CN117916542A - 用于低温干燥板材的干燥装置 - Google Patents

Abstract

一种干燥装置(1)，其使用加热装置在低于130℃的温度对在多个区段(2)中被输送通过干燥装置(1)的板材进行干燥，所述多个区段在纵向方向上一个接一个地延伸并且多个区段的每个具有多个层，其特征在于，在干燥过程中，在纵向方向的第一区域(3)和在板材的输送方向，板材通过第一加热器产生的暖空气在一个区段或多个区段中加热至低于130℃的温度，暖空气在各层之间流动，并且在从板材吸收水分之后，空气能够在与输送方向相反的方向上通过至少一个第一热交换器(5)从干燥装置(1)中排出。

Description

用于低温干燥板材的干燥装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于干燥板材的干燥装置。

背景技术

待干燥的板材，例如石膏板、石膏纤维板或其他矿物粘合板或胶合板，通过输送系统输送以通过干燥装置。

石膏板主要由石膏芯组成，石膏芯的表面和纵向侧覆盖有纸板。石膏芯由石膏和各种添加剂组成，这些添加剂使板材具有防火或防潮等技术属性。

在石膏煅烧厂，石膏被烧制成灰泥。在此过程中，通过加热去除结晶水，使石膏重新结晶成凝固石膏。在随后的生产石膏板的设备中，石膏与各种添加剂和水在混合器中混合。然后，将液态的石膏浆料均匀地涂覆在基板上。基板的边缘被折叠起来。然后，顶板从上面粘合。接下来，将周围粘有纸板的石膏板条粘贴到一条长的捆绑带上，然后在捆绑带上固定；然后将连续的条带切割成所需的长度。随后将湿润的石膏板翻转，并通过分层进料器输送到干燥装置中的多个层，在干燥装置中，石膏板在多个层(通常是八到十四层)的水平位置上干燥。一旦石膏板达到要求的残留水分含量，石膏板就会被处理和堆放以备发货。

干燥装置包括例如干燥室、相同长度的多个区域或区段，它们在干燥装置中以相似或相同的方式在板材通过的方向上重复出现。干燥装置是连续运行的连续干燥装置，板材(尤其是石膏板)在通过干燥装置后会形成干燥的板材。

DE102009059822B4公开了一种用于干燥板材的干燥装置，其中板材被引导通过多个层上的干燥室，板材通过冲击射流通风与干燥空气接触，并且通过交叉通风喷嘴箱来保证冲击射流通风。

WO2019/105888A1公开了一种用于干燥板材的方法，特别是用于干燥石膏板的方法，其中，为了干燥移动通过干燥装置的板材，通过第一加热装置将第一干燥介质加热到140℃以上的温度，然后在热干燥区将加热的第一干燥介质引导到板材上；

其中，提供两个或多个热回收装置，以从热干燥区的排气干燥介质中回收热量，并利用回收的热量将第二干燥介质加热至低于第一干燥介质温度的温度，而无需设置额外的加热装置。被加热的第二干燥介质被引导至热干燥区下游的多个热干燥区中的板材，其中，被冷却的排气干燥介质从上游热回收装置经由下游回收装置被引导；并且对于两个或多个热回收装置中的每一个，回收的热量被引导至与该热回收装置相关联的一个或多个热干燥区。

在低温范围内，即在150℃或更低的温度下，特别是在100℃以下的温度下，不需要使用喷嘴箱进行针对性的冲击射流通风，因为在这个温度下不存在不均匀干燥的风险，因此板材不会因不均匀干燥而损坏。因此，在低温干燥装置中使用喷嘴箱是不必要的；用暖空气在纵向方向和/或横向方向对要干燥的板进行通风就足够了。

低温干燥的优点在于，它能够优选地与热交换器或其他利用暖空气的概念相结合。低温干燥通常与环保或节能措施结合实施。这样做的原因是低温意味着低热量热源能够用来产生能量。例如，太阳能收集器或来自其他设备组件的处理废气在这个领域内可以得到高效利用。

