IT201800006824A1 - APPARATUS FOR TREATMENT AND DRYING OF WET MATRIXES AND RELATIVE METHOD OF TREATMENT AND DRYING OF WET MATRICES. - Google Patents
APPARATUS FOR TREATMENT AND DRYING OF WET MATRIXES AND RELATIVE METHOD OF TREATMENT AND DRYING OF WET MATRICES. Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION
La presente invenzione riguarda un apparato di trattamento ed essiccazione di matrici umide e un relativo metodo di trattamento ed essiccazione di matrici umide. The present invention relates to an apparatus for treating and drying wet matrices and a relative method for treating and drying wet matrices.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
Innanzitutto la presente invenzione trova particolare, ancorché non esclusiva, applicazione nel settore tecnico del trattamento e dell’essicazione di materie o matrici umide, quali alimenti in genere e/o nel campo dei fanghi di varia origine, per ridurne il contenuto acquoso e/o altri composti volatili, nonché materiali di diversa natura umidi o bagnati. First of all, the present invention finds particular, although not exclusive, application in the technical sector of the treatment and drying of humid materials or matrices, such as food in general and / or in the field of sludge of various origins, to reduce the aqueous content and / or other volatile compounds, as well as humid or wet materials of different nature.
Come è noto, esistono vari sistemi sia a livello industriale che artigianale per l’essiccazione delle matrici umide. A livello mondiale vi sono sistemi volti all’ottimizzazione dei processi in grado di asportare l’acqua presente all’interno della matrice che si desidera disidratare. Varie tecnologie si sono sviluppate negli anni fra cui l’uso di sistemi a microonde (MAD), radio frequenza (RFD) o essiccatori a infrarossi (IRD). Il metodo più economico, robusto e diffuso a livello globale sono delle camere di essiccazione al cui interno si innalza la temperatura, attendendo che avvenga l’evaporazione del contenuto idrico dalla matrice solida. Negli ultimi decenni al semplice surriscaldamento si è aggiunta la funzione di ventilazione della camera di essicazione con l’iniezione di aria calda (AD). Si è infatti dimostrato come l’effetto della ventilazione aiuti sensibilmente nella diminuzione dei tempi di essiccazione e la sua efficienza. La ventilazione influisce principalmente nella creazione di un ambiente secco all’interno dell’essiccatore, asportando l’umidità derivante dall’evaporazione della matrice umida e creando quindi un ambiente secco che stimola l’evaporazione stessa. Gli essiccatori noti ad aria calda convenzionalmente presentano due fonti di alimentazione energetica, una termica ed una elettrica, quest’ultima impiegata per la movimentazione dell’aria all’interno della camera di essiccazione. Il maggior costo di gestione di un impianto di essiccazione deriva dal rilevante consumo di energia (combustibili o energia elettrica) necessario per innalzare la temperatura dell’aria immessa nel sistema. Allo stato attuale il costo di gestione varia dai 20 ai 60 €/ton di acqua estratta dal substrato umido, valore variabile dal tipo di substrato trattato e dall’ottimizzazione dell’essiccatore impiegato, nonché dal combustibile impiegato per la generazione di calore. Per ovviare a tali costi di gestione si stanno ricercando metodi che permettano di trovare fonti energetiche alternative economiche, quali la radiazione solare o fonti rinnovabili, nonché l’efficienza di gestione dei flussi d’aria surriscaldata. As is known, there are various industrial and artisanal systems for drying wet matrices. Worldwide there are systems aimed at optimizing processes capable of removing the water present within the matrix that you want to dehydrate. Various technologies have developed over the years including the use of microwave systems (MAD), radio frequency (RFD) or infrared dryers (IRD). The most economical, robust and globally widespread method are drying chambers inside which the temperature rises, waiting for the evaporation of the water content from the solid matrix. In recent decades, the ventilation function of the drying chamber with the injection of hot air (AD) has been added to the simple overheating. In fact, it has been shown that the effect of ventilation significantly helps reduce drying times and its efficiency. Ventilation mainly affects the creation of a dry environment inside the dryer, removing the moisture resulting from the evaporation of the humid matrix and thus creating a dry environment that stimulates evaporation itself. Known hot air dryers conventionally have two energy sources, one thermal and one electric, the latter used for moving the air inside the drying chamber. The higher operating cost of a drying system derives from the significant energy consumption (fuel or electricity) necessary to raise the temperature of the air introduced into the system. At present, the operating cost varies from 20 to 60 € / ton of water extracted from the humid substrate, a value that varies according to the type of substrate treated and the optimization of the dryer used, as well as the fuel used for generating heat. To obviate these management costs, methods are being sought that make it possible to find alternative economic energy sources, such as solar radiation or renewable sources, as well as the management efficiency of overheated air flows.
In merito ai flussi d’aria essi devono svolgere una varietà di funzioni per poter raggiungere la massima efficienza di estrazione di acqua dalla matrice umida in essiccazione. Tali requisiti possono essere così elencati: With regard to the air flows, they must perform a variety of functions in order to achieve the maximum efficiency of extracting water from the wet matrix being dried. These requirements can be listed as follows:
- Uniforme distribuzione della ventilazione all’interno della camera di essiccazione, al fine di garantire un’uniformità di trattamento dell’intero prodotto soggetto al procedimento di essiccamento; - Uniform distribution of ventilation inside the drying chamber, in order to ensure uniform treatment of the entire product subject to the drying process;
- Veloce ed efficace asportazione del vapore dal materiale in essiccamento, al fine di coadiuvarne una rapida essiccazione; - Fast and effective removal of steam from the material being dried, in order to assist its rapid drying;
- Minore volume possibile di ventilazione e con la minore pressione di spinta, al fine di ridurre sia i consumi elettrici degli organi di movimentazione (ventilatori) che i consumi energetici per il riscaldamento della massa d’aria. - The lowest possible volume of ventilation and with the lowest thrust pressure, in order to reduce both the electrical consumption of the moving parts (fans) and the energy consumption for heating the air mass.
Vi sono poi specifici problemi tecnici legati alla tipologia di matrici umide da trattare. There are also specific technical problems related to the type of wet matrices to be treated.
Le matrici umide, in particolare quelle di origine biologica, presentano una densità ed un comportamento fisico variabile in funzione del loro contenuto di umidità. Generalmente le matrici umide allo stato palabile presentano un contenuto in acqua dal 86% al 70% del peso. Tali matrici tendono a formare agglomerati, derivanti dalle caratteristiche fisiche e chimiche che le costituiscono, generando una difficoltà nella loro gestione e lavorazione con mezzi meccanici. A tale scopo un sistema di carico delle matrici umide all’interno di un forno di essiccazione risulta necessario al fine di raggiungere l’obbiettivo di mantenere una granulometria costante, una distribuzione sull’intera larghezza della tavola di lavoro ed impedire la possibile formazione di “ponti” all’interno della tramoggia e della bocca di immissione nel forno. Wet matrices, in particular those of biological origin, have a variable density and physical behavior according to their moisture content. Generally, the wet matrices in the palatable state have a water content from 86% to 70% by weight. These matrices tend to form agglomerates, deriving from the physical and chemical characteristics that constitute them, generating a difficulty in their management and processing with mechanical means. For this purpose, a system for loading the wet matrices inside a drying oven is necessary in order to achieve the objective of maintaining a constant particle size, a distribution over the entire width of the work table and preventing the possible formation of " bridges ”inside the hopper and the inlet in the kiln.
