CN109771976A - 一种冷热多级交替干燥塔和干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷热多级交替干燥塔，包括塔体，塔体内腔呈圆柱形，所述塔体顶部设有进料口，底部设有出料装置；所述塔体壁上由上至下依次设有第一通气孔、第二通气孔及第三通气孔；第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔均与塔体内腔连通，所述第一通气孔、第二通气孔及第三通气孔分别连有进气装置；第一通气孔和第三通气孔用于向塔体内部输送热气流，第二通气孔用于向塔体内部输送冷气流，所述冷气流的温度低于所述热气流的温度；经第一通气孔、第三通气孔进入塔体的热气流及经第二通气孔进入塔体的冷气流分别与经进料口进入塔体的物料相混合。该干燥塔使物料干燥过程分为干燥、降温、干燥多级交替进行，有效保护物料的理化性能不发生变化。

Description

一种冷热多级交替干燥塔和干燥方法

技术领域

本发明涉及物料干燥技术领域，特别涉及一种冷热多级交替干燥塔和干燥方法。

背景技术

中国专利公开号CN206430452U公开了一种涡流干燥塔，该干燥塔在塔体壁上由上至下设有多层通气孔，经过空气加热器加热的气体分别通过通气孔输至塔体内部，并在塔体内形成涡流。

涡流干燥塔理论的提出，是喷雾干燥问世100多年来有关喷雾干燥理论研究方面的重大理论突破，具有颠覆性。彻底摆脱了100多年来人们在雾化器、热风分布器、塔高及塔径等方面艰苦探索的思维习惯，具有划时代意义。

涡流干燥塔的出现，对彻底解决粘壁、大幅度降低干燥风温、大幅度提高产品品质及理化性质均一性、大幅度减小塔体体积及厂房场地占用空间、大幅度降低能耗及减少环境污染等多方面产生不可替代的积极效果。

用涡流干燥塔取代问世100多年的普通喷雾干燥塔，是行业产业升级的大势所趋。

但是由于某些物料对温度及其敏感，受热时间稍长就会导致熔融或分子结构发生改变等严重问题出现。用普通喷雾干燥塔根本不能对其进行干燥，用中国专利号CN206430452U所示涡流干燥塔能够干燥但是控制难度系数较大。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种冷热多级交替干燥塔和干燥方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种冷热多级交替干燥塔，包括塔体，所述塔体内腔呈圆柱形，所述塔体顶部设有进料口，所述塔体底部设有出料装置；所述塔体壁上由上至下依次设有若干第一通气孔、若干第二通气孔及若干第三通气孔；各第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔分别位于同一平面，第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔均与塔体内腔连通，所述第一通气孔、第二通气孔及第三通气孔分别连有进气装置；所述第一通气孔和第三通气孔用于向塔体内部输送热气流，所述第二通气孔用于向塔体内部输送冷气流，所述冷气流的温度低于所述热气流的温度；经第一通气孔、第三通气孔进入塔体的热气流及经第二通气孔进入塔体的冷气流分别与经进料口进入塔体的物料相混合。

进一步的，第一通气孔的进气方向与塔体内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角a，第二通气孔的进气方向与塔体内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角b，第三通气孔的进气方向与塔体内腔的半径方向（R）在水平面呈一夹角c，夹角a、夹角b及夹角c的设置以利于使塔体内部形成涡流；所述出料装置为涡旋出料装置，以利于涡流状态的保持。

进一步的，所述第二通气孔和第三通气孔的进气方向均向塔体顶部倾斜。

进一步的，所述第一通气孔的进气方向均向塔体底部倾斜。

进一步的，所述出料装置连有引风装置，所述引风装置用于向塔体外抽气，所述引风装置与进气装置共同作用在塔体内腔中形成涡流。

进一步的，所述进气装置包括第一气体均布器、第二气体均布器及第三气体均布器，第一气体均布器、第二气体均布器及第三气体均布器上分别设有第一进气口、第二进气口及第三进气口，所述第一气体均布器、第二气体均布器及第三气体均布器分别通过第一进气管、第二进气管、第三进气管与第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔相连，所述第一进气管、第二进气管及第三进气管用于控制进气方向。

