CN110108092A - 一种高速旋流低温干燥系统、方法及应用 - Google Patents

一种高速旋流低温干燥系统、方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种高速旋流低温干燥系统、方法及应用，设置负压进料设备，通过高速气流将来料吸入，在旋流分离桶内高速旋转、碰撞、破损，并在重力作用下实现汽、固分离，有效防止粘壁，并可一次干燥成均匀的粉状产品，省去了粉碎、筛分等工序；出料含水率和粒径可调，便于后续资源化利用；可利用空压机和鼓风机运转的过程中产生的热能实现干燥，干燥温度低，无需额外的加热装置，能耗低；将含水率75％以上的淤泥状来料与干料预先混合成团状物，可防止粘壁，并通过高速气流形成的负压吸入负压进料设备；通过设置二级旋流干燥，将含水率控制在25％～35％；整套处理工艺流程短，投资小，运行成本低，占地面积小，环保高效。

Description

一种高速旋流低温干燥系统、方法及应用
技术领域
本发明涉及干燥处理技术领域，尤其涉及一种高速旋流低温干燥系统、方法及应用。
背景技术
干燥是非常传统的工艺，然而它也是最复杂、人们了解最浅的技术，大多数干燥设备的设计仍然依赖于小规模试验及实际操作经验。近十多年来，有许多新型干燥设备投入市场，如气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥、旋转闪蒸干燥、红外干燥、微波干燥、冷冻干燥等设备，我国均能生产供应市场，已工业化应用。对于干燥技术，有三项目标是学者公认的，即干燥操作要保证产品质量；干燥作业对环境不造成污染；干燥的节能研究。现有的干燥技术虽然达到了上述三项指标，但仍需开发新的干燥技术，其要点在于：
1、较现有技术有更高的产量；
2、在质量与质量控制方面比现有的更好；
3、减少对环境的污染；
4、操作更智能，更安全；
5、成本降低。
高速旋流低温干燥技术是一项全新的干燥技术，将固液混合物瞬间加速，以超快速度产生以下反应：固液混合物中的水分因高速旋流碰撞被挤压出来，强大的撞击剪力将固体物破碎。现有的高速旋流低温干燥技术存在以下问题：
1、需要额外设置加热源对旋流气体进行加热，能耗较高；
2、对于来料需要进行挤出分散处理成条状或者粒状含水污泥，进而对分散好的含水污泥进行高速旋流低温干燥；但是，对于含水率较高的来料(含水率80％)，采用挤出分散处理无法得到定型形态的含水污泥，在接下来的高速旋流低温干燥过程中，容易发生粘壁的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种低能耗的高速旋流低温干燥系统、方法及应用。
本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种高速旋流低温干燥系统，其包括空压机(1)、鼓风机(2)和进料仓(3)，还包括负压进料设备(4)，其中，
空压机(1)，产生高压气流，与负压进料设备(4)进气口(41)连通；
鼓风机(2)，与负压进料设备(4)进风口(42)连通，向负压进料设备(4)内鼓入一定风量的空气；
进料仓(3)，接收待干燥来料并提供给负压进料设备(4)进料口(43)；
负压进料设备(4)上设置有相互连通的进料口(43)、进气口(41)、进风口(42)和出料口(44)，空压机(1)产生的高压空气和鼓风机(2)鼓入的空气在进料口(43)处形成局部负压，将待干燥来料从进料口(43)吸入后从出料口(43)导出。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述空压机(1)和鼓风机(2)转速为2500r/min～5000r/min，鼓风机(2)输送风量为20000～40000m3/h，空压机(1)提供高压气流压力为0.6～1.0Mpa。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括储气罐(5)和冷干机(6)，空压机(1)依次通过储气罐(5)和冷干机(6)后与负压进料设备(4)进气口(41)通过软管连通，进气口(41)出气方向与进风口(42)出风方向相同。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括多个旋流分离桶(7)，多个旋流分离桶(7)直径依次变大并依次连通，其中直径最小的旋流分离桶(7)与负压进料设备(4)出料口(44)连通。
