CN114590979B - 一种半固态物料快速干化的系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于节能环保的技术领域，尤其涉及一种半固态物料快速干化的系统。包括无轴双螺旋输送机、布料机、成型机、干燥机、链式输送机、旋风分离器和废气风机，布料机和成型机为一体化机型；干燥机内设有预热辊筒和干燥辊筒，干燥机的下部出口的上方对应的干燥辊筒外侧壁对应设有分离刀；干燥机的顶部出风口通过管道接通旋风分离器的进口，旋风分离器的顶部出风口通过管道接通废气风机的进风口，半固态物料输送至布料机进口，半固态物料经一对搅拌轴混合搅拌形成颗粒物料，颗粒物料经一对第一辊筒、一对第二辊筒和一对第三辊筒的三次挤压成型形成薄片状物料，薄片状物料预热、高温干燥，并经分离刀得到干燥颗粒物料，其湿度≤30%。

Description

一种半固态物料快速干化的系统

技术领域

本发明属于节能环保技术领域，尤其涉及一种半固态物料快速干化的系统。

背景技术

随着现代工业、农业的快速发展和城市化进程的加快，人类对节能环境保护的意识不断加强。物料干化成为工农业过程不可或缺的重要环节，特别是半固态物料要求更为突出。目前，对于半固态物料干化，由于传热阻力大，干燥不均匀，物料易返潮，干燥效率低，已然成为干化工艺的一个技术难点。传统的工艺干化系统，能耗高、热效率低下，生产和运行成本高，不利于节能减排和大规模推广。因此需要一种新的技术方案解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种半固态物料快速干化的系统，经本发明处理后的半固态物料含水率可达到10%～30%，可通过调整工艺参数确定最终含水率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种半固态物料快速干化的系统，

包括无轴双螺旋输送机1、布料机2、成型机3、干燥机4、链式输送机5、旋风分离器6和废气风机7，所述布料机2和成型机3为一体化机型，布料机2的出口和成型机3的进口直接连通；

所述布料机2内水平布设有一对搅拌轴21，每个搅拌轴的外圆柱面上均匀布设有搅拌混合齿22；

所述成型机3内从上至下依次水平布设有一对第一辊筒31、一对第二辊筒32和一对第三辊筒33；

对应的第一辊筒和搅拌轴之间，与对应的第一辊筒和第二辊筒之间通过链传动机构配合传动；对应的第二辊筒和第三辊筒通过齿轮机构啮合传动；

所述干燥机4内水平布设有预热辊筒41和干燥辊筒42，且预热辊筒41的筒径小于干燥辊筒42的筒径，预热辊筒41和干燥辊筒42分别通过电机控制反向转动，所述干燥机4的下部出口的上方对应的干燥辊筒42外侧壁对应设有分离刀10；

所述无轴双螺旋输送机1的一端为半固态物料进口和干物料返回口，另一端为混合物料出口，且混合物料出口和布料机2的进口通过管道连通，成型机3的出口连通着干燥机4的上部进口；

所述干燥机4的下部出口设有分料器43，分料器43的一路出口接通链式输送机5的进口，分料器43的另一路出口通过管道接通干物料出口；

所述干燥机4的顶部出风口通过管道接通旋风分离器6的进口，旋风分离器6的顶部出风口通过管道接通废气风机7的进风口，旋风分离器6的底部出口设有集料斗61，集料斗61的出口通过出料阀62管道连通链式输送机5的进口；

工作时，一对搅拌轴21、一对第一辊筒31、一对第二辊筒32和一对第三辊筒33分别相对转动，半固态物料经无轴双螺旋输送机1输送至布料机2进口，半固态物料经一对搅拌轴21混合搅拌形成颗粒物料，颗粒物料经一对第一辊筒31、一对第二辊筒32和一对第三辊筒33的三次挤压成型形成薄片状物料，薄片状物料的厚度为0.1~0.5mm，薄片状物料经预热辊筒41预热，经干燥辊筒42高温干燥，得到干燥物料，并经分离刀10得到干燥颗粒物料，其湿度≤30%。

进一步，所述干燥辊筒42筒径是预热辊筒41筒径的1.5~3倍。

进一步，所述预热辊筒41和干燥辊筒42上均设有拨片机构，拨片机构包括套环441、第一连杆442、第二连杆443和电磁离合器444，第一连杆442和第二连杆443呈锐角夹角布置，且第一连杆442、第二连杆443的一端分别和套环441固定连接，第一连杆442的另一端固定连接有水平杆445，水平杆445外固定套设有杆筒，第二连杆443的另一端固定连接有配重块446；

