CN112857006B - 一种多段直立内-外热耦合式物料干燥装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多段直立内‑外热耦合式物料干燥装置及方法，该装置为直立式结构，从上到下分为预热段、过渡段、干燥段和出料段；在预热段的顶部料仓中设置有布料装置，在顶部料仓底部设置有纵横交错的大、小锥形伞组成的预热结构；预热段和干燥段通过变径短管连通；干燥段的烟气腔中垂直设置有多排干燥管，并水平设置有烟气分布板，在下部炉壁上设置有燃烧火嘴；收料斗上部设置有推料装置。采用直接和间接相结合的加热方式对湿物料进行干燥处理，整套装置采用煤气燃烧产生的热烟气作为热源，湿物料从上到下下移过程中与热烟气进行换热，温度逐渐升高完成干燥，最后进入出料段运送至产品区。

Description

一种多段直立内-外热耦合式物料干燥装置及方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及一种粉煤或粉状半焦等湿物料的干燥方法。

背景技术

我国低阶煤资源丰富，超过50％的已探明煤炭储量为低阶煤，作为一种化石能源资源，其洁净、高效、综合转化利用是未来的发展方向。以煤干馏为基础的多联产或梯级分质利用，符合洁净、高效、综合转化利用原则，受到研究开发者的关注，作为其主要过程单元的煤炭干馏则受到更多关注。但低阶煤含水率高，严重影响后续工序的能源利用率；另外，低阶煤干馏产生的半焦经过水熄焦或低水分熄焦后的含水率较高，导致对产品的后续利用造成较大的影响。所以，如何彻底解决粉煤或粉焦含水率高的问题，成为煤炭干馏过程中亟待解决的技术课题。

目前，用于用于大规模粉煤或粉焦干燥技术主要为直接干燥和间接干燥两种方式，而无论是直接还是间接干燥都存在一些弊病。直接干燥主要的代表技术为回转窑干燥，主要存在的缺陷为粉尘污染较大，容易发生着火现象，设备体量庞大等；间接干燥主要为管式蒸汽干燥技术，存在热效率不高、因一般热介质为蒸汽，运行费用高等缺陷。

目前，现有的湿物料干燥技术主要存在产量小、环保性差、投资大及安全性差等问题。中国专利一种滚筒干燥器申请号：201620902293.7提供了一种物料干燥技术，采用滚筒结构对物料进行干燥，该发明本体为转动设备，内部设置布料构件，对进入滚筒的物料进行均匀布料，热风与物料在滚筒内直接接触加热干燥，传热效率高，产能较大。但是该发明也有其自身缺陷：第一，由于该发明本体为转动设备，存在动密封情况，筒体内扬尘容易泄露出环境中，造成环境污染；第二，由于筒体内物料随筒体做回转运动，筒体内充满大量的扬尘，容易造成粉尘爆炸，存在安全隐患；第三，由于高温的热风与物料直接接触，容易造成物料自燃发生火灾；第四，该设备体积庞大，占地面积较大，且制造成本较高。

发明内容

本发明针对现有的粉状物料干燥工艺存在的缺陷，提出了一种多段直立内-外热耦合式物料干燥装置及方法。

本发明的技术方案如下：

本发明采用直接和间接相结合的加热方式对粉煤或粉焦进行干燥处理。干燥装置整体为直立式结构，从上到下分为四个工艺段，分别为预热段(1)、过渡段(2)、干燥段(3)和出料段(4)；在预热段(1)的顶部料仓(1.1)中设置有布料装置(1.2)，在顶部料仓(1.1)底部设置有纵横交错的大、小锥形伞组成的预热结构；预热段(1)和过渡段(2)通过变径短管(2.2)连通；干燥段(3)的烟气腔(3.4)中垂直设置有多排干燥管(3.3)，并水平设置有烟气分布板，在下部炉壁上设置有燃烧火嘴(3.6)；干燥管(3.3)的下端口设置于出料段(4)的收料斗(4.2)的上部，其下方设置有推料装置(4.1)，收料斗(4.2)底部设置有出料口(4.3)。