一种干燥方法，包括如下顺序步骤：

S1、物料散化，将待干燥物料分散成细小颗粒或雾滴；

S2、初步干燥，将步骤S1中经散化后的待干燥物料与温度为A的热气流混合，温度为A的热气流对待干燥物料进行初步脱水干燥；

S3、降温，将经过初步干燥的待干燥物料与冷气流混合进行降温，冷气流的温度为B，所述温度B低于温度A；

S4、深层干燥，将经过降温处理的待干燥物料与温度为C的热气流相混合，进行深层干燥，所述温度C高于温度B；

S5、成品收集，将经过步骤S4干燥后的物料进行筛分，得到粒径均一的成品。

进一步的，所述步骤S4中，还包括如下步骤：当经深层干燥后的物料含水率小于或等于预设值时，进入步骤S5；当经深层干燥后的物料含水率大于预设值时，返回步骤S3。

本发明所起到的有益技术效果如下：

（1）本发明公开的干燥塔在塔壁上由上至下依次设有第一通气孔、第二通气孔及第三通气孔，第一通气孔和第三通气孔用于向塔体内部输送热气流，而第二通气孔用于向塔体内部输送冷气流，控制冷气流的温度低于热气流的温度，使物料在塔体内部的干燥过程分为干燥、降温、干燥多级交替完成，有效避免了物料在干燥过程中长时间处于高温环境，保护物料的物理和化学性能不发生变化，能够最大限度的保护被干燥物料中的价值成分不受破坏，一定程度利于提高产品的合格率。

（2）第一通气孔、第二通气孔及第三通气孔分别通过第一进气管、第二进气管、第三进气管与第一气体均布器、第二气体均布器及第三气体均布器相连，致使第一通气孔、第二通气孔及第三通气孔的进气量、进气方向及进气温度均可根据具体物料实现单独调节，导致该干燥塔具有较高的普适性。

附图说明

图1为本发明实施例1的主视示意图。

图2为图1沿中轴线的剖视示意图。

图3为塔体内腔俯视示意图。

附图标记：

1-塔体，11-进料口，12-出料装置，121-出料口，2-第一通气孔，21-第一进气管，22-第一气体均布器，23-第一进气口，3-第二通气孔，31-第二进气管，32-第二气体均布器，33-第二进气口，4-第三通气孔，41-第三进气管，42-第三气体均布器，43-第三进气口。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1：

如图1-3所示为本发明的优选实施例，一种冷热多级交替干燥塔，包括塔体1，所述塔体1内腔呈圆柱形，所述塔体1顶部设有进料口11，所述进料口11配设有雾化器，被干燥物料先经过雾化器分散成小雾滴，随后才进入塔体1内部干燥。所述塔体1底部设有出料装置12。所述塔体1的底部呈圆锥形，圆锥形底部设有凸起。所述出料装置12包括若干倾斜排布的出料口121，所述出料口121均布于塔体1底部的圆锥面上，用于形成涡旋出料装置。所述出料装置12还连有引风装置，所述引风装置用于向塔体1外抽气。

所述塔体1壁上由上至下依次设有若干第一通气孔2、若干第二通气孔3及若干第三通气孔4；各第一通气孔2位于同一平面上，各第二通气孔3位于同一平面上，各第三通气孔4位于同一平面上。第一通气孔2、第二通气孔3、第三通气孔4均与塔体1内腔连通，所述第一通气孔2、第二通气孔3及第三通气孔4分别连有进气装置，所述进气装置用于向塔体1内部输送气体，所述进气装置与所述引风装置共同作用在塔体1内腔中形成涡流。所述第一通气孔2和第三通气孔4用于向塔体1内部输送热气流，所述第二通气孔3用于向塔体1内部输送冷气流，所述冷气流的温度低于所述热气流的温度。经第一通气孔2、第三通气孔4进入塔体1的热气流及经第二通气孔3进入塔体1的冷气流分别与经雾化器进入塔体1的物料相混合。

所述进气装置包括第一气体均布器22、第二气体均布器32及第三气体均布器42。第一气体均布器22、第二气体均布器32及第三气体均布器42分别与塔体1外壁固定连接。所述第一气体均布器22、第二气体均布器32及第三气体均布器42上分别设有第一进气口23、第二进气口33及第三进气口43。其中，第一进气口23和第三进气口43分别与用于输送热气流的鼓风机相连，所述第二进气口33与用于输送冷气流的鼓风机相连。所述第一气体均布器22、第二气体均布器32及第三气体均布器42分别通过第一进气管21、第二进气管31、第三进气管41与第一通气孔2、第二通气孔3、第三通气孔4相连。通过调节所述第一进气管21、第二进气管31及第三进气管41的安装方向可以实现对第一通气孔2、第二通气孔3及第三通气孔4进气方向的控制。

