CN109405417A - 一种内换热流化床干燥机 - Google Patents

Abstract

一种内换热流化床干燥机，涉及对湿原料进行烘干、冷却、制粒的加工装置技术领域，床体分别设置有排尘管、进料口和出料口，在床体内由下向上依次设有分风室、分风网板、流化室和分离室，在流化室设有干湿料混合料区和流化料区，还设置将干湿料混合料区和流化料区相隔离的通孔挡网，干湿料混合料区对应与进料口布置，在流化料区内设有内换热器。工作时能有效避免产生的团块卡和粘附在内换热器内部和堆积、起火、爆炸的缺陷，可以布置更多的内换热器面积，达到产能提高、能耗降低、运行稳定的效果，并克服背景技术的缺陷。

Description

一种内换热流化床干燥机

技术领域

本发明涉及对湿原料进行烘干、冷却、制粒的加工装置技术领域，特别涉及连续式内换热流化床干燥技术领域。

背景技术

流化床干燥技术：母料（晶种、固体原料）经过进料系统或人工进入流化床内，在流化床的底部通入热工艺空气，使母料在流化床的分风网板上形成特定的流态化。物料粒子从进口到出口形成特定的梯度，经过不同流化床形式，可以实现连续干燥的功能，连续干燥设备也可以作为批次式使用。

连续干燥功能：流化床从进口到出口，利用风板设计和经过分仓结构，实现不同位置时，根据物料的具体干燥特性，温度从高到低，物料含水率逐渐降低，可以实现最经济能耗和产品的优异品质，以上功能，可选配专门的控制系统、内加热系统、进风系统、工艺配方，达到目前技术与设备结合的新高度，特别是内换热器的使用，节能效果特别好、也有煅烧的效果去实现一些含结晶水的物料，可以实现诸如以下工艺：固体成品及吸潮性大物料连续干燥的工艺；粉态原料连续制得颗粒、烘干的工艺；颗粒湿原料连续烘干、冷却的工艺；结晶性物料的连续干燥工艺。

连续干燥的特点：因为是连续性生产，产品工艺重复性好，生产效率高；适用于连续烘干、制粒时，最终产品可以无尘，性能优异；对于不希望中间过程人工的参与及防止污染的产生，连续式是最好的选择；能耗低；结构紧凑；因为料层温度可以低，安全标准高，同时适用于热敏性物料的处理；运行可靠；蒸发强度大，体积为喷雾干燥塔的1/15～1/30；适用于粘性物料、强吸潮性物料的连续干燥和制粒；特别在产量比较大时，与批次式设备相比，具有能耗、质量的绝对优点。

现有技术中，湿原料上道工艺可以是离心机、压滤机、浓缩蒸发器、混合机等方式得到的松散或团块形湿料，对湿原料进行流化床烘干作业时，采用普通内换热流化床经常出现的缺点有：

湿料进入流化床后，因为来不及烘干、分散，造成在床内结团、粘糊分风网板和壳壁造成破坏流化的现象、死床，特别是分风网板随着连续生产时间延长，存在网板堵塞、无法再生产。

湿料与床体内的流化物料混合时间不够、有团块，造成向旁边仓移动的物料水分大、团块多，一方面易导致成品中各小颗粒含水份不均匀，更重要的是，在小团块的物理尺寸和内换热器的内部尺寸接近时，会出现卡在内换热器的内部现象，这时造成流化床内局部不流化，卡的越多，不流化现象越严重，成为恶性循环，并且卡住的和粘附的不流化区域有物料摩擦、物料自己堆积升温的现象，此区域物料的温度、特别是中心温度会越来越高，直到达到物料的软化点、会粘附在内换热器、分风网板和壳壁上，达到物料的起火点、造成设备的起火、爆炸重大事故；额外的风险是，当颗粒和团块尺寸大于内换热的内部尺寸时，根本没有机会从下方的出料口出去，而架桥在内换热器上方，从而导致更容易出现起火、爆炸重大事故。