通过斗提机或皮带机等物料输送工具，将湿物料运送至装置顶部料仓(1.1)中，利用布料装置(1.2)不间断地往复推拉，将物料均匀地填满整个预热段(1)，通过预热段(1)下部设置的大、小锥形伞组成的预热结构对物料进行预热；预热后的物料通过设置于过渡段(2)中的变径短管(2.2)下行至干燥段(3)中的干燥管(3.3)中，与外侧烟气腔(3.4)中的高温烟气进行间接换热干燥，最后从干燥管(3.3)的下端口排出到收料斗(4.2)中的推料装置(4.1)上，由其将干燥后的物料推落至出料口(4.3)；最后由出料输送带(5)输送至产品区。

本发明的一种多段直立内-外热耦合式物料干燥装置，所述的干燥装置为直立式结构，从上到下分为四个工艺段，分别为预热段(1)、过渡段(2)、干燥段(3)和出料段(4)；

所述的预热段(1)包括顶部料仓(1.1)、布料装置(1.2)、大锥形伞(1.3)、烟气嘴(1.4)和小锥形伞(1.5)；

所述的布料装置(1.2)设置于顶部料仓(1.1)的上部，由布料架(1.21)、布料推杆(1.22)、布料板(1.23)、布料电机(1.24)、布料连杆(1.26)和余料回溜槽(1.6)组成，布料板(1.23)的两端与顶部料仓(1.1)对应的两侧壁固定，布料板(1.23)之间留有布料口(1.25)，在布料板(1.23)上设置有布料架(1.21)，其整体可在布料板(1.23)上往复滑动，在布料架(1.21)上与布料板(1.23)平行固定有布料推杆(1.22)，布料连杆(1.26)一端与布料架(1.21)固定，另一端穿过顶部料仓(1.1)侧壁的布料连杆口(1.27)与布料电机(1.24)轴连接；

在顶部料仓(1.1)的另一侧壁与布料板(1.23)同一水平位置开有余料出口(1.28)，在其对应位置的顶部料仓(1.1)外壁固定有余料回溜槽(1.6)；

在顶部料仓(1.1)底部的布料装置(1.2)正下方设置有预热段(1)的预热结构，由相互垂直等距分布的大锥形伞(1.3)和小锥形伞(1.5)组成，二者为空心三棱体并相互贯通，纵横交错之中围成多个矩形面，在矩形面上开孔并与变径短管(2.2)的上端口相连，在大锥形伞(1.3)的伞腰上设置有烟气嘴(1.4)与其内腔连通，在大锥形伞(1.3)的两端设置有烟气进口(1.31)；

所述的过渡段(2)由承重梁(2.1)和变径短管(2.2)组成；

所述的承重梁(2.1)同时为上部预热段(1)炉体的支撑结构和整体炉体的承重结构，承重梁(2.1)坐落于下部干燥段(3)炉体之上，与预热段(1)和干燥段(3)的炉体固定为一体，整体炉体通过承重梁(2.1)与外部钢构框架或混凝土框架悬挂并固定；

在承重梁(2.1)之间设置有多排变径短管(2.2)，其口径为上大下小，上端口设置于预热段(1)底部与其连通，下端口伸入干燥管(3.3)内将预热段(1)与干燥管(3.3)连通，变径短管(2.2)下端口径略小于干燥管(3.3)内径，在变径短管(2.2)与干燥管(3.3)内壁之间留有一个环状间隙(2.21)；

所述的干燥段(3)由烟气出口(3.1)、第一烟气分布板(3.2)、干燥管(3.3)、烟气腔(3.4)、第二烟气分布板(3.5)、燃烧火嘴(3.6)、加压风机(3.8)、烟气连通管(3.9)和流量控制阀(3.10)组成；

在干燥段(3)的炉体中设置有第一烟气分布板(3.2)和第二烟气分布板(3.5)，二者的板体上开有若干烟气通孔(3.7)，二者将烟气腔(3.4)纵向分为三段；

在干燥段(3)的炉体中垂直设置有多排干燥管(3.3)，其上端与变径短管(2.2)连通，其下端穿过第一烟气分布板(3.2)和第二烟气分布板(3.5)连通到出料段(4)中；

在干燥段(3)的上部炉壁上设置有烟气出口(3.1)，在干燥段(3)的下部炉壁上对应设置有燃烧火嘴(3.6)与烟气腔(3.4)连通，烟气出口(3.1)利用烟气连通管(3.9)与预热段(1)的烟气进口(1.31)连通，在烟气出口(3.1)与烟气进口(1.31)之间的烟气连通管(3.9)上设置有加压风机(3.8)，在每个干燥段烟气出口(3.1)与烟气连通管(3.9)连接处设置有流量控制阀(3.10)；

