物料收集箱的下方，与所述物料收集箱的底部连接，驱动所述物料收集箱、振动流化床本体以及预干燥振动布料板振动，在所述物料收集箱和所述振动流化床本体之间的布料板也被驱动振动。
优选的，所述气体出口位于所述颗粒沉降室的侧面，所述颗粒沉降室本体内具有振动气体过滤器，位于所述气体出口下方，与所述颗粒沉降室为软连接，且所述振动气体过滤器通过振动传输杆与所述振动流化床本体相连实现振动，所述振动气体过滤器为多孔膜，所述膜的气孔的平均孔径小于待干燥粉料粒径。
所述物料入口位于所述颗粒沉降室的顶部，所述物料入口穿过所述振动气体过滤器，底部出口位于所述振动气体过滤器的下方。
优选的，所述惰性颗粒的粒度为所述待干燥粉料的颗粒粒度的2.5-10倍。
优选的，所述布风板上的通孔为圆台体，下口尺寸大于上口尺寸，上口尺寸为待干燥粉料的颗粒粒度的1.5-2.5倍。
所述预干燥振动布料板上的通孔的孔径为待干燥粉料的颗粒粒度的1.5-2.0倍，所述通孔的面积占所述预干燥振动布料板总面积的8％-40％。
所述换热器为固定的管式换热器，上部固定在颗粒沉降室上。
一种粉料的干燥方法，其特征在于采用上述的一种振动流化床干燥装置，
待干燥粉料从物料入口进入颗粒沉降室，在振动的预干燥振动布料板，经布料的通孔均匀分布后下落至振动流化床本体的沉降区，下落同时与从流化床层上升的热流化气体换热进行预干燥，然后粉料进入振动流化床本体的流化床层，与已与换热器换热且处于流化状态的惰性颗粒接触、混合而干燥，干燥后的粉料在振动下逐渐运动至振动流化床本体的底部，经布风板的布料的通孔落入振动的物料收集箱内，最后经排料口排出完成干燥；
自气体供风口进入的所述流化气体的流速为所述待干燥粉料的最低流化速度的1-5倍，控制待干燥粉料在所述流化床层处于起始流态化和沸腾床之间。
优选的，从振动流化床本体的底部上升的流化气体首先对待干燥粉料进行预干燥，然后经过振动的振动气体过滤器，过滤夹带的粉体后再从气体出口排出。
本发明的有益技术效果：
本发明的一种振动流化床干燥装置，在振动流化床层内设置惰性颗粒和换热器，实现在流化床内换热加热流态化载体，在换热器的加热和流化气体的流化后，惰性颗粒成为流化态热载体，在床内像“液体”一样运动，不间断地与换热器进行热交换，保持一个高温流动状态，流化态热载体不仅能够改善流化床层内固体粉料的流态化状态，而且与流化气体和换热器三重作用于固体粉料，从而强化物料的干燥速度，且只需采用低流化气体流速，干燥后气体带走的热损失量小，热利用率高，气体夹带物料少，不需要复杂的气固分离装置，运行成本低。并且本发明的装置，通过在沉降区设置预干燥振动布料板，不仅通过振动实现物料在流化床内的均匀布料，而且利用来自流化床层的流化气体在此预干燥固体粉料，从而在有限的空间内增加固体粉料的停留和干燥时间。总之，本发明的一种振动流化床干燥装置，在干燥固体粉状物料时显示出其独特的效果：实现了难流态化物料的良好流态化和快速干燥，热利用率高，设备体积小、灵活，运行成本低，可连续或间歇运转。
惰性颗粒不与待干燥粉料反应且其容积密度被调整，使其与被干燥物料相同或相近，从而具有相近的最低流化速度，可与待干燥粉料形成密相流化床层。
优选的，颗粒沉降室内气体出口的下方具有振动的振动气体过滤器，过滤流化气体中夹带的细物料，通过振动将粘附在气体过滤器上的细物料脱除，实现过滤器的高效连续工作，由于采用少量的流态化气体，其气体在颗粒沉降室内的速度很低，气体经振动气体过滤器过滤后，由气体出口排出，排出的气体无需经由气固分离设备进行处理，投资和运行成本进一步降低。
优选的，所述的惰性颗粒具有较均匀的颗粒粒度，其颗粒尺寸为被干燥物料最大颗粒尺寸的2.5-10倍左右。
