CN110360821A - 一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法及其装置。本发明主要是解决现有蒸汽干燥设备存在的换热强度较低、物料干燥不彻底等的技术问题。本发明的技术方案是：该方法的步骤为：1)先启动搅拌器，再将填料加入干燥器本体中；2)开启余热蒸汽阀和电加热器，使产生的高温再热蒸汽进入空心转轴及空心转盘内使其升温加热，并与填料进行换热；3)向干燥器本体中加入湿物料，使湿物料在扰动的高温填料作用下得以干燥脱水和研磨分散；4)环形夹套和空心转轴及空心转盘产生的冷凝水通过冷凝水排水管和排水阀排出。所述装置包括干燥器本体、给料器、搅拌器、填料、筛板、排水阀、电加热器、测温仪、压力计、再热蒸汽管、排水管、再热蒸汽导入管和中央控制器。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法及其装置，它属于蒸汽余热利用和湿物料干燥脱水技术领域。
背景技术
节能环保已经成为时代发展的主题。一方面，工业生产产生大量废热蒸汽急需要高效利用；另一方面，工业生产中有诸多种类的湿物料(包括高含盐废水、污泥、脱硫石膏、电石泥等工业废弃物)需要干燥脱水。利用工业废热蒸汽为热源干燥湿物料，不仅可以有效利用蒸汽余热，而且可以处理高含水物料，实现其资源化高效利用和减少排放污染，同时达到节能环保和固废资源综合利用的多重效果，对工业绿色生产和高效生产具有重大意义。
有关利用蒸汽干燥湿物料的方法和装备较为成熟，已经实现了工业应用。但是，现有技术普遍存在换热效率低下，在干燥过程中湿物料自身包裹严重，难以分散，导致干燥脱水效率低下，最终难以满足工业大规模生产应用的需要，亟待开发新型高效蒸汽干燥脱水新技术新装备，以满足工业生产的需要。
发明内容
本发明的目的是解决现有蒸汽干燥设备存在的换热形式单一、换热强度较低、物料干燥不彻底和生产能力低下的技术问题；提供一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法及其装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法，其方法的步骤为：
1)先启动搅拌器，将搅拌器转速调至设定参数，再将填料加入干燥器本体中，填料填充在干燥器本体内圆筒与空心转轴及空心转盘之间的空间内，并在空心转轴及空心转盘的转动力带动下形成扰动填料；
2)开启余热蒸汽阀和电加热器，使进入环形夹套内的余热蒸汽再加热，产生高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过再热蒸汽管和再热蒸汽导入管进入空心转轴及空心转盘内使其升温加热，并与填料进行换热，待温度达到工艺设定参数后，开始加入湿物料；
3)向干燥器本体中加入湿物料，使湿物料进入扰动的高温填料中，在扰动的高温填料作用下，湿物料快速分散在高温扰动填料之间，并与填料进行直接换热，得以干燥脱水和研磨分散；湿物料中水分蒸发产生水汽从干燥器本体顶部的排汽管排出；干燥脱水并分散研磨后的剩下的固体干物料，则随填料扰动向下移动，通过筛板从排渣管排出，并回收另作它用，完成干燥过程；
4)环形夹套和空心转轴及空心转盘中的蒸汽换热后，产生的冷凝水汇集在环形夹套和空心转轴的底部，通过冷凝水排水管和排水阀排出，并回收另作它用。
进一步地，所述湿物料为含高含盐废水、烟气脱硫石膏、电石泥、河道污泥或城市污泥。
进一步地，所述余热蒸汽是指生产过程中产生的废热蒸汽，包括燃煤电厂产生的乏汽、蒸汽粉碎系统产生的废热蒸汽、蒸压釜排放的废热蒸汽、多效蒸发产生的废热蒸汽或冶炼渣熄渣产生的废热蒸汽。
进一步地，所述高温再热蒸汽的温度为120℃-450℃，压力为0.2-0.5MPa。
