CN207797664U - 潮湿物料负压干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种潮湿物料负压干燥设备，包括以下步骤：1)紊流加热：在负压及低温条件下，利用电加热空气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。本干燥设备干燥效率高、大幅节省了能耗、且整个系统干净卫生无臭味。

Description

潮湿物料负压干燥设备

技术领域

本实用新型涉及潮湿物料的干燥技术,具体地指一种潮湿物料负压干燥设备。

背景技术

随着社会经济和城市的发展，城市污水的产生量在不断增加。近几年来，国家从政策和财力上都进行了大力的支持，建设了大批城市污水处理厂，以保持水环境，防治水污染，促进国民经济和生态环境的可持续发展，城市污水问题已经逐步得到缓解。然而，城市污水污泥处理处置仍然是个世界性的技术难题，处置不当将造成严重的二次污染，污泥的无害化处理问题日益严峻。为应对该问题，近年来，各式各样的污泥处理设备不断涌现，特别是将污泥经过深度脱水处理后达到含水率60％，后续再经过干燥后到含水滤20％方便后续处理。

现有热风式污泥干燥机即为其中较为典型一种，其中包括进料漏斗、压碎机、第一层传输带、第二层传输带，第三层传输带、第四层传输带、第五层传输带、抽风管道、引风机、加热器、吸潮机、热风管道、接料槽、导流槽、装置机体，对压细化轮，回转滚筒及第五层传输带。在利用上述技术方案进行污泥干燥时，污泥由进料漏斗进入压碎机，并在被压碎后经第一层传输带和第二层传输带落入对压细化轮中，完成二次细化后的污泥依次落入下层传输带，最后经导流槽进入接料槽；在污泥经传输带输送时，加热器产生的热风通过热风管道从污泥中穿过，使得污泥受热并蒸发出水分。然而，采用类似热风干燥污泥的方法都不可避免的存在耗能过高的问题，其主要原因有两点：1、热风干燥污泥的方法要求持续不断的通入大量热风，尾气排放量非常大；为满足工业气体排放标准，企业必须在排放前进行尾气处理，而尾气排放量过大将直接导致尾气处理的耗能增加；2、热风干燥污泥的方法所需的热风通常需要通过燃烧燃油或天然气来获取高温，燃油或天然气的实际燃烧温度通常维持在700-800℃，然而污泥中的水分实际在100℃就已经能够充分蒸发；燃油或天然气燃烧所带来的高温实际上未能被充分利用，从能量守恒的角度来看，这明显是一种能量的浪费，也即意味着耗能过大。

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。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种潮湿物料负压干燥设备，该设备能耗低、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：一种潮湿物料负压干燥设备，包括紊流旋流负压干燥机，所述紊流旋流负压干燥机内设有电加热装置，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紊流旋流负压干燥机的进风口连接。

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紊流旋流负压干燥机的进风口的连接管路上连有外界空气进气管和调压阀，所述外界空气进气管(8)上设有自动调节阀门(11)。

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所述进风口，所述紊流段内底部设有可高速旋转的刀具，所述电加热装置设于所述紊流段内壁上；所述旋流段包括锥筒和固定在所述锥筒中央的出料管。

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。

进一步地，所述出料管底部设有漏斗形进风口，所述漏斗形进风口为下宽上窄式中空结构，所述干燥物料出口为位于所述出料管顶部的直通出风口；所述旋流段底部设有助流结构，所述助流结构包括中部凸起和边缘凸起，所述中部凸起和所述边缘凸起之间设有环形凹陷，所述中部凸起位于所述漏斗形进风口的正下方。

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、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。常温风(即：空气)的采用是本实用新型的一大亮点，使得整个干燥系统的负压条件更容易达到更大的真空度，对水分蒸发创造了极为有利的条件，这点是通过燃料供热设备加热提供热风来干燥不能达到的。

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，本实用新型真空度可调性，连接紊流旋流负压干燥机入口的尾气回流管安装有调压阀，针对调压阀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，操作者可以通过对进风量的调节获得所需内部真空度，这就大大增加了系统控制的灵活性和科学性，这是本实用新型的又一大亮点。