优选的，布风板的料孔和气孔均为上窄下宽的圆锥体，上部最小口径为被干燥固体粉料最大颗粒尺寸的1.5倍以上，底部最大口径为被干燥固体粉料最大颗粒尺寸的1.5-2.5倍。
优选的，所述预干燥振动布料板的料孔和气孔为被干燥物料的最大颗粒尺寸的1.5倍左右，孔的分布密度根据供料速度、流化气体量、振动频率确定，控制在振动布料板总面积的8％-40％，实现在布料板上的均匀布料和高效预干燥。
干燥后的固体粉料的排料量通过调节流化气体量和物料收集箱/振动电机的振动频率来控制。
优选的，所述换热器为管式换热器，位于流态化物料床层内，上部固定在颗粒沉降室内，换热介质为蒸汽或其它热介质。
优选的，所述沉降区的纵截面为上宽下窄的梯形。
本发明的一种固体粉料的干燥方法，在于采用内加热方式，利用流态化热载体干燥物料，流化热载体与固体粉料接触和混合，从而加快了固体物料的干燥，物料干燥过程为：物料进入-预干燥-振动均匀布料-利用流态化热载体干燥物料-排出。流化气体的运动轨迹为：流化气体供风口-布风板的气孔-具有换热器和惰性颗粒的流化床层-沉降区-预干燥振动布料板-振动气体过滤器-气体出口，由于惰性颗粒流化热载体的存在，可以采用低流化气体流速，干燥后的固体粉料可以运动到布风板，落入物料收集箱。优选的，采用内部气体过滤方式，即利用振动气体过滤器在干燥器内过滤气体中夹带细颗粒。优选的，流化气体为冷气体，这样还能起到冷却干燥后的固体粉料的作用，降低物料的温度，减小了物料团聚的可能性。
附图说明
图1为本发明的一种振动流化床干燥装置的示意图。
图2为图1中Ⅰ处物料和惰性颗粒放大图。
图中各标号列示如下：
1-颗粒沉降室；2-物料入口；3-气体出口；4-振动气体过滤器；5-振动传输杆；6-观察孔和人孔；7-软连接；8-振动流化床本体；9-内置换热器；11-流化气体供风口；12-物料收集箱；13-软连接支撑；14-振动电机；15-机架；16-排料口；17-流化气体布风板；18-预干燥振动布料板；19-热介质进出口；21-惰性颗粒；22-固体粉料；23-沉降区；24-流化床层。
具体实施方式
本发明的干燥装置可应用于任何固体粉末和颗粒的干燥，其中惰性颗粒的选择为不与被干燥粉料反应、且与被干燥粉料具有相近的容积密度，例如可是陶瓷球、玻璃球、不锈钢球等，其中陶瓷球可以是三氧化二铝陶瓷球、碳化硅陶瓷球，金属粉状陶瓷等。
为了使本发明易于理解，现结合具体实施例对本发明进行进一步的阐述。该实例以干燥粒度小于0.3mm的硫氰酸钠结晶颗粒为例，硫氰酸钠的密度为1.7g/cm3。
如图1所示的采用流态化热载体和内换热器干燥硫氰酸钠晶体颗粒的振动流化床干燥器，包括自上而下设置的颗粒沉降室1、振动流化床本体8、物料收集箱12和振动电机14。
所述振动流化床本体8横截面为长方形，上部为沉降区23，沉降区23纵截面为上宽下窄的梯形，梯形斜边的角度在15～45°，上面与颗粒沉降室1通过软连接7相连，颗粒沉降室1不振动，在沉降区23和颗粒沉降室1之间具有预干燥振动布料板18，预干燥振动布料板18固定在振动流化床本体8上，通过振动实现物料在流化床内的均匀布料，所述预干燥振动布料板18上开有均匀布置的气孔和料孔，其孔径为0.5mm，孔的分布密度占总面积的8％-40％，实现在布料板18上的均匀布料和高效预干燥。振动流化床本体8下部为流化床层24，与物料收集箱12相连，在流化床层24和物料收集箱12之间设有流化气体布风板17，所述流化气体布风板17的孔为圆台体，上口尺寸为0.5mm，下口尺寸为0.84mm，厚度为2mm，该孔可阻止惰性颗粒21进入物料收集箱12，而干燥后的物料22可通过。在流化床层24内设有内置换热器9和惰性颗粒21，所述惰性颗粒21为容积密度为1.2～1.5g/cm3的空心陶瓷球，粒度在1.5mm左右，在未被流化时停留在流化气体布风板17上，被流化后的惰性颗粒21与从物料入口2进入的被干燥粉状物料22充满密相流化床层24，所述内置换热器9为管式换热器，从热介质进出口19通入蒸汽提供热量，上部固定在颗粒沉降室1内，流化床层24高度为0.7～1.5m，床层纵截面为长方形。