一种采用所述的利用废热蒸汽干燥脱水的方法的装置，其所述装置包括干燥器本体、给料器、搅拌器、填料、排汽管、筛板、排渣管、排水阀、若干电加热器、1#测温仪、2#测温仪、3#测温仪、压力计、安全阀、蒸汽阀、蒸汽管、再热蒸汽管、1#排水管、2#排水管、再热蒸汽导入管和中央控制器，所述干燥器本体由上圆形水平面板、下圆形水平面板、内圆筒和外圆筒构成，所述内圆筒和外圆筒设在上圆形水平面板和下圆形水平面板之间，且内、外圆筒构成环间距为50-150毫米的环形夹套，所述上圆形水平面板设有给料器入料口、上轴承座安装口、填料给入口、排汽管进汽口、若干电加热器安装口、1#测温仪安装口、2#测温仪安装口、3#测温仪安装口、压力计安装口和安全阀安装口，所述下圆形水平面板设有出渣口、下轴承座安装口和排水口；所述上轴承座装在上轴承座安装口中并位于上圆形水平面板的圆心位置，所述电加热器安装口成圆周对称分布在上圆形水平面板的周边，所示若干电加热器装在电加热器安装口中且垂直竖向位于环形夹套中，所述给料器、排汽管、压力计和安全阀分别装在给料器入料口、排汽管进汽口、压力计安装口和安全阀安装口上并且位于上轴承座的周围，所述1#测温仪装在1#测温仪安装口上并位于内圆筒中，所述2#测温仪和3#测温仪装在2#测温仪安装口和3#测温仪安装口上并位于环形夹套中；所述搅拌器由变频电机、上轴承座、空心转轴、空心转盘、导料板和下轴承座组成，所述下轴承座装在下圆形水平面板中心设置的下轴承座安装口中，所述空心转轴的上下两端装在上轴承座和下轴承座中且空心转轴的上端通过联轴器与变频电机连接，所述空心转轴竖向位置上等距离设有若干个水平空心转盘，所述空心转盘的上下表面和侧面设有导料板，所述空心转盘的空心腔通过空心转轴上设置的蒸汽入口和冷凝水出口与空心转轴的空腔连通；填料充填于内圆筒内壁与空心转轴及空心转盘外壁所构成的空间内；所述空心转轴下端面上设有再热蒸汽导入管口和空心转轴排水管口，所述再热蒸汽导入管装在再热蒸汽导入管口上并位于空心转轴的空腔中，所述1#排水管装在空心转轴排水管口处；所述再热蒸汽导入管的进汽口通过法兰盘与再热蒸汽管出汽口连接，所述再热蒸汽管进汽口通过法兰盘与外圆筒上部设置的再热蒸汽出口连接；所述2#排水管的一端与设在下圆形水平面板上的排水口连接，所述2#排水管的另一端与1#排水管设置的进水口连接，所述排水阀装在1#排水管上并位于1#排水管进水口的下边，所述排渣管与下圆形水平面板上设置的出渣口连接，所述筛板装在出渣口上，所述蒸汽管与外圆筒上部设置的蒸汽入口连接，所述蒸汽阀装在蒸汽管上；所述1#测温仪、2#测温仪、3#测温仪、变频电机、电加热器均通过电缆线与中央控制器连接。
进一步地，所述填料为耐高温、耐磨损、抗挤压的规则形状颗粒，所述填料的粒度10-30毫米，表观密度500-1200kg/m3，耐受温度600℃以下，搅拌磨损率小于5％，压碎值小于10％。
进一步地，所述空心转盘外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的1.2-1.5倍；所述空心转盘上的导流板外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的0.3-0.6倍。
进一步地，所述空心转盘整体呈飞碟型，其最大高度与半径比取值为1:5-1:10；所述空心转盘之间的距离等于空心转盘最大高度与导流板高度总和的1-2倍；所述导流板高度设置为填料直径的0.3-0.8倍，导流板内边沿(近转轴端)与空心转轴最近壁的距离为填料直径的3-5倍。
本发明的有益效果为：