第一通气孔2的进气方向与塔体1内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角a；第二通气孔3的进气方向与塔体1内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角b；第三通气孔4的进气方向与塔体1内腔的半径方向（R）在水平面呈一夹角c；夹角a、夹角b及夹角c的设置以利于使塔体1内部形成涡流。具体的，本实施例中，所述第二通气孔3和第三通气孔4的进气方向均向塔体1顶部倾斜，而所述第一通气孔2的进气方向均向塔体1底部倾斜。控制第一通气孔2、第二通气孔3和第三通气孔4的进气方向使得塔体1内部的气体形成涡流状，不仅可以有效解决被干燥物料粘壁的缺陷，提高生产效率，更重要的是，被干燥物料实现了与气体的充分接触，提高了物料干燥程度的均匀性，利于产品质量的把控。

使用时，首先在进料口11安装雾化器，待干燥物料由雾化器分散成小雾滴后进入塔体1。与此同时，温度为A的热气流由第一进气口23进入第一气体均布器22，然后经过第一进气管21和第一通气孔2进入塔体1内部；温度为B的冷气流由第二进气口33进入至第二气体均布器32，随后经过第二进气管31和第二通气孔3进入塔体1内部；同样，温度为C的热气流由第三进气口43进入至第三气体均布器42，第三气体均布器42内的热气流继续经过第三进气管41和第三通气孔4传输至塔体1内部。温度A和温度C可以相同也可以不同，但温度B小于温度A和温度C，用于适当降低物料温度。其中，由第一通气孔2进入塔体1的热气流的进气方向是向塔体1底部倾斜，会带动经雾化器雾化的被干燥物料顺利进入塔体1内腔，同时实现初步干燥。而由第二通气孔3进入塔体1的冷气流和由第三通气孔4进入塔体1的热气流均以旋转轨迹向塔体1顶部中心的雾化器中心的下方汇聚，并依次与进入塔体1内腔的物料相遇，进行混合干燥，实现物料的深层次干燥。无论是热气流还是冷气流均可阻止待干燥物料接近塔壁，避免粘壁现象的出现。在上述干燥过程中，物料与气流的混合物会在引风装置的抽吸作用下，形成以塔体1中心轴为涡流中心的涡流，物料随着涡流下行，最后，被干燥的物料、热气流及冷气流的混合物会在引风装置的作用下经过出料装置12以涡旋状态排出塔体1。

使用时，也可以在进料口11安装其他进料器，以便对颗粒或者粉末等状态物料进行干燥，工作过程类似于实施例1。

实施例2：

本实施例与实施例1类似，进一步的，所述塔体1壁上还设有若干第四通气孔和若干第五通气孔，各第四通气孔位于同一平面，各第五通气孔位于同一明面，所述第四通气孔设置在第三通气孔的下方，所述第五通气孔设置在第四通气孔的下方。第四通气孔和第五通气孔均与塔体1内腔连通，第四通气孔和第五通气孔分别连有进气装置，所述进气装置用于向塔体内部输送气体，所述进气装置与所述引风装置共同作用在塔体1内腔中形成涡流。具体地，所述第四通气孔通过第四进气管连有第四气体均布器，所述第五通气孔通过第五进气管连有第五气体均布器，所述第四气体均布器与第五气体均布器分别设有第四进气口和第五进气口。所述第四气体均布器与第五气体均布器与塔体1外壁固定连接。

所述第四通气孔的进气方向与塔体1内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角d，所述第五通气孔的进气方向与塔体1内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角e，夹角a、夹角b、夹角c、夹角d及夹角e的设置以利于使塔体1内部形成涡流。所述第一通气孔2、第三通气孔4及第五通气孔用于向塔体1内部输送热气流，所述第二通气孔3和第四通气孔用于向塔体内部输送冷气流，所述冷气流的温度低于热气流的温度。经第一通气孔2、第三通气孔4及第五通气孔进入塔体1的热气流及经第二通气孔3、第三通气孔进入塔体1的冷气流分别与经雾化器进入塔体1的物料相混合，将物料的干燥过程具体分为干燥-降温-干燥-降温-干燥多级交替完成。实现了物料干燥过程的热-冷-热-冷-热多次交替，避免了物料持续处于高温状态，保护了被干燥物料中的价值成分不受破坏。