发明内容

本发明的目的是提出一种能有效避免工作时产生的团块卡在内换热器内部和堆积、避免分风网板湿粘附堵塞的内换热流化床烘干冷却机。

本发明包括床体，床体分别设置有排尘管、进料口和出料口，在床体内由下向上依次设有分风室、分风网板、流化室和分离室，其特征在于：在流化室设有干湿料混合料区和流化料区，还设置将干湿料混合料区和流化料区相隔离的通孔挡网，所述干湿料混合料区对应与进料口布置，在流化料区内设有内换热器。

工作时，原湿料先进入混合料层，进入干湿料混合料区的湿物料首先被混合料层的物料分散、初步烘干，并且此区可采用相比较较高的热风温度，初步干燥后可以良好流化、不产生超大团块，从而降低湿热同时作用导致的物料发粘、降低或避免物料粘附的能力，此时干湿料混合料区的物料不易粘附通孔挡网或分风网板，物料然后再通过通孔挡网进入到周围的流化料区，所以就算有团块，因为通孔挡网的作用，干湿料混合料区的团块进入不了旁边的带换热器的流化料区，在内换热器内部，这些团块减少甚至没有团块，并完全避免大团块接触到内换热器，达到避免卡住内换热器和粘附内换热器产生团块，导致的流化不良、物料摩擦、物料自己堆积升温、引发起火爆炸事故，干湿料混合料区内挡住的团块在工作过程中因为流化物料的作用、可以慢慢磨碎，磨碎不了的可以定期停机清理，从而保证生产时的稳定，从而达到本发明目的。

因为流化料区内设有内换热器，所以流化料区的团块减少甚至没有团块，流化料区的粘附现象减少或没有粘附现象，内换热流化区的流化阻力降低，从而可以最大限度的从物理尺寸上布置更多的内换热器面积，提供更多效率高的内换热供热、供冷量，从而进一步达到产能提高、能耗降低、运行稳定发明目的。

进一步地，本发明所述通孔挡网为竖向通孔挡网。干湿料混合料区设置在由竖向通孔挡网、分风网板和床体围成的区域内，即在混合料层区域的下方直接就是分风网板，结构简单，因为干湿料混合料区的存在，减小或避免湿热物料粘附分风网板，因为竖向布置的通孔挡网的存在，避免团块进入内换热器导致卡住、粘附，优选的是在干湿料混合料区下部设有块料排出口、用以排出团块或流化室内物料。

另一种方式是，所述通孔挡网还包括横向通孔挡网，横向通孔挡网布置在竖向通孔挡网的下端，横向通孔挡网与分风网板之间还设置有间距。通孔挡网、床体内壁之间构成干湿料混合料区，可以进一步完全避免湿物料粘附分风网板的可能性、堆积在分风网板上、避免易受高温影响，此间距作用是成为安全距离，可以有效避免通孔挡网上方的团块与分风网板的高温部位直接接触，避免高温引起团块物料的起火、爆炸，同时为了增加干湿料混合料区的厚度，通孔挡网与分风网板的安全距离可以最小，可以采用已知的任何物理固定方案。

另外，本发明所述横向通孔挡网还可以呈倾斜布置，横向通孔挡网与水平线之间的夹角为0.5～30°。该设计有利于通孔挡网上方的团块向出料口移动，以达到更佳效果。

本发明所述横向通孔挡网的通孔呈斜向布置。如采用斜向布置的格栅式通孔挡网或侧向孔布置的板式通孔挡网板，都能实现流化风和流化物料穿透经过横向通孔挡网时，横向通孔挡网有把物料向出口吹动的效果，而在采用垂直格栅式通孔挡网时，通孔挡网的此能力较弱、需要倾斜布置。

再有，本发明所述通孔挡网的通孔直径为4～100mm；所述内换热器为列管式换热器或板式换热器，列管式换热器的相邻列管之间的间距为4～100mm，板式换热器的相邻内热板之间的间距为4～100mm。