颗粒沉降室1的顶部设有气体出口3，顶部侧面设置物料入口2，在颗粒沉降室的上部、物料入口2的下方设有振动气体过滤器4，所述振动气体过滤器为多孔膜，所述膜的气孔的平均孔径小于待干燥粉料粒径，实现在干燥器内进行气固分离，所述振动气体过滤器4与颗粒沉降室1为软连接，并通过振动传输杆5与振动流化床本体8相连，实现振动，将粘附在振动气体过滤器4上的细物料脱除，实现振动气体过滤器4的高效连续工作。
在颗粒沉降室1的侧面下部设置有观察孔和人孔6，用于观察内部情况以及检修时工作人员的入口。
物料收集箱12底部为倾斜的斜面，最低处具有排料口16，所述物料收集箱12侧部设有流化气体供风口11，所述物料收集箱12下面与振动电机14相连，底部两侧通过软连接支撑13与底部的机架15连接，振动电机14位于机架15内，所述振动电机14驱动振动流化床本体8、物料收集箱12、预干燥振动布料板18和振动气体过滤器4振动。干燥后的粉料的排料量通过调节流化气体量和振动电机14的振动频率控制。
本发明的物料干燥过程包括：湿的被干燥物料22—硫氰酸钠结晶颗粒经物料入口2落到预干燥振动布料板18上，再经预干燥振动布料板18的通孔落入振动流化床本体8内，经沉降区23进入流化床层24，物料在上述整个过程中被从流化床层24上升的已被加热的空气进行预干燥；进入流态化层的被干燥物料22与温度在120-200°的惰性颗粒21接触、混合，如图2所示，实现快速干燥，热源来自于床内的内置管式换热器9；流化气体的流速为所述硫氰酸钠结晶颗粒的最低流化速度的3倍，控制在使被干燥物料22处于起始流态化和沸腾床之间，硫氰酸钠结晶颗粒在振动的流化床层24内逐渐运动到底部，并到达流化气体布风板17，再由流化气体布风板17上的布料的通孔落入物料收集箱12底部，最后由排料口16排出。
本实施例所用的干燥气体为除湿后冷空气，由流化气体供风口11进入物料收集箱12，再经流化气体布风板17的透气的通孔进入振动流化床本体18的密相区，以流化已被内置换热器9加热的惰性颗粒22和被干燥物料21。所述冷空气在流经物料收集箱12、流化气体布风板17和床层的底部料层时，冷却了被干燥物料22，降低了被干燥物料22的温度，减小了物料结块的可能性；所述冷空气在流经流化气体布风板17时速度低，避免了物料在气体布风板17的透气的通孔上的连续悬浮，实现物料在振动条件下经气体布风板17顺利下排到物料收集箱12。所述冷空气在进入流化床层24经内置换热器9时，温度增加，体积变大，气流速度增加，使惰性颗粒21和被干燥物料22在振动流化床本体8的下部实现较好的流化，保证高的传热和传质效果；由流化床层24上部出来的热气体流经振动流化床本体8上部的物料沉降区23和预干燥振动布料板18，预干燥物料，并继续上升进入颗粒沉降室1，经振动气体过滤器4过滤后，由气体出口3被抽出，气体中的粉状物料被过滤掉返回预干燥振动布料板18上，附着在振动气体过滤器4上的粉状物料被振掉，亦返回预干燥振动布料板18上，实现在干燥器内进行气固分离，排出的气体无需经由气固分离设备进行处理。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明的内容，但并非限制本实用新型的保护范围。任何没有脱离本发明实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种振动流化床干燥装置，其特征在于包括自上而下依次连接的颗粒沉降室、振动流化床本体和物料收集箱，
