CN112728884B - 一种带有导向管感应加热的喷动床干燥装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，在喷动床的圆锥段与圆柱段交界处设置金属导向管，在喷动床外部缠绕感应线圈，同时在喷动床物料中混入金属球，感应线圈通电感应使得金属导向管发热，对喷动床内物料进行干燥，可以增强物料在导向管式喷动床环形区的干燥效率；同时可根据光纤温度传感器及热电偶的温度实时调节感应电源的输出功率。本发明设计科学合理，可提高物料干燥的均匀程度，增加换热干燥面积，并实现喷动床内温度的灵活调节，提高干燥效率。

Description

一种带有导向管感应加热的喷动床干燥装置及方法
技术领域
本发明属于农产品干燥设备技术领域，涉及颗粒物料的干燥及加热设备，特别涉及一种带有导向管感应加热的喷动床干燥装置及方法。
背景技术
喷动床作为一种高效的气固接触装置，已被广泛的应用于各种化工过程。随着对喷动床研究的深入，其在干燥、固态物混合、粉碎、废弃橡胶低温热解等领域得到广泛的应用。
传统的浸入式换热器中有限数量的管道、管道对流场的影响与结垢对接触热阻的增加等特性均会降低传热效率进而影响干燥效果。2015年，白锋针对导向管喷动床床层与埋管表面的换热特性的研究提及了床内温度呈现不均一的现象。2011年，A.Stresing提出一种利用交变的电磁场将能量输入流化床的非接触加热方法。2017年，VesselinV.Idakiev针对感应加热流化床的固体干燥实验表明，感应加热相较传统热风加热有升温，降温时间短的特点。对于传统的热风加热，由于其管道上设有保温层，换热器本身的升温降温均需要较长的时间，从而导致干燥设备的启停时间较长，无法对喷动床内温度进行精准的控制。
VesselinV.Idakiev在2018年对感应加热流化床涂敷实验的研究中介绍了一种流化床用感应加热装置。该装置由水泵，感应电源，振荡电路，冷却水水槽组成。该装置不具备根据温度对感应电源输出功率进行调节的功能，没有发挥感应加热可以实现灵活温度调节的优势。
通过对公开专利的检索，发现3篇与本专利申请相似的公开专利文献：
对比文件1公开号为：CN 10848919 A，专利题目为：一种湿麻渣干燥系统及湿麻渣干燥方法。其系统包括喷动床和旋风分离器；在喷动床上设置进风口通过进风管路，气体缓冲罐与罗茨鼓风机相连，并于管路上设置电加热器对进入喷动床的气体进行加热。通过罗茨鼓风机将气体送入喷动床对湿麻渣进行干燥。该装置使用热风加热，导致装置启停时间长，无法快速精准调节喷动床内温度。
对比文件2公开号为：CN 210425897 U，专利题目为：一种中药炮制喷动床干燥装置。包括烘干筒、盖板、搅拌电机、滑槽、滑板、齿轮、驱动箱、底板、搅拌棒、加热丝、驱动齿轮、传动轴、进料组件和驱动电机组成。利用位于烘干筒中空内壁缠绕的加热丝进行加热。加热丝加热时，加热丝结垢，加热丝数量，加热丝的分布，均会影响加热效果进而影响干燥效果。
对比文件3公开号为：CN 201842833 U，专利题目为：一种菜籽油压榨预处理装置。该装置的油菜籽干燥段包括喷动床、导向管、风机、翅片加热器与脉冲发生器等。其中翅片与脉冲发生器连接产生脉冲热气流对喷动床内物料进行干燥。该装置同样由于使用了热风加热导致装置启停时间长，无法对喷动床内温度进行快速精准的调节。
综上所述，使用感应加热可以提升喷动床的干燥，加热性能。由于感应加热具有快速升温快速降温的优点，可以实现对喷动床内温度变化的快速精准调节。用于发热的金属球与物料均匀混合，相互碰撞，可以提高干燥均匀性，避免结垢对干燥效果的影响。由于金属导向管在感应加热时发热，发热的金属球与物料均匀混合，可以强化物料在喷动床环形区的干燥。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有导向管感应加热的喷动床干燥装置及方法，物料与喷动床内的金属球均匀混合，通过金属导向管发热提高物料在喷动床环形区的干燥效率，保证干燥均匀性；同时，借助感应加热快速升温快速降温的特性将床内温度控制在某一区间内，提升喷动床总体干燥效率。