CN111473627A - 一种快速除湿干燥方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速除湿干燥方法及系统，提供封闭的动态结晶干燥室，使待干燥物处于运动状态下完成结晶干燥加工；并往动态结晶干燥室中送入干燥热风，干燥热风在动态结晶干燥室内按正压方式运动，对回收风进行除尘、冷却、除湿及加热后循环输送到动态结晶干燥室；除尘过程排放部分潮湿风，冷却过程补充新风。系统由动态结晶干燥罐、除尘器、冷凝器、转轮除湿干燥机组、结晶干燥鼓风机及干燥加热器组成，实现待干燥物的结晶干燥加工，还提供干燥热风的循环利用。正压送风，使干燥热风与待干燥物充分均匀接触，可达到均匀、快速的去除待干燥物中的水分子，干燥快，能耗低。干燥的PET塑料中，乙醛产生量在5以下，具有极佳地经济效益和社会效益。

Description

一种快速除湿干燥方法及系统

技术领域

本发明涉及除湿干燥技术领域，尤其是涉及工程塑料颗粒除湿干燥。

背景技术

工业生产中，塑料颗粒的含水率是一个十分重要控制指标，在使用之前常常需要对其进行预结晶以及除湿干燥。目前，由于干燥工艺及设备的缺陷，不仅存在干燥时间长、能耗大，而且塑料颗粒干燥后含水率大都在80ppm到150ppm，波动较大；含水率高或不稳定对后续的注塑或者挤出成型造成很大的影响，成型件表面会有烟花状泡带、银丝、气孔等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速除湿干燥方法，很好地解决现有技术问题，提升干燥速度及效率，含水率低至40~60ppm，且稳定。

本发明的再一目的在于提供一种快速除湿干燥系统，满足上述方法实施，并很好地解决现有技术问题，提升干燥速度及效率，能耗低，节能环保。

为达到上述的第一个目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速除湿干燥方法，该方法是：

S1、提供一封闭的动态结晶干燥室，该动态结晶干燥室满足盛装待干燥物并使待干燥物处于运动状态下完成结晶干燥加工；

S2、往动态结晶干燥室中送入干燥热风，该干燥热风在动态结晶干燥室内按正压方式运动，干燥热风从动态结晶干燥室的近端移动到动态结晶干燥室的远端并做回收处理，定义为回收风；

S3、对回收风进行除尘、冷却、除湿及加热后循环输送到动态结晶干燥室；其中除尘过程排放部分潮湿风，而冷却过程补充新风，除湿是基于转轮除湿方式进行。

上述方案进一步是，所述动态结晶干燥室竖立设置，通过搅拌方式使待干燥物处于运动状态，干燥热风进入动态结晶干燥室后由下往上运动。

上述方案进一步是，所述动态结晶干燥室内的搅拌实现待干燥物向上翻涌形态。

上述方案进一步是，所述干燥热风分两路进入动态结晶干燥室，一路干燥热风进入动态结晶干燥室后由下往上螺旋运动；一路干燥热风经搅拌部件的内部吹出并跟随搅拌动作对待干燥物进行结晶干燥加工。

为达到上述的第二个目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速除湿干燥系统，其具有：

动态结晶干燥罐，该动态结晶干燥罐中设有封闭的动态结晶干燥室，动态结晶干燥室中设有竖立设置的搅拌轴，该搅拌轴的轴向方向间隔布设搅拌叶，动态结晶干燥罐的下端设有连通动态结晶干燥室的进风口，而动态结晶干燥罐的上端设有连通动态结晶干燥室的排风口；

除尘器，该除尘器通过回收管道连接动态结晶干燥罐的排风口，接收动态结晶干燥罐排出的回收风并给予除尘清洁；除尘器上设有潮湿风排放口，用于分流排出部分潮湿风；

冷凝器，该冷凝器用于对经过除尘器后获得的清洁回收风进行冷凝去除水分，所述冷凝器上设有新风补充口，用于补充新风并与清洁回收风混合在一起；

转轮除湿干燥机组，该转轮除湿干燥机组包括有转轮、再生风机及再生加热器，转轮上的除湿区进风端与冷凝器连接，用于处理干燥冷凝器输出的冷却风，转轮上的除湿区出风端与结晶干燥鼓风机连接；