其五，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3的局部放大结构示意图。

图5为图1中潮湿物料负压干燥设备的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图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所示的潮湿物料负压干燥设备，包括紊流旋流负压干燥机3，紊流旋流负压干燥机3内设有电加热装置3.7，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，除湿装置7的干燥气出口7.1与紊流旋流负压干燥机3的进风口3.5连接。除湿装置7的干燥气出口7.1与紊流旋流负压干燥机3的进风口3.5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，除湿装置7可以采用喷淋塔或热泵。

上述方案中，结合图2，图3所示，紊流旋流负压干燥机3包括紊流段3.3和旋流段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底壁沿切向设有进风口3.5，进风口上方设有潮湿物料进口3.2，潮湿物料进口3.2上连有加料螺旋输送机0，紊流段3.3内底部设有可高速旋转的刀具3.6，电加热装置3.7设于紊流段3.3内壁上，该电加热装置3.7采用电热丝发热，对整个系统提供稳定的热量；这一电热丝的温度通常在五十到数百摄氏度之间；旋流段3.4包括锥筒3.41和固定在锥筒3.41中央的出料管3.42，出料管3.42底部设有漏斗形进风口3.43，漏斗形进风口3.43为下宽上窄式中空结构，干燥物料出口3.1为位于出料管3.42顶部的直通出风口；旋流段3.4底部设有助流结构3.44，助流结构3.44包括中部凸起3.441和边缘凸起3.442，中部凸起3.441和边缘凸起3.442之间设有环形凹陷3.443，中部凸起3.441位于漏斗形进风口3.43的正下方(如图4所示)。

如图5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I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)由于系统处于一定真空负压的状态，空气和尾气(常温风)会从紊流旋流负压干燥机3的进风口3.5高速进入，并与底部高速旋转刀具3.6切向相反，发生剧烈的切割撞击，所以整个腔体内的气流会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来使用，优选-0.04～-0.08MPa，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；另外，当紊流旋流负压干燥机3内部干燥温度不足时，就可以通过向紊流段3.3内的电热丝通电，使整个筒体内壁制热，调节调压阀10以后，常温的空气和除湿后的尾气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；这一区间的温度功耗将非常小(电热丝具体功率的选择可视需要而定)；而且上述常温空气和除湿后的尾气(冷风)是从尾气回流管9进入紊流段3.3的，通过调节自动阀门11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。

3)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И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4)；

4)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Ш；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；

5)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；

6)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；

7)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的左端则连接紊流段3.3。

Claims (7)

1.一种潮湿物料负压干燥设备，其特征在于：包括紊流旋流负压干燥机(3)，所述紊流旋流负压干燥机(3)内设有电加热装置(3.7)，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)与所述紊流旋流负压干燥机(3)的进风口(3.5)连接。

3.根据权利要求2所述潮湿物料负压干燥设备，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)与所述紊流旋流负压干燥机(3)的进风口(3.5)的连接管路上连有外界空气进气管(8)和调压阀(10)，所述外界空气进气管(8)上设有自动调节阀门(11)。

5.根据权利要求2或3所述潮湿物料负压干燥设备，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)底壁沿切向设有所述进风口(3.5)，所述紊流段(3.3)内底部设有可高速旋转的刀具(3.6)，所述电加热装置(3.7)设于所述紊流段(3.3)内壁上；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)。

6.根据权利要求1或2或3所述潮湿物料负压干燥设备，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)。

7.根据权利要求5所述潮湿物料负压干燥设备，其特征在于：所述出料管(3.42)底部设有漏斗形进风口(3.43)，所述漏斗形进风口(3.43)为下宽上窄式中空结构，所述干燥物料出口(3.1)为位于所述出料管(3.42)顶部的直通出风口；所述旋流段(3.4)底部设有助流结构(3.44)，所述助流结构(3.44)包括中部凸起(3.441)和边缘凸起(3.442)，所述中部凸起(3.441)和所述边缘凸起(3.442)之间设有环形凹陷(3.443)，所述中部凸起(3.441)位于所述漏斗形进风口(3.43)的正下方。