所述的出料段(4)由推料装置(4.1)、收料斗(4.2)和出料口(4.3)组成；

所述的干燥管(3.3)的下端口设置于收料斗(4.2)的上部，其下方设置有推料装置(4.1)，收料斗(4.2)的底端设置有出料口(4.3)；

所述的推料装置(4.1)包括推料电机(4.11)、托料板(4.12)、滚动轴承(4.13)、推料杆(4.14)、推料架(4.15)和推料连杆(4.16)；托料板(4.12)的两端与收料斗(4.2)对应的两侧壁固定，托料板(4.12)之间留有推料口(4.17)，在托料板(4.12)上设置有推料架(4.15)，在托料板(4.12)和推料架(4.15)之间设置有滚动轴承(4.13)，推料架(4.15)整体可在托料板(4.12)上往复滚动，在推料架(4.15)上与托料板(4.12)平行固定有推料杆(4.14)；推料连杆(4.16)一端与推料架(4.15)固定，另一端穿过收料斗(4.2)侧壁的推料连杆口(4.18)与推料电机(4.11)轴连接；

在第一烟气分布板(3.2)和第二烟气分布板(3.5)上设置的烟气通孔(3.7)为若干孔径尺寸不同的烟气通孔(3.7)；

本发明的一种多段直立内-外热耦合式物料干燥方法的物料干燥工艺步骤如下：

步骤1：通过斗提机或皮带机等物料输送工具，将湿物料运送至装置顶部料仓(1.1)的左侧仓体中；

步骤2：布料架(1.21)带动布料连杆(1.26)将左侧仓体中的物料推送至顶部料仓(1.1)的右侧，物料在经过布料板(1.23)之间的布料口(1.25)时下落至预热段(1)底部，利用布料架(1.21)不断地往复推拉，将物料均匀地填满整个预热段(1)；布料板(1.23)上残余的物料被推至顶部料仓(1.1)右端的余料出口(1.28)，经余料回溜槽余料回溜槽(1.6)回送至物料存放处；

步骤3：下落至预热段(1)底部的湿物料被大锥形伞(1.3)和小锥形伞(1.5)组成的锥形矩阵导入到变径短管(2.2)中，期间被烟气嘴(1.4)喷出的高压热烟气直接加热，同时与大锥形伞(1.3)和小锥形伞(1.5)的表面间接换热，物料温度升高，部分水分蒸发，水蒸气与热烟气混合后从布料板(1.23)之间的布料口(1.25)排出装置；

步骤4：预热后的物料继续下移，通过变径短管(2.2)进入到垂直设置于干燥段(3)中的干燥管(3.3)中；

步骤5：物料在干燥管(3.3)内缓慢下移，与外侧烟气腔(3.4)中从燃烧火嘴(3.6)喷入的高温烟气进行间接换热干燥，最后从干燥管(3.3)的下端口排出；干燥产生的水蒸气从干燥管(3.3)顶部和底部排出，其中：上升的水蒸气从变径短管(2.2)与干燥管(3.3)内壁之间的环状间隙(2.21)排出，部分水蒸气随下落的物料排入到收料斗(4.2)；与物料换热后的热烟气从干燥段(3)上部的烟气出口(3.1)排出，经加压风机(3.8)加压后送入到大锥形伞(1.3)的烟气进口(1.31)，用于预热段(1)物料的加热；通过人工调节流量控制阀(3.10)的开度，控制烟气腔(3.4)内的烟气温度分布的均匀性，避免出现温度死区，从而确保物料受热均匀；

步骤6：从干燥管(3.3)排出的物料下落到干燥管(3.3)下方的推料装置(4.1)上，在推料电机(4.11)的带动下，往复滚动的推料架(4.15)带动推料杆(4.14)将物料从推料口(4.17)推落至收料斗(4.2)中；

步骤7：物料从收料斗(4.2)的出料口(4.3)下落至出料输送带(5)输送至产品区。

与现有粉煤或粉焦干燥技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用直接、间接相结合干燥方式。烟气温度较高的下段采用间接加热方式，烟气温度较低的上段采用直接+间接相结合的加热方式，由于烟气中含有大量的氧气，这样可以有效的避免由于温度高而引起粉煤、粉焦着火的现象；另外，由于直接加热相比于间接加热传热效率更高，采用高温烟气间接加热，低温烟气直接加热，最大程度利用了烟气中的热量，使整套装置的热效率更高；