更进一步优选的，还包括一引风机(8)和两洗气塔(9)，所述旋流分离桶(7)设置有三个，直径最大的旋流分离桶(7)上侧设置有水汽排出口，下侧开设有干料排料口，直径最大的旋流分离桶(7)上侧水汽排出口与引风机(8)和两洗气塔(9)依次连通。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括一储料仓(10)和混料设备(11)，所述储料仓(10)储存干料并与混料设备(11)连接，进料仓(3)通过混料设备(11)连接负压进料设备(4)进料口(43)。
进一步优选的，还包括第二空压机(1a)、第二鼓风机(2a)、第二负压进料设备(4a)和三个第二旋流分离桶(7a)，其中，直径最大的旋流分离桶(7)上的干料排料口连接第二负压进料设备(4a)进料口，第二空压机(1a)、第二鼓风机(2a)分别连通第二负压进料设备(4a)进气口和进风口，第二负压进料设备(4a)出料口与直径最小的第二旋流分离桶(7a)连通，直径最大的第二旋流分离桶(7a)上的干料排料口连接储料仓(10)。
更进一步优选的，还包括螺旋输送机(12)，所述混料设备(11)与负压进料设备(4)之间、直径最大的旋流分离桶(7)与第二负压进料设备(4a)进料口之间、直径最大的第二旋流分离桶(7a)上的干料排料口与储料仓(10)之间、储料仓(10)与混料设备(11)之间分别通过螺旋输送机(12)连接。
第二方面，本发明提供了一种高速旋流低温干燥方法，包括以下步骤，
S1，将含水率75％以上的待干燥来料与含水率25～35％的干料进行混合搅拌，形成干湿混合的团状物；
S2，采用鼓风机(2)向负压进料设备(4)进风口(41)内鼓入一定风量的空气，同时采用空压机(1)产生高压气流并导入负压进料设备(4)进气口(41)内，空压机(1)产生的高压空气和鼓风机(2)鼓入的空气在进料口(43)处形成局部负压，将步骤S1得到的干湿混合的团状物从负压进料设备(4)进料口(43)吸入后从出料口(43)加速进入旋流分离桶(7)内；
S3，高速气流裹挟干湿混合的团状物进入旋流分离桶(7)后旋转、碰撞、破碎，并在重力作用下实现汽、固分离，经过多个旋流分离桶(7)后逐渐破碎成较小的颗粒，并在重力作用下聚集在最后一个旋流分离桶(7)内，得到含水率为45～60％的半干料；
S4，将步骤S3得到的半干料导入第二负压进料设备(4a)进料口，采用第二鼓风机(2a)向第二负压进料设备(4a)进风口内鼓入一定风量的空气，同时采用第二空压机(1a)产生高压气流并导入第二负压进料设备(4a)进气口内，第二空压机(1a)产生的高压空气和第二鼓风机(2a)鼓入的空气在进料口处形成局部负压，将半干料吸入并加速进入第二旋流分离桶(7a)内；
S5，高速气流裹挟的半干料进入第二旋流分离桶(7a)后旋转、碰撞、破碎，并在重力作用下实现汽、固分离，经过多个第二旋流分离桶(7a)后逐渐破碎成较小的颗粒，并在重力作用下聚集在最后一个第二旋流分离桶(7a)内，得到含水率为25～35％的干料。
第三方面，本发明第一方面所述的高速旋流低温干燥系统在包括污泥、花生壳、秸秆、木屑在内的生物质原料干燥领域的应用，以及在食品、医药和化工干燥领域的应用。
本发明的高速旋流低温干燥系统、方法及应用相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)设置负压进料设备，通过高速气流将来料吸入，在旋流分离桶内高速旋转、碰撞、破损，并在重力作用下实现汽、固分离，干燥温度较低，水分不是以水蒸气的形式去除，能耗远低于常规热干化；干燥系统内气流速度高，物料停留时间短，有效防止粘壁，并可一次干燥成均匀的粉状产品，省去了粉碎、筛分等工序；出料含水率和粒径可调，便于后续资源化利用；