本实施例提供的冷热混合式干燥塔并不局限于上述结构，本领域技术人员应当理解，其塔体壁由上至下也可以设有大于三层的通气孔，如五层、七层、九层等，热气流和冷气流分别通过不同高度的通气孔交替进入塔体内部，使物料干燥过程在干燥和降温的交替中完成。

实施例3

本实施例公开了一种干燥方法，基于实施例2中所述的一种冷热多级交替干燥塔，具体包括如下顺序步骤：

S1、物料散化，将待干燥物料分散成细小颗粒或雾滴；

S2、初步干燥，将步骤S1中经散化后的待干燥物料与温度为A的热气流混合，温度为A的热气流对待干燥物料进行初步脱水干燥；

S3、降温，将经过初步干燥的待干燥物料与冷气流混合进行降温，冷气流的温度为B，所述温度B低于温度A；

S4、深层干燥，将经过降温处理的待干燥物料与温度为C的热气流相混合，进行深层干燥，所述温度C高于温度B，当经深层干燥后的物料含水率小于或等于预设值时，进入步骤S5，当经深层干燥后的物料含水率大于预设值时，则返回步骤S3；所述预设值随待干燥物料性质的不同而有所差异，一般预设值范围分布在0.5%-1%之间。本实施例中，所述预设值为0.7%，即经过深层干燥后的物料含水率不大于0.7%即视为合格品，合格品经过筛分后就可以得到成品，若含水率大于0.7%即视为不合格品，不合格品会继续经过降温和深层干燥，直至得到合格品为止。

S5、成品收集，将经过步骤S4干燥后的物料进行筛分，得到粒径均一的成品。

其中，步骤S2中温度为A的热气流与待干燥物料的传输方向相同，步骤S3中温度为B的冷气流和步骤S4中温度为C的热气流均与待干燥物料的传输方向相反，所述温度C等于温度A，所述温度为A的热气流、温度为B的冷气流及温度为C的热气流均以旋转轨迹传输，以使待干燥物料形成涡流。

基于实施例2中所述一种冷热多级交替干燥塔，一种干燥方法的实施过程如下：

S1、物料散化，待干燥物料通过雾化器分散成若干小雾滴，随后小雾滴进入塔体1内部。

S2、初步干燥，进入塔体1内部的小雾滴由上向下运行，与此同时，温度为A的热气流经过设置在塔体1壁上的第一通气孔2进入塔体1内部，并以涡旋轨迹向塔体1底部方向倾斜，进而与向下运行的小雾滴相遇，温度为A的热气流会利用自身的高温对小雾滴进行初步脱水干燥，同时利用自身的涡旋运行轨迹将小雾滴顺利带入塔体1内腔，有效避免了粘壁现象的出现。

S3、降温，经过初步干燥后的小雾滴在塔体1内部继续向下运行，当其到达第二通气孔3所在的位置时，便会与经第二通气孔3进入塔体1内部的冷气流相遇，所述冷气流的温度B低于温度A，经第二通气孔3进入塔体1内部的冷气流以涡旋轨迹向塔体1顶部倾斜，进而与向下运行的小雾滴逆向混合，混合后的冷气流与小雾滴发生热量交换，实现了小雾滴的降温，避免了小雾滴中的价值成分在持续高温条件下受到损坏，甚至失效。以涡旋轨迹运行的冷气流同样避免了待干燥物料与塔体1内壁之间出现黏连。

S4、深层干燥，经过降温处理的待干燥物料在塔体1内部继续向下运行，当其到达第三通气孔4所在位置时，与经第三通气孔4进入塔体1内部的温度为C的热气流相遇，温度为C的热气流以涡旋轨迹向塔体1顶部倾斜，同样与向下运行的待干燥物料逆向混合，混合的热气流与待干燥物料再次发生热量交换，大幅去除待干燥物料内部的水分，使其含水率小于或等于预设值，得到合格品；若经深层干燥后的物料含水率仍大于预设值，则可以将混合物再次经过降温处理和深层干燥，本实施例中所述降温处理和深层干燥过程可以反复交替进行，直至待干燥物料的含水率等于或小于预设值。