Un altro problema che si riscontra è la diminuzione del volume della matrice umida durante le fasi di essiccazione. Man mano che l’acqua viene asportata dalla matrice umida essa subisce un processo di agglomerazione in granuli e una riduzione di volume consistente (fino al 60% del volume iniziale). Tale riduzione del volume comporta la formazione di spazi vuoti all’interno dei nastri di trasporto presenti all’interno di un essiccatore, determinando una perdita di efficienza del processo essiccativo (perdita di “aria utile”). Tale perdita si evidenzia maggiormente se il processo si svolge all’interno di un essiccatore a circuito chiuso dell’aria, dove la massa d’aria viene raffreddata e surriscaldata attraverso degli scambiatori di calore rispettivamente raffreddati o riscaldati da fluidi o vapori a diverse temperature, attraverso ma non esclusivamente da una poma di calore. Tale perdita di “aria utile” determina una deriva termica del sistema stesso ed in particolare di pompa di calore, causando una sovratemperatura e una riduzione dell’efficienza. Al fine di migliorare l’efficienza energetica degli apparati di trattamento ed essiccazione di matrici umide sono stati introdotti sistemi a pompa di calore. Another problem that is encountered is the decrease in the volume of the wet matrix during the drying phases. As the water is removed from the wet matrix it undergoes a process of agglomeration into granules and a substantial volume reduction (up to 60% of the initial volume). This volume reduction involves the formation of empty spaces inside the conveyor belts inside a dryer, resulting in a loss of efficiency of the drying process (loss of "useful air"). This loss is more evident if the process takes place inside a closed air circuit dryer, where the air mass is cooled and superheated through heat exchangers respectively cooled or heated by fluids or vapors at different temperatures, through but not exclusively from a heat pump. This loss of "useful air" determines a thermal drift of the system itself and in particular of the heat pump, causing an overtemperature and a reduction in efficiency. In order to improve the energy efficiency of the treatment and drying equipment of wet matrices, heat pump systems have been introduced.
Tali sistemi a pompa di calore, consentono di ridurre sensibilmente i consumi energetici ma sono estremamente sensibili alla tipologia /granulometria di matrice umida da trattare: in altre parole l’efficienza ottenibile mediante l’impiego di scambiatori di calore in cui la forzante principale per l’essiccazione non risiede nella temperatura dell’aria immessa ma nella sua differenza di pressione di vapore fra il fango e l’umidità relativa dell’aria. In tali sistemi infatti l’efficienza è fortemente legata al grado di frantumazione o granulometria della matrice umida che deve essere finemente controllata al fine di sfruttare tutti i vantaggi di risparmio energetico connessi all’utilizzo di dette pompe di calore. Gli attuali sistemi a pompa di calore dell’arte nota non consentono un adeguato sfruttamento dei vantaggi ottenibili tramite l'impiego di pompe di calore in cui la forzante principale per l’essiccazione non risiede nella temperatura dell’aria immessa ma nella sua differenza di pressione di vapore fra il fango e l’umidità relativa dell’aria. These heat pump systems make it possible to significantly reduce energy consumption but are extremely sensitive to the type / particle size of the wet matrix to be treated: in other words, the efficiency obtainable through the use of heat exchangers in which the main forcing for the drying does not lie in the temperature of the air introduced but in its vapor pressure difference between the mud and the relative humidity of the air. In fact, in these systems the efficiency is strongly linked to the degree of crushing or granulometry of the wet matrix which must be finely controlled in order to take advantage of all the energy saving advantages associated with the use of these heat pumps. The current heat pump systems of the known art do not allow an adequate exploitation of the advantages obtainable through the use of heat pumps in which the main force for drying lies not in the temperature of the introduced air but in its pressure difference. of vapor between the mud and the relative humidity of the air.
PRESENTAZIONE DELL'INVENZIONE PRESENTATION OF THE INVENTION
Alla luce di quanto sopra è evidente che le soluzioni dell’arte nota non consentono la realizzazione di un apparato di essiccazione che sia efficiente nell’estrazione di acqua dalla matrice umida in essiccazione, pur garantendo consumi energetici contenuti. In light of the above, it is evident that the solutions of the prior art do not allow the creation of a drying apparatus that is efficient in extracting water from the wet matrix during drying, while ensuring low energy consumption.
E’ quindi sentita l’esigenza di realizzare un apparato o dispositivo in grado di essiccare, efficacemente e a bassi costi, dei materiali umidi all’interno di una camera di essicazione. The need is therefore felt to create an apparatus or device capable of drying, effectively and at low costs, moist materials inside a drying chamber.
Tali esigenze sono soddisfatte da un apparato di essiccazione di matrici umide in accordo con la rivendicazione 1 e da un metodo di essiccazione di matrici umide secondo la rivendicazione 28. These requirements are met by a wet matrix drying apparatus according to claim 1 and by a wet matrix drying method according to claim 28.
DESCRIZIONE DEI DISEGNI DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente comprensibili dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti e non limitativi di realizzazione, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will be more understandable from the following description of its preferred and non-limiting embodiment examples, in which:
- la figura 1 è una vista prospettica di un sistema di caricamento di matrici umide o fanghi per un apparato di essiccazione in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione; Figure 1 is a perspective view of a system for loading wet matrices or sludges for a drying apparatus according to an embodiment of the present invention;
- la figura 2 rappresenta una vista laterale del sistema di caricamento dei fanghi di figura 1, dal lato della freccia II di figura 1; figure 2 represents a side view of the sludge loading system of figure 1, from the side of arrow II of figure 1;
- la figura 3 rappresenta una vista in pianta dell’apparato di caricamento dei fanghi di un apparato di essiccazione di figura 1, dal lato della freccia III di figura 1; - figure 3 represents a plan view of the sludge loading apparatus of a drying apparatus of figure 1, from the side of the arrow III of figure 1;
- la figura 4 rappresenta una vista laterale, in sezione parziale, dell’apparato di caricamento delle matrici umide (fanghi) di un apparato di essiccazione di figura 1, dal lato della freccia IV di figura 1; - figure 4 represents a side view, in partial section, of the loading apparatus of the wet matrices (sludge) of a drying apparatus of figure 1, from the side of the arrow IV of figure 1;
- la figura 5 rappresenta una vista laterale dell’apparato di caricamento delle matrici umide (fanghi) di un apparato di essiccazione di figura 1, dal lato della freccia V di figura 1; - figure 5 represents a side view of the loading apparatus of the wet matrices (sludge) of a drying apparatus of figure 1, from the side of the arrow V of figure 1;
- le figure 6-7 rappresentano viste laterali, da differenti angolazioni, di un rullo di ingresso dell’apparato di caricamento delle matrici umide (fanghi) di un apparato di essiccazione di figura 1 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione; - figures 6-7 represent side views, from different angles, of an inlet roller of the apparatus for loading the wet matrices (sludge) of a drying apparatus of figure 1 in accordance with an embodiment of the present invention;
- le figure 8-10 rappresentano rispettivamente una vista prospettica e due viste laterali di un sistema di frantumazione intermedio per l’apparato di essiccazione della presente invenzione, secondo una possibile forma di realizzazione della presente invenzione; - Figures 8-10 respectively represent a perspective view and two side views of an intermediate crushing system for the drying apparatus of the present invention, according to a possible embodiment of the present invention;
- le figure 11-13 rappresentano viste prospettiche di parti interne dell’apparato di essiccazione secondo forme di realizzazione della presente invenzione. - Figures 11-13 represent perspective views of internal parts of the drying apparatus according to embodiments of the present invention.