所述套环441和电磁离合器444对应套设在辊筒筒轴上，通过电磁离合器444控制套环441和辊筒筒轴同步转动或套环441空套在辊筒筒轴上，当套环441和辊筒筒轴同步转动时，使得杆筒和辊筒的外圆柱面同步转动，用于将薄片状物料贴合预热辊筒41和干燥辊筒42的外圆柱面上。

进一步，所述一对第三辊筒33的外圆柱面上沿着轴向均匀开设有环形凹槽331，且一对第三辊筒33的外圆柱面上的环形凹槽交错布置，用于压断经一对第三辊筒33的薄片状物料，使其形成宽度窄的薄片状物料。

进一步，所述链传动机构包括第一链轮81、第二链轮82、第三链轮83、第一链条84和第二链条85，同一竖直方向上对应的搅拌轴、第一辊筒和第二辊筒的一端分别固定安装所述第一链轮81、第二链轮82和第三链轮83，一对搅拌轴21、一对第一辊筒31和一对第二辊筒32的另一端通过一对齿轮啮合传动；

所述第一链条84套装在第一链轮81和第二链轮82之间，第二链条85套装在第二链轮82和第三链轮83之间；

电机控制其中一个第一辊筒转动，使得一对搅拌轴21、一对第一辊筒31和一对第二辊筒32相对转动。

进一步，所述齿轮机构包括第一齿轮91和第二齿轮92；

所述一对第三辊筒33的筒轴两端转动安装在一对安装板332上，且一对第三辊筒33的筒轴一端通过一对齿轮啮合传动，其中一个第三辊筒的筒轴另一端安装所述第二齿轮92，且第二齿轮92通过所述第一齿轮91和第二链轮82啮合传动，实现一对第三辊筒33相对转动。

进一步，所述预热辊筒41和干燥辊筒42均采用蒸汽加热或电加热中的一种，且预热辊筒41的预热温度为65～95℃，干燥辊筒42的干燥温度为95～110℃。

进一步，所述干燥颗粒物料经分料器43的一路出口返混至链式输送机5的进口，经分料器43的另一路出口到达干物料出口；且返混干燥颗粒物料占总干燥颗粒物料的10%-30%。

本发明的有益技术效果如下：

1、本发明的一种半固态物料快速干化的系统，在布料机中对半固态物料先进行混合搅拌，在成型机内经三次挤压成型处理，半固态物料被挤压成薄片，增加了物料与空气的接触面积，当薄片被送入干燥机时，先经过预热辊筒预热处理再经过干燥辊筒的干燥，由于半固态物料被处理成薄片不仅增加了干燥接触面积，增加了干燥的均匀度，还减小了干燥阻力，使得传热效率高、水分蒸发热阻力小、污泥水分蒸发速度快，使得半固态物料快速干化的系统的速度和效率可提高约10～35%，得到的干燥颗粒物料的湿度≤30%。

2、本发明的一种半固态物料快速干化的系统，干燥机底部的分料器的一路出口和旋风分离器底部的集料斗的出口分别连通链式输送机的进口，物料通过链式输送机返回至干物料返回口，和半固态物料进行混合并返回至系统中进行处理，提高系统工作效率。

3、本发明的一种半固态物料快速干化的系统，干燥机内同时设置了预热辊筒和干燥辊筒，使半固态物料与不同温度滚筒进行充分接触，提高干燥效率；同时干燥辊筒出来的冷凝液直接进入预热辊筒内作为热媒为半干物料进行预热，保证干燥阶段有较长的时间，预热辊筒出来的冷凝液出去外管，用作其他热源，因此可充分利用热能，节能环保。

附图说明

图1为本发明一种半固态物料快速干化的系统的结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图3为本发明拨片机构的结构示意图。

图4为本发明布料机和干燥机的主视图。

图5为本发明一对第三辊筒的结构示意图。

其中：无轴双螺旋输送机1、布料机2、一对搅拌轴21、搅拌混合齿22、成型机3、一对第一辊筒31、一对第二辊筒32、一对第三辊筒33、环形凹槽331、一对安装板332、干燥机4、预热辊筒41、干燥辊筒42、分料器43、套环441、第一连杆442、第二连杆443、电磁离合器444、水平杆445、配重块446、链式输送机5、旋风分离器6、废气风机7、集料斗61、出料阀62、第一链轮81、第二链轮82、第三链轮83、第一链条84、第二链条85、第一齿轮91、第二齿轮92、分离刀10。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

见图1，一种半固态物料快速干化的系统，

包括无轴双螺旋输送机1、布料机2、成型机3、干燥机4、链式输送机5、旋风分离器6和废气风机7，所述布料机2和成型机3为一体化机型，布料机2的出口和成型机3的进口直接连通；