S5、成品收集，经过深层干燥后且含水率不高于预设值的合格品会在引风装置的作用下经过出料装置12以涡旋状态排出塔体1，随后利用粒径筛分机构筛选得到大小均一的成品。

基于冷热多级交替干燥塔对物料进行干燥的过程，实现了物料干燥和降温过程的反复交替进行，在保护物料价值不受损坏的条件下，利于缩短干燥时间，提高工作效率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷热多级交替干燥塔，其特征在于，包括塔体（1），所述塔体（1）内腔呈圆柱形，所述塔体（1）顶部设有进料口（11），所述进料口（11）设有雾化器，所述塔体（1）底部设有出料装置（12）；所述塔体（1）壁上由上至下依次设有若干第一通气孔（2）、若干第二通气孔（3）及若干第三通气孔（4）；各第一通气孔（2）、第二通气孔（3）、第三通气孔（4）分别位于同一平面，第一通气孔（2）、第二通气孔（3）、第三通气孔（4）均与塔体（1）内腔连通，所述第一通气孔（2）、第二通气孔（3）及第三通气孔（4）分别连有进气装置；所述第一通气孔（2）和第三通气孔（4）用于向塔体（1）内部输送热气流，所述第二通气孔（3）用于向塔体（1）内部输送冷气流，所述冷气流的温度低于所述热气流的温度；经第一通气孔（2）、第三通气孔（4）进入塔体（1）的热气流及经第二通气孔（3）进入塔体（1）的冷气流分别与经进料口（11）进入塔体（1）的物料相混合。

2.如权利要求1所述一种冷热多级交替干燥塔，其特征在于，第一通气孔（2）的进气方向与塔体（1）内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角a，第二通气孔（3）的进气方向与塔体（1）内腔的半径方向（R）在水平面内呈一夹角b，第三通气孔（4）的进气方向与塔体（1）内腔的半径方向（R）在水平面呈一夹角c，夹角a、夹角b及夹角c的设置以利于使塔体（1）内部形成涡流；所述出料装置（12）为涡旋出料装置，以利于涡流状态的保持。

3.如权利要求2所述一种冷热多级交替干燥塔，其特征在于，所述第二通气孔（3）和第三通气孔（4）的进气方向均向塔体（1）顶部倾斜。

4.如权利要求3所述一种冷热多级交替干燥塔，其特征在于，所述第一通气孔（2）的进气方向均向塔体（1）底部倾斜。

5.如权利要求1所述一种冷热多级交替干燥塔，其特征在于，所述出料装置（12）连有引风装置，所述引风装置用于向塔体（1）外抽气，所述引风装置与进气装置共同作用在塔体（1）内腔中形成涡流。

6.如权利要求5所述一种冷热多级交替干燥塔，其特征在于，所述进气装置包括第一气体均布器（22）、第二气体均布器（32）及第三气体均布器（42），第一气体均布器（22）、第二气体均布器（32）及第三气体均布器（42）上分别设有第一进气口（23）、第二进气口（33）及第三进气口（43），所述第一气体均布器（22）、第二气体均布器（32）及第三气体均布器（42）分别通过第一进气管（21）、第二进气管（31）、第三进气管（41）与第一通气孔（2）、第二通气孔（3）、第三通气孔（4）相连，所述第一进气管（21）、第二进气管（31）及第三进气管（41）用于控制进气方向。

7.一种干燥方法，其特征在于，包括如下顺序步骤：

S1、物料散化，将待干燥物料分散成细小颗粒或雾滴；

S2、初步干燥，将步骤S1中经散化后的待干燥物料与温度为A的热气流混合，温度为A的热气流对待干燥物料进行初步脱水干燥；

S3、降温，将经过初步干燥的待干燥物料与冷气流混合进行降温，冷气流的温度为B，所述温度B低于温度A；

S4、深层干燥，将经过降温处理的待干燥物料与温度为C的热气流相混合，进行深层干燥，所述温度C高于温度B；

S5、成品收集，将经过步骤S4干燥后的物料进行筛分，得到粒径均一的成品。

8.如权利要求7所述一种干燥方法，其特征在于，所述步骤S4中，还包括如下步骤：当经深层干燥后的物料含水率小于或等于预设值时，进入步骤S5；当经深层干燥后的物料含水率大于预设值时，返回步骤S3。