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，其特征在于：包括安装于喷动床支架上的喷动床、气体输送单元、感应加热单元及冷却循环单元，所述气体输送单元包括风机、流量计及气体进气管，所述风机通过气体进气管连接至所述喷动床底部；所述感应加热单元包括感应电源、振荡电路、感应线圈及金属导向管，所述喷动床内设置有金属导向管，所述喷动床外部缠绕所述感应线圈，所述感应电源、振荡电路及感应线圈依次连接；所述冷却循环单元包括冷却水水槽、冷却水进水管、冷却水出水管及水泵，所述冷却水水槽内设置有若干冷却水进水管及冷却水出水管，所述若干冷却水进水管及冷却水出水管通过水泵分别连接至所述振荡电路、感应电源及感应线圈。
而且，所述喷动床的气体进气管上设置有第一热电偶，所述喷动床的气体出气管上设置有第二热电偶，所述喷动床上部通过光纤温度传感器夹具夹持安装有光纤温度传感器，所述第一热电偶、第二热电偶及光纤温度传感器均连接至所述感应电源。
而且，所述喷动床的气体出气管上设置有气体循环单元，所述气体循环单元包括依次连接的旋风分离器及气体干燥器，所述气体出气管连接至所述旋风分离器，所述气体干燥器连接至所述风机。
而且，所述喷动床上感应线圈的缠绕高度与所述金属导线管的高度一致。
而且，所述喷动床内设置有若干金属球。
而且，所述喷动床及喷动床支架采用绝缘材料制成。
一种带有导向管感应加热的喷动床干燥方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
1)添加金属球：将一定量的金属球加入喷动床内，随后打开风机，气体经过流量计进入喷动床，使金属球在床内循环；
2)打开冷却循环单元：冷却水自冷却水水槽通过若干冷却水进水管经水泵流入感应线圈、振荡电路及感应电源进行冷却，冷却完的水由冷却水出水管排出至冷却水水槽；
3)感应加热：电流由感应电源经振荡电路流入感应线圈，感应线圈与喷动床内的金属导向管及金属球感应，金属导向管及金属球发热；
4)加入物料：当喷动床内温度达到某一定值后将物料从喷动床进料口加入，物料与金属球一同循环加热；
5)功率调节：根据第一热电偶、第二热电偶及光纤温度传感器测得的温度对感应电源的输出功率进行调节，使喷动床内温度控制在一定范围内以提升干燥效率；
6)干燥物料：金属导向管与金属球在喷动床内感应发热对物料进行干燥，同时物料在喷动床内不断循环以达到均匀干燥的目的；待喷动床出口处的第二热电偶温度达到指定温度后维持一段时间完成在喷动床内对物料的干燥，期间以一定时间为间隔取样测量物料的含水率，当含水率达到指定值或变化趋于稳定则可认为干燥过程结束；
7)废气循环：从喷动床气体出气管排出的废气由旋风分离器分离过滤后送入气体干燥器进行干燥，干燥的气体通入风机进行循环利用；
8)卸料：将干燥完成的物料自卸料口卸出，完成干燥。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，喷动床的气体进气管上设置有第一热电偶，喷动床的气体出气管上设置有第二热电偶，喷动床上部通过光纤温度传感器夹具夹持安装有光纤温度传感器，第一热电偶、第二热电偶及光纤温度传感器均连接至感应电源，具有感应加热快速升温，快速降温的特点，可以将床层温度控制在某一范围内，以提升干燥效率，同时大幅度缩短设备的启停时间。
3、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，利用喷动床使物料与金属球一同循环，均匀混合；金属球与物料均匀混合可增大换热面积，同时金属球充当内热源对物料进行加热可以获得均匀的干燥效果。
4、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，喷动床可使物料在循环过程中激烈摩擦碰撞，故金属球在同物料共同循环的过程中可以通过与金属球，壁面，物料，导向管间的碰撞来去除其上的结垢。
5、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，感应电源及感应线圈不与物料直接接触，与物料直接接触的导向管和金属球结构简单，易于清洗更换。
