CN207779058U - 潮湿物料低温负压干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温负压干燥设备，包括调压式热风混合室，所述调压式热风混合室设有高温热风进口、低温热风出口及调压控温口，所述高温热风进口上连有热源装置，所述低温热风出口上连有紊流旋流负压干燥机，所述紊流旋流负压干燥机的干燥物料出口上连有旋风收料器，所述旋风收料器的出气口上连有除尘器，所述除尘器的净化气出口上连有抽风机。本干燥设备干燥效率高、大幅节省了能耗、真空度可调，且整个系统干净卫生无臭味。

Description

潮湿物料低温负压干燥设备

技术领域

本实用新型涉及潮湿物料干燥技术，具体地指一种潮湿物料低温负压干燥设备。

背景技术

实际生产过程中，对潮湿物料的干燥，尤其是对热敏性的、含有胞内水的难脱水物料(如：市政污泥)的干燥，是一个非常复杂的技术过程，需要对众多影响因素进行综合考虑和控制，如：干燥温度、气压、干燥时间、能耗、尾气的达标排放、卫生安全、设备投资、产量及系统稳定性等。

目前，对潮湿物料的干燥主要采用简单的热风干燥或压榨脱水，现有的干燥方法要么能耗高，要么干燥效果不理想，要么处理效率不高，或者是无法有效干燥物料的胞内水等等，很难做到兼顾多方面，总是存在一些不足，而这些不足之处往往给相关从业者带来很大困扰。因此，如何突破技术难题，寻找一种综合效能良好的干燥方法与设备便成了亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种潮湿物料低温负压干燥设备，该方法及其设备能耗低、干燥效果好、干燥效率高，且能有效干燥潮湿物料的胞内水，快速实现干燥脱水。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种潮湿物料低温负压干燥方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)紊流加热：在负压及低温条件下，利用热风对潮湿物料进行加热，同时对潮湿物料进行切割撞击，潮湿物料被粉碎后随气流形成紊流，进行剧烈热交换；

2)旋流干燥：在负压及低温条件下，将紊流加热后的物料随气流进行旋流干燥，以延长换热时间，使物料得到进一步干燥；

3)气固分流：在负压及低温条件下，将旋流干燥后的携带物料的气流进行气固分流，分离出干燥物料和尾气；

4)除尘及余料收集：在负压及低温条件下，将尾气进行除尘处理，收集余下部分干燥物料。

进一步地，还包括步骤5)尾气循环：将除尘及余料收集后的尾气先进行除湿处理，再循环回用于步骤1)、步骤2)、步骤3)和步骤4)中，以调节气流压力和控制温度，并实现尾气零排放。

进一步地，所述步骤1)或步骤2)或步骤3)或步骤4)中，调节气流压力为-0.01～-0.09Mpa，

进一步地，所述步骤1)或步骤2)或步骤3)或步骤4)中，调节气流压力为-0.04～-0.08Mpa，

进一步地，所述步骤1)或步骤2)或步骤3)或步骤4)中，控制温度为50～80℃。

进一步地，所述步骤1)或步骤2)或步骤3)或步骤4)中，控制温度为60～70℃。

进一步地，所述步骤1)中，潮湿物料的含水率为20～80％；所述步骤3)中，干燥物料含水率≤15％。

进一步地，所述步骤1)、步骤2)、步骤3)和步骤4)中，利用外界空气来调节压力和控制温度。

进一步地，所述步骤1)中，潮湿物料为热敏性或含有胞内水的难脱水物料。

进一步地，所述步骤1)中，潮湿物料为污水处理过程中产生的污泥、餐厨垃圾、畜牧业产生的禽畜粪便或水体藻类。

进一步地，所述步骤1)中，利用旋转刀具对潮湿物料进行相向切割撞击。

更进一步地，所述步骤1)中，潮湿物料的含水率为45～65％。

一种潮湿物料低温负压干燥设备，包括调压式热风混合室，所述调压式热风混合室设有高温热风进口、低温热风出口及调压控温口，所述高温热风进口上连有热源装置，所述低温热风出口上连有紊流旋流负压干燥机，所述紊流旋流负压干燥机的干燥物料出口上连有旋风收料器，所述旋风收料器的出气口上连有除尘器，所述除尘器的净化气出口上连有抽风机。