发明内容

本发明的目的是制造一种干燥装置，通过该干燥装置也能够在低温下干燥板材。

根据本发明，该目的通过专利的权利要求1描述的内容得以实现。

在干燥过程中，板材第一区域中在纵向方向上和板材的输送方向上，在一个区段或多个第一区段中被加热到优选低于130℃的温度，所述加热由第一加热器产生的暖空气进行，所述暖空气在各层之间流动，并且空气在从板材吸收水分后，通过至少一个第一热交换器以与输送方向相反的方向从干燥装置中排出。

因此，本发明涉及低温干燥装置的干燥概念，该干燥装置的干燥温度优选低于100℃，特别是从50℃到90℃，而不是通常的200℃到300℃。然而，根据本发明的低温干燥装置也能够在高达150℃的温度下使用。在这样的低温下，能够使用低热量热源，例如太阳能收集器或来自系统其他区段的处理废气。然而，在较低的干燥温度下，板材，尤其是石膏板的干燥时间会延长。根据本发明的干燥装置是交叉通风的干燥装置。扁平的板材，例如石膏板，水平地放置在低温干燥装置中进行干燥。

因为待干燥的板材(尤其是石膏板)的干燥时间要长几倍，所以本发明制造了一种用于干燥石膏板的系统，与现有技术相比，该系统允许每空间单元干燥和运输更多数量的板材(尤其是石膏板)，能够通过仅占用少量空间的输送装置(特别是具有小直径的输送辊，板材通过输送辊水平地输送)在干燥装置的层的每个空间单元中为待干燥的板材创造大量空间来进行干燥和输送。除了干燥片状材料，根据本发明的干燥装置也适用于干燥待干燥的环形材料条。

本发明创建了一种干燥系统，该系统适合于在低温下操作的干燥装置和大量的板材，特别是石膏板，这些板材在低温干燥装置中同时在大量的层上处理，例如四十层。根据本发明，也能够实现具有多达六十个上下排列的层的低温干燥装置。在这种情况下，层高在90至150mm之间，例如100mm。待干燥的板材具有6至25mm的厚度。板材通过形成辊式输送机的输送辊输送，在优选实施例中，输送辊的全部或至少一半被驱动。在另一个实施例中，干燥装置是带式干燥装置，其中板材通过传送带传送。

例如，这种干燥装置比传统的高温干燥装置能耗低30％。

通过结合根据本发明的驱动系统使用大量的层，能够在具有与高温干燥装置相同的干燥装置长度的低温干燥装置中实现板材(尤其是石膏板)的更长停留时间。

本发明的其他有利实施例从属权利要求和说明书中显而易见，特别是结合附图更为显而易见。

本发明提供了一种间接加热的低温干燥装置。在一个优选实施例中，这种间接加热是借助于引入干燥室的管束来进行的，在该管束中，从待干燥的板材释放的水分以水分饱和的空气的形式冷凝。作为潜热释放的冷凝热间接加热干燥装置中的板材。在间接加热过程中，待干燥的物品(特别是板材)在干燥装置的至少一个横向于输送方向的区域中通风。横向通风有助于从板材中释放水分。

这里，至少第一热交换器由第一管束形成，在第一管束中，暖空气在流过板材时从板材吸收的水分能够在第一管束中冷凝。冷凝的液体(基本上是水)然后通过管束流出干燥装置的区域，并且能够通过将其引回到制造板材的过程中(例如引回到混合器中或用于制备板材制造过程所需的化学品中)而重新使用。

仅仅因为这个原因，除了由热交换器形成的间接的第一加热器之外，通常没有必要通过另外的加热器主动加热第一区域内或第一区域上游区域中的板材。与石膏或水泥板的情况一样，板材释放水合热，例如，在混合器中将水加入石膏或水泥中之后，并且在板材已经由含水糊状石膏或水泥物质形成之后，这种水合热仍然释放；因此，水合热能够以与第一区域中包含在暖的空气中的水冷凝期间释放的潜热相同的方式用作余热(也代表余热)。

因此，如果在第一区域之后的第二区域提供板材的主动加热，通常足以优化干燥过程。第二区域在第一区域之后纵向延伸，并且也包括单个区段或第二多个区段。第二加热器设置在第二区域中，第二区域例如由一个或多个气体燃烧器形成。