6、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，通过感应加热的方式使加入喷动床中的金属球与导向管一同发热，从而在兼具导向管作业适应性强压降小的优点的同时提升了物料在喷动床环形区的干燥效率。
7、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，气体循环单元包括依次连接的旋风分离器及气体干燥器，气体出气管连接至旋风分离器，气体干燥器连接至风机，能够对废气进行循环利用，达到对能源更高效的利用。
8、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，喷动床上感应线圈的缠绕高度与金属导线管的高度一致，提高金属导向管、金属球与感应线圈的接触面积，保证加热效率。
9、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，喷动床内设置有若干金属球，金属球与金属导向管共同对物料进行加热，提高物料的加热均匀性，提高物料与金属球的混合均匀性，保证干燥效率。
10、本发明的带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，喷动床及喷动床支架采用绝缘材料制成，起到绝缘效果，保证操作安全性。
11、本发明设计科学合理，可提高物料干燥的均匀程度，增加换热干燥面积，并实现喷动床内温度的灵活调节，提高干燥效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明喷动床金属导向管段的局部剖视图；
图3为本发明金属球的感应加热温度曲线图。
附图标记说明
1-水泵、2-感应电源、3-光纤温度传感器、4-冷却水水槽、5-振荡电路、6-卸料口、7-第一热电偶、8-流量计、9-风机、10-喷动床支架、11-感应线圈、12-喷动床、13-气体干燥器、14-进料口、15-光纤温度传感器夹具、16-旋风分离器、17-第二热电偶、18-筛网、19-金属导向管。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
种带有导向管感应加热的喷动床干燥装置，其特征在于：包括安装于喷动床支架10上的喷动床12、气体输送单元、感应加热单元及冷却循环单元，所述气体输送单元包括风机9、流量计8及气体进气管，所述风机通过气体进气管连接至所述喷动床底部，所述喷动床底部进气口上设置有筛网18；所述感应加热单元包括感应电源2、振荡电路5、感应线圈11及金属导向管19，所述喷动床圆锥段与圆柱段交界处设置有金属导向管，所述喷动床外部缠绕所述感应线圈，所述感应电源、振荡电路及感应线圈依次连接；所述冷却循环单元包括冷却水水槽4、冷却水进水管、冷却水出水管及水泵1，所述冷却水水槽内设置有若干冷却水进水管及冷却水出水管，所述若干冷却水进水管及冷却水出水管通过水泵分别连接至所述振荡电路、感应电源及感应线圈。
喷动床的气体进气管上设置有第一热电偶7，所述喷动床的气体出气管上设置有第二热电偶17，所述喷动床上部通过光纤温度传感器夹具15夹持安装有光纤温度传感器3，所述光纤温度传感器设置于喷动床喷泉区上方，所述第一热电偶、第二热电偶及光纤温度传感器均连接至所述感应电源，具有感应加热快速升温，快速降温的特点，可以将床层温度控制在某一范围内，以提升干燥效率，同时大幅度缩短设备的启停时间。
喷动床的气体出气管上设置有气体循环单元，所述气体循环单元包括依次连接的旋风分离器16及气体干燥器13，所述气体干燥器由两个并联并装有干燥剂的储罐组成，所述气体出气管连接至所述旋风分离器，所述气体干燥器连接至所述风机，能够对废气进行循环利用，达到对能源更高效的利用。
喷动床上感应线圈的缠绕高度与所述金属导线管的高度一致，提高金属导向管、金属球与感应线圈的接触面积，保证加热效率。
喷动床内设置有若干金属球，该金属球为Geldart D类颗粒，直径1mm以上，有利于喷动床的操作，金属球与金属导向管共同对物料进行加热，提高物料的加热均匀性，提高物料与金属球的混合均匀性，保证干燥效率。
喷动床及喷动床支架采用绝缘材料制成，起到绝缘效果，保证操作安全性。
一种带有导向管感应加热的喷动床干燥方法，其创新之处在于：所述方法的步骤为：