本发明采用废热蒸汽为热源间接干燥湿物料，不仅有利于工业废热资源高效利用，而且有利于湿物料高效低成本干燥脱水，具有显著的节能环保和资源回收利用效果。本发明采用蒸汽再热、环形夹套、空心转轴、空心转盘多环节立体间接换热，填料搅拌强化换热以及湿物料与填料扰动直接换热等集成技术和装备，热介质温度随机可调，适用于多种湿物料干燥脱水；同时实现湿物料与填料搅拌混合强化换热和物料分散，显著提高综合换热强度，有利于工业大规模生产应用。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图中：1-给料器，2-填料给入口，3-变频电机，4-排汽管，5-压力计，6-1#测温仪，7-安全阀，8-上圆形水平面板，9-上轴承座，10-空心转轴，11-空心转盘，12-导料板，13-填料，14-内圆筒，15-电加热器，16-2#测温仪，17-蒸汽管，18-蒸汽阀，19-3#测温仪，20-再热蒸汽管，21-外圆筒，22-下圆形水平面板，23-下轴承座，24-再热蒸汽导入管，25-1#排水管，26-2#排水管，27-排水阀，28-筛板，29-排渣管，30-中央控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本实施例中的一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法，其方法的步骤为：
1)先启动搅拌器，将搅拌器转速调至设定参数，再将填料13加入干燥器本体中，填料13填充在干燥器本体内圆筒14与空心转轴10及空心转盘11之间的空间内，并在空心转轴及空心转盘的转动力带动下形成扰动填料；
2)开启余热蒸汽阀18和电加热器15，使进入环形夹套内的余热蒸汽再加热，产生高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过再热蒸汽管和再热蒸汽导入管进入空心转轴及空心转盘内使其升温加热，并与填料进行换热，待温度达到工艺设定参数后，开始加入湿物料；所述高温再热蒸汽的温度为250℃，压力为0.4MPa；
3)经给料器1向干燥器本体中加入湿物料，使湿物料进入扰动的高温填料中，在扰动的高温填料作用下，湿物料快速分散在高温扰动填料之间，并与填料进行直接换热，得以干燥脱水和研磨分散；湿物料中水分蒸发产生水汽从干燥器本体顶部的排汽管4排出；干燥脱水并分散研磨后的剩下的固体干物料，则随填料扰动向下移动，通过筛板28从排渣管29排出，并回收另作它用，完成干燥过程；
4)环形夹套和空心转轴10及空心转盘11中的蒸汽换热后，产生的冷凝水汇集在环形夹套和空心转轴10的底部，通过冷凝水1#排水管25、2#排水管26和排水阀27排出，并回收另作它用。
所述湿物料为高含盐废水、烟气脱硫石膏、电石泥、河道污泥或城市污泥中的任意一种。
所述余热蒸汽是指生产过程中产生的废热蒸汽，包括燃煤电厂产生的乏汽、蒸汽粉碎系统产生的废热蒸汽、蒸压釜排放的废热蒸汽、多效蒸发产生的废热蒸汽或冶炼渣熄渣产生的废热蒸汽中的任意一种。
如图1所示，采用上述一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法的装置，其所述装置包括干燥器本体、给料器1、搅拌器、填料13、排汽管4、筛板28、排渣管29、排水阀27、若干电加热器15、1#测温仪6、2#测温仪16、3#测温仪19、压力计5、安全阀7、蒸汽阀18、蒸汽管17、再热蒸汽管20、1#排水管25、2#排水管26、再热蒸汽导入管24和中央控制器30，所述干燥器本体由上圆形水平面板8、下圆形水平面板22、内圆筒14和外圆筒21构成，所述内圆筒和外圆筒设在上圆形水平面板和下圆形水平面板之间，且内、外圆筒构成环间距为100毫米的环形夹套，所述上圆形水平面板设有给料器入料口、上轴承座安装口、填料给入口2、排汽管进汽口、若干电加热器安装口、1#测温仪安装口、2#测温仪安装口、3#测温仪安装口、压力计安装