CN1862197B - 一种滚筒干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将封闭式循环热泵技术、真空干燥技术及滚筒干燥技术有机结合，实现滚筒干燥方法，包括真空干燥仓、滚筒干燥、滚筒转动、热泵循环、真空抽气、冷却水循环、中央控制七个运行过程；滚筒干燥子系统放置在真空干燥仓内，实现低温、低压真空干燥过程，真空干燥仓内产生的湿蒸汽在真空机组的吸力作用下，流经水蒸汽冷凝换热器，热泵系统的蒸发器从干燥过程产生的湿蒸汽中回收热量，经冷凝器将热量传递给旋转滚筒内的导热油，再通过对流换热将热量传给滚筒，再以导热方式传递给筒壁面上的薄层浆料并吸热汽化，实现干燥过程；本方法用于热敏性浆料的干燥场合，其干燥质量好，速度快，高效节能。

Description

一种滚筒干燥方法

技术领域：

本发明涉及一种滚筒干燥方法，尤其是一种用封闭式热泵循环技术与真空干燥技术实现高效节能的滚筒干燥方法，适用于中药浆料、化工、制药、农产品加工、海产品加工、食品加工等行业的热敏性浆料的干燥过程。

技术背景：

目前，随着生物制药和化学工业的快速发展，特征性要求干燥的场合非常多，现有的技术存在着各种不同程度的缺点。由于干燥工艺的广泛性和重要性，人们已发明了多种干燥设备及其方法，如流化床干燥器、管束干燥器、浆叶干燥器、旋转闪蒸干燥器、移动床干燥器、隧道干燥器、真空干燥器等等，每种干燥设备都有其特定的使用范围。但是，迄今为止，对热敏性浆料类物质的干燥过程，可用的干燥设备只有静态真空干燥器，由于浆料类物质是以一定厚度静止放置在真空干燥室内，干燥过程所需的热量很难快速、均匀地传递给各位置的浆料，而浆料中含有较高比例的水分，需要大量的热能供应才能完成干燥过程，所以采用现有的设备完成热敏性浆料物质干燥的方法存在干燥周期长、干燥不均匀、耗能大等问题。在真空状态下采用滚筒干燥方法，可以较好地解决上述问题，但由于未找到适合于圆筒壁面均匀加热的易控制且高效节能的热源，同时难以解决好真空密封等问题，迄今未有商业化产品。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术方法中存在的缺点，提出一种高效节能且确保干燥质量的浆料干燥方法，以解决热敏性浆料的干燥问题，同时，应用热泵高效节能技术，尽可能降低干燥过程中的能耗与运行成本。

为了实现上述目的，本发明将封闭式循环热泵节能技术、真空干燥技术及滚筒干燥技术有机结合，形成一种热敏性浆料的干燥方法，既解决了干燥过程中滚筒壁面的易控制的稳定加热热源难题，回收利用了真空排气中放出的热量，减小了对环境的热污染和湿污染，同时，降低了干燥过程的能耗。

本发明的滚筒干燥方法的运行系统包括真空干燥仓、滚筒干燥、滚筒转动、热泵循环、真空抽气、冷却水循环、中央控制七个子系统，并分别构成七个运行步骤，滚筒干燥子系统放置在真空干燥仓内，实现低温、低压真空干燥过程，确保热敏性浆料的干燥质量；干燥过程中，真空干燥仓内产生的湿蒸汽在真空机组的抽力作用下，流经水蒸汽冷凝器，其中的水蒸汽被冷凝为液态水，不凝性气体被抽到缓冲罐中实现气液分离后，进入真空机组，被真空机组加压后排到大气中；热泵循环子系统的水蒸汽冷凝器从干燥过程中产生的湿蒸汽中回收热量，通过热泵循环子系统的压缩机将热量提高品位后，再通过热泵系统的冷凝器将热量传递给旋转滚筒内的导热油，导热油通过对流换热将热量传递给滚筒，滚筒再将热量以导热方式传递给滚筒壁面上的薄层浆料，浆料吸热汽化，实现低温、快速干燥过程；滚筒干燥子系统通过齿轮轮系和减速系统实现转动，连续不断地从浆料槽中获得被干燥的浆料，在滚动过程中完成干燥工艺后，被刮板刮下而形成产品，实现连续的干燥运行过程.