除了进一步加热板材之外，第二区域的主要功能是在第一区域中的空气已经从板吸收水分之后，使来自第一区域的暖空气的气流方向偏转。优选地，被水分饱和的空气被偏转到第二区域中的热交换器中，使得空气在与板材上方的第一区域中的板材的流动方向相反的方向上，返回到热交换器中。这导致暖的空气冷却下来；它所含的相当大一部分的水分在热交换器中冷凝。在该相变过程中释放的热量能够再次用于第一区域内的加热，从而促进板材的干燥。冷凝过程中产生的水被排出。

最后，优选地，在板材的输送方向上，在第二区域之后设置第三区域，在第三区域中，板材的干燥过程继续。在第三区域中，第三区域与第二区域相邻并包括单个区段或多个区段，在板材的输送方向相反的方向上，暖空气在干燥装置的各层之间流动并经由第三加热器加热；因此，暖空气流入第二区域，并且在从板材吸收水分之后，通过至少一个第二热交换器(该第二热交换器与第一热交换器一样在干燥装置的层上方延伸)沿输送方向从干燥装置中排出。

至少第二热交换器由第二管束形成，暖空气在流经第三区域时从板材吸收的水分能够在第二管束中冷凝；在这种情况下，冷凝的液体也被排出。冷凝过程中释放的潜热支持第三区域中板材的进一步干燥。

根据本发明的干燥装置能够在低于100℃的温度下作为低温干燥装置使用，但是也能够在更高的温度下使用，例如低于150℃的温度下使用。

与已知的高温干燥装置相比，根据本发明的低温干燥装置不需要单独使用冷却区。

在使用高温干燥装置的常规干燥中，高温导致在系统凝固线凝固期间刚刚通过反应形成的一些石膏二水合物脱水。硫酸钙半水合物会再次形成。这是不希望的结构损害，根据本发明的低温干燥装置也避免了这种损害。

相反，实现了石膏或水泥在要生产的板材中的温和凝固。这里使用了一种适用于低温并产生粘合效果的改性淀粉。

热交换器优选由管束形成，管束必须提供所需的热量。根据干燥装置的热量要求，决定干燥装置中管束到石膏板的热传递。

在本发明的优选实施例中，使用了包括具有光滑表面的管的管束，和使用了包括具有翅片表面的管的管束。这些翅片例如是圆盘式的翅片；然而，也能够实施用于扩大管束表面的其他手段。

因此，根据本发明使用的热交换器是空气对空气的热交换器。

优选地，所有三个区域中都存在风扇，但至少在第一区域和第三区域中，风扇产生压力梯度，从而在横向于主流方向(即由板材输送确定的纵向流动方向)产生一个气流，以至于通过两个流动方向的叠加形成了一个旋涡或螺旋形的气流。

横向流动与纵向流动的比率(即涡流螺旋角)会影响空气在干燥装置中的停留时间。这个角度或替代地或附加地，在干燥装置中测量的湿度适合作为控制回路中的参考变量，其任务变量是要维持在干燥装置末端待干燥的板材或连续材料中的湿度。

在第一区域的空气对空气换热器处，第一区域的空气加热到60至90℃。在第二区域，使用数个气体燃烧器将干燥空气加热到大约90至95℃。大部分的水分从这个区域的板材上蒸发。然后，在与板材的行进方向相反的方向上，湿润的空气流过第一区域中的热交换器内部。翅片式的管中的排气冷却下来，大约48％的水分会凝结。在该过程中释放的热量被再次用于加热新鲜的干燥空气。

例如，再循环的冷凝热占第一区域总热量的三分之一以上。

第二区域中的至少一个风扇用于产生连续的负压，从而将气流引入第一热交换器。

因此，为每个区域提供至少一个用作再循环风扇的风扇。这产生了横向于板材输送方向的次级流动。次级流动支持管束处的热传递，并确保待干燥的板材周围的密集流动和更好的热传递。暖空气的干燥温度为60℃。例如，假设空气在一次流动后已经冷却到45℃。例如，那么板材的温度为40℃。

了解热交换器(尤其是管束)中的压力损失，就能够确定用于产生和分配干燥气流的风扇电机的设计。

在干燥装置中产生压力梯度，以除去水分；优选地，该压力梯度在第一区域中通过布置在第二区域中的压力侧的风扇实现，特别是在第一区域的热交换器的水平处，迫使湿润的空气进入热交换器。可选地或附加地，通过设置在干燥机进气侧的风扇抽出换热器中的干燥空气，从而也抽出第一区域的空气。