Gli elementi o parti di elementi in comune tra le forme di realizzazione descritte nel seguito saranno indicati con medesimi riferimenti numerici. The elements or parts of elements in common between the embodiments described below will be indicated with the same numerical references.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION
Con riferimento alle suddette figure, con 4 si è globalmente indicato un apparato di caricamento delle matrici umide (fanghi) di un apparato di essiccazione 6 per una matrice umida 8 in accordo con la presente invenzione. With reference to the aforementioned figures, 4 generally indicates an apparatus for loading the wet matrices (sludge) of a drying apparatus 6 for a wet matrix 8 in accordance with the present invention.
E’ da premettere che, ai fini dell’ambito di tutela della presente invenzione, non è rilevante la specifica tipologia di matrice umida da trattare. Ad esempio, l’apparato trova la sua applicazione principale su matrici umide sciolte, ma può essere anche applicato a materiali uniti, come piani o tessuti, bagnati per i quali è necessaria un’essiccazione o asciugatura del materiale. It should be noted that, for the purposes of the scope of protection of this invention, the specific type of wet matrix to be treated is not relevant. For example, the apparatus finds its main application on loose wet matrices, but it can also be applied to joined materials, such as surfaces or fabrics, wet for which drying or drying of the material is required.
La matrice umida può anche essere di tipo alimentare. L’apparato di essiccazione 6 delle matrici umide (fanghi) 8 comprende un corpo contenitore 10 che delimita una camera di essiccazione 12, adatta ad alloggiare almeno una matrice umida 8 da essiccare secondo un predeterminato grado di essiccazione. Per determinato grado di essiccazione si intende che la matrice umida può avere una umidità residua al termine del procedimento di essiccazione, in funzione delle necessità dell’utente. Tale grado di essiccazione potrà essere determinato dall’utente agendo su opportuni parametri dell’apparato, come meglio descritto nel seguito. The wet matrix can also be food grade. The drying apparatus 6 of the wet matrices (sludge) 8 comprises a container body 10 which delimits a drying chamber 12, suitable for housing at least one moist matrix 8 to be dried according to a predetermined degree of drying. A certain degree of drying means that the wet matrix may have residual moisture at the end of the drying process, depending on the user's needs. This degree of drying can be determined by the user by acting on appropriate parameters of the apparatus, as better described below.
La camera di essiccazione 12 presenta un’idonea coibentazione termica isolante al fine di non disperdere all’esterno il flusso termico fluido, preferibilmente aria calda, in essa insufflata, e presenta chiusure ermetiche. The drying chamber 12 has a suitable insulating thermal insulation in order not to disperse the fluid thermal flow to the outside, preferably hot air, blown into it, and has hermetic seals.
Il corpo contenitore 10, o tramoggia di carico, si estende da un’apertura di ingresso 16, per l’immissione della matrice umida 8 da essiccare, ad un’apertura di uscita 20, per la definizione dello strato di materiale in ingresso alla camera di essiccazione di un apparato di essiccazione di matrici umide. Tale apertura di uscita 20, composta da una paratia, è in grado di isolare, in sinergia con il materiale umido 8, l’interno della camera di essiccazione dall’ambiente esterno. The container body 10, or loading hopper, extends from an inlet opening 16, for the introduction of the wet matrix 8 to be dried, to an outlet opening 20, for defining the layer of material entering the chamber. drying of a drying apparatus for wet matrices. This outlet opening 20, consisting of a bulkhead, is able to isolate, in synergy with the moist material 8, the inside of the drying chamber from the external environment.
L’apparato di essiccazione 6 comprende mezzi di insufflazione/aspirazione ad aria 24 adatti a generare ed inviare un flusso fluido di essiccazione, quale aria, sulla matrice umida 8 all’interno di detta camera di essiccazione 12, per asportare umidità e/o acqua da detta matrice umida 8. L’utilizzo di aria quale mezzo di essiccazione è certamente preferito; in ogni caso è possibile utilizzare altri mezzi di essiccazione, allo stato gassoso. The drying apparatus 6 comprises air insufflation / aspiration means 24 suitable for generating and sending a drying fluid flow, such as air, onto the humid matrix 8 inside said drying chamber 12, to remove humidity and / or water. from said humid matrix 8. The use of air as drying medium is certainly preferred; in any case it is possible to use other drying means, in the gaseous state.
I mezzi di insufflazione/aspirazione 24 possono comprendere mezzi di ventilazione forzata, quali ad esempio ventole (non rappresentate), che ventilazione naturale, quali ad esempio camini (non rappresentati), per creare la portata di fluido necessaria. The insufflation / suction means 24 can comprise forced ventilation means, such as for example fans (not shown), and natural ventilation, such as for example chimneys (not shown), to create the necessary flow rate of fluid.
L’apparato di essiccazione 6 comprende inoltre mezzi di convogliamento 28 della matrice umida 8 all’interno dell’apparato di essiccazione 6. The drying apparatus 6 also comprises means 28 for conveying the wet matrix 8 inside the drying apparatus 6.
Ad esempio i mezzi di convogliamento 28 comprendono una tramoggia 30, all’interno della quale si può riversare la matrice umida 8 da trattare, e un nastro trasportatore 32, disposto lungo un piano inclinato 34, che trasporta la matrice umida 8 lungo una direzione longitudinale X-X. For example, the conveying means 28 comprise a hopper 30, inside which the wet matrix 8 to be treated can be poured, and a conveyor belt 32, arranged along an inclined plane 34, which carries the wet matrix 8 along a longitudinal direction. X-X.
Vantaggiosamente, i mezzi di convogliamento 28 comprendono almeno un rullo di ingresso 36, disposto in modo da intercettare la matrice umida 8 trasportata dal nastro trasportatore 32. Advantageously, the conveying means 28 comprise at least one inlet roller 36, arranged so as to intercept the wet matrix 8 carried by the conveyor belt 32.