所述颗粒沉降室具有物料入口和气体出口；
所述物料收集箱具有排料口和气体供风口；
所述振动流化床本体的上部为沉降区，与所述颗粒沉降室之间具有预干燥振动布料板，所述预干燥振动布料板与所述振动流化床本体相连，所述振动流化床本体的下部与所述物料收集箱之间具有布风板，所述预干燥振动布料板和所述布风板上均具有布料和透气的通孔，所述振动流化床本体的下部具有惰性颗粒和换热器，所述惰性颗粒不与待干燥粉料反应，所述惰性颗粒的容积密度为所述待干燥粉料的容积密度的0.8-1.5倍，可与待干燥粉料形成密相流化床层，流化后遍布所述换热器的周围，所述通孔孔径小于所述惰性颗粒、大于待干燥粉料。
2.根据权利要求1所述的一种振动流化床干燥装置，其特征在于包括振动电机，位于所述物料收集箱的下方，与所述物料收集箱的底部连接，驱动所述物料收集箱、振动流化床本体以及预干燥振动布料板振动。
3.根据权利要求1或2所述的一种振动流化床干燥装置，其特征在于所述气体出口位于所述颗粒沉降室的侧面，所述颗粒沉降室本体内具有振动气体过滤器，位于所述气体出口下方，与所述颗粒沉降室为软连接，且所述振动气体过滤器通过振动传输杆与振动流化床本体相连，所述振动气体过滤器为多孔膜，所述膜的气孔的平均孔径小于待干燥粉料粒径。
4.根据权利要求3所述的一种振动流化床干燥装置，其特征在于所述物料入口位于所述颗粒沉降室的顶部，所述物料入口穿过所述振动气体过滤器，底部出口位于所述振动气体过滤器的下方。
5.根据权利要求1所述的一种振动流化床干燥装置，其特征在于所述惰性颗粒的粒度为所述待干燥粉料的颗粒粒度的2.5-10倍。
6.根据权利要求1所述的一种振动流化床干燥装置，其特征在于所述布风板上的通孔为圆台体，下口尺寸大于上口尺寸，上口尺寸为待干燥粉料的颗粒粒度的1.5-2.5倍。
7.根据权利要求1所述的一种振动流化床干燥装置，其特征在于所述预干燥振动布料板上的通孔的孔径为待干燥粉料的颗粒粒度的1.5-2.0倍，所述通孔的面积占所述预干燥振动布料板总面积的8％-40％。
8.根据权利要求1所述的一种振动流化床干燥装置，其特征在于所述换热器为固定的管式换热器，上部固定在颗粒沉降室上。
9.一种粉料的干燥方法，其特征在于采用权利要求1-8任一所述的一种振动流化床干燥装置，
待干燥粉料从物料入口进入颗粒沉降室，下落至振动的预干燥振动布料板，经布料的通孔均匀分布后继续下落至振动流化床本体的沉降区，下落时与从振动流化床本体的下部上升的热流化气体换热进行预干燥，然后进入所述振动流化床本体的下部，与已与换热器换热且处于流化状态的惰性颗粒接触、混合而干燥，干燥后的粉料在振动下逐渐运动至振动流化床本体的底部，经布风板布料的通孔落入振动的物料收集箱内，最后经排料口排出完成干燥；
自气体供风口进入的所述流化气体的流速为所述待干燥粉料的最低流化速度的1-5倍，控制待干燥粉料在所述流化床层处于起始流态化和沸腾床之间。
10.根据权利要求9所述的一种粉料的干燥方法，其特征在于预干燥所述待干燥粉料的流化气体先经过振动的振动气体过滤器过滤夹带的粉体后再从气体出口排出。
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