除了进气侧的风扇之外，或者作为进气侧的风扇的替代方案，还在入口区域设置了一个烟囱，该烟囱也可产生真空并将干燥后的空气导出干燥装置。

为了将湿润的空气从第二区域重新引导到第一区域中，特别是如果在第一区域存在至少一个风扇(特别是在其附近)，则第一区域设置有导向或偏转装置(特别是导向板、节流阀、挡板或偏转板)。这同样适用于空气从第二区域到第三区域的偏转。为此，在第二区域中还使用至少一个风扇，该风扇迫使吸入的空气逆着板材的输送方向从第三区域流动，并沿着板材的输送方向进入热交换器。可选地或附加地，在干燥装置的出口侧，附加的风扇吸入从干燥装置流出的空气。

本发明还涉及一种包括如上所述干燥装置的系统。该系统的特征在于，它包括用于产生能量的装置(特别是光伏系统或风力系统或热泵)，或用于产生再生能量的另一装置，再生能量的能量可用于驱动待通过干燥装置干燥的板材和/或用于操作风扇和/或用于通过加热装置对板材进行加热。

本发明还涉及一种在干燥装置中干燥板材的方法。该方法的特征在于，当板材在使用加热装置产生低于130℃的温度的情况下沿纵向方向被输送通过干燥装置时，板材在纵向方向上的第一区域和板材的输送方向上，利用第一加热器产生的暖空气将温度加热到130℃以下，暖空气在区段或多个区段的各层之间流动，并且在从板材吸收水分之后，空气在与输送方向相反的方向通过至少一个第一热交换器并从干燥装置中排出。

附图说明

下面参考实施例对本发明进行更详细地解释。示出如下：

图1是具有三个用于干燥板材的区域的干燥装置的示意图

图2是干燥装置在第一区域或第三区域的剖视图。

具体实施方式

用于干燥板材2的干燥装置1(图1、2)以已知的方式分成多个区域或区段3，这些区域或区段的长度大约对应于待处理的板材2的长度。例如，用于干燥石膏板的干燥装置具有长度为2400mm的区段3，该长度与石膏板材2的长度相对应。

第一区段3的组形成第一区域4，在第一区域4中，板材2最初在干燥装置1的输送方向R上暴露于温度在60℃和75℃之间的暖空气中，暖空气由位于区域4上方的热交换器5提供，并且例如由管束形成。暖空气在输送方向R上穿过叠层排列的板材2，例如，这些板材叠层排列成四十层。

在第二区域6中，该第二区域也覆盖多个板材2，流动的空气在与输送方向R相反的方向，即沿箭头P1的方向，偏转到热交换器5中，在热交换器5中，已经从区域4中的板材2吸收水分的暖空气通过冷凝再次损失一些水分；在区域4中释放的潜热从热交换器5返回到各层并到达板材2，同时在热交换器5中冷凝的液体从干燥装置1中排出。

区域6还用于将板材2加热到90至95℃之间的温度。为此目的，在区域6中提供加热器61、62、63(例如以气体燃烧器的形式)。

区域6之后是区域8，其配备有与区域4相似的热交换器7；在区域8中，板材2上方的暖空气的温度下降到60至75℃之间的温度，通过这种方式，空气再次从板材2吸收水分，该空气沿箭头R1的方向在与板材2的输送方向R相反的方向上流动，并且在水分饱和后，在区域6的区域中通过冷凝再次将水分释放到热交换器7中，通过这种方式，空气沿箭头P2的方向流入热交换器7，使得空气沿板材2的输送方向在热交换器7中流动。

优选地，两个热交换器5、7设计成管束9(图2)。风扇10(优选地在干燥装置1的整个长度上延伸)设计为再循环风扇，以产生涡流或螺旋形气流；风扇10引导已经从板材2吸收水分的空气，经由设置在用于运输板材2的层的侧面的腔室11，通过热交换器5、7的管束9，并且引导空气通过腔室12返回到板材2。