Il rullo di ingresso 36 è disposto lungo una direzione trasversale T-T, perpendicolare alla direzione longitudinale X-X, ed è rotante attorno ad un asse di rotazione R-R parallelo alla direzione trasversale T-T. Tra il rullo di ingresso 36 e il piano inclinato 34 del nastro trasportatore 32 si individua una feritoia 40 che costituisce un filtro di ingresso allo spessore della matrice umida 8, detto spessore essendo al più pari ad un’altezza di detta feritoia 40. The inlet roller 36 is arranged along a transverse direction T-T, perpendicular to the longitudinal direction X-X, and rotates around an axis of rotation R-R parallel to the transverse direction T-T. Between the inlet roller 36 and the inclined plane 34 of the conveyor belt 32 there is a slot 40 which constitutes an inlet filter at the thickness of the wet matrix 8, said thickness being at most equal to a height of said slot 40.
Pertanto, detta feritoia 40 in sinergia con l’apertura di uscita 20 è conformata in modo che la matrice umida 8 costituisca un tappo all’immissione di aria dall’esterno all’interno dell’apparato di essiccazione 6, in modo da realizzare un sistema chiuso che non immette e non riceve aria dall’esterno. Therefore, said slot 40 in synergy with the outlet opening 20 is shaped so that the humid matrix 8 constitutes a plug for the introduction of air from the outside into the drying apparatus 6, so as to create a system closed that does not enter and does not receive air from the outside.
Preferibilmente, il rullo di ingresso 36 è conformato in modo da distribuire la matrice umida 8 su tutta la larghezza del nastro trasportatore 32 e da frantumare gli agglomerati di matrice umida 8 aventi diametro o spessore superiore alla feritoia 40. Preferably, the inlet roller 36 is shaped so as to distribute the wet matrix 8 over the entire width of the conveyor belt 32 and to crush the agglomerates of wet matrix 8 having a diameter or thickness greater than the slot 40.
Secondo una forma di realizzazione, il rullo di ingresso 36 è un rullo cavo che presenta una pluralità di pareti di vaglio 44 per la matrice umida 8, adatte a frantumare gli agglomerati della matrice umida 8. According to an embodiment, the inlet roller 36 is a hollow roller which has a plurality of screening walls 44 for the wet matrix 8, suitable for crushing the agglomerates of the wet matrix 8.
Secondo una forma di realizzazione, il rullo di ingresso 36 comprende una pluralità di barre 48, disposte angolarmente a passo costante, in modo da risultare distanziate tra loro e da individuare cavità 52 tra barre 48 contigue tra loro. According to an embodiment, the inlet roller 36 comprises a plurality of bars 48, angularly arranged at a constant pitch, so as to be spaced apart and to identify cavities 52 between bars 48 contiguous to each other.
Le barre 48 agiscono da pareti di vaglio 44 per la matrice umida 8. The bars 48 act as screen walls 44 for the wet matrix 8.
Preferibilmente, dette barre 48 sono parallele all’asse di rotazione R-R del rullo di ingresso 36. Preferably, said bars 48 are parallel to the axis of rotation R-R of the inlet roller 36.
Preferibilmente, dette barre 48 sono orientate radialmente rispetto all’asse di rotazione R-R del rullo di ingresso 36. Preferably, said bars 48 are oriented radially with respect to the axis of rotation R-R of the inlet roller 36.
Secondo una forma di realizzazione, dette barre 48 sono fissate a piattelli circolari 56 fissati all’asse di rotazione R-R del rullo di ingresso 36, in modo da non presentare superfici di adesione alla matrice umida trattata e allo stesso tempo in grado di meglio gestire il quantitativo di materiale in movimentazione verso l’apertura di uscita 20 dell’apparato di essiccazione 6. I piattelli circolari 56 hanno dunque la funzione di irrigidimento della struttura del rullo di ingresso 36 e devono presentare uno spessore/ingombro il più possibile ridotto in modo da favorire il passaggio della matrice umida. According to an embodiment, said bars 48 are fixed to circular plates 56 fixed to the axis of rotation R-R of the inlet roller 36, so as not to have surfaces of adhesion to the treated wet matrix and at the same time able to better manage the quantity of material being moved towards the outlet opening 20 of the drying apparatus 6. The circular plates 56 therefore have the function of stiffening the structure of the inlet roller 36 and must have a thickness / dimensions as small as possible so as to favor the passage of the humid matrix.
Preferibilmente, il rullo di ingresso 36, cavo, è controrotante, attorno all’asse di rotazione R-R, rispetto ad un verso di avanzamento del nastro trasportatore 32 che trasporta la matrice umida 8. In questo modo si ottiene l’effetto di far ricadere all’indietro, per effetto gravitazionale, il materiale umido in eccedenza alla corretta immissione nell’apparato di caricamento 4. Preferably, the inlet roller 36, hollow, is counter-rotating, around the axis of rotation R-R, with respect to a direction of advancement of the conveyor belt 32 which carries the wet matrix 8. In this way, the effect is obtained of making the 'back, due to gravitational effect, the excess wet material at the correct introduction into the loading apparatus 4.
Il nastro trasportatore 32 è munito di palettature 60 contro lo slittamento della matrice umida 8 trasportata dal nastro trasportatore 32 medesimo. The conveyor belt 32 is equipped with blades 60 against slipping of the wet matrix 8 carried by the conveyor belt 32 itself.
Le palettature 60 servono anche per contrastare l’azione di gravità dal momento che il nastro trasportatore 32 non è piano bensì è inclinato, rispetto ad un piano orizzontale, di un angolo compreso tra 20° e 30°. The blades 60 also serve to counteract the action of gravity since the conveyor belt 32 is not flat but is inclined, with respect to a horizontal plane, by an angle between 20 ° and 30 °.
Preferibilmente detto angolo è pari a 24°. Preferably said angle is equal to 24 °.
Più in generale, il nastro trasportatore 32 è inclinato, rispetto ad un piano orizzontale, di un angolo legato alla larghezza trasversale del nastro trasportatore 32 secondo la seguente formula: α = θ * L/2 in cui α è l’angolo del nastro trasportatore 32 inclinato, L è la larghezza del nastro trasportatore 32 e θ è l’angolo di riposo tipico del materiale umido 8 da trattare. Questo ultimo deriva, in maniera nota, dalle proprietà adesive e dal coefficiente di attrito statico del materiale umido 8 trattato. More generally, the conveyor belt 32 is inclined, with respect to a horizontal plane, by an angle related to the transverse width of the conveyor belt 32 according to the following formula: α = θ * L / 2 where α is the angle of the conveyor belt 32 inclined, L is the width of the conveyor belt 32 and θ is the typical angle of repose of the wet material 8 to be treated. The latter derives, in a known way, from the adhesive properties and the static friction coefficient of the wet material 8 treated.
Secondo una forma di realizzazione, l’apparato di essiccazione 6 comprende un sistema di frantumazione intermedio 64 posto all’interno del corpo contenitore 10 dell’apparato di essiccazione 6, in grado di interessare e frantumare l’intera massa di materiale, ossia di matrice umida 8, in fase di essicazione. According to an embodiment, the drying apparatus 6 comprises an intermediate crushing system 64 located inside the container body 10 of the drying apparatus 6, capable of involving and crushing the entire mass of material, i.e. of matrix wet 8, in the drying phase.