进一步地，所述抽风机的出风口上连有除湿装置，所述除湿装置的干燥气出口与所述调压控温口连接。

进一步地，所述除湿装置为喷淋塔或热泵。

进一步地，所述除湿装置的干燥气出口与所述调压控温口的连接管路上连有外界空气进气管和调压阀。

进一步地，所述热源装置为直燃式加热器；所述除尘器为高湿纳米除尘器。

进一步地，所述紊流旋流负压干燥机包括紊流段和旋流段，所述紊流段底壁沿切向设有热风进口，所述紊流段内底部设有可高速旋转的刀具；所述旋流段包括锥筒和固定在所述锥筒中央的出料管。

更进一步地，所述紊流旋流负压干燥机的潮湿物料进口上连有加料螺旋输送机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

其一，本实用新型采用紊流加热与旋流干燥相结合的干燥方式，并结合气固分离，在很短的时间内将潮湿物料含水率降低至15％以下(50℃～80℃区间的工作温度配合调节所得的系统负压-0.01～-0.09表压的干燥氛围内，能有效破坏生物细胞壁释放胞内水，对含水率20～80％的热敏性高的、含胞内水的、难脱水的物料在20秒内即可干燥至5％～15％的含水率)，干燥效率非常高。本实用新型不但干燥效率高，还具有能耗低、真空度可调、有害物质零排放及干净卫生无臭味的优点，更重要的是本实用新型在对热敏性的、含有胞内水的难脱水物料在负压和低温条件下进行干燥后得到的干燥物料热值很高，为高附加值产品。

其二，在紊流加热过程中，强烈的紊流给物料带来了如下效果：第一，物料与物料之间、物料与炉壁之间、物料与刀具之间会持续发生强烈的撞击，所有物料将在这个过程中完全粉末化，颗粒获得极小的重量，便于物料随着气流一起运动；第二，由于布朗运动是轨迹完全无规则的状态，所以颗粒间的碰撞频次较之直流或旋流则提升了数百倍甚至上千倍，这一过程进一步加深了物料的受热程度和粉末化程度；第三，由于物料的粉末化非常充分，物料受热面的面积也大大增加，这是水分蒸发进一步加速的重要原因；第四，由于物料在这炉内的布朗运动过程中停留时间非常短，较之直流或旋流的加热干化速率已经大幅提升，一定量的物料一般在十秒左右即可完成干化，使得全套系统的干燥效率变得非常之高；第五，整个腔体空间处于负压状态，热力学原理表明，这一状态下水分的沸点将气压降低而减小，这也为水分加速蒸发提供了很好的条件。

其三，由于紊流进行地非常剧烈，物料在紊流旋流负压干燥机的紊流段停留时间极短，在这一级干燥过程快速结束后，随后就进入到紊流旋流负压干燥机的旋流段中，由于这一级旋流路径较长，已经干化了绝大部分的物料在这一级干燥中可以得到较充分的干燥时间，物料水分能够进一步降低。

其四，本实用新型大幅节省了能耗，常见的干燥设备，由于要获得较高的温度后才能对物料进行干燥处理，这本身就需要很大的能耗；而本干燥系统全程的工作温度保持低温即可高效地达到干燥效果，较之常见的动辄数百摄氏度的处理温度而言，这一技术特点将带来极大的节能效果；另外，由于风机设置在系统的尾端，从风机出来的尾气通过回气管接到热风混合室后还可以进一步循环利用，气流阻尼大大降低，这些都是增加能源利用率的高效手段。

其五，本实用新型具有真空度可调性，热风混合室的混风入口安装有进风闸，针对闸门在一个较大的区间内设置一个特定的开闭程度，即可获得不同的相应的系统负压强度；这对灵活控制系统生产条件有极佳的作用；操作者可以通过对混风量的调节获得所需的一定函数关系所对应的内部真空度，这就大大增加了系统控制的灵活性和科学性。这是本套方法的一大亮点。