干燥加热器，该干燥加热器靠近动态结晶干燥罐布设，用于对结晶干燥鼓风机送出的干燥风加热并经过动态结晶干燥罐的进风口导入动态结晶干燥室中，干燥热风在动态结晶干燥室中运动而达到对动态结晶干燥室内的待干燥物进行结晶干燥。

上述方案进一步是，所述动态结晶干燥罐的进风口分两路，一路直接导入动态结晶干燥室的下端并实现干燥热风由下往上螺旋运动；一路连接搅拌轴，该搅拌轴内部设有导风流道，实现将干燥热风输送并从搅拌轴和/或搅拌叶上出风。

上述方案进一步是，所述动态结晶干燥罐是中空柱状，动态结晶干燥罐的下端呈锥体形状设计，动态结晶干燥室的下端设有锥状分流网，该锥状分流网均化干燥热风进入动态结晶干燥室；所述动态结晶干燥罐上端的排风口相对搅拌轴的轴线对称布置，不同排风口汇集连通回收管道。

上述方案进一步是，所述搅拌叶上设有带倾斜角度的螺旋搅拌面，搅拌叶搅拌待干燥物并有推动待干燥物向上翻涌的推动力。

上述方案进一步是，所述转轮上还设有冷却区，该冷却区吸收除湿区出风端的部分干燥风，冷却区、再生风机、再生加热器及转轮的再生区形成转轮再生体系。

上述方案进一步是，所述冷凝器的新风补充口基于文丘里原理式补充新风，冷凝器输出的冷却风进入转轮的风速小于3米/秒。

本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：

1、传统负压工作方式存在热风进入后受负压影响直线快速吸走，导致与物料接触不充分，存在干燥不均匀；而本发明的除湿干燥方法采用干燥热风正压工作，保证干燥热风在动态结晶干燥室中流动的稳态，有助于干燥热风在待干燥物表面流动扩散，全方位接触待干燥物的表面，配合待干燥物的动态，使干燥热风与待干燥物充分接触，可达到均匀、快速的去除待干燥物中的水分子。干燥快，能耗低。试验表明，在室温25℃的环境下，传统干燥1顿物料需要4小时，而本发明的方法只需要1~2小时，能耗只是传统的25~50%，节能，省成本。

2、充分利用流体力学特性，达到干燥热风在动态结晶干燥室中全方位、无死角的干燥待干燥物，减少干燥时间，塑料颗粒干燥后含水率稳定在40~60ppm，利于后续加工作业，且有效减少塑料颗粒干燥过程产生不环保的物质，如乙醛等；以常用的PET塑料为例，试验表明，传统干燥相同量的PET塑料需要停留时间长且干燥不均匀，局部过热，导致乙醛产生量大于6；而采用本发明干燥相同量的PET塑料需要时间短且干燥温度均匀，乙醛产生量仅仅是5以下，减少有害物质，符合环保要求。

3、除湿干燥系统结构科学、合理，能连续性、稳定性的运行，干燥速度及效率高，且有效降低能耗，节能环保，效能比高。

附图说明：

附图1为本发明原理结构示意图；

附图2为本发明提供的除湿干燥系统较佳实施例结构示意图；

附图3为图2实施例的另一视角结构示意图。

具体实施方式：

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参阅图1所示，是本发明原理结构示意图，本发明有关一种快速除湿干燥方法，该方法可以是在PLC控制环境下实施，提升可操作性及智能性，至少包括以下步骤：

S1、提供一封闭的动态结晶干燥室，该动态结晶干燥室满足盛装待干燥物并使待干燥物处于运动状态下完成结晶干燥加工；优选地，动态结晶干燥室竖立设置，通过搅拌方式使待干燥物处于运动状态，搅拌速度可调。动态结晶干燥室内的搅拌进一步优选是实现待干燥物向上翻涌形态，配合重力，实现待干燥物在动态结晶干燥室上下运动，有助于结晶干燥工作。