(2)可利用空压机和鼓风机运转的过程中产生的热能实现干燥，干燥温度低，无需额外的加热装置，能耗低；
(3)将含水率75％以上的淤泥状来料与干料预先混合成团状物，可防止粘壁，并通过高速气流形成的负压吸入负压进料设备；
(4)通过设置二级旋流干燥，将含水率控制在25％～35％；
(5)整套处理工艺流程短，投资小，运行成本低，占地面积小，环保高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的高速旋流低温干燥系统的俯视图；
图2为本发明的高速旋流低温干燥系统的负压进料设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的高速旋流低温干燥系统，其包括空压机1、鼓风机2、进料仓3、负压进料设备4、储气罐5、冷干机6、多个旋流分离桶7、引风机8、洗气塔9、储料仓10、第二空压机1a、第二鼓风机2a、第二负压进料设备4a、三个第二旋流分离桶7a、混料设备11和螺旋输送机12。
其中，进料仓3，接收待干燥来料并连接负压进料设备4进料口。具体的，所述进料仓3内设置双螺旋，对待干燥来料进行破碎和分散。针对含水率75％以上的待干燥来料，其本身呈淤泥状，容易发生粘接，作为一种优选实施方式，需要掺入干燥料，将其搅拌成干湿混合的团装物，降低粘度。具体的，所述干料可采用含水率为25～35％的物料。具体的，采用混料设备11对所述待干燥来料和干料混合、搅拌成干湿混合的团状物，所述混料设备11可采用卧式螺带混料机。
对于干料，存储于储料仓10内，可采用螺旋输送机12进行传送。具体的，储料仓10与混料设备11之间、以及混料设备11与负压进料设备4之间设置螺旋输送机12传送物料。
空压机1作为提供高速旋流气压的装置，产生高压气流，与负压进料设备4进气口41连通。具体的，所述空压机1转速为2500r/min～5000r/min，空压机1提供压缩气流压力为0.6～1.0Mpa，保证能产生足够压力的局部震波破碎物料。具体的，对于空压机1产生的高压气流，先存储于储气罐5内，然后经过冷干机6，除水、除湿并除油，再通过软管导入负压进料设备4进气口41。
鼓风机2，与负压进料设备4进风口42连通，向负压进料设备4内鼓入一定风量的空气，提供高速旋流风量。具体的，鼓风机2转速为2500r/min～5000r/min，鼓风机2输送风量为20000～40000m3/h。在以上转速状态下，空压机1和鼓风机2本身会产热，稳定运行状态下，能提供60～70℃的热量，提高干燥效果。具体的，进气口41出气方向与进风口42出风方向相同。
如图2所示，负压进料设备4上设置有相互连通的进料口43、进气口41、进风口42和出料口44，空压机1产生的高压气流和鼓风机2鼓入的空气在进料口43处形成局部负压，将进待干燥来料从进料口43吸入后从出料口44导出。具体的，所述进气口41、进风口42可采用分体设置，也可以采用一个进口代替。具体的，所述进气口41可以设置一个，也可以设置两个或者多个。
旋流分离桶7设置有多个，多个旋流分离桶7直径依次变大并依次连通，其中直径最小的旋流分离桶7与负压进料设备4出料口44连通。高速气流裹挟干湿混合的团状物进入旋流分离桶7后旋转、碰撞、破碎，并在重力作用下实现汽、固分离，经过多个旋流分离桶7后逐渐破碎成较小的颗粒，并在重力作用下聚集在最后一个旋流分离桶7内，得到含水率为45～60％的半干料。具体的，还包括一引风机8和两洗气塔9，所述旋流分离桶7设置有三个，直径最大的旋流分离桶7上侧设置有水汽排出口，下侧开设有干料排料口，直径最大的旋流分离桶7上侧水汽排出口与引风机8和两洗气塔9依次连通。第一、二个旋流分离桶7主要提供破碎功能，物料由大颗粒破碎成小颗粒，第三个旋流分离桶7做为气固分离使用。由于物料比重较大，当空气流速降低，物料靠离心及重力作用，朝旋流分离桶7下方聚集后予以收集。对于第三个旋流分离桶7产生的废气，由引风机8再次加压，输送至两级洗气塔9，经两级喷淋后可降低废气中的粉尘及臭气浓度。