Preferibilmente, detto sistema di frantumazione intermedio 64 è collocato circa a metà del percorso complessivo del nastro trasportatore 32 all’interno del corpo contenitore dell’apparato di essiccazione 6, in posizione idonea al fine che il materiale umido 8 abbia creato una prima fase di essiccazione superficiale in modo da evitare la possibilità che il materiale umido 8 stesso possa ri-agglomerarsi. Preferably, said intermediate crushing system 64 is located approximately in the middle of the overall path of the conveyor belt 32 inside the container body of the drying apparatus 6, in a suitable position in order that the wet material 8 has created a first drying phase superficial so as to avoid the possibility that the moist material 8 itself can re-agglomerate.
Infatti, i fanghi di origine biologica presentano un comportamento variabile durante la fase di essiccazione. A livello scientifico è stato dimostrato che il materiale biologico, durante l’essiccazione, presenta una fase di transizione definita “sticky phase” che va dal 20% al 60% in peso di sostanza secca. In tale fase il materiale ha un comportamento particolarmente appiccicoso che tende ad incollarsi sia a livello interno al materiale che, esternamente, alle superfici di contatto. Superata la concentrazione del 60% all’interno del materiale fangoso vengono meno le forze di adesione interne e quelle di adesione alle superfici, comportando una tendenza alla frantumazione degli agglomerati e una significativa riduzione del volume. In fact, the sludges of biological origin exhibit a variable behavior during the drying phase. At a scientific level, it has been shown that the biological material, during drying, has a transition phase called "sticky phase" ranging from 20% to 60% by weight of dry matter. In this phase the material has a particularly sticky behavior which tends to stick both internally to the material and externally to the contact surfaces. Once the concentration of 60% inside the muddy material is exceeded, the internal adhesion forces and those of adhesion to the surfaces are reduced, leading to a tendency to crushing of the agglomerates and a significant reduction in volume.
Attraverso una serie di test sui materiali trattati si è potuto osservare che gli agglomerati di fango lambiti da aria deumidificata, ad esempio con una temperatura compresa fra 50°C a 75 °C, formano uno strato superficiale estremamente secco, definibile “crosta”, che rallenta l’essiccazione dell’intera massa all’interno dell’agglomerato. Si rende quindi necessario un sistema di frantumazione intermedio 64 appositamente realizzato posto all’interno dell’apparato di essiccazione 6 in posizione idonea, al fine di frantumare gli agglomerati dopo che essi abbiano creato una prima “crosta” esterna non adesiva, sminuzzando tali agglomerati e permettendo all’aria secca di essiccare la parte interna. Through a series of tests on the treated materials it was possible to observe that the agglomerates of mud lapped by dehumidified air, for example with a temperature between 50 ° C and 75 ° C, form an extremely dry surface layer, defined as "crust", which slows down the drying of the entire mass inside the agglomerate. Therefore, an intermediate crushing system 64 specifically made is necessary, placed inside the drying apparatus 6 in a suitable position, in order to crush the agglomerates after they have created a first external non-adhesive "crust", shredding these agglomerates and allowing the dry air to dry the inside.
Se tale sistema di frantumazione fosse posto all’inizio del processo di essiccazione si osserverebbe una riagglomerazione del fango o matrice umida 8, vanificando l’effetto del sistema di frantumazione medesimo. Invece, grazie ad una prima formazione di superfici secche e non più appiccicose si è in grado di evitare la formazione di nuovi agglomerati. If this crushing system were placed at the beginning of the drying process, a reagglomeration of the mud or wet matrix 8 would be observed, nullifying the effect of the crushing system itself. Instead, thanks to an initial formation of dry and no longer sticky surfaces, it is possible to avoid the formation of new agglomerates.
Preferibilmente, il sistema di frantumazione intermedio 64 è collocato in una posizione in cui la matrice umida 8 viene fatta cadere da un nastro trasportatore sovrastante 32’ ad un nastro trasportatore sottostante 32’’, in modo da intercettare e frantumare la matrice umida in caduta. Preferably, the intermediate crushing system 64 is placed in a position where the wet matrix 8 is dropped from an overlying conveyor belt 32 'to an underlying conveyor belt 32', in order to intercept and crush the falling wet matrix.
In altre parole, per interessare l’intera massa della matrice umida 8 trattata, tale sistema di frantumazione intermedio 64 trova la sua preferibile collocazione, ma non vincolante, quando il materiale non si trovi adagiato sul nastro di trasporto 32. Ne deriva che l’apparato di essiccazione 6 comprende due o più nastri di trasporto posti a diverse altezze, e nel passaggio del materiale fra il nastro posto più in alto 32’ e quello sottostante 32’’ si colloca il sistema di frantumazione intermedio 64. In other words, to involve the entire mass of the treated wet matrix 8, this intermediate crushing system 64 finds its preferable but not binding location when the material is not lying on the conveyor belt 32. It follows that the drying apparatus 6 comprises two or more conveyor belts placed at different heights, and in the passage of the material between the uppermost belt 32 'and the one below 32' 'the intermediate crushing system 64 is located.
Pertanto la massa di matrice umida 8 viene frantumata quando di trova in caduta libera o sul bordo dal nastro trasportatore sovrastante 32’ al nastro trasportatore sottostante 32’’. Therefore the mass of wet matrix 8 is crushed when it is in free fall or on the edge from the overlying conveyor belt 32 'to the underlying conveyor belt 32'.
Preferibilmente, il sistema di frantumazione intermedio 64 è collocato in una posizione, all’interno dell’apparato di essiccazione 6, non lambita da un flusso di aria, in modo da evitare la dispersione del materiale frantumato all’interno del corpo contenitore 10. Preferably, the intermediate crushing system 64 is placed in a position, inside the drying apparatus 6, not lapped by a flow of air, in order to avoid the dispersion of the crushed material inside the container body 10.
Dunque, l’area di posizionamento del sistema di frantumazione intermedio 64 dovrà essere preferibilmente priva di immissione di aria di essiccazione, al fine di evitare la dispersione del materiale più fine. Therefore, the positioning area of the intermediate crushing system 64 should preferably be free from the introduction of drying air, in order to avoid the dispersion of the finer material.
Preferibilmente, il sistema di frantumazione intermedio 64 è un sistema rotante che ruota in verso conforme al verso di caduta del materiale trasportato dal nastro sovrastante 32’, in modo da provocare una proiezione verso il basso della matrice umida 8 in caduta dal nastro trasportatore sovrastante 32’, incrementando in questo modo l’effetto di polverizzazione del fango o matrice umida 8, coadiuvato dall’impatto con il nastro sottostante 32’’. Preferably, the intermediate crushing system 64 is a rotating system which rotates in a direction conforming to the direction of fall of the material transported by the overlying belt 32 ', so as to cause a downward projection of the wet matrix 8 falling from the overlying conveyor belt 32 ', thus increasing the pulverization effect of the mud or wet matrix 8, assisted by the impact with the underlying belt 32' '.