(2)采用立式管状干燥结构，相对回转窑等干燥设备，湿物料在装置内移动的速度较慢，几乎不产生粉尘，环保性较好；

(3)装置结构更加合理。由于整套装置的受热段采用了过渡段承重梁悬挂的支撑方式，另一端可以自由伸缩，故整套装置不因受热膨胀而产生内应力；

(4)装置巧妙的使用变径短截结构，使干燥管内产生的水蒸气能够及时从干燥管上口排出，减小管内压力；

(5)通过在干燥段烟气腔中设置烟气分布板，可以控制烟气腔体内的温度分布，确保物料受热均匀，提高产品的质量；

(6)由于装置高度集成，尽量采用向纵向结构设置，故在相同处理能力的情况下，该装置占地较小，约为传统回转干燥设备占地的一半；

(7)采用推杆出料装置，出料易于控制；推料架底部设置滚动轴承，减小摩擦阻力，节能性较好，设备磨损小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明物料干燥装置的结构示意图；

图2是本发明物料干燥装置的剖视结构示意图；

图3是本发明顶部料仓(1.1)的主视和俯视结构示意图；

图4是本发明布料装置(1.2)的主视和俯视结构示意图；

图5是本发明大锥形伞(1.3)、小锥形伞(1.5)的主视和侧视结构示意图；

图6是本发明大锥形伞(1.3)、小锥形伞(1.5)的立体结构示意图；

图7是本发明过渡段(2)的主视和俯视结构示意图；

图8是本发明干燥段(3)的俯视结构示意图；

图9是本发明推料装置(4.1)的主视和俯视结构示意图；

图10是本发明收料斗(4.2)的主视和左视结构示意图。

图中标记表示为：1、预热段，1.1、顶部料仓，1.2、布料装置，1.21、布料架，1.22、布料推杆，1.23、布料板，1.24、布料电机，1.25、布料口，1.26、布料连杆，1.27、布料连杆口，1.28、余料出口，1.3、大锥形伞，1.31、烟气进口，1.4、烟气嘴，1.5、小锥形伞，1.6、余料回溜槽，2、过渡段，2.1、承重梁，2.2、变径短管，2.21、环状间隙，3、干燥段，3.1、烟气出口，3.2、第一烟气分布板，3.3、干燥管，3.4、烟气腔，3.5、第二烟气分布板，3.6、燃烧火嘴，3.7、烟气通孔，3.8、加压风机，3.9、烟气连通管，3.10、流量控制阀，3.11、隔板，4、出料段，4.1、推料装置，4.11、推料电机，4.12、托料板，4.13、滚动轴承，4.14、推料杆，4.15、推料架，4.16、推料连杆，4.17、推料口，4.18、推料连杆口，4.2、收料斗，4.3、出料口，5、出料输送带。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。本发明所给出的实施例是便于更好地理解，但并不限定本发明。实施例中所使用的部件和材料，如无特殊说明，均为市售。

如图1、2所示，本发明的一种多段直立内-外热耦合式物料干燥装置采用直接和间接相结合的加热方式对粉煤或粉焦进行干燥处理，从上到下依次设置预热段1、过渡段2、干燥段3和出料段4，每段均独立设置并有机耦合成一体。

预热段1包括顶部料仓1.1、布料装置1.2、大锥形伞1.3、烟气嘴1.4和小锥形伞1.5。

如图2、3、4所示，布料装置1.2设置于顶部料仓1.1的上部，布料装置1.2由布料架1.21、布料推杆1.22、布料板1.23、布料电机1.24、布料连杆1.26和余料回溜槽1.6组成，布料板1.23的两端与顶部料仓1.1对应的两侧壁固定，布料板1.23之间留有布料口1.25，在布料板1.23上设置有布料架1.21，其整体可在布料板1.23上往复滑动，在布料架1.21上与布料板1.23平行固定有布料推杆1.22；布料连杆1.26一端与布料架1.21固定，另一端穿过顶部料仓1.1侧壁的布料连杆口1.27与布料电机1.24轴连接；在顶部料仓1.1的另一侧壁与布料板1.23同一水平位置开有余料出口1.28，在其对应位置的顶部料仓1.1外壁固定有余料回溜槽1.6。通过斗提机或皮带机等物料输送工具，将湿物料运送至装置顶部料仓1.1的左侧头端，布料架1.21带动布料连杆1.26将左侧仓体中的物料推送至顶部料仓1.1的右侧，物料在经过布料板1.23之间的布料口1.25时下落至预热段1底部的预热机构中，利用布料架1.21不断地往复推拉，将物料均匀地填满整个预热段1。布料板1.23上残余的物料被推至顶部料仓1.1右侧的余料出口1.28，经余料回溜槽1.6回送至物料存放处。