其六，本实用新型具有干净卫生无臭味的工作条件，系统内部采用负压的生产条件，无粉尘外溢，工作条件安全卫生。

附图说明

图1为一种潮湿物料低温负压干燥设备的结构示意图。

图2为图1中的紊流旋流负压干燥机的结构示意图。

图3为图2的剖面结构示意图。

图4为图1中潮湿物料低温负压干燥设备的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

如图1所示的一种低温负压干燥系统设备从左至右依次为相互用管道连通的热源装置1，调压式热风混合室2，紊流旋流负压干燥机3，旋风收料器4，除尘器5，抽风机6，除湿装置7；调压式热风混合室2设有高温热风进口2.1、低温热风出口2.2及调压控温口2.3，高温热风进口2.1上连有热源装置1，该热源装置1为直燃式加热器，低温热风出口2.2上连有紊流旋流负压干燥机3，紊流旋流负压干燥机3的潮湿物料进口3.2上连有加料螺旋输送机0，紊流旋流负压干燥机3的干燥物料出口3.1上连有旋风收料器4，旋风收料器4的出气口4.1上连有除尘器5，除尘器5采用高湿纳米除尘器，除尘器5的净化气出口5.1上连有抽风机6，抽风机6的出风口6.1上连有除湿装置7，该除湿装置7采用喷淋塔或热泵，除湿装置7的干燥气出口7.1与调压控温口2.3连接，除湿装置7的干燥气出口7.1与调压控温口2.3的连接管路(尾气回流管9)上连有外界空气进气管8和调压阀10，外界空气进气管8连通外部大气，用自动阀门11控制开闭状态，在尾气回流管8靠近调压式热风混合室2的位置设置有一个调压阀10，以控制回流的气压大小。本设备是一个完整的物料干燥闭环回路系统。

结合图2，图3所示，紊流旋流负压干燥机3包括前部的紊流段3.3和后部的旋流段3.4，紊流段3.3上部侧边出口与旋流段3.4连通，紊流段3.3底壁沿切向设有热风进口3.5，紊流段3.3内底部设有可高速旋转的刀具3.6，紊流旋流负压干燥机3的潮湿物料进口3.2上连有加料螺旋输送机0；旋流段3.4包括锥筒3.41和固定在所述锥筒3.41中央的出料管3.42。

如图4所示，上述低温负压干燥系统设备对潮湿物料(尤其是热敏性的、含胞内水、难脱水的物料)的干燥流程及原理如下：

1)板结潮湿的待处理物料通过加料螺旋输送机0添加至紊流旋流负压干燥机3中；进入以后的物料会马上收到紊流旋流负压干燥机3内部的高速旋转刀具的切割作用，从而打碎成为尺寸更小一些的块料；该旋转刀具针对物料进行相向切割撞击，使物料及气流形成剧烈的紊流(物料进行布朗运动)；

2)直燃式加热器1对整个系统提供稳定的原始热风；这一热风的温度通常在一百多到数百摄氏度之间(具体功率的选择可视需要而定)；

3)热风进入到调压式热风混合室2以后，常温的冷风也同时在这里混入并获得50℃～80℃区间的工作温度，即可获得良好的干燥效果，这一温度区间的功耗将非常小；另外，上述常温冷风是从尾气回流管9进入调压热风混合室2的，通过操作调压阀10的开启程度即可控制回流冷风的风量，以调节系统内部的真空度大小,50℃～80℃区间的工作温度配合调节所得的系统负压(表压、真空度)-0.01～-0.09MPa来使用，优选-0.04～-0.08MPa，以上调节并充分混合后的工作热风(区别于原始热风)随后进入到紊流负压干燥炉3中，与其中的小尺寸快料混在一起；

4)由于紊流旋流负压干燥机3前段底部的高速旋转刀具的旋转方向被专门设计成与刚进入腔体内工作热风方向相反，所以整个腔体内的气流回出现非常剧烈的紊流状态，形成强烈的布朗运动状态；这种强烈的紊流给物料带来了如下效果：第一，物料与物料之间、物料与炉壁之间、物料与刀具之间会持续发生强烈的撞击，所有物料将在这个过程中完全粉末化，颗粒获得极小的重量，便于物料随着气流一起运动；第二，由于布朗运动是轨迹完全无规则的状态，所以颗粒间的碰撞频次较之直流或旋流则提升了数百倍甚至上千倍，这一过程进一步加深了物料的受热程度和粉末化程度；第三，由于物料的粉末化非常充分，物料受热面的面积也大大增加，这是水分蒸发进一步加速的重要原因；第四，由于物料在这炉内的布朗运动过程中停留时间非常短，较之直流或旋流的加热干化速率已经大幅提升，一定量的物料一般在十秒左右即可完成干化，使得全套系统的干燥效率变得非常之高；第五，整个腔体空间处于负压状态，热力学原理表明，这一状态下水分的沸点将气压降低而减小，这也为水分加速蒸发提供了很好的条件；总体效果就是：50℃～80℃区间的工作温度配合调节所得的系统负压(表压、真空度)-0.01～-0.09MPa的干燥氛围内，热敏性高的、含胞内水的、难脱水的物料在20秒内即可干燥至5％～15％的含水率；另外，由于整个紊流干燥过程中进行布朗运动，进行的主要是剧烈的热交换过程，物料中的水分在这一过程里获得了大量热量还未全面蒸发就进入到了下一干燥工艺的环节，因此紊流负压干燥炉3内的温度还具有均衡稳定的特点；带着热量的粉末化物料颗粒随着气流一进入紊流旋流负压干燥机3后段以后立即形成规则的旋流；由于这一过程物料运动的路径和时间较长，水分蒸发充分，物料的干燥在这一阶段即基本完成，一般含水率可以干燥至15％以下；