所述布料机2内水平布设有一对搅拌轴21，每个搅拌轴的外圆柱面上均匀布设有搅拌混合齿22；

所述成型机3内从上至下依次水平布设有一对第一辊筒31、一对第二辊筒32和一对第三辊筒33；

对应的第一辊筒和搅拌轴之间，与对应的第一辊筒和第二辊筒之间通过链传动机构配合传动；对应的第二辊筒和第三辊筒通过齿轮机构啮合传动；

所述干燥机4内水平布设有预热辊筒41和干燥辊筒42，且预热辊筒41的筒径小于干燥辊筒42的筒径，预热辊筒41和干燥辊筒42分别通过电机控制反向转动，所述干燥机4的下部出口的上方对应的干燥辊筒42外侧壁对应设有分离刀10；

所述无轴双螺旋输送机1的一端为半固态物料进口和干物料返回口，另一端为混合物料出口，且混合物料出口和布料机2的进口通过管道连通，成型机3的出口连通着干燥机4的上部进口；

所述干燥机4的下部出口设有分料器43，分料器43的一路出口接通链式输送机5的进口，分料器43的另一路出口通过管道接通干物料出口；

所述干燥机4的顶部出风口通过管道接通旋风分离器6的进口，旋风分离器6的顶部出风口通过管道接通废气风机7的进风口，旋风分离器6的底部出口设有集料斗61，集料斗61的出口通过出料阀62管道连通链式输送机5的进口；

工作时，一对搅拌轴21、一对第一辊筒31、一对第二辊筒32和一对第三辊筒33分别相对转动，半固态物料经无轴双螺旋输送机1输送至布料机2进口，半固态物料经一对搅拌轴21混合搅拌形成颗粒物料，颗粒物料经一对第一辊筒31、一对第二辊筒32和一对第三辊筒33的三次挤压成型形成薄片状物料，薄片状物料的厚度为0.1~0.5mm，薄片状物料经预热辊筒41预热，经干燥辊筒42高温干燥，得到干燥物料，并经分离刀10得到干燥颗粒物料，其湿度≤30%。

进一步，所述干燥辊筒42筒径是预热辊筒41筒径的1.5~3倍。

进一步，所述预热辊筒41和干燥辊筒42上均设有拨片机构，拨片机构包括套环441、第一连杆442、第二连杆443和电磁离合器444，第一连杆442和第二连杆443呈锐角夹角布置，且第一连杆442、第二连杆443的一端分别和套环441固定连接，第一连杆442的另一端固定连接有水平杆445，水平杆445外固定套设有杆筒，第二连杆443的另一端固定连接有配重块446；

所述套环441和电磁离合器444对应套设在辊筒筒轴上，通过电磁离合器444控制套环441和辊筒筒轴同步转动或套环441空套在辊筒筒轴上，当套环441和辊筒筒轴同步转动时，使得杆筒和辊筒的外圆柱面同步转动，用于将薄片状物料贴合预热辊筒41和干燥辊筒42的外圆柱面上。

进一步，所述一对第三辊筒33的外圆柱面上沿着轴向均匀开设有环形凹槽331，且一对第三辊筒33的外圆柱面上的环形凹槽交错布置，用于压断经一对第三辊筒33的薄片状物料，使其形成宽度窄的薄片状物料。

进一步，所述链传动机构包括第一链轮81、第二链轮82、第三链轮83、第一链条84和第二链条85，同一竖直方向上对应的搅拌轴、第一辊筒和第二辊筒的一端分别固定安装所述第一链轮81、第二链轮82和第三链轮83，一对搅拌轴21、一对第一辊筒31和一对第二辊筒32的另一端通过一对齿轮啮合传动；

所述第一链条84套装在第一链轮81和第二链轮82之间，第二链条85套装在第二链轮82和第三链轮83之间；

电机控制其中一个第一辊筒转动，使得一对搅拌轴21、一对第一辊筒31和一对第二辊筒32相对转动。

进一步，所述齿轮机构包括第一齿轮91和第二齿轮92；

所述一对第三辊筒33的筒轴两端转动安装在一对安装板332上，且一对第三辊筒33的筒轴一端通过一对齿轮啮合传动，其中一个第三辊筒的筒轴另一端安装所述第二齿轮92，且第二齿轮92通过所述第一齿轮91和第二链轮82啮合传动，实现一对第三辊筒33相对转动。