通常内换热器的内部尺寸比较多、其中有不少安装固定使用的接近零的尺寸，通孔挡网的通孔尺寸越小，能挡住的团块越多，越能实现本发明的目的，但挡板的通孔尺寸过小，会造成流化阻力增加、通孔挡网上粘附物料甚至产生团块的风险，所以通孔挡网的通孔尺寸不能过小，在通孔挡网的通孔尺寸接近于内换热器的内部代表性尺寸时，就已经可以挡住喷雾流化室内的团块。

所述竖向通孔挡网的下端与分风网板上表面之间设置间距。此间距一方面是为了便于竖向通孔挡网好安装、避免对分风网板产生干扰，另一方面是干湿料混料区沸腾不了、但还能被吹动的小团块，通过此间隙进入旁边的流化料区、并逐步被分风网板吹入出料口，保证流化床连续稳定工作，优选的是此间距在工作时可调节。

本发明还可在进料口设置打散制粒装置。一方面可以提高湿料进入流化床的分散效果，降低结团可能性，另一方面起到把湿原料制成小颗粒的功能、防止小颗料团聚形成大团，以得到小颗粒的成品，实现制烘、烘干、冷却的流化床功能。

在干湿料混合料区内设置机械打散装置。除了便于采用机械打刀有可能把团块加以破碎以外，还能增加原湿料表面铺展的能力和增加产品堆密度，使产品的表面具有较好的光滑效果和颗粒圆整度，打刀装置优选的是布置在干湿料混料区的中下部。还可以在打散制粒装置内可以通入温度可调的工艺空气，与原湿物料同步进入到流化床体内，起到更好的分散原湿物料的作用，进一步降低干湿物料层内结块、产生团块的可能性。

在所述分风网板上方布置将块料驱向出料口的清理装置。每隔一段时间，往复运动一次，将产生的团块及时清理入块料出料口，用于将产生的无法破碎的团块排出，以保证长时间连续性生产。

另外，为了构成连续进原湿料、连续出料成为连续式内换热流化床烘干、冷却、制粒机，本发明还可在壳体上设有返料口，此时可以根据具体需要选择性的设置外部旋风分离器、内置布袋除尘器、外置布袋除尘器、外置湿法收集器和除味等各种环保装置，各除尘器收集的物料可以单独额外处理、也可以通过返料装置送到返料口或进料口参与连续制粒、烘干工作，优选的是返回到系统进口，通过混合干粉与原湿料后进入到进口的打散制粒装置。

综上所述，采用本发明以上技术方案可以有效地避免内换热流化床工作时因湿原料原因产生的团块卡在内换热器内部和堆积、粘附分风网板导致堵塞，避免因此引起起火、爆炸，同时可以布置更多的内换热器面积、降低烘干机能耗，达到产能提高、能耗降低、运行稳定的效果。

附图说明

图1为本发明的一种立面示意图。

图2为图1的带内换热器流化室的一种侧向示意图。

图3为图1的干湿料混合流化室的一种侧向示意图。

图4为图1的干湿料混合流化室的另一种侧向示意图。

图5为本发明的另一种立面示意图。

图6、图7为图5的二种侧向示意图。

图8为本发明内换热流化床烘干机的第三种立面示意图。

图9a为垂直格栅式通孔挡网的一种结构示意图。

图9b为斜格栅式通孔挡网的一种结构示意图。

图9c为板式通孔挡网的一种结构示意图。

图10为本发明列管式内换热器带通道结构示意图。

其中：1为分风室，2为分风网板，3为流化室，4为干湿料混合料区，5为分离室，6为排尘管，7为横向通孔挡网，8为内换热器，9为竖向通孔挡网，10为旋风分离器，11为返料口，12为进料口，13为出料口，14为打散制粒装置，15为返料关风机，16为布袋除尘器，17为高度距离，18为通孔挡网的通孔尺寸，19为内换热的代表性尺寸，20为分仓隔板，21为通孔挡网与水平线的夹角，22为机械能打刀，23为格栅式通孔挡网，24为板式通孔挡网，25为机械清理装置，26为热风进口，27为床体，28为块料出料口，29为通道，30为混合装置，31为流化料区。