口和安全阀安装口，所述下圆形水平面板设有出渣口、下轴承座安装口和排水口；所述上轴承座9装在上轴承座安装口中并位于上圆形水平面板的圆心位置，所述电加热器安装口成圆周对称分布在上圆形水平面板的周边，所示若干电加热器装在电加热器安装口中且垂直竖向位于环形夹套中，所述给料器、排汽管、压力计和安全阀分别装在给料器入料口、排汽管进汽口、压力计安装口和安全阀安装口上并且位于上轴承座的周围，所述1#测温仪装在1#测温仪安装口上并位于内圆筒中，所述2#测温仪和3#测温仪装在2#测温仪安装口和3#测温仪安装口上并位于环形夹套中，2#测温仪16的测温点与蒸汽管17的出汽口相邻，3#测温仪的测温点与再热蒸汽管20的进汽口相邻；所述搅拌器由变频电机3、上轴承座9、空心转轴10、空心转盘11、导料板12和下轴承座23组成，所述下轴承座23装在下圆形水平面板中心设置的下轴承座安装口中。所述空心转轴的上下两端装在上轴承座9和下轴承座23中且空心转轴的上端通过联轴器与变频电机连接，所述空心转轴竖向位置上等距离设有若干个水平空心转盘，所述空心转盘的上下表面和侧面设有导料板，所述空心转盘的空心腔通过空心转轴上设置的蒸汽入口和冷凝水出口与空心转轴的空腔连通；填料13充填于内圆筒内壁与空心转轴及空心转盘外壁所构成的空间内；所述空心转轴下端面上设有再热蒸汽导入管口和空心转轴排水管口，所述再热蒸汽导入管装在再热蒸汽导入管口上并位于空心转轴的空腔中，所述1#排水管装在空心转轴排水管口处；所述再热蒸汽导入管的进汽口通过法兰盘与再热蒸汽管出汽口连接，所述再热蒸汽管进汽口通过法兰盘与外圆筒上部设置的再热蒸汽出口连接；所述2#排水管的一端与设在下圆形水平面板上的排水口连接，所述2#排水管的另一端与1#排水管设置的进水口连接，所述排水阀装在1#排水管上并位于1#排水管进水口的下边，所述排渣管与下圆形水平面板上设置的出渣口连接，所述筛板装在出渣口上，所述蒸汽管与外圆筒上部设置的蒸汽入口连接，所述蒸汽阀装在蒸汽管上；所述1#测温仪、2#测温仪、3#测温仪、变频电机、电加热器均通过电缆线与中央控制器连接。再热蒸汽导入管的出汽端口在空心转轴内部竖直向上延伸至空心转轴长度的2/3位置，且再热蒸汽导入管外壁设置有保温绝热层。
所述环形夹套的间距还可以在50-150毫米之间选取。
所述填料为耐高温、耐磨损、抗挤压的规则形状颗粒，所述填料的粒度10-30毫米，表观密度500-1200kg/m3，耐受温度600℃以下，搅拌磨损率小于5％，压碎值小于10％。所述填料的形状包括但不限于空心金属球、金属管、陶粒、陶瓷、塑料环和塑料球等。
优选地，所述填料为耐高温、耐磨损、抗挤压的球形烧制陶粒，所述陶粒的直径为10毫米，表观密度1200kg/m3，耐受温度600℃以下，搅拌磨损率小于5％，压碎值小于10％。
所述空心转盘外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的1.2-1.5倍；所述空心转盘上的导流板外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的0.3-0.6倍。
优选地，所述空心转盘外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的1.2倍；所述空心转盘上的导流板外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的0.4倍。
所述空心转盘整体呈飞碟型，其最大高度与半径比取值为1:5-1:10；所述空心转盘之间的距离等于空心转盘最大高度与导流板高度总和的1-2倍；所述导流板高度设置为填料直径的0.3-0.8倍，导流板内边沿(近转轴端)与空心转轴最近壁的距离为填料直径的3-5倍。