5)完成干燥后的物料颗粒随气流继续进入旋风收料器4后，在内部发生气体和固体的分离：分离后的固体(即干燥后的物料)则在底部沉积下来；不断沉积的干燥物料即可在旋风收料器4的底部进行收集；分离后气体继续进入下一环节6)；

6)这部分气体叫做干燥尾气，一般还会夹带少量的微型颗粒进入除尘器5(滤板孔径小于0.1微米)，尾气中的颗粒物几乎都不能够通过其滤板，这样在除尘器5中还能够收集一次最终截留下来的干燥余料；而排出的则几乎是无尘的尾气进入到了下一环节6)；因此，本套干燥系统几乎无粉尘外溢，是非常卫生环保的生产设备；

7)抽风机6是全套系统内部获得“负压”的动力来源，在设计实用新型本系统是专门将风机设置在干燥阶段和收料除尘阶段的下游环节，即可使上游的设备腔体内获得低于外界大气压的压力，这一工作条件不仅如前所述地提高了干燥的效能，同时也使得设备不会有粉尘外溢，十分安全卫生；

8)从抽风机6吹出的气流进入喷淋塔后则完成了最后一道清洁的处理，保证最终的尾气能够完全满足排放的要求；

9)系统的尾气回流管9右端包含两个支管，一个支管为外界空气进气管8，连通外界大气，通过自动阀门11进行通断的控制；另一个支管为尾气回流管9，是连接喷淋塔的最终尾气管，尾气回流管9的左端则连接调压式热风混合室2。

实施例1

对含水率为65％的潮湿物料(餐厨垃圾)，进行低温负压干燥的方法，包括以下步骤：

1)紊流加热：在负压及低温条件下，在紊流旋流负压干燥机3的紊流段中，利用热风对潮湿物料进行加热，同时对潮湿物料进行切割撞击，潮湿物料被粉碎后随气流形成紊流，进行剧烈热交换；

2)旋流干燥：在负压及低温条件下，在紊流旋流负压干燥机3的旋流段中，紊流加热后的物料随气流进行旋流干燥，以延长换热时间，使物料得到进一步干燥；

3)气固分流：在负压及低温条件下，在旋风收料器4中，将旋流干燥后的携带物料的气流进行气固分流，分离出干燥物料和尾气，尾气达标排放，干燥物料含水率≤15％；

4)除尘及余料收集：在负压及低温条件下，在高湿纳米除尘器中，将尾气进行除尘处理，收集余下部分干燥物料；

5)利用抽风机6抽真空，并从外界空气进气管8将外界空气引入调压式热风混合室2中，通过调压阀10的开度控制温度和真空度，使得从调压式热风混合室2出来的热风温度为50℃，压力为-0.08Mpa，即：利用外界空气调节步骤1)、步骤2)及步骤3)及步骤4)的真空度和温度。

实施例2

对含水率为45％的潮湿物料(污水处理过程中产生的污泥)，进行低温负压干燥的方法，包括以下步骤：

1)紊流加热：在负压及低温条件下，在紊流旋流负压干燥机3的紊流段中，利用热风对潮湿物料进行加热，同时对潮湿物料进行切割撞击，潮湿物料被粉碎后随气流形成紊流，进行剧烈热交换；