进一步，所述预热辊筒41和干燥辊筒42均采用蒸汽加热或电加热中的一种，且预热辊筒41的预热温度为65～95℃，干燥辊筒42的干燥温度为95～110℃。

进一步，所述干燥颗粒物料经分料器43的一路出口返混至链式输送机5的进口，经分料器43的另一路出口到达干物料出口；且返混干燥颗粒物料占总干燥颗粒物料的10%-30%。

实施例2

以实施例1中的干化处理设备为本实施例的处理设备；以市政污泥干化处理为例；上游脱水后湿污泥含水率70～80%，污泥处理量为2t/h（干基），污泥初始温度为常温25℃，干燥机4的加热蒸汽压力0.6MPa，温度150～165℃，具体包括以下步骤：

步骤（1）：启动废气风机7，约3min后系统压力稳定；

步骤（2）：干燥机4内干燥辊筒42通入蒸汽，蒸汽温度150～165℃，加热温度可调，可根据污泥特性及最终处理要求确定；蒸汽通入30s后，所述干燥机4内干燥辊筒42和预热辊筒41启动旋转，旋转速度可调，预热辊筒41逆时针旋转，干燥辊筒42顺时针旋转；

步骤（3）：确定成型机3内成型压片模块，薄层厚度0.1~0.5mm，启动成型机3；

步骤（4）：启动布料机2，内部布料设备正常运转；

步骤（5）：当所述布料机2启动30s后启动无轴双螺旋输送机1；

步骤（6）：无轴双螺旋输送机1启动1min后启动链式输送机5。

步骤（7）：所述链式输送机5启动后，上游脱水后的半固态物料开始进料到无轴双螺旋输送机1的半固态物料进口。

步骤（8）：所述分料器43一路出口以及旋风分离器6出口的干燥颗粒物料通过链式输送机5返回至无轴双螺旋输送机1的干物料返回口。

步骤（9）：所述分料器43的另一路出口的干燥颗粒物料进入下游工艺。

步骤（10）：取样检测分料器43出口的干燥颗粒物料含水率满足要求后，控制稳定干燥机4内预热辊筒41和干燥辊筒42转速。

步骤（11）：所述干燥辊筒42出来的蒸汽冷凝液温度95～110℃，余热用于预热辊筒41加热，预热后冷凝液温度65～95℃去冷凝液外管回用。

步骤（12）：夹带粉尘的干燥颗粒物料含有湿空气并进入旋风分离器6，粉尘进入集料斗61后，通过链式输送机5返混至无轴双螺旋输送机1的干物料返回口，含湿空气通过废气风机7去下游除臭系统，处置达标后，安全排放。

步骤（13）：首次运行，成型机3出来的薄片状物料需要拨片机构配合附着于预热辊筒41和干燥辊筒42表面，

见图2，系统开始运行时，电磁离合器444保持闭合状态，即控制套环441和辊筒筒轴同步转动，当运动至虚线表示的位置时，使薄片状物料从预热辊筒41表面搭接至干燥辊筒42表面，正常运转后电磁离合器444保持分离状态，由于配重锤446作用，每个拨片机构上的第一连杆442和第二连杆443均复位，见实线表述的位置。

经本发明处理后，由于对半固体物料进行了返混及压片成型处理，干燥过程接触面积大，传热效率高，水分蒸发热阻力小，污泥水分蒸发速度快，相比于传统间接干化，速度和效率可提高约10～35%。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：

包括无轴双螺旋输送机（1）、布料机（2）、成型机（3）、干燥机（4）、链式输送机（5）、旋风分离器（6）和废气风机（7），所述布料机（2）和成型机（3）为一体化机型，布料机（2）的出口和成型机（3）的进口直接连通；

所述布料机（2）内水平布设有一对搅拌轴（21），每个搅拌轴的外圆柱面上均匀布设有搅拌混合齿（22）；

所述成型机（3）内从上至下依次水平布设有一对第一辊筒（31）、一对第二辊筒（32）和一对第三辊筒（33）；

对应的第一辊筒和搅拌轴之间，与对应的第一辊筒和第二辊筒之间通过链传动机构配合传动；对应的第二辊筒和第三辊筒通过齿轮机构啮合传动；

所述干燥机（4）内水平布设有预热辊筒（41）和干燥辊筒（42），且预热辊筒（41）的筒径小于干燥辊筒（42）的筒径，预热辊筒（41）和干燥辊筒（42）分别通过电机控制反向转动，所述干燥机（4）的下部出口的上方对应的干燥辊筒（42）外侧壁对应设有分离刀（10）；