本发明中热泵循环子系统设有两个串联的蒸发器，一个用于冷凝从真空干燥仓抽出的湿蒸汽，另一个用于为真空机组提供冷却水，保证正常运行时滚筒的干燥过程有足够的热量，真空机组有足够的冷却水量，也保证系统启动过程中能够获取足够的热量，顺利启动。

本发明的滚筒内设有带油肋片，带油肋片不仅大幅度增加了对流换热面积，而且通过带油过程延长了油与壁面的传热时间，同时，导热油从滚筒上部滴下来，增强了导热油的流动，强化了对流传热过程。滚筒低速转动，筒中的冷凝器相对地面静止，两者间通过冷凝器固定架动态接触，形成支撑。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：一是与静态真空干燥器相比，实现了动态、快速、均匀干燥，大幅度缩短了干燥周期，提高了产品质量；二是与现有滚筒干燥设备相比，采用了热泵加热方式，全部回收利用了干燥过程中产生的水蒸汽的热量，大幅度降低了干燥过程地能耗，实现了高效节能的干燥过程；三是与现有滚筒干燥设备相比，滚筒干燥子系统放置在真空干燥仓内，实现了低温、低压真空干燥过程，能够确保热敏性浆料的干燥质量。四是本发明特别适用于热敏性浆料的干燥过程，如中药浆料、化工、制药、农产品加工、海产品加工、食品加工等行业的热敏性浆料的干燥过程。

附图说明：

图1为本发明实现滚筒干燥过程的工作流程示意图。

图2为本发明的滚筒内部结构示意图。

具体实施方式：

本发明实施中涉及的真空干燥仓、滚筒干燥、滚筒转动、热泵循环、真空抽气、冷却水循环、中央控制七个子系统构成干燥方法的七个运行过程，整个系统的主要部件包括：真空机组1，缓存罐到真空机组的抽气管2，缓冲罐3，水蒸汽冷凝器到真空罐的抽气管4，水蒸汽冷凝器5，真空干燥仓到水蒸汽冷凝器的抽气管6，膨胀阀到蒸发器的热泵工质管路7，膨胀阀8，干燥过滤器9、储液罐10，冷凝器到储液罐液体管路11，滚筒滚动齿轮系统12，真空密封件13，真空机组冷却水回流管路14，水蒸汽冷凝器排水管路15，热泵系统工质管路16，滚筒左支撑圈17，热泵系统冷凝器支撑架18，滚筒右支撑圈19，真空系统冷却水供水水泵20，真空系统冷却水换热器21，热泵系统压缩机22，热泵系统压缩机到冷凝器的高压气体管路23，减速系统24，滚筒左支撑架25，真空干燥仓26，导热油腔27，滚筒28，热泵系统的冷凝器29，滚筒右支撑架30，滚筒外壳31，带油肋片32，热泵系统工质连接管33、34，冷凝器框架35，冷凝器固定架36，冷凝器换热管37和导热油38。各子系统过程的工作原理及功效为：

真空干燥仓子系统：真空干燥仓26为一个真空密封容器，容器上设有供操作人员观测用的观测孔及清洗、取料用的可打开的真空密封门、真空密封件13，另外，还有浆料的自动送入装置、真空抽气口等；真空机组1从密封的真空干燥仓26中抽气，形成真空环境。该子系统的功效是：为滚筒干燥子系统提供真空环境，使干燥过程在低温、低压真空状态下进行，确保热敏性浆料的干燥质量。