2)旋流干燥：在负压及低温条件下，在紊流旋流负压干燥机3的旋流段中，紊流加热后的物料随气流进行旋流干燥，以延长换热时间，使物料得到进一步干燥；

3)气固分流：在负压及低温条件下，在旋风收料器4中，将旋流干燥后的携带物料的气流进行气固分流，分离出干燥物料和尾气，干燥物料含水率≤15％；

4)除尘及余料收集：在负压及低温条件下，在高湿纳米除尘器中，将尾气进行除尘处理，收集余下部分干燥物料。

5)尾气循环：利用抽风机6抽真空，并将尾气先利用喷淋塔7或热泵进行除湿处理，然后利用尾气回流管9将尾气引入调压式热风混合室2中，通过调压阀10的开度控制温度和真空度，使得从调压式热风混合室2出来的热风温度为80℃，压力为-0.04MPa，即：利用尾气调节步骤1)、步骤2)及步骤3)及步骤4)的真空度和温度，实现尾气零排放。

实施例3

对含水率为50％的潮湿物料(畜牧业产生的禽畜粪便或水体藻类)，进行低温负压干燥的方法，包括以下步骤：

1)紊流加热：在负压及低温条件下，在紊流旋流负压干燥机3的紊流段中，利用热风对潮湿物料进行加热，同时对潮湿物料进行切割撞击，潮湿物料被粉碎后随气流形成紊流，进行剧烈热交换；

2)旋流干燥：在负压及低温条件下，在紊流旋流负压干燥机3的旋流段中，紊流加热后的物料随气流进行旋流干燥，以延长换热时间，使物料得到进一步干燥；

3)气固分流：在负压及低温条件下，在旋风收料器4中，将旋流干燥后的携带物料的气流进行气固分流，分离出干燥物料和尾气，干燥物料含水率≤15％；

4)除尘及余料收集：在负压及低温条件下，在高湿纳米除尘器中，将尾气进行除尘处理，收集余下部分干燥物料。

5)尾气循环：利用抽风机6抽真空，并将尾气先利用喷淋塔7或热泵进行除湿处理，然后利用尾气回流管9将尾气引入调压式热风混合室2中，通过调压阀10的开度控制温度和真空度，使得从调压式热风混合室2出来的热风温度为70℃，压力为-0.06MPa，即：利用尾气调节步骤1)、步骤2)及步骤3)及步骤4)的真空度和温度，实现尾气零排放。

Claims (7)

1.一种潮湿物料低温负压干燥设备，其特征在于：包括调压式热风混合室(2)，所述调压式热风混合室(2)设有高温热风进口(2.1)、低温热风出口(2.2)及调压控温口(2.3)，所述高温热风进口(2.1)上连有热源装置(1)，所述低温热风出口(2.2)上连有紊流旋流负压干燥机(3)，所述紊流旋流负压干燥机(3)的干燥物料出口(3.1)上连有旋风收料器(4)，所述旋风收料器(4)的出气口(4.1)上连有除尘器(5)，所述除尘器(5)的净化气出口(5.1)上连有抽风机(6)。

2.根据权利要求1所述潮湿物料低温负压干燥设备，其特征在于：所述抽风机(6)的出风口(6.1)上连有除湿装置(7)，所述除湿装置(7)的干燥气出口(7.1)与所述调压控温口(2.3)连接。

3.根据权利要求2所述潮湿物料低温负压干燥设备，其特征在于：所述除湿装置(7)为喷淋塔或热泵。

4.根据权利要求2或3所述潮湿物料低温负压干燥设备，其特征在于：所述除湿装置(7)的干燥气出口(7.1)与所述调压控温口(2.3)的连接管路上连有外界空气进气管(8)和调压阀(10)。

5.根据权利要求1或2或3所述潮湿物料低温负压干燥设备，其特征在于：所述热源装置(1)为直燃式加热器；所述除尘器(5)为高湿纳米除尘器。

6.根据权利要求1或2或3所述潮湿物料低温负压干燥设备，其特征在于：所述紊流旋流负压干燥机(3)包括紊流段(3.3)和旋流段(3.4)，所述紊流段(3.3)底壁沿切向设有热风进口(3.5)，所述紊流段(3.3)内底部设有可高速旋转的刀具(3.6)；所述旋流段(3.4)包括锥筒(3.41)和固定在所述锥筒(3.41)中央的出料管(3.42)。

7.根据权利要求1或2所述潮湿物料低温负压干燥设备，其特征在于：所述紊流旋流负压干燥机(3)的潮湿物料进口(3.2)上连有加料螺旋输送机(0)。