经过以上系统进行干燥，可将含水率75％以上的待干燥来料，含水率降低至45～60％。为了进一步降低含水率，本发明设计了两级串联的干燥系统。具体的，还包括第二空压机1a、第二鼓风机2a、第二负压进料设备4a和三个第二旋流分离桶7a，其中，直径最大的旋流分离桶7上的干料排料口连接第二负压进料设备4a进料口，第二空压机1a、第二鼓风机2a分别连通第二负压进料设备4a进气口和进风口，第二负压进料设备4a出料口与直径最小的第二旋流分离桶7a连通，直径最大的第二旋流分离桶7a上的干料排料口连接储料仓10。如此，对于第一套干燥系统得到的含水率为45～60％的半干料，进入第二负压进料设备4a再次离心高速旋流低温干燥，得到含水率为25～35％的干料。具体的，第二套干燥系统产生的废气可与第一套干燥系统共用一套引风机8和两级洗气塔9，也可单独设置一套引风机8和两级洗气塔9。
对于物料在直径最大的旋流分离桶7上的干料排料口和第二负压进料设备4a进料口之间的传输，以及直径最大的第二旋流分离桶7a上的干料排料口与储料仓10之间的传输，可采用螺旋输送机12。
具体的，对于储料仓10内的干燥料，一部分采用螺旋输送机12输送给混料设备11进行干湿混料，剩余部分通过螺旋输送机12出料。
以下介绍本发明的高速旋流低温干燥方法，包括以下步骤，
S1，将含水率75％以上的待干燥来料与含水率25～35％的干料进行混合搅拌，形成干湿混合的团状物；
S2，采用鼓风机2向负压进料设备4进风口41内鼓入一定风量的空气，同时采用空压机1产生高压气流并导入负压进料设备4进风口41内，空压机1产生的高压空气和鼓风机2鼓入的空气在进料口43处形成局部负压，将步骤S1得到的干湿混合的团状物从负压进料设备4进料口43吸入后从出料口43加速进入旋流分离桶7内；
S3，高速气流裹挟干湿混合的团状物进入旋流分离桶7后旋转、碰撞、破碎，并在重力作用下实现汽、固分离，经过多个旋流分离桶7后逐渐破碎成较小的颗粒，并在重力作用下聚集在最后一个旋流分离桶7内，得到含水率为45～60％的半干料；
S4，将步骤S3得到的半干料导入第二负压进料设备4a进料口，采用第二鼓风机2a向第二负压进料设备4a进风口内鼓入一定风量的空气，同时采用第二空压机1a产生高压气流并导入第二负压进料设备4a进气口内，第二空压机1a产生的高压空气和第二鼓风机2a鼓入的空气在进料口处形成局部负压，将半干料吸入并加速进入第二旋流分离桶7a内；
S5，高速气流裹挟的半干料进入第二旋流分离桶7a后旋转、碰撞、破碎，并在重力作用下实现汽、固分离，经过多个第二旋流分离桶7a后逐渐破碎成较小的颗粒，并在重力作用下聚集在最后一个第二旋流分离桶7a内，得到含水率为25～35％的干料。
采用本发明的高速旋流低温干燥系统，可将含水率82％的淤泥状来料干燥成含水率25～35％的干燥料，可应用于包括污泥、花生壳、秸秆、木屑在内的生物质原料干燥领域，以及在食品、医药和化工干燥领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速旋流低温干燥系统，其包括空压机(1)、鼓风机(2)和进料仓(3)，其特征在于：还包括负压进料设备(4)，其中，
空压机(1)，产生高压气流，与负压进料设备(4)进气口(41)连通；
鼓风机(2)，与负压进料设备(4)进风口(42)连通，向负压进料设备(4)内鼓入一定风量的空气；
进料仓(3)，接收待干燥来料并提供给负压进料设备(4)进料口(43)；
负压进料设备(4)上设置有相互连通的进料口(43)、进气口(41)、进风口(42)和出料口(44)，空压机(1)产生的高压空气和鼓风机(2)鼓入的空气在进料口(43)处形成局部负压，将待干燥来料从进料口(43)吸入后从出料口(43)导出。
2.如权利要求1所述的高速旋流低温干燥系统，其特征在于：所述空压机(1)和鼓风机(2)转速为2500r/min～5000r/min，鼓风机(2)输送风量为20000～40000m3/h，空压机(1)提供高压气流压力为0.6～1.0Mpa。