滚筒干燥子系统：采用单滚筒或采用双滚筒系统，布料方式根据物料特性采用多压辊布料、中间辊布料、浸入式布料和飞溅式布料中的某一种方式；物料由布料装置在滚筒28壁面上形成料膜，筒内热泵系统的冷凝器29给导热油38加热，导热油加热滚筒外壳31，再由滚筒外壳31传热使料膜的湿分汽化，再通过刮刀将达到干燥要求的物料刮下，经螺旋输送至贮存容器内。该子系统的功效是：使浆料按所要求的厚度均匀分布在滚筒28外表面上，在滚动过程中均匀加热干燥，满足干燥要求后，用刮刀将达到干燥要求的物料刮下，送入物料的贮存容器中。

滚筒转动子系统：由减速系统24、滚筒滚动齿轮系统12构成该子系统，其功效是：使干燥滚筒按所要求的转速低速稳定运行。

热泵循环子系统：由压缩机22、冷凝器29、储液罐10、干燥过滤器9、膨胀阀8、作为蒸发器的水蒸汽冷凝器5与真空系统冷却水换热器21、各种连接管路23、11、7、16等构成。热泵循环系统的水蒸汽冷凝器5从干燥过程产生的湿蒸汽中回收热量，通过热泵循环系统的压缩机22将该热量提高品位后，通过其冷凝器29将热量传递给旋转滚筒内的导热油38，导热油38将热量提供给滚筒28，滚筒28再将热量传递给筒壁上的薄层浆料，在真空干燥仓26内完成低温快速干燥过程。该子系统的功效是：从干燥过程产生的湿蒸汽中回收热量，提高其品位后，作为加热热源再次供给浆料，实现节能的干燥过程。

真空抽气子系统：从真空干燥仓26抽出的水蒸汽与不凝性气体进入水蒸汽冷凝器5，水蒸气冷凝结束后，进入缓冲罐3实现气液分离，不凝性气体通过抽气管2进入真空机组，被加压到大气压力后排放到大气中。该子系统的功效是：保证真空干燥仓26在干燥过程中始终处于真空状态，为实现低温低压快速干燥过程提供基本条件。

冷却水循环子系统：真空系统冷却水换热器21内部存有被热泵循环子系统的蒸发制冷处理的冷却水，通过水泵20、真空机组冷却水回流管路14等管道，使冷却水在真空系统需冷却的位置形成循环。该子系统的功效是：冷却真空机组实现其排热过程，为真空抽气子系统冷却水供水水泵20提供低温水，同时，为热泵循环子系统提供热源，使设备能够顺利启动和正常运行。

中央控制子系统：包括真空抽气子系统的启动与关机控制，热泵循环子系统的启动与关机控制，滚筒转动子系统的开启与关闭控制，滚筒干燥子系统各过程的协调控制，真空干燥仓子系统的真空度控制，冷却水循环子系统的启动与关闭控制等部分。该子系统的功效是：使各子系统按时间顺序有机组合，同时控制热泵循环系统的冷凝温度，保证滚筒表面的温度，使干燥过程顺利进行。

实施例1：一种实现本发明方法的运行系统，主要包括由滚筒28内热泵系统的冷凝器29、储液罐10、干燥过滤器9、膨胀阀8、水蒸汽冷凝器5与真空系统冷却水换热器21串联形成的蒸发器等构成的热泵循环子系统；由真空干燥仓26、水蒸汽冷凝器5、缓冲罐3、真空机组1构成的真空抽气子系统；由真空系统冷却水换热器21、水泵20、真空机组冷却水回流管路14、真空机组1等构成的冷却水循环子系统；由减速系统24、滚筒滚动齿轮系统12构成的滚筒转动子系统；由筒内的热泵系统的冷凝器29、滚筒28、滚筒内带油肋片32、热泵系统工质连接管33、34、冷凝器框架35、冷凝器固定架36、冷凝器换热管37、导热油38等构成的滚筒干燥子系统；由真空干燥仓26、真空密封件13等形成真空干燥仓子系统；另外，中央控制子系统将上述六个子系统有机联系起来，在真空环境下实现低温、高效、节能的滚筒干燥过程.