S2、往动态结晶干燥室中送入干燥热风，干燥热风进入动态结晶干燥室后由下往上运动，该干燥热风在动态结晶干燥室内按正压方式运动，保证干燥热风在动态结晶干燥室中流动的稳态以及有助于干燥热风在待干燥物表面流动扩散，达到较为自然化的结晶干燥环境，不会出现负压快速吸走热风的状况；因此，使干燥热风与待干燥物充分接触，待干燥物表面干燥温度均衡，可达到均匀、快速的去除待干燥物中的水分子。干燥热风从动态结晶干燥室的近端移动到动态结晶干燥室的远端并做回收处理，定义为回收风。

S3、对回收风进行除尘、冷却、除湿及加热后循环输送到动态结晶干燥室；其中除尘过程排放部分潮湿风，而冷却过程补充新风，除湿是基于转轮除湿方式进行。具体地，所述干燥热风分两路进入动态结晶干燥室，一路干燥热风进入动态结晶干燥室后由下往上螺旋运动，形成螺旋风，与待干燥物表面充分均匀接触；一路干燥热风经搅拌部件的内部吹出并跟随搅拌动作对待干燥物进行结晶干燥加工，可实现干燥热风由内往外扩散，与螺旋风交融作用待干燥物，达到干燥热风全面且均匀的接触待干燥物，提升干燥速度及质量。该回收风经过除尘、冷却、除湿及加热后可以持续循环进行结晶干燥，并增加排放及补充之动作，平衡动态结晶干燥室的工作压力，排除水汽，有效改善干燥热风的质量，提升结晶干燥工作的速度及效率，同时还可优化回收风的除湿工作，降低能耗，节约运行成本。

参阅图1、2、3所示，是本发明较佳实施例结构示意图，本发明有关一种快速除湿干燥系统，该系统可以利用现有控制技术，在PLC控制下运行，当然也可以是单片机控制，达到方便控制工作，并具有相应干燥监控，给予干燥工作把关。该快速除湿干燥系统具有动态结晶干燥罐1、除尘器2、冷凝器3、转轮除湿干燥机组4、结晶干燥鼓风机5及干燥加热器6，实现待干燥物的结晶干燥加工，同时还提供干燥热风的循环利用。

该动态结晶干燥罐1中设有封闭的动态结晶干燥室11，动态结晶干燥室11中设有竖立设置的搅拌轴12，该搅拌轴12的轴向方向间隔布设搅拌叶13，搅拌轴12连接动力系统，实现转动，并搅拌轴12带着搅拌叶13旋转搅动动态结晶干燥室11中的待干燥物。图中，搅拌叶13沿搅拌轴12的轴向方向间隔错向外伸，搅拌叶13外伸的长度接近动态结晶干燥室11的内壁，保证搅拌幅度。动态结晶干燥罐1的下端设有连通动态结晶干燥室11的进风口，而动态结晶干燥罐1的上端设有连通动态结晶干燥室11的排风口。

该除尘器2通过回收管道21连接动态结晶干燥罐1的排风口，除尘器2接收动态结晶干燥罐1排出的回收风并给予除尘清洁，以便回收再使用。除尘器2上设有潮湿风排放口22，用于分流排出部分潮湿风，适当减少潮湿风量，这样可减轻回收风的后续除湿工作，达到降低能耗，提升干燥速度；同时还可很好地平衡动态结晶干燥室11的风压，确保在正压环境下干燥作业。本实施例优选除尘器2是高压脉冲除尘器，可有效、快速地对回收风清洁，提升工作速度。