Secondo una forma di realizzazione, il sistema di frantumazione intermedio 64 comprende una barra rotante 68 munita di perni di frantumazione 72. According to an embodiment, the intermediate crushing system 64 comprises a rotating bar 68 equipped with crushing pins 72.
La barra rotante 68 ha un’ampiezza trasversale pari all’ingombro trasversale del nastro trasportatore 32. I perni di frantumazione 72, preferibilmente, sono agganciati perpendicolarmente all’asse di rotazione della barra rotante 68. The rotating bar 68 has a transverse width equal to the transverse dimensions of the conveyor belt 32. The crushing pins 72, preferably, are hooked perpendicularly to the rotation axis of the rotating bar 68.
Secondo una forma di realizzazione, i perni di frantumazione 72 presentano un primo tratto 73 avente forma lineare per 2/3 della lunghezza del perno medesimo, dal lato di attacco alla barra rotante 68 e un secondo tratto 74 curvato con angolo compreso fra 30° e 60° nella parte distale dall’asse di rotazione. According to an embodiment, the crushing pins 72 have a first portion 73 having a linear shape for 2/3 of the length of the pin itself, from the side of attachment to the rotating bar 68 and a second portion 74 curved with an angle between 30 ° and 60 ° in the distal part from the axis of rotation.
Tale curvatura deve essere considerata verso il senso di rotazione del sistema di frantumazione intermedio 64. Tale caratteristica curvatura permette, nel caso accidentale di materiale non frantumabile (oggetti accidentalmente caduti) di bypassare il sistema di frantumazione intermedio 64 senza danneggiare lo stesso, e allo stesso tempo di avere un angolo di attacco della matrice umida 8 positivo, in grado di frantumare il materiale (in caso contrario lo appiattirebbe sul nastro). This curvature must be considered towards the direction of rotation of the intermediate crushing system 64. This characteristic curvature allows, in the accidental case of non-crushable material (accidentally fallen objects), to bypass the intermediate crushing system 64 without damaging it, and at the same time to have a positive angle of attack of the wet matrix 8, capable of crushing the material (otherwise it would flatten it on the belt).
Preferibilmente, detti perni di frantumazione, rispetto ad un piano di sezione perpendicolare alla barra rotante, sono disposti equispaziati, ad almeno 90° fra loro. Preferably, said crushing pins, with respect to a section plane perpendicular to the rotating bar, are arranged equally spaced, at least 90 ° to each other.
In altre parole, se si prevedono 4 perni, essi saranno equispaziati angolarmente di 90 gradi, se si prevedono 3 perni, essi saranno equispaziati angolarmente di 120 gradi e così via. In other words, if 4 pins are foreseen, they will be angularly spaced by 90 degrees, if 3 pins are foreseen, they will be angularly spaced by 120 degrees and so on.
Preferibilmente, l’apparato di essiccazione 6 comprende, posta intorno al sistema di frantumazione intermedio 64, una parete antiaderente 76 su cui il materiale umido sollevato e frantumato possa scivolare e ricadere sul nastro trasportatore sottostante 32’’. Preferably, the drying apparatus 6 comprises, placed around the intermediate crushing system 64, a non-stick wall 76 on which the raised and crushed wet material can slide and fall onto the underlying conveyor belt 32 '.
Detta parete antiaderente 76 è in grado di far scivolare via il fango o matrice umida 8 una volta frantumato senza che esso si accumuli. Tale innovazione si rende particolarmente vantaggiosa e connessa sinergicamente alle caratteristiche intrinseche di un apparato di essiccazione 6 a nastri con ricircolo dell’aria a bassa temperatura, in cui la forzante principale dell’essiccazione è data dalla differenza di pressione di vapore dell’umidità dell’aria. Said non-stick wall 76 is able to make sludge or wet matrix 8 slip away once it has been crushed without it accumulating. This innovation is particularly advantageous and synergistically connected to the intrinsic characteristics of a belt drying apparatus 6 with low temperature air recirculation, in which the main forcing of drying is given by the difference in vapor pressure of the humidity of the air.
In particolare, dal punto di vista fluidodinamico e termodinamico, come sopra accennato, l’apparato di essiccazione 6 comprende mezzi di insufflazione/aspirazione ad aria 24 adatti a generare ed inviare un flusso fluido di essiccazione, quale aria, sulla matrice umida 8 all’interno di detta camera di essiccazione 12, per asportare umidità e/o acqua da detta matrice umida 8. In particular, from the fluid-dynamic and thermodynamic point of view, as mentioned above, the drying apparatus 6 comprises air insufflation / suction means 24 suitable for generating and sending a drying fluid flow, such as air, on the humid matrix 8 to the inside of said drying chamber 12, to remove humidity and / or water from said humid matrix 8.
Secondo una possibile forma di realizzazione, l’apparato di essiccazione 6 comprende almeno uno scambiatore di calore 80 raffreddato sotto la temperatura di rugiada al fine di condensare l’umidità dell’aria che deriva dalla matrice umida 8. According to a possible embodiment, the drying apparatus 6 comprises at least one heat exchanger 80 cooled under the dew temperature in order to condense the air humidity that derives from the humid matrix 8.
Preferibilmente, il flusso di essiccazione viene ricircolato attraverso due scambiatori di calore uno raffreddato 82 e uno surriscaldato 84 al fine di deumidificare prima e surriscaldare/essiccare poi l’aria di ricircolo. Preferably, the drying flow is recirculated through two heat exchangers, one cooled 82 and one superheated 84 in order to first dehumidify and then superheat / dry the recirculating air.
Detti scambiatori di calore 82,84 possono essere integrati in una pompa di calore. Said heat exchangers 82,84 can be integrated in a heat pump.
Verrà ora descritto il funzionamento di un apparato di essiccazione in accordo con la presente invenzione e il relativo metodo di essiccazione. The operation of a drying apparatus according to the present invention and the related drying method will now be described.
In particolare, la matrice umida 8 viene introdotta attraverso la tramoggia 30, sul nastro trasportatore 32, inclinato con opportuna angolatura rispetto all’orizzontale. In particular, the wet matrix 8 is introduced through the hopper 30, onto the conveyor belt 32, inclined at an appropriate angle with respect to the horizontal.
Il nastro trasportatore 32 è dotato di palette 60, al fine di rompere eventuali formazioni di “ponti” o slittamenti fra fango e nastro, lungo un piano inclinato. Prima del culmine di suddetto nastro trasportatore 32 viene posto un rullo di ingresso 36, motorizzato che giri in senso opposto all’avanzamento del nastro trasportatore 32 stesso. Tale rullo di ingresso 36 risulta costituito da una barra centrale sulla quale vengono agganciati e fissati almeno due piattelli circolari 56 di pari diametro. Su tali piattelli circolari sono fissate le barre rotanti 68, preferibilmente metalliche ma non esclusivamente, perpendicolari rispetto ai piattelli circolari 56 e preferibilmente radiali rispetto all’asse di rotazione del rullo di ingresso 36. The conveyor belt 32 is equipped with pallets 60, in order to break any formations of "bridges" or slips between mud and belt, along an inclined plane. Before the culmination of the aforementioned conveyor belt 32, an input roller 36 is placed, motorized which rotates in the opposite direction to the advancement of the conveyor belt 32 itself. Said inlet roller 36 is constituted by a central bar on which at least two circular plates 56 of the same diameter are hooked and fixed. On these circular plates are fixed the rotating bars 68, preferably metallic but not exclusively, perpendicular to the circular plates 56 and preferably radial with respect to the rotation axis of the input roller 36.