具体实施方式

如图1至7所示：一种内换热流化床制粒、烘干、冷却机，床体27上方设置有进原湿料口12，下方设置有出料口13，床体27主体由下到上依次为分风室1（可以采用图3等所示的下进风方式、也可以采用图2等所示的侧进风方式）、分风网板2（可以采用现有已知的技术，以分风阻力低、具有侧吹力的和不漏料的技术为优选）、流化室3（可以为直段、锥形、直段加锥形结构）、分离室5（可以为直段、锥形、直段加锥形结构），床体27上部设有排尘管6（可以为图6所示正上方或图7所示侧面出风结构），流化室3和分离室5为依次互为连续的相通空间。

流化室3内分设有干湿料混合料区4和流化料区31，通过竖向通孔挡网9将干湿料混合料区4和流化料区31进行隔离，并且，干湿料混合料区4应与进料口12布置。

本发明的特点是：在流化料区31内设有若干内换热器8（图5所示在靠近出料口处为排出块料，也可以不设置内换热器），在进料口12下方设置有横向通孔挡网7或竖向通孔挡网9（为了避免块料卡在横向通孔挡网7或竖向通孔挡网9上，横向通孔挡网7或竖向通孔挡网9可设置成带弹性的方案，工作时可以起到自清理的作用）。在进料口12下方还设有干湿料混合料区4，自进料口12落下的原湿料先进入干湿料混合料区4、然后通过横向通孔挡网7或竖向通孔挡网9再进入到旁边的流化料区31，干湿料混合料区4与流化料区31相通时，也可以通过竖向通孔挡网9与分风网板2的间隙，此间隙优选是工作时可调节大小。

如图1到图8所示几种方案，可以根据具体需要选择性的设置外部旋风分离器10、内置的布袋除尘器16（如图6所示）或外置的布袋除尘器，外置湿法收集器和除味等各种环保装置，各除尘器收集的物料可以单独额外处理，也可以通过返料，比如关风机15下料，再送到进料口12或返料口11，优选的是送到可将干、湿料进行混合的混合装置30内进行混合，然后通过制粒装置14进入床体27内。各单元的进风室、流化室、分离室可以一一对应，也可以不一一对应，内部可以有分仓隔板20、也可以没有分仓隔板20，因为床体27内流化风速的存在，微细粉尘会被排出床体27，从出料口13排出的物料无微细粉尘，如图5所示从出料口13侧的热风进口26通入冷工艺空气，则物料先通过冷却再从出料口13排出。

如图1图8所示方案，竖向通孔挡网9、分风网板2、床体27的内壁之间构成干湿料混合料区4，竖向通孔挡网9可以连接在分风网板2上，也可以与分风网板2有一个距离，此距离可以调节大小，在图8中也可以按图5所示增加一个横向通孔挡网7，横向通孔挡网7与分风网板2之间有一个距离，作用是避免干湿料混合料区4中的团块直接与分风网板2接触，横向通孔挡网7和竖向通孔挡网9物理固定在内换热器8上或床体27内壁上或互相连接固定。

如图1图3图4图5图8所示，进料口12上方连接一个打散制粒装置14（为增加效果，此装置可以串接2-3个），并且为了将干湿料混合料区4中的可能团块打碎，可以设置机械打散装置22、优选的是旋转式刀片。

横向通孔挡网7或竖向通孔挡网9的通孔尺寸18接近于内换热器的内部代表性尺寸19。所述内部代表性尺寸为列管式换热器相邻列管之间的平均尺寸或板式换热器相邻内热板之间的平均尺寸，通孔尺寸18为4-100mm，内部代表性尺寸19为4-100mm，两者互相比例在100-400%之间，优选的是两者比例在100-150%之间。