3.如权利要求1所述的高速旋流低温干燥系统，其特征在于：还包括储气罐(5)和冷干机(6)，空压机(1)依次通过储气罐(5)和冷干机(6)后与负压进料设备(4)进气口(41)通过软管连通，进气口(41)出气方向与进风口(42)出风方向相同。
4.如权利要求1所述的高速旋流低温干燥系统，其特征在于：还包括多个旋流分离桶(7)，多个旋流分离桶(7)直径依次变大并依次连通，其中直径最小的旋流分离桶(7)与负压进料设备(4)出料口(44)连通。
5.如权利要求4所述的高速旋流低温干燥系统，其特征在于：还包括一引风机(8)和两洗气塔(9)，所述旋流分离桶(7)设置有三个，直径最大的旋流分离桶(7)上侧设置有水汽排出口，下侧开设有干料排料口，直径最大的旋流分离桶(7)上侧水汽排出口与引风机(8)和两洗气塔(9)依次连通。
6.如权利要求1所述的高速旋流低温干燥系统，其特征在于：还包括一储料仓(10)和混料设备(11)，所述储料仓(10)储存干料并与混料设备(11)连接，进料仓(3)通过混料设备(11)连接负压进料设备(4)进料口(43)。
7.如权利要求5或6所述的高速旋流低温干燥系统，其特征在于：还包括第二空压机(1a)、第二鼓风机(2a)、第二负压进料设备(4a)和三个第二旋流分离桶(7a)，其中，直径最大的旋流分离桶(7)上的干料排料口连接第二负压进料设备(4a)进料口，第二空压机(1a)、第二鼓风机(2a)分别连通第二负压进料设备(4a)进气口和进风口，第二负压进料设备(4a)出料口与直径最小的第二旋流分离桶(7a)连通，直径最大的第二旋流分离桶(7a)上的干料排料口连接储料仓(10)。
8.如权利要求7所述的高速旋流低温干燥系统，其特征在于：还包括螺旋输送机(12)，所述混料设备(11)与负压进料设备(4)之间、直径最大的旋流分离桶(7)与第二负压进料设备(4a)进料口之间、直径最大的第二旋流分离桶(7a)上的干料排料口与储料仓(10)之间、储料仓(10)与混料设备(11)之间分别通过螺旋输送机(12)连接。
9.一种高速旋流低温干燥方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，将含水率75％以上的待干燥来料与含水率25～35％的干料进行混合搅拌，形成干湿混合的团状物；
S2，采用鼓风机(2)向负压进料设备(4)进风口(41)内鼓入一定风量的空气，同时采用空压机(1)产生高压气流并导入负压进料设备(4)进气口(41)内，空压机(1)产生的高压空气和鼓风机(2)鼓入的空气在进料口(43)处形成局部负压，将步骤S1得到的干湿混合的团状物从负压进料设备(4)进料口(43)吸入后从出料口(43)加速进入旋流分离桶(7)内；
S3，高速气流裹挟干湿混合的团状物进入旋流分离桶(7)后旋转、碰撞、破碎，并在重力作用下实现汽、固分离，经过多个旋流分离桶(7)后逐渐破碎成较小的颗粒，并在重力作用下聚集在最后一个旋流分离桶(7)内，得到含水率为45～60％的半干料；
S4，将步骤S3得到的半干料导入第二负压进料设备(4a)进料口，采用第二鼓风机(2a)向第二负压进料设备(4a)进风口内鼓入一定风量的空气，同时采用第二空压机(1a)产生高压气流并导入第二负压进料设备(4a)进气口内，第二空压机(1a)产生的高压空气和第二鼓风机(2a)鼓入的空气在进料口处形成局部负压，将半干料吸入并加速进入第二旋流分离桶(7a)内；
S5，高速气流裹挟的半干料进入第二旋流分离桶(7a)后旋转、碰撞、破碎，并在重力作用下实现汽、固分离，经过多个第二旋流分离桶(7a)后逐渐破碎成较小的颗粒，并在重力作用下聚集在最后一个第二旋流分离桶(7a)内，得到含水率为25～35％的干料。
10.如权利要求1所述的高速旋流低温干燥系统在包括污泥、花生壳、秸秆、木屑在内的生物质原料干燥领域的应用，以及在食品、医药和化工干燥领域的应用。
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