如图1、2、5、6所示，在顶部料仓1.1底部的布料装置1.2正下方设置有预热段1的预热结构，由相互垂直等距分布的大锥形伞1.3和小锥形伞1.5组成，二者为空心三棱体并相互贯通，纵横交错之中围成多个矩形面，在矩形面上开孔并与变径短管2.2的上端口相连，在大锥形伞1.3的伞腰上设置有烟气嘴1.4与其内腔连通，在大锥形伞1.3的两端设置有烟气进口1.31，从干燥段3的烟气出口3.1排出的高温烟气经风机加压后进入大锥形伞1.3内，大锥形伞1.3和小锥形伞1.5采用导热性较好的钢板制作，大锥形伞1.3和小锥形伞1.5可以通过壁面对物料进行间接加热；同时，大锥形伞1.3中的烟气从烟气嘴1.4喷出进入物料层中，对物料进行直接加热；间接加热与直接加热并举，可有效加快物料干燥速度。预热段干燥产生的水蒸气与热烟气混合后从布料板1.23之间的布料口1.25排出装置。

如图1、2、5、7所示，过渡段2由承重梁2.1和变径短管2.2组成。承重梁2.1同时为上部预热段1炉体的支撑结构和整体炉体的承重结构，承重梁2.1坐落于下部干燥段3炉体之上，与预热段1和干燥段3的炉体固定为一体，整体炉体通过承重梁2.1与外部钢构框架或混凝土框架悬挂并固定，将整个装置的重量传递至装置外部钢构框架或混凝土框架上。由于干燥段3为悬空固定于外部框架，故干燥段3下端为自由端，当装置运行温度升高热涨时，干燥段可自由伸缩，可以提高装置力学结构的受力性能，延长装置的使用寿命。在承重梁2.1之间设置有多排变径短管2.2，其口径为上大下小，上端口设置于预热段1底部与其连通，下端口伸入干燥管3.3内将预热段1与干燥管3.3连通，变径短管2.2下端口径略小于干燥管3.3内径，在变径短管2.2与干燥管3.3内壁之间留有一个环状间隙2.21，环状间隙2.21有二个作用：其一，在装料时，由于变径短管2.2下口收缩而避免满管下料，并且在物料填充干燥管3.3时管内的空气可以从环状间隙2.21排出，避免干燥管3.3内空气被下落的物料封住无法排出，造成憋压现象；其二，装置运行过程中，干燥管3.3内物料干燥产生的水蒸气可以从环状间隙2.21中排出，降低干燥管3.3内压力。

如图1、2、7、8所示，干燥段3由烟气出口3.1、第一烟气分布板3.2、干燥管3.3、烟气腔3.4、第二烟气分布板3.5、燃烧火嘴3.6、加压风机3.8、烟气连通管3.9和流量控制阀3.10组成。在干燥段3的炉体中设置有第一烟气分布板3.2和第二烟气分布板3.5，二者的板体上开有若干孔径尺寸不同的烟气通孔3.7，二者将烟气腔3.4纵向分为三段，其设置有两个作用：其一，烟气经过分布板时发生二次分布，腔内烟气混合更加均匀，避免烟气腔中发生温度分布不均匀的现象发生，确保腔内不出现温度死区；其二，对干燥管3.3起到固定支撑作用，使装置结构更加稳定。在干燥段3的炉体中垂直设置有多排干燥管3.3，其上端与变径短管2.2连通，其下端穿过第一烟气分布板3.2和第二烟气分布板3.5连通到出料段4中；在干燥段3的上部炉壁上设置有烟气出口3.1，在干燥段3的下部炉壁上对应设置有燃烧火嘴3.6与烟气腔3.4连通，烟气出口3.1利用烟气连通管3.9与预热段1的烟气进口1.31连通，在烟气出口3.1与烟气进口1.31之间的烟气连通管3.9上设置有加压风机3.8，从烟气出口3.1抽出的高温烟气经加压风机3.8加压后输送至预热段1中再次利用；在每个干燥段烟气出口3.1与烟气连通管3.9连接处安装一个流量控制阀3.10，通过人工调节阀门的开度，调控烟气腔3.4内烟气分布的均匀性，避免出现温度死区；物料从过渡段2进入干燥管3.3中，高温烟气从燃烧火嘴3.6进入烟气腔3.4中向上运行，与干燥管3.3中下移的物料进行间接换热，管内物料下移过程中温度不断升高完成干燥；干燥管3.3中的物料受到烟气腔3.4中高温烟气间接加热干燥，产生的水蒸气从干燥管3.3上端和下端排出，上端从环状间隙2.21排出，下端从干燥管3.3下口经托料板4.12之间的推料口4.17排出。