如图4所示，横向通孔挡网7采用向出料口13方向倾斜布置的方式，横向通孔挡网7与水平线之间的夹角21为0.5-30°，出料口13可布置在床体27的长度或宽度方向上，也可以根据需要设置若干个。如图3所示在分风网板2上方可以设置机械能打刀装置22，如图4所示也可以在横向通孔挡网7上方设置机械清理装置25，清理的方向是把块料排入块料出料口28，块料出料口28优先的是与造粒机出料口13相通，块料出料口28可设置成若干个。

如图9a-9c所示，本发明的通孔挡网（无论是横向通孔挡网，还是竖向通孔挡网）可选采用格栅结构，格栅可以是垂直格栅式通孔挡网23，如图9a所示，18为通孔挡网的通孔尺寸；格栅可以是斜格栅式通孔挡网23，如图9b所示，18为通孔挡网的通孔尺寸；通孔挡网也可以为板式通孔挡网24，如图9c所示，18为通孔挡网的通孔尺寸。也可以采用丝网结构，都能实现本发明目的。优选的是流化风和流化物料穿透经过通孔挡网时，通孔挡网有把物料向出口吹动的能力，采用斜向布置的格栅式通孔挡网或侧向孔布置的板式通孔挡网板。

如图10所示一种方案，特点是列管式换热器8为带通道的结构，通道的作用是排出有可能的内热流化室3内的块料，通道29也可以按图2图6等所示水平布置、特征是通道29由内换热器8与分风网板2之间构成，通道29的额外效果是可以提高内换热系数，达到增产降耗效果，本发明中通道不是必须方案，但正常内换热器8内部通过制作安装，会自动形成一些小通道、作用不大，特别设置的朝向出料口方向的通道作用相对明显，本处所述通道间隙达到通孔尺寸18的2倍以上、优选的是2-100倍之间。

在该装置方案中，优选的数据为：内换热器8与分风网板2的垂直距离为10～400mm；流化室3高度为300-3000mm；高度距离17为50-500mm；通孔挡网的通孔尺寸18为4-100mm；内换热器8的内部代表性尺寸19为4-100mm。

工作过程说明：

工作时，床体27内首先有一个流化料层3（开始时高度可以降低、正常工作时高度为图示位置），原湿物料从进料口12进入流化床、大部份原湿物料首先落入干湿料混合料区4，同时从热风进口26供给一定流量的热气流，热气流进入分风室1后穿过分风网板2，物料被热气流吹动同时在内换热器8加热作用下，在流化室3内呈沸腾状态，在分离室5内颗粒进行气固分离、沉降，换热后的气体从排尘管6排出，沉降的颗粒落入流化床进入继续工作过程，所需的热量由热风进口26提供的热气流和内换热器8共同提供，从而减少热气流的用量，起到节能作用。

内换热器8可采用列管式或板式换热器等方案，在内换热器内部可以通入蒸汽、热水、导热油、冷水等已知换热介质。

物料从干湿料混合料区4进入到旁边的流化料区31时，可以由竖向通孔通挡网9通过，也可以从竖向通孔通挡网9与分风网板2之间的间隙通过，优选的是工作时此间隙可调整大小。

横向通孔挡网7与分风网板2有一高度距离17，横向通孔挡网7物理固定在内换热器8或床体27内壁上，因为存在高度距离17，横向通孔挡网7挡住的团块就与内加热器8的高温部位不接触，避免了因此的起火、爆炸。

在工作过程中，横向通孔挡网7或竖向通孔挡网9把干湿料混合料区4中过大的团块挡住，避免发生卡住和粘附住内换热器8和堵住分风网板2的现象，保证正常流化和内换热器8的正常工作，从而避免这些团块原因导致的流化不良、起火爆炸事故。

干湿料混合料区4可能出现团块原因有原湿料进入量瞬间过大、进入的湿料没有分散开、干湿料混合料区4局部流化不良等，采用横向通孔挡网7或竖向通孔挡网9把这些团块挡在内换热器8之外，因此起到降低或避免物料粘附、卡在内换热器8内部导致的团块、流化不良。