Grazie a tale struttura, il rullo di ingresso 36 riesce a frantumare la matrice umida 8 in pezzi di minori dimensioni ed anche a distribuirla nella larghezza trasversale del nastro trasportatore 32. Thanks to this structure, the inlet roller 36 is able to crush the wet matrix 8 into smaller pieces and also to distribute it in the transversal width of the conveyor belt 32.
Al tempo stesso, il rullo di ingresso 36 riesce ad impedire un intasamento del processo grazie al fatto che si viene a creare uno spazio vuoto interno fra le barre rotanti 68 e l’asse di rotazione del rullo di ingresso 36. L’azione combinata fra il nastro trasportatore 32, precedentemente descritto, che trasporta verso l’alto il materiale fangoso o matrice umida 8 e la rotazione in contro senso del rullo di ingresso 36, fa sì che solo il fango o matrice umida 8 di uno spessore compreso fra il nastro trasportatore 32 e il rullo di ingresso 36 sia in grado di proseguire l’ascesa determinata da parte del nastro trasportatore 32, mentre il materiale con granulometria superiore a suddetta distanza rullo di ingresso 36 / nastro trasportatore 32 ricade all’indietro sotto la spinta gravitazionale. At the same time, the inlet roller 36 is able to prevent a clogging of the process thanks to the fact that an internal empty space is created between the rotating bars 68 and the rotation axis of the inlet roller 36. The combined action between the previously described conveyor belt 32, which transports the muddy material or wet matrix 8 upwards and the rotation in the opposite direction of the inlet roller 36, causes only the mud or wet matrix 8 of a thickness included between the belt conveyor 32 and the inlet roller 36 is able to continue the ascent determined by the conveyor belt 32, while the material with grain size greater than the aforementioned distance inlet roller 36 / conveyor belt 32 falls backwards under the gravitational thrust.
L’azione congiunta di due forze contrapposte (ascendente del nastro trasportatore 32 e discendente gravitazionale) andrà a creare un’area immediatamente precedente al rullo di ingresso 36 caratterizzata da movimento vorticoso verso il basso della matrice umida. Tale movimento porta ad un’apertura del materiale fangoso verso l’esterno e quindi ad una distribuzione della matrice umida 8 sull’intera larghezza trasversale del nastro trasportatore 32 e conseguentemente nell’ingresso nella camera di essiccazione 12. Vi è quindi un preciso legame fra l’inclinazione del nastro trasportatore 32 e la sua ampiezza trasversale. La caduta verso il basso del materiale oltre alla sua distribuzione, porta anche alla rottura degli agglomerati fangosi di maggiori dimensioni. Tale rottura è coadiuvata dalla struttura stessa del rullo di ingresso 36, che con le sue barre rotanti 68, preferibilmente a forma rettangolare, riesce ad infrangere la superficie degli agglomerati. The joint action of two opposing forces (ascending of the conveyor belt 32 and descending gravitational) will create an area immediately preceding the inlet roller 36 characterized by swirling downward movement of the wet matrix. This movement leads to an opening of the muddy material towards the outside and therefore to a distribution of the wet matrix 8 over the entire transversal width of the conveyor belt 32 and consequently in the entry into the drying chamber 12. There is therefore a precise link between the inclination of the conveyor belt 32 and its transverse width. The downward fall of the material, in addition to its distribution, also leads to the breaking of larger muddy agglomerates. This breakage is assisted by the very structure of the inlet roller 36, which with its preferably rectangular rotating bars 68 is able to break the surface of the agglomerates.
Il rullo di ingresso è volutamente lasciato libero all’interno per impedire eventuali guasti alla struttura derivanti da presenza di materiali solidi di grosse dimensioni, accidentalmente (neanche così di rado in ambito operativo) presenti e frammisti al fango. Tali materiali solidi, in mancanza di parti vuote, potrebbero infatti incastrarsi fra il nastro trasportatore 32 e il rullo di ingresso 36. The inlet roller is deliberately left free inside to prevent any damage to the structure resulting from the presence of solid materials of large dimensions, accidentally (not so infrequently in the operating environment) present and mixed with mud. Such solid materials, in the absence of empty parts, could in fact get stuck between the conveyor belt 32 and the inlet roller 36.
In ultima battuta, data la natura tendenzialmente appiccicosa del fango umido 8, la caratteristica del rullo di ingresso 36 vuoto permette che non vi siano punti di accumulo del fango sul rullo medesimo. Se vi fosse un cilindro pieno con delle barre esterne, nel giro di poco tempo operativo si creerebbe uno strato di materiale fangoso che annullerebbe la presenza delle barre rotanti 68. La mancanza di una superficie interna fa sì che il materiale fangoso si accumuli solo in minima parte sulle barre rotanti 68 ma, in ogni caso, non si viene a creare uno strato di fango consistente, in quanto l’eccedenza di matrice umida 8 cade all’interno del rullo di ingresso 36 e di conseguenza (grazie ai vuoti tra le barre) sul nastro trasportatore sottostante. Lastly, given the tendentially sticky nature of the wet mud 8, the characteristic of the empty inlet roller 36 allows there to be no accumulation points of the mud on the roller itself. If there were a solid cylinder with external bars, a layer of muddy material would be created within a short operating time that would eliminate the presence of the rotating bars 68. The lack of an internal surface means that the muddy material accumulates only minimally starts on the rotating bars 68 but, in any case, a consistent layer of mud is not created, as the excess of wet matrix 8 falls inside the inlet roller 36 and consequently (thanks to the voids between the bars ) on the conveyor belt below.
Superato il vaglio effettuato dal rullo di ingresso 36, la matrice umida, sempre grazie ai nastri trasportatori 32, procede all’interno della camera di essiccazione 12 dove viene sottoposto all’azione del flusso di aria di essiccazione. Il fango 8 prima di accedere alla camera di essiccazione 12 incontra un’ulteriore fessura o apertura di uscita 20, di altezza pari o leggermente inferiore alla distanza fra i nastri trasportatori 32 e il rullo di ingresso 36. Tale fessura o apertura di uscita 20 permette, date le sue dimensioni, di rallentare in minima parte la matrice umida 8 e quindi costituire un tappo all’ingresso e/o uscita dell’aria esterna all’interno della camera di essiccazione 12. After passing the screening carried out by the inlet roller 36, the wet matrix, again thanks to the conveyor belts 32, proceeds inside the drying chamber 12 where it is subjected to the action of the drying air flow. Before entering the drying chamber 12, the sludge 8 encounters a further slot or outlet opening 20, having a height equal to or slightly less than the distance between the conveyor belts 32 and the inlet roller 36. This slot or outlet opening 20 allows , given its size, to slow down the humid matrix 8 to a minimum and thus constitute a plug at the inlet and / or outlet of the external air inside the drying chamber 12.