本实施例中滚筒28低速转动，而筒中的冷凝器换热管37相对地面静止，两者间通过冷凝器固定架36动态接触，形成支撑。

本实施例运行时，先将低温、高效、节能的滚筒干燥装置安装完毕；启动真空抽气子系统的真空机组1，真空干燥仓26中的空气被抽出，形成真空环境；将真空系统冷却水换热器21中加满水，启动水泵20，让真空机组冷却水子系统运行，保证真空机组正常工作，形成要求的真空度，并为热泵系统的蒸发器提供热量；同时，启动热泵系统压缩机22，让热泵循环子系统开始工作，热泵内的液态工质从水蒸汽冷凝器5与真空系统冷却水换热器21中吸收热能转化为气态物质，通过热泵系统压缩机22提高压力后送入滚筒28内的冷凝器29中，将热量提供给导热油38，热泵工质放热后转化为液体，高压液体在压力作用下流入储液罐10，再经过干燥过滤器9到达节流膨胀阀8中降压而形成低压液体，低压液体再次流入到水蒸汽冷凝器5与真空系统冷却水换热器21中的蒸发器内而构成封闭式热泵循环过程；导热油38获得热量后，通过对流换热将热能传递给滚筒28，滚筒内带油肋片32大幅度增大了换热面积，通过带油过程延长了油与壁面的传热时间，同时，通过从滚筒28上部滴下来，增强导热油的流动，强化了对流传热过程。待滚筒28温度达到要求后，启动减速系统24，通过滚动齿轮系统12使滚筒开始旋转，浆料通过布料装置在滚筒28壁面上形成料膜，滚筒28的滚筒外壳31传热给料膜，使其湿分汽化，实现干燥，通过刮刀将达到干燥要求的物料刮下，经螺旋输送至贮存容器内；如此，连续不断地让浆料完成干燥过程，形成产品。

Claims (2)

1.一种滚筒干燥方法，将封闭式循环热泵技术、真空干燥技术及滚筒干燥技术有机结合，其特征在于包括真空干燥仓、滚筒干燥、滚筒转动、热泵循环、真空抽气、冷却水循环、中央控制七个子系统并分别构成七个运行步骤，滚筒干燥子系统放置在真空干燥仓内，实现低温、低压真空干燥过程，真空干燥仓内产生的湿蒸汽在真空机组的抽力作用下，流经水蒸汽冷凝器，水蒸汽被冷凝为液态水，不凝性气体被抽到缓冲罐中气液分离后，进入真空机组，被真空机组加压后排到大气中；热泵循环子系统的水蒸汽冷凝器从干燥过程中产生的湿蒸汽中回收热量，通过热泵循环子系统的压缩机将热量提高品位后，再通过热泵系统的冷凝器将热量传递给旋转滚筒内的导热油，导热油通过对流换热将热量传递给滚筒，滚筒再将热量以导热方式传递给滚筒壁面上的薄层浆料，浆料吸热汽化，实现干燥过程；滚筒干燥子系统通过齿轮轮系和减速系统实现转动，连续从浆料槽中获得被干燥的浆料，在滚动过程中完成干燥后，被刮板刮下而形成产品；真空系统冷却水换热器内部存有被热泵循环子系统的蒸发制冷处理的冷却水，通过水泵、真空机组冷却水回流管路，使冷却水在真空系统需冷却的位置形成循环；冷却水循环子系统冷却真空机组实现排热过程，为真空抽气子系统冷却水供水水泵提供低温水，为热泵循环子系统提供热源。

2.根据权利要求1所述的滚筒干燥方法，其特征在于滚筒内设有带油肋片，增加对流换热面积，通过带油过程延长油与壁面的传热时间；导热油从滚筒上部滴下来，增强导热油的流动。

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