所述无轴双螺旋输送机（1）的一端为半固态物料进口和干物料返回口，另一端为混合物料出口，且混合物料出口和布料机（2）的进口通过管道连通，成型机（3）的出口连通着干燥机（4）的上部进口；

所述干燥机（4）的下部出口设有分料器（43），分料器（43）的一路出口接通链式输送机（5）的进口，分料器（43）的另一路出口通过管道接通干物料出口；

所述干燥机（4）的顶部出风口通过管道接通旋风分离器（6）的进口，旋风分离器（6）的顶部出风口通过管道接通废气风机（7）的进风口，旋风分离器（6）的底部出口设有集料斗（61），集料斗（61）的出口通过出料阀（62）管道连通链式输送机（5）的进口；

工作时，一对搅拌轴（21）、一对第一辊筒（31）、一对第二辊筒（32）和一对第三辊筒（33）分别相对转动，半固态物料经无轴双螺旋输送机（1）输送至布料机（2）进口，半固态物料经一对搅拌轴（21）混合搅拌形成颗粒物料，颗粒物料经一对第一辊筒（31）、一对第二辊筒（32）和一对第三辊筒（33）的三次挤压成型形成薄片状物料，薄片状物料的厚度为0.1~0.5mm，薄片状物料经预热辊筒（41）预热，经干燥辊筒（42）高温干燥，得到干燥物料，并经分离刀（10）得到干燥颗粒物料，其湿度≤30%。

2.根据权利要求1所述一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：所述干燥辊筒（42）筒径是预热辊筒（41）筒径的1.5~3倍。

3.根据权利要求1或2所述一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：所述预热辊筒（41）和干燥辊筒（42）上均设有拨片机构，拨片机构包括套环（441）、第一连杆（442）、第二连杆（443）和电磁离合器（444），第一连杆（442）和第二连杆（443）呈锐角夹角布置，且第一连杆（442）、第二连杆（443）的一端分别和套环（441）固定连接，第一连杆（442）的另一端固定连接有水平杆（445），水平杆（445）外固定套设有杆筒，第二连杆（443）的另一端固定连接有配重块（446）；

所述套环（441）和电磁离合器（444）对应套设在辊筒筒轴上，通过电磁离合器（444）控制套环（441）和辊筒筒轴同步转动或套环（441）空套在辊筒筒轴上，当套环（441）和辊筒筒轴同步转动时，使得杆筒和辊筒的外圆柱面同步转动，用于将薄片状物料贴合预热辊筒（41）和干燥辊筒（42）的外圆柱面上。

4.根据权利要求1所述一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：所述一对第三辊筒（33）的外圆柱面上沿着轴向均匀开设有环形凹槽（331），且一对第三辊筒（33）的外圆柱面上的环形凹槽交错布置，用于压断经一对第三辊筒（33）的薄片状物料，使其形成宽度窄的薄片状物料。

5.根据权利要求1所述一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：所述链传动机构包括第一链轮（81）、第二链轮（82）、第三链轮（83）、第一链条（84）和第二链条（85），同一竖直方向上对应的搅拌轴、第一辊筒和第二辊筒的一端分别固定安装所述第一链轮（81）、第二链轮（82）和第三链轮（83），一对搅拌轴（21）、一对第一辊筒（31）和一对第二辊筒（32）的另一端通过一对齿轮啮合传动；

所述第一链条（84）套装在第一链轮（81）和第二链轮（82）之间，第二链条（85）套装在第二链轮（82）和第三链轮（83）之间；

电机控制其中一个第一辊筒转动，使得一对搅拌轴（21）、一对第一辊筒（31）和一对第二辊筒（32）相对转动。

6.根据权利要求1所述一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：所述齿轮机构包括第一齿轮（91）和第二齿轮（92）；

所述一对第三辊筒（33）的筒轴两端转动安装在一对安装板（332）上，且一对第三辊筒（33）的筒轴一端通过一对齿轮啮合传动，其中一个第三辊筒的筒轴另一端安装所述第二齿轮（92），且第二齿轮（92）通过所述第一齿轮（91）和第二链轮（82）啮合传动，实现一对第三辊筒（33）相对转动。

7.根据权利要求1所述一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：所述预热辊筒（41）和干燥辊筒（42）均采用蒸汽加热或电加热中的一种，且预热辊筒（41）的预热温度为65～95℃，干燥辊筒（42）的干燥温度为95～110℃。

8.根据权利要求1所述一种半固态物料快速干化的系统，其特征在于：所述干燥颗粒物料经分料器（43）的一路出口返混至链式输送机（5）的进口，经分料器（43）的另一路出口到达干物料出口；且返混干燥颗粒物料占总干燥颗粒物料的10%-30%。