Preferibilmente, secondo la presente innovazione si essicca il fango o matrice umida 8 attraverso un ricircolo dell’aria a temperatura compresa fra 50 e 75 °C, con una fase di deumidificazione e successivo surriscaldamento e abbattimento dell’umidità relativa. In particolare si osserva che la forzante principale dell’evaporazione non risiede nella temperatura di evaporazione del fango o matrice umida 8 ma nella differenza di pressione di vapore fra il fango o matrice umida 8 e l’umidità relativa dell’aria. Preferably, according to the present innovation, the mud or humid matrix 8 is dried through a recirculation of air at a temperature between 50 and 75 ° C, with a dehumidification phase and subsequent overheating and reduction of relative humidity. In particular, it is observed that the main forcing of evaporation does not lie in the evaporation temperature of the mud or wet matrix 8 but in the difference in vapor pressure between the mud or wet matrix 8 and the relative humidity of the air.
Ad esempio, la circolazione dell’aria e la sua deumidificazione avviene attraverso uno scambiatore di calore 82 raffreddato sotto la temperatura di rugiada al fine di condensare l’umidità dell’aria che deriva dalla matrice umida. For example, the circulation of the air and its dehumidification takes place through a heat exchanger 82 cooled below the dew point in order to condense the humidity in the air that derives from the humid matrix.
Preferibilmente, è prevista la fase di ricircolare la medesima aria all’interno dell’apparato di essiccazione 6 al fine di ottenere un sistema chiuso, per non avere emissioni in atmosfera e per mantenere uniforme le prestazioni dell’apparato di essiccazione. Preferably, the phase of recirculating the same air inside the drying apparatus 6 is envisaged in order to obtain a closed system, in order to have no emissions into the atmosphere and to maintain uniform performance of the drying apparatus.
Dunque l’apparato di essiccazione 6 è completamente privo di immissioni ed emissioni di aria all’esterno, al fine di evitare scompensi e perdite di efficienza nella gestione dell’umidità all’interno della camera di essiccazione 12. Therefore, the drying apparatus 6 is completely free of air inputs and emissions to the outside, in order to avoid imbalances and losses of efficiency in the management of humidity inside the drying chamber 12.
Il materiale almeno parzialmente essiccato, all’interno della camera di essiccazione 12, viene ulteriormente sottoposto all’azione di frantumazione del sistema di frantumazione intermedio 64. The at least partially dried material, inside the drying chamber 12, is further subjected to the crushing action of the intermediate crushing system 64.
Infatti, come visto, i fanghi di origine biologica presentano un comportamento variabile durante la fase di essiccazione: il materiale biologico, durante l’essiccazione, presenta una fase di transizione definita “sticky phase” che va dal 20% al 60% in peso di sostanza secca. In tale fase il materiale ha un comportamento particolarmente appiccicoso che tende ad incollarsi sia a livello interno al materiale che, esternamente, alle superfici di contatto. Superata la concentrazione del 60% all’interno del materiale fangoso vengono meno le forze di adesione interne e quelle di adesione alle superfici, comportando una tendenza alla frantumazione degli agglomerati e una significativa riduzione del volume. In fact, as seen, the sludge of biological origin has a variable behavior during the drying phase: the biological material, during drying, presents a transition phase defined as "sticky phase" ranging from 20% to 60% by weight of dry substance. In this phase the material has a particularly sticky behavior which tends to stick both internally to the material and externally to the contact surfaces. Once the concentration of 60% inside the muddy material is exceeded, the internal adhesion forces and those of adhesion to the surfaces are reduced, leading to a tendency to crushing of the agglomerates and a significant reduction in volume.
Gli agglomerati di fango lambiti da aria deumidificata, ad esempio con una temperatura compresa fra 50°C a 75 °C, formano uno strato superficiale estremamente secco, definibile “crosta”, che rallenta l’essiccazione dell’intera massa all’interno dell’agglomerato. Si rende quindi necessario il sistema di frantumazione intermedio 64 appositamente realizzato posto all’interno dell’apparato di essiccazione 6 in posizione idonea, al fine di frantumare gli agglomerati dopo che essi abbiano creato una prima “crosta” esterna non adesiva, sminuzzando tali agglomerati e permettendo all’aria secca di essiccare la parte interna. The agglomerates of mud lapped by dehumidified air, for example with a temperature between 50 ° C and 75 ° C, form an extremely dry surface layer, defined as a "crust", which slows down the drying of the entire mass inside the agglomerate. Therefore, the intermediate crushing system 64 specially made is necessary, placed inside the drying apparatus 6 in a suitable position, in order to crush the agglomerates after they have created a first external non-adhesive "crust", shredding these agglomerates and allowing the dry air to dry the inside.
Dunque la matrice umida 8, parzialmente essiccata, viene sottoposta all’azione dei perni di frantumazione 72 del sistema di frantumazione intermedio 64. Therefore, the partially dried wet matrix 8 is subjected to the action of the crushing pins 72 of the intermediate crushing system 64.
Come visto la frantumazione avviene durante la caduta della matrice 8 da un nastro trasportatore sovrastante 32’ ad un nastro trasportatore sottostante 32’’, in modo da migliorare la frantumazione del materiale. Inoltre, il sistema di frantumazione intermedio 64 è un sistema rotante che ruota in verso conforme al verso di caduta del materiale trasportato dal nastro sovrastante 32’, in modo da provocare una proiezione verso il basso della matrice umida 8 in caduta dal nastro trasportatore sovrastante 32’, aumentandone la forza cinetica ed incrementando in questo modo ulteriormente l’effetto di polverizzazione del fango o matrice umida 8. As seen, the crushing occurs during the fall of the matrix 8 from an overlying conveyor belt 32 'to an underlying conveyor belt 32', in order to improve the crushing of the material. Furthermore, the intermediate crushing system 64 is a rotating system which rotates in a direction conforming to the direction of fall of the material transported by the overlying belt 32 ', so as to cause a downward projection of the wet matrix 8 falling from the overlying conveyor belt 32 ', increasing its kinetic force and thus further increasing the pulverization effect of the mud or wet matrix 8.
Come si può apprezzare da quanto descritto, la presente invenzione consente di superare gli inconvenienti presentati nella tecnica nota. As can be appreciated from what has been described, the present invention allows to overcome the drawbacks presented in the known art.
Infatti, la presente invenzione consente di ottenere una essiccazione completa e a costi ridotti. In fact, the present invention allows to obtain a complete drying at reduced costs.
L’invenzione prevede quindi un sistema di carico in un forno per l’essiccazione di matrici umide idoneamente realizzato per non generare “ponti” del materiale e allo stesso tempo per distribuire uniformemente il materiale sull’intera larghezza del nastro trasportatore. The invention therefore provides for a loading system in an oven for drying wet matrices suitably designed to not generate "bridges" of the material and at the same time to evenly distribute the material over the entire width of