干湿料混合料区4中挡住的团块可以定期停机清理，也可以从块料排出口28排出、或采用机械能打刀22进行破碎、或采用机械能清理装置25进行定期清理、从通道29排出到出料口13，从而保证生产时的稳定。

因为内换热器流化层3中的团块减少甚至没有团块，内换热器层3的粘附现象减少或没有粘附现象，内换热流化层3的流化阻力降低，从而可以最大限度的从物理尺寸上布置更多的内换热器8面积，提供更多效率高的内换热供热、供冷量，从而进一步达到产能提高、能耗降低、运行稳定发明目的。

在连续式内换热流化床制粒、烘干、冷却方案上（如图5-图8所示），成型颗粒下落到分风网板2上，在热气流吹动或分风网板2的导引下，成型物料向出料口13移动、排出，热气流的吹动使得颗粒较小的物料在分离室5内与大颗粒的物料分离，粉尘物料随热气流上升并依次进入排尘管6和旋风分离器10中，经旋流分离器10分离后，气体进入后道工艺，粉尘物料从旋风分离器经返料关风机15收集后在返料装置作用下通到进口混合装置30进行混合后制成软材，通过打散制粒装置14进入床体内继续参与烘干作业。

在连续和非连续的内换热流化床制粒、烘干、冷却方案上，根据需要可以选择性设置编号为10-30的各装置。

进一步的在水平通孔挡网7下方也设置一个高度比较矮的内换热器8时，通孔挡网7与内换热器8最上方换热部位有一高度距离17，因为存在高度距离17，通孔挡网7挡住的团块就与内加热器8的高温部位不接触，避免了因此的起火、爆炸。

打散制粒装置14内可以通入温度可调的工艺空气，与原湿物料同步进入到流化床体27内，起到更好的分散原湿物料的作用，进一步降低干湿物料层内结块、产生团块的可能性。

综上所述，采用以上各方案后，可以避免内换热器8内卡住团块、粘附产生团块、分风网板2上粘附物料，及避免因此产生的物料堆积、起火、爆炸事故，可以让内加热器8尽量布置更多的加热面积，达到降低流化床能耗，达到产能提高、能耗降低、运行稳定的效果，避免背景技术的缺陷。

本发明以上实施方案方式和布置方案中的术语，均为现有技术。

Claims (10)

1.一种内换热流化床干燥机，包括床体，床体分别设置有排尘管、进料口和出料口，在床体内由下向上依次设有分风室、分风网板、流化室和分离室，其特征在于：在流化室设有干湿料混合料区和流化料区，还设置将干湿料混合料区和流化料区相隔离的通孔挡网，所述干湿料混合料区对应与进料口布置，在流化料区内设有内换热器。

2.根据权利要求1所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：所述通孔挡网为竖向式通孔挡网。

3.根据权利要求2所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：所述通孔挡网还包括横向通孔挡网，横向通孔挡网布置在竖向通孔挡网的下端；横向通孔挡网与分风网板之间设置间距。

4.根据权利要求3所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：所述横向通孔挡网呈倾斜布置，横向通孔挡网与水平线之间的夹角为0.5～30°。

5.根据权利要求3或4所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：所述横向通孔挡网的通孔呈斜向布置。

6.根据权利要求1所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：所述通孔挡网的通孔直径为4～100mm；所述内换热器为列管式换热器或板式换热器，列管式换热器的相邻列管之间的间距为4～100mm，板式换热器的相邻内热板之间的间距为4～100mm。

7.根据权利要求2或3或4所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：所述竖向通孔挡网的下端与分风网板上表面之间设置间距。

8.根据权利要求1所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：在进料口设置打散制粒装置。

9.根据权利要求1所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：在干湿料混合料区内设置机械打散装置。

10.根据权利要求1所述的内换热流化床干燥机，其特征在于：在所述分风网板上方布置将块料驱向出料口的清理装置。