高温烟气依次从干燥段3到预热段1，与低温的物料进行换热，温度不断降低。为了不使热烟气温度过高影响装置的整体力学性能，燃气燃烧产生烟气时采用空气过量的方式，即通过在燃烧火嘴3.6燃烧时配入大量的空气以降低烟气温度，故热烟气中含有大量的氧气，所以在温度相对高的干燥段3采用间接加热方式，温度相对较低的预热段1采用间接+直接相结合的加热方式，有效的避免物料在干燥时发生着火现象。

如图1、2、9、10所示，出料段4由推料装置4.1、收料斗4.2和出料口4.3组成。干燥管3.3的下端口设置于收料斗4.2的上部，其下方设置有推料装置4.1，收料斗4.2的底端设置有出料口4.3；推料装置4.1包括推料电机4.11、托料板4.12、滚动轴承4.13、推料杆4.14、推料架4.15和推料连杆4.16；托料板4.12的两端与收料斗4.2对应的两侧壁固定，托料板4.12之间留有推料口4.17，在托料板4.12上设置有推料架4.15，在托料板4.12和推料架4.15之间设置有滚动轴承4.13，推料架4.15整体可在托料板4.12上往复滚动，用以减小推料架4.15往复运行时的摩擦力，降低能量损耗，减少推料架4.15与托料板4.12的磨损；在推料架4.15上与托料板4.12平行固定有推料杆4.14；推料连杆4.16一端与推料架4.15固定，另一端穿过收料斗4.2侧壁的推料连杆口4.18与推料电机4.11轴连接。干燥完成的物料从干燥管3.3下端口下落时被托料板4.12托住，推料电机4.11驱动推料架4.15及推料杆4.14做往复运动，将物料均匀推落至收料斗4.6的出料口4.3，最后由出料输送带5将完成干燥的物料送至产品区。

本发明的一种多段直立内-外热耦合式物料干燥方法的物料干燥工艺步骤如下：

步骤1：通过斗提机或皮带机等物料输送工具，将湿物料运送至装置顶部料仓1.1的左侧仓体中；

步骤2：布料架1.21带动布料连杆1.26将左侧仓体中的物料推送至顶部料仓1.1的右侧，物料在经过布料板1.23之间的布料口1.25时下落至预热段1底部，利用布料架1.21不断地往复推拉，将物料均匀地填满整个预热段1；布料板1.23上残余的物料被推至顶部料仓1.1右端的余料出口1.28，经余料回溜槽余料回溜槽1.6回送至物料存放处；

步骤3：下落至预热段1底部的湿物料被大锥形伞1.3和小锥形伞1.5组成的锥形矩阵导入到变径短管2.2中，期间被烟气嘴1.4喷出的高压热烟气直接加热，同时与大锥形伞1.3和小锥形伞1.5表面间接换热，物料温度升高，部分水分蒸发，水蒸气与热烟气混合后从布料板1.23之间的布料口1.25排出装置；

步骤4：预热后的物料继续下移，通过变径短管2.2进入到垂直设置于干燥段3中的干燥管3.3中；

步骤5：物料在干燥管3.3内缓慢下移，与外侧烟气腔3.4中从燃烧火嘴3.6喷入的高温烟气进行间接换热干燥，最后从干燥管3.3的下端口排出；干燥产生的水蒸气从干燥管3.3顶部和底部排出，其中：上升的水蒸气从变径短管2.2与干燥管3.3内壁之间的环状间隙2.21排出，部分水蒸气随下落的物料排入到收料斗4.2；与物料换热后的热烟气从干燥段3上部的烟气出口3.1排出，经加压风机3.8加压后送入到大锥形伞1.3的烟气进口1.31，用于预热段1物料的加热；通过人工调节流量控制阀3.10的开度，控制烟气腔3.4内的烟气温度分布的均匀性，避免出现温度死区，从而确保物料受热均匀；