该冷凝器3用于对经过除尘器2后获得的清洁回收风进行冷凝去除水分，通过降温使清洁回收风的水分结晶排除，获得第一道回收风的除湿。同时，所述冷凝器3上设有新风补充口31，用于补充新风并与清洁回收风混合在一起，增加风量，并改善风的质量。本实施例选择在冷凝器3上补充新风，结构科学、合理，优化系统结构，便于制作。进一步地，冷凝器3的新风补充口31可采用基于文丘里原理式补充新风，利用风压自吸，不需另加驱动动力机构，简化结构，还可节约能源，降低能耗，提升效能比。本实施例中，冷凝器3输出的冷却风进入转轮的风速优选小于3米/秒，这样可保证冷却风干燥率，利于提升后续结晶干燥功效。

该转轮除湿干燥机组4包括有转轮41、再生风机42及再生加热器43，转轮除湿干燥机组4的工作原理为现有技术，在此做赘述。本发明的转轮41上除了设有除湿区411、再生区413外，还增加设有冷却区412，冷却区412可通过水冷方式运行，当然也可以是电子式冷却，在此不限制。该转轮41上的除湿区411进风端与冷凝器3连接，用于处理干燥冷凝器3输出的冷却风，转轮41上的除湿区411出风端与结晶干燥鼓风机5连接。所述转轮41上的冷却区412还通过管道吸收除湿区411出风端的部分干燥风，由此实现冷却区412、再生风机42、再生加热器43及转轮41的再生区413形成转轮再生体系，该技术进一步通过回收再利用，用于转轮再生，相对传统利用新风进行再生的方式，可极大地提升系统的节能功效，符合节能环保要求，具有极大的经济效益和社会效益。本实施例优选转轮41非标形式，转轮41的除湿区411面积依据动态结晶干燥室11的容积成正比设计，以达到快速除湿干燥功效。

该干燥加热器6靠近动态结晶干燥罐1布设，用于对结晶干燥鼓风机5送出的干燥风加热并经过动态结晶干燥罐1的进风口导入动态结晶干燥室11中，干燥热风在动态结晶干燥室11中运动而达到对动态结晶干燥室11内的待干燥物进行结晶干燥。干燥加热器6靠近动态结晶干燥罐1布设，减少了干燥热风的吹送过程的热能损耗，使干燥加热器6出来的干燥热风能够第一时间接触作用动态结晶干燥室11中的待干燥物，提升结晶干燥效果。结晶干燥鼓风机5布设在转轮除湿干燥机组4和干燥加热器6之间，达到正压输送干燥热风到动态结晶干燥罐1的进风口，实现动态结晶干燥室11是在正压环境下干燥工作，同时结晶干燥鼓风机5设置干燥加热器6的进风端，不会影响干燥风加热，也有效减少了干燥热风的吹送过程的热能损耗，具有节能功效。本实施例中，优选干燥加热器6出来的干燥热风温度为165±5℃，符合塑料颗粒结晶干燥要求，也避免过热导致塑料颗粒变性。干燥加热器6为现有加热器，在此不再赘述其工作原理。

参阅图1、2、3所示，本实施例中，所述动态结晶干燥罐1的进风口分两路，一路直接导入动态结晶干燥室11的下端并实现干燥热风由下往上螺旋运动，实现由下往上的竖向螺旋辐射，与待干燥物表面充分均匀接触；一路连接搅拌轴12，该搅拌轴12内部设有导风流道121，实现将干燥热风输送并从搅拌轴12和/或搅拌叶13上出风，实现干燥热风跟随搅拌轴12和/或搅拌叶13转动辐射，增加干燥热风流动，并加热搅拌轴12和搅拌叶13，使搅拌轴12和搅拌叶13在搅拌的同时还具有热辐射性能，进一步干燥待干燥物，也让动态结晶干燥室内的温度更均衡，降低温差，提升结晶干燥效果。两路干燥热风交融配合，使干燥热风在动态结晶干燥室中达到全方位、无死角的干燥待干燥物，配合待干燥物的运动形态，使干燥热风与待干燥物充分接触，待干燥物表面温度均衡，实现待干燥物表面均匀排除水分，不会出现温度导致的局部过热现象，可达到均匀、快速的去除待干燥物中的水分子。