优选地，所述空心转盘整体呈飞碟型，其最大高度与半径比取值为0.3；所述空心转盘之间的距离等于空心转盘最大高度与导流板高度总和的1.5倍；所述导流板高度设置为填料直径的0.5倍，导流板内边沿(近转轴端)与空心转轴最近壁的距离为填料直径的3倍。
本发明的具体实施过程为：首先开启变频电机3，并将转速调至设定参数，再将填料13加入干燥器中，填料13填充在干燥器内圆筒14与空心转轴10及空心转盘11之间的空间内，并在空心转轴10及空心转盘11的转动力带动下形成扰动填料；再开启蒸汽阀18和电加热器15，使由外圆筒21、内圆筒14、上圆形水平面板8和下圆形水平面板22构成的夹套内蒸汽被二次加热，二次加热后的再热蒸汽先后通过再热蒸汽管20、再热蒸汽导入管24进入空心转轴10和空心转盘11的空腔中，升温加热，并与填料13进行间接换热，待温度达到工艺设定参数后，从给料器1开始加入湿物料；湿物料进入扰动的高温填料13中，被快速分散在高温扰动填料13之间，并与填料13进行直接换热，完成物料快速干燥脱水和研磨分散；湿物料中水分蒸发产生水汽从干燥器顶部的排汽管4出汽口排出；干燥脱水并分散研磨后的剩下的固体干物料，则随填料13扰动向下移动，最终通过筛板28从排渣管29的出渣口排出，并回收另作他用，完成干燥过程。空心转轴10及空心转盘11中的蒸汽换热后，产生的冷凝水汇集在干燥器底部，通过1#排水管25和排水阀27排出，夹套中的冷凝水则经过2#排水管26和排水阀27排出，并回收另作它用。
Claims (8)
1.一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法，其特征在于，该方法的步骤为：
1)先启动搅拌器，将搅拌器转速调至设定参数，再将填料加入干燥器本体中，填料填充在干燥器本体内圆筒与空心转轴及空心转盘之间的空间内，并在空心转轴及空心转盘的转动力带动下形成扰动填料；
2)开启余热蒸汽阀和电加热器，使进入环形夹套内的余热蒸汽再加热，产生高温再热蒸汽，高温再热蒸汽通过再热蒸汽管和再热蒸汽导入管进入空心转轴及空心转盘内使其升温加热，并与填料进行换热，待温度达到工艺设定参数后，开始加入湿物料；
3)经向干燥器本体中加入湿物料，使湿物料进入扰动的高温填料中，在扰动的高温填料作用下，湿物料快速分散在高温扰动填料之间，并与填料进行直接换热，得以干燥脱水和研磨分散；湿物料中水分蒸发产生水汽从干燥器本体顶部的排汽管排出；干燥脱水并分散研磨后的剩下的固体干物料，则随填料扰动向下移动，通过筛板从排渣管排出，并回收另作它用，完成干燥过程；
4)环形夹套和空心转轴及空心转盘中的蒸汽换热后，产生的冷凝水汇集在环形夹套和空心转轴的底部，通过冷凝水排水管和排水阀排出，并回收另作它用。
2.根据权利要求1所述的一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法，其特征在于，所述湿物料为含高含盐废水、烟气脱硫石膏、电石泥、河道污泥或城市污泥。
3.根据权利要求1所述的一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法，其特征在于，所述余热蒸汽是指生产过程中产生的废热蒸汽，包括燃煤电厂产生的乏汽、蒸汽粉碎系统产生的废热蒸汽、蒸压釜排放的废热蒸汽、多效蒸发产生的废热蒸汽或冶炼渣熄渣产生的废热蒸汽。
4.根据权利要求1所述的一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法，其特征在于，所述高温再热蒸汽的温度为120℃-450℃，压力为0.2-0.5MPa。