步骤6：从干燥管3.3排出的物料下落到干燥管3.3下方的推料装置4.1上，在推料电机4.11的带动下，往复滚动的推料架4.15带动推料杆4.14将物料从推料口4.17推落至收料斗4.2中；

步骤7：物料从收料斗4.2的出料口4.3下落至出料输送带5输送至产品区。

本发明可根据实际需要，调整干燥管的数量，灵活调整装置规模，增强装置的适用性。以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。

Claims (3)

1.一种多段直立内-外热耦合式物料干燥装置，其特征在于：所述的干燥装置为直立式结构，从上到下分为四个工艺段，分别为预热段（1）、过渡段（2）、干燥段（3）和出料段（4）；

所述的预热段（1）包括顶部料仓（1.1）、布料装置（1.2）、大锥形伞（1.3）、烟气嘴（1.4）和小锥形伞（1.5）；所述的布料装置（1.2）设置于顶部料仓（1.1）的上部，由布料架（1.21）、布料推杆（1.22）、布料板（1.23）、布料电机（1.24）、布料连杆（1.26）和余料回溜槽（1.6）组成，布料板（1.23）的两端与顶部料仓（1.1）对应的两侧壁固定，布料板（1.23）之间留有布料口（1.25），在布料板（1.23）上设置有布料架（1.21），其整体可在布料板（1.23）上往复滑动，在布料架（1.21）上与布料板（1.23）平行固定有布料推杆（1.22），布料连杆（1.26）一端与布料架（1.21）固定，另一端穿过顶部料仓（1.1）侧壁的布料连杆口（1.27）与布料电机（1.24）轴连接；在顶部料仓（1.1）的另一侧壁与布料板（1.23）同一水平位置开有余料出口（1.28），在其对应位置的顶部料仓（1.1）外壁固定有余料回溜槽（1.6）；在顶部料仓（1.1）底部的布料装置（1.2）正下方设置有预热段（1）的预热结构，由相互垂直等距分布的大锥形伞（1.3）和小锥形伞（1.5）组成，二者为空心三棱体并相互贯通，纵横交错之中围成多个矩形面，在矩形面上开孔并与变径短管（2.2）的上端口相连，在大锥形伞（1.3）的伞腰上设置有烟气嘴（1.4）与其内腔连通，在大锥形伞（1.3）的两端设置有烟气进口（1.31）；

所述的过渡段（2）由承重梁（2.1）和变径短管（2.2）组成；所述的承重梁（2.1）同时为上部预热段（1）炉体的支撑结构和整体炉体的承重结构，承重梁（2.1）坐落于下部干燥段（3）炉体之上，与预热段（1）和干燥段（3）的炉体固定为一体，整体炉体通过承重梁（2.1）与外部钢构框架或混凝土框架悬挂并固定；在承重梁（2.1）之间设置有多排变径短管（2.2），其口径为上大下小，上端口设置于预热段（1）底部与其连通，下端口伸入干燥管（3.3）内将预热段（1）与干燥管（3.3）连通，变径短管（2.2）下端口径略小于干燥管（3.3）内径，在变径短管（2.2）与干燥管（3.3）内壁之间留有一个环状间隙（2.21）；

所述的干燥段（3）由烟气出口（3.1）、第一烟气分布板（3.2）、干燥管（3.3）、烟气腔（3.4）、第二烟气分布板（3.5）、燃烧火嘴（3.6）、加压风机（3.8）、烟气连通管（3.9）和流量控制阀（3.10）组成；在干燥段（3）的炉体中设置有第一烟气分布板（3.2）和第二烟气分布板（3.5），二者的板体上开有若干烟气通孔（3.7），二者将烟气腔（3.4）纵向分为三段；在干燥段（3）的炉体中垂直设置有多排干燥管（3.3），其上端与变径短管（2.2）连通，其下端穿过第一烟气分布板（3.2）和第二烟气分布板（3.5）连通到出料段（4）中；在干燥段（3）的上部炉壁上设置有烟气出口（3.1），在干燥段（3）的下部炉壁上对应设置有燃烧火嘴（3.6）与烟气腔（3.4）连通，烟气出口（3.1）利用烟气连通管（3.9）与预热段（1）的烟气进口（1.31）连通，在烟气出口（3.1）与烟气进口（1.31）之间的烟气连通管（3.9）上设置有加压风机（3.8），在每个干燥段烟气出口（3.1）与烟气连通管（3.9）连接处设置有流量控制阀（3.10）；