参阅图1、2、3所示，本实施例中，所述动态结晶干燥罐1是中空柱状，形体结构紧凑，动态结晶干燥罐1的下端呈锥体形状设计，方便物料进出。动态结晶干燥室11的下端设有锥状分流网14，该锥状分流网14均化干燥热风进入动态结晶干燥室11，使干燥热风均匀流动。所述动态结晶干燥罐1上端的排风口相对搅拌轴12的轴线对称布置，不同排风口汇集连通回收管道21，该结构有助于动态结晶干燥室11内均衡排风，减少压差，也保证了动态结晶干燥室11内干燥均匀性。本实施例中，所述搅拌叶13上设有带倾斜角度的螺旋搅拌面，搅拌叶13搅拌待干燥物并有推动待干燥物向上翻涌的推动力，搅拌速度可调，这样，动态结晶干燥室内的搅拌进一步实现待干燥物向上翻涌形态，配合重力，实现待干燥物在动态结晶干燥室上下运动，有助于结晶干燥工作。

综上所述，本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：

1、传统负压工作方式存在热风进入后受负压影响直线快速吸走，导致与物料接触不充分，存在干燥不均匀；而本发明的除湿干燥方法采用干燥热风正压工作，保证干燥热风在动态结晶干燥室中流动的稳态，有助于干燥热风在待干燥物表面流动扩散，全方位接触待干燥物的表面，配合待干燥物的动态，使干燥热风与待干燥物充分接触，可达到均匀、快速的去除待干燥物中的水分子，干燥快，能耗低。试验表明，在室温25℃的环境下，传统干燥1顿物料需要4小时，而本发明的方法只需要1~2小时，能耗只是传统的25~50%，节能，省成本。

2、充分利用流体力学特性，达到干燥热风在动态结晶干燥室中全方位、无死角的干燥待干燥物，减少干燥时间，塑料颗粒干燥后含水率稳定在40~60ppm，利于后续加工作业，且有效减少塑料颗粒干燥过程产生不环保的物质，如乙醛等，减少有害物质，符合环保要求。

3、除湿干燥系统结构科学、合理，能连续性、稳定性的运行，干燥速度及效率高，且有效降低能耗，节能环保，效能比高。以常用的PET塑料为例，传统干燥机需要4~6小时才能干燥好一桶料。现在只需要1小时，并且还降低了整体的能耗，也减少了对设备的维护需求，从而提高了生产效率并控制了生产成本，具有极佳地经济效益和社会效益。

以PET塑料生产制作饮料瓶为例，比对传统干燥和本发明干燥生产的PET及其成型品乙醛含量，经过试验验证如下：

PET及其成型品乙醛含量检测报告单

由上表可知，本发明不仅实现PET的快速干燥，还有效减少乙醛产生；传统干燥的PET及其成型品乙醛含量最高是8.104，最低是6.565；而本发明干燥的PET及其成型品乙醛含量最高是3.881，最低是3.089，本发明干燥的PET及其成型品乙醛含量远远低于传统干燥模式，具有极佳地经济效益和社会效益。

以上结合实施方式对本发明做了详细说明，只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限定本发明的保护范围，故凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速除湿干燥方法，其特征在于：该方法是，

S1、提供一封闭的动态结晶干燥室，该动态结晶干燥室满足盛装待干燥物并使待干燥物处于运动状态下完成结晶干燥加工；

S2、往动态结晶干燥室中送入干燥热风，该干燥热风在动态结晶干燥室内按正压方式运动，干燥热风从动态结晶干燥室的近端移动到动态结晶干燥室的远端并做回收处理，定义为回收风；

S3、对回收风进行除尘、冷却、除湿及加热后循环输送到动态结晶干燥室；其中除尘过程排放部分潮湿风，而冷却过程补充新风，除湿是基于转轮除湿方式进行。

2.根据权利要求1所述的一种快速除湿干燥方法，其特征在于：所述动态结晶干燥室竖立设置，通过搅拌方式使待干燥物处于运动状态，干燥热风进入动态结晶干燥室后由下往上运动。