1)添加金属球：将一定量的金属球加入喷动床内，随后打开风机，气体经过流量计进入喷动床，使金属球在床内循环；
2)打开冷却循环单元：冷却水自冷却水水槽通过若干冷却水进水管经水泵流入感应线圈、振荡电路及感应电源进行冷却，冷却完的水由冷却水出水管排出至冷却水水槽；
3)感应加热：电流由感应电源经振荡电路流入感应线圈，感应线圈与喷动床内的金属导向管及金属球感应，金属导向管及金属球发热；
4)加入物料：当喷动床内温度达到某一定值后将物料从喷动床进料口14加入，物料与金属球一同循环加热；
5)功率调节：根据第一热电偶、第二热电偶及光纤温度传感器测得的温度对感应电源的输出功率进行调节，使喷动床内温度控制在一定范围内以提升干燥效率；
6)干燥物料：金属导向管与金属球在喷动床内感应发热对物料进行干燥，同时物料在喷动床内不断循环以达到均匀干燥的目的；待喷动床出口处的第二热电偶温度达到指定温度后维持一段时间完成在喷动床内对物料的干燥，期间以一定时间为间隔取样测量物料的含水率，当含水率达到指定值或变化趋于稳定则可认为干燥过程结束；
7)废气循环：从喷动床气体出气管排出的废气由旋风分离器分离过滤后送入气体干燥器进行干燥，干燥的气体通入风机进行循环利用；
8)卸料：将干燥完成的物料自卸料口6卸出，完成干燥。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (1)

1.一种带有导向管感应加热的喷动床干燥方法，其特征在于：所述干燥方法采用的干燥装置包括安装于喷动床支架上的喷动床、气体输送单元、感应加热单元及冷却循环单元，所述气体输送单元包括风机、流量计及气体进气管，所述风机通过气体进气管连接至所述喷动床底部；所述感应加热单元包括感应电源、振荡电路、感应线圈及金属导向管，所述喷动床内设置有金属导向管，所述喷动床外部缠绕所述感应线圈，所述感应电源、振荡电路及感应线圈依次连接；所述冷却循环单元包括冷却水水槽、冷却水进水管、冷却水出水管及水泵，所述冷却水水槽内设置有若干冷却水进水管及冷却水出水管，所述若干冷却水进水管及冷却水出水管通过水泵分别连接至所述振荡电路、感应电源及感应线圈；
所述喷动床的气体进气管上设置有第一热电偶，所述喷动床的气体出气管上设置有第二热电偶，所述喷动床上部通过光纤温度传感器夹具夹持安装有光纤温度传感器，所述第一热电偶、第二热电偶及光纤温度传感器均连接至所述感应电源；
所述喷动床内设置有若干金属球；所述喷动床的气体出气管上设置有气体循环单元，所述气体循环单元包括依次连接的旋风分离器及气体干燥器，所述气体出气管连接至所述旋风分离器，所述气体干燥器连接至所述风机；
所述喷动床上感应线圈的缠绕高度与所述金属导线管的高度一致；
所述喷动床及喷动床支架采用绝缘材料制成；
所述方法的步骤为：
1）添加金属球：将一定量的金属球加入喷动床内，随后打开风机，气体经过流量计进入喷动床，使金属球在床内循环；
2）打开冷却循环单元：冷却水自冷却水水槽通过若干冷却水进水管经水泵流入感应线圈、振荡电路及感应电源进行冷却，冷却完的水由冷却水出水管排出至冷却水水槽；
3）感应加热：电流由感应电源经振荡电路流入感应线圈，感应线圈与喷动床内的金属导向管及金属球感应，金属导向管及金属球发热；
4）加入物料：当喷动床内温度达到某一定值后将物料从喷动床进料口加入，物料与金属球一同循环加热；
5）功率调节：根据第一热电偶、第二热电偶及光纤温度传感器测得的温度对感应电源的输出功率进行调节，使喷动床内温度控制在一定范围内以提升干燥效率；
6）干燥物料：金属导向管与金属球在喷动床内感应发热对物料进行干燥，同时物料在喷动床内不断循环以达到均匀干燥的目的；待喷动床出口处的第二热电偶温度达到指定温度后维持一段时间完成在喷动床内对物料的干燥，期间以一定时间为间隔取样测量物料的含水率，当含水率达到指定值或变化趋于稳定则可认为干燥过程结束；
7）废气循环：从喷动床气体出气管排出的废气由旋风分离器分离过滤后送入气体干燥器进行干燥，干燥的气体通入风机进行循环利用；
8）卸料：将干燥完成的物料自卸料口卸出，完成干燥。
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