所述的出料段（4）由推料装置（4.1）、收料斗（4.2）和出料口（4.3）组成；干燥管（3.3）的下端口设置于收料斗（4.2）的上部，其下方设置有推料装置（4.1），收料斗（4.2）的底端设置有出料口（4.3）；所述的推料装置（4.1）包括推料电机（4.11）、托料板（4.12）、滚动轴承（4.13）、推料杆（4.14）、推料架（4.15）和推料连杆（4.16）；托料板（4.12）的两端与收料斗（4.2）对应的两侧壁固定，托料板（4.12）之间留有推料口（4.17），在托料板（4.12）上设置有推料架（4.15），在托料板（4.12）和推料架（4.15）之间设置有滚动轴承（4.13），推料架（4.15）整体可在托料板（4.12）上往复滚动，在推料架（4.15）上与托料板（4.12）平行固定有推料杆（4.14）；推料连杆（4.16）一端与推料架（4.15）固定，另一端穿过收料斗（4.2）侧壁的推料连杆口（4.18）与推料电机（4.11）轴连接。

2.如权利要求1所述的一种多段直立内-外热耦合式物料干燥装置，其特征在于：在第一烟气分布板（3.2）和第二烟气分布板（3.5）上设置的烟气通孔（3.7）为若干孔径尺寸不同的烟气通孔（3.7）。

3.一种多段直立内-外热耦合式物料干燥方法，其特征在于：所述方法的物料干燥工艺步骤如下：

步骤1：通过斗提机或皮带机等物料输送工具，将湿物料运送至装置顶部料仓（1.1）的左侧仓体中；

步骤2：布料架（1.21）带动布料连杆（1.26）将左侧仓体中的物料推送至顶部料仓（1.1）的右侧，物料在经过布料板（1.23）之间的布料口（1.25）时下落至预热段（1）底部，利用布料架（1.21）不断地往复推拉，将物料均匀地填满整个预热段（1）；布料板（1.23）上残余的物料被推至顶部料仓（1.1）右端的余料出口（1.28），经余料回溜槽（1.6）回送至物料存放处；

步骤3：下落至预热段（1）底部的湿物料被大锥形伞（1.3）和小锥形伞（1.5）组成的锥形矩阵导入到变径短管（2.2）中，期间被烟气嘴（1.4）喷出的高压热烟气直接加热，同时与大锥形伞（1.3）和小锥形伞（1.5）的表面间接换热，物料温度升高，部分水分蒸发，水蒸气与热烟气混合后从布料板（1.23）之间的布料口（1.25）排出装置；

步骤4：预热后的物料继续下移，通过变径短管（2.2）进入到垂直设置于干燥段（3）中的干燥管（3.3）中；

步骤5：物料在干燥管（3.3）内缓慢下移，与外侧烟气腔（3.4）中从燃烧火嘴（3.6）喷入的高温烟气进行间接换热干燥，最后从干燥管（3.3）的下端口排出；干燥产生的水蒸气从干燥管（3.3）顶部和底部排出，其中：上升的水蒸气从变径短管（2.2）与干燥管（3.3）内壁之间的环状间隙（2.21）排出，部分水蒸气随下落的物料排入到收料斗（4.2）；与物料换热后的热烟气从干燥段（3）上部的烟气出口（3.1）排出，经加压风机（3.8）加压后送入到大锥形伞（1.3）的烟气进口（1.31），用于预热段（1）物料的加热；通过人工调节流量控制阀（3.10）的开度，控制烟气腔（3.4）内的烟气温度分布的均匀性，避免出现温度死区，从而确保物料受热均匀；

步骤6：从干燥管（3.3）排出的物料下落到干燥管（3.3）下方的推料装置（4.1）上，在推料电机（4.11）的带动下，往复滚动的推料架（4.15）带动推料杆（4.14）将物料从推料口（4.17）推落至收料斗（4.2）中；

步骤7：物料从收料斗（4.2）的出料口（4.3）下落至出料输送带（5）输送至产品区。

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