3.根据权利要求2所述的一种快速除湿干燥方法，其特征在于：所述动态结晶干燥室内的搅拌实现待干燥物向上翻涌形态。

4.根据权利要求2所述的一种快速除湿干燥方法，其特征在于：所述干燥热风分两路进入动态结晶干燥室，一路干燥热风进入动态结晶干燥室后由下往上螺旋运动；一路干燥热风经搅拌部件的内部吹出并跟随搅拌动作对待干燥物进行结晶干燥加工。

5.一种快速除湿干燥系统，其特征在于：具有：

动态结晶干燥罐（1），该动态结晶干燥罐（1）中设有封闭的动态结晶干燥室（11），动态结晶干燥室（11）中设有竖立设置的搅拌轴（12），该搅拌轴（12）的轴向方向间隔布设搅拌叶（13），动态结晶干燥罐（1）的下端设有连通动态结晶干燥室（11）的进风口，而动态结晶干燥罐（1）的上端设有连通动态结晶干燥室（11）的排风口；

除尘器（2），该除尘器（2）通过回收管道（21）连接动态结晶干燥罐（1）的排风口，接收动态结晶干燥罐（1）排出的回收风并给予除尘清洁；除尘器（2）上设有潮湿风排放口（22），用于分流排出部分潮湿风；

冷凝器（3），该冷凝器（3）用于对经过除尘器（2）后获得的清洁回收风进行冷凝去除水分，所述冷凝器（3）上设有新风补充口（31），用于补充新风并与清洁回收风混合在一起；

转轮除湿干燥机组（4），该转轮除湿干燥机组（4）包括有转轮（41）、再生风机（42）及再生加热器（43），转轮（41）上的除湿区（411）进风端与冷凝器（3）连接，用于处理干燥冷凝器（3）输出的冷却风，转轮（41）上的除湿区（411）出风端与结晶干燥鼓风机（5）连接；

干燥加热器（6），该干燥加热器（6）靠近动态结晶干燥罐（1）布设，用于对结晶干燥鼓风机（5）送出的干燥风加热并经过动态结晶干燥罐（1）的进风口导入动态结晶干燥室（11）中，干燥热风在动态结晶干燥室（11）中运动而达到对动态结晶干燥室（11）内的待干燥物进行结晶干燥。

6.根据权利要求5所述的一种快速除湿干燥系统，其特征在于：所述动态结晶干燥罐（1）的进风口分两路，一路直接导入动态结晶干燥室（11）的下端并实现干燥热风由下往上螺旋运动；一路连接搅拌轴（12），该搅拌轴（12）内部设有导风流道（121），实现将干燥热风输送并从搅拌轴（12）和/或搅拌叶（13）上出风。

7.根据权利要求5或6所述的一种快速除湿干燥系统，其特征在于：所述动态结晶干燥罐（1）是中空柱状，动态结晶干燥罐（1）的下端呈锥体形状设计，动态结晶干燥室（11）的下端设有锥状分流网（14），该锥状分流网（14）均化干燥热风进入动态结晶干燥室（11）；所述动态结晶干燥罐（1）上端的排风口相对搅拌轴（12）的轴线对称布置，不同排风口汇集连通回收管道（21）。

8.根据权利要求5或6所述的一种快速除湿干燥系统，其特征在于：所述搅拌叶（13）上设有带倾斜角度的螺旋搅拌面，搅拌叶（13）搅拌待干燥物并有推动待干燥物向上翻涌的推动力。

9.根据权利要求5所述的一种快速除湿干燥系统，其特征在于：所述转轮（41）上还设有冷却区（412），该冷却区（412）吸收除湿区（411）出风端的部分干燥风，冷却区（412）、再生风机（42）、再生加热器（43）及转轮（41）的再生区（413）形成转轮再生体系。

10.根据权利要求5所述的一种快速除湿干燥系统，其特征在于：所述冷凝器（3）的新风补充口（31）基于文丘里原理式补充新风，冷凝器（3）输出的冷却风进入转轮的风速小于3米/秒。

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