5.一种采用权利要求1所述的一种利用废热蒸汽干燥脱水的方法的装置，其特征在于：所述装置包括干燥器本体、给料器、搅拌器、填料、排汽管、筛板、排渣管、排水阀、若干电加热器、1#测温仪、2#测温仪、3#测温仪、压力计、安全阀、蒸汽阀、蒸汽管、再热蒸汽管、1#排水管、2#排水管、再热蒸汽导入管和中央控制器，所述干燥器本体由上圆形水平面板、下圆形水平面板、内圆筒和外圆筒构成，所述内圆筒和外圆筒设在上圆形水平面板和下圆形水平面板之间，且内、外圆筒构成环间距为50-150毫米的环形夹套，所述上圆形水平面板设有给料器入料口、上轴承座安装口、填料给入口、排汽管进汽口、若干电加热器安装口、1#测温仪安装口、2#测温仪安装口、3#测温仪安装口、压力计安装口和安全阀安装口，所述下圆形水平面板设有出渣口、下轴承座安装口和排水口；所述上轴承座装在上轴承座安装口中并位于上圆形水平面板的圆心位置，所述电加热器安装口成圆周对称分布在上圆形水平面板的周边，所示若干电加热器装在电加热器安装口中且垂直竖向位于环形夹套中，所述给料器、排汽管、压力计和安全阀分别装在给料器入料口、排汽管进汽口、压力计安装口和安全阀安装口上并且位于上轴承座的周围，所述1#测温仪装在1#测温仪安装口上并位于内圆筒中，所述2#测温仪和3#测温仪装在2#测温仪安装口和3#测温仪安装口上并位于环形夹套中；所述搅拌器由变频电机、上轴承座、空心转轴、空心转盘、导料板和下轴承座组成，所述下轴承座装在下圆形水平面板中心设置的下轴承座安装口中，所述空心转轴的上下两端装在上轴承座和下轴承座中且空心转轴的上端通过联轴器与变频电机连接，所述空心转轴竖向位置上等距离设有若干个水平空心转盘，所述空心转盘的上下表面和侧面设有导料板，所述空心转盘的空心腔通过空心转轴上设置的蒸汽入口和冷凝水出口与空心转轴的空腔连通；填料充填于内圆筒内壁与空心转轴及空心转盘外壁所构成的空间内；所述空心转轴下端面上设有再热蒸汽导入管口和空心转轴排水管口，所述再热蒸汽导入管装在再热蒸汽导入管口上并位于空心转轴的空腔中，所述1#排水管装在空心转轴排水管口处；所述再热蒸汽导入管的进汽口通过法兰盘与再热蒸汽管出汽口连接，所述再热蒸汽管进汽口通过法兰盘与外圆筒上部设置的再热蒸汽出口连接；所述2#排水管的一端与设在下圆形水平面板上的排水口连接，所述2#排水管的另一端与1#排水管设置的进水口连接，所述排水阀装在1#排水管上并位于1#排水管进水口的下边，所述排渣管与下圆形水平面板上设置的出渣口连接，所述筛板装在出渣口上，所述蒸汽管与外圆筒上部设置的蒸汽入口连接，所述蒸汽阀装在蒸汽管上；所述1#测温仪、2#测温仪、3#测温仪、变频电机、电加热器均通过电缆线与中央控制器连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述填料为耐高温、耐磨损、抗挤压的规则形状颗粒，所述填料的粒度10-30毫米，表观密度500-1200kg/m3，耐受温度600℃以下，搅拌磨损率小于5％，压碎值小于10％。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空心转盘外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的1.2-1.5倍；所述空心转盘上的导流板外边沿到环形夹套内圆筒内壁之间的距离为填料直径的0.3-0.6倍。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空心转盘整体呈飞碟型，其最大高度与半径比取值为1:5-1:10；所述空心转盘之间的距离等于空心转盘最大高度与导流板高度总和的1-2倍；所述导流板高度设置为填料直径的0.3-0.8倍，导流板内边沿与空心转轴最近壁的距离为填料直径的3-5倍。
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