优选地，风扇(例如图1中所示的风扇13)布置在干燥装置1的前端，以便在进气侧和出气侧将空气引导出干燥装置1，并从热交换器5、6抽取空气。

优选地，风扇10布置在区段3上方的吊顶箱中，其中板材2通过辊式输送机在各层上运输。腔室11、12设置在区段3的侧面，暖空气在腔室中以涡流形式流动，同时被引导通过干燥装置1。

Claims (12)

1.一种干燥装置(1)，其使用加热装置在低于130℃的温度下对在多个区段(2)中被输送通过干燥装置(1)的板材进行干燥，所述多个区段在纵向方向上一个接一个地延伸并且所述多个区段的每个区段具有多个层，其特征在于，在干燥过程中，在纵向方向的第一区域(3)和在板材的输送方向上，所述板材通过流经各层之间的暖的空气进行干燥，在纵向方向的第一区域和在板材的输送方向上，所述板材能够经由第一加热器在区段或多个第一区段中产生的暖的空气加热到低于130℃的温度，并且在吸收了所述板材的水分后，所述空气能够在与输送方向相反的方向上，通过至少一个第一热交换器(5)从干燥装置(1)中排出。

2.根据权利要求1所述的干燥装置(1)，其特征在于，所述至少一个第一热交换器(5)由第一管束(8)形成，所述暖的空气在流过板材时从板材吸收的水分能够在所述第一管束中冷凝。

3.根据权利要求1或2所述的干燥装置(1)，其特征在于，板材能够由第二区域(4)中的第二加热器进行加热，所述第二区域(4)位于第一区域之后并纵向延伸，并且还包括单个区段(2)或第二多个区段(2)。

4.根据权利要求3所述的干燥装置(1)，其特征在于，在第一区域中从板材吸收水分之后，干燥装置中暖的空气能够在第二区域中偏转，并且能够经由第一热交换器从干燥装置(1)中排出。

5.根据权利要求1至4任一项所述的干燥装置(1)，其特征在于，在干燥过程期间，所述板材在第三区域(7)通过第三加热器加热，所述第三区域(7)邻接第二区域(4)并包括单个区段(2)或多个区段(2)，所述加热能够在纵向方向上经由暖的空气进行，所述暖的空气在一个区段(2)或多个区段(2)中逆着板材的输送方向在各层之间流动，并且在从板材吸收水分之后，所述暖的空气能够通过至少一个第二热交换器(6)在输送方向上从干燥装置(1)中排出。

6.根据权利要求5所述的干燥装置(1)，其特征在于，所述至少第二热交换器(6)由第二管束(8)形成，所述暖的空气在流经第三区域时从板材吸收的水分能够在所述第二管束中冷凝。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的干燥装置(1)，其特征在于，所述干燥装置(1)能够在低于100℃的温度下作为低温干燥装置使用。

8.一种装置，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的干燥装置(1)，其特征在于，所述装置包括用于产生能量的装置，特别地，所述产生能量的装置是光伏系统或风力系统或热泵，或用于产生再生能量的另一装置，所述产生能量的装置的能量能够用于驱动待干燥的板材通过干燥装置(1)和/或操作风扇(9)和/或通过加热装置(40、41、42)对板材进行加热。

9.一种在干燥装置中对板材进行干燥的方法，其特征在于，当板材在使用加热装置产生低于130℃的温度的情况下沿纵向方向被输送通过干燥装置时，板材在纵向方向上的第一区域(3)和板材的输送方向上经由各层之间流动的暖的空气加热，在纵向方向的第一区域(3)和板材的输送方向上，板材利用第一加热器产生的暖的空气将温度加热到130℃以下，并且在从板材吸收水分之后，所述空气在与输送方向相反的方向通过至少一个第一热交换器(5)从干燥装置(1)中排出。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述板材在位于第一区域(3)之后的纵向延伸的第二区域(4)中经由第二加热器加热，特别地，经由气体加热器(40)加热。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在干燥过程中，所述板材在第三区域(7)中通过第三加热器加热，所述第三区域(7)沿纵向方向延伸且与第二区域(4)邻接，所述加热利用暖的空气进行，所述暖的空气在区段(2)或多个区段(3)中逆着板材的输送方向在各层之间流动，并且在从板材吸收水分之后，所述暖的空气沿输送方向通过至少一个第二热交换器(6)从干燥装置(1)中排出。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述暖的空气通过风扇(9)以涡流形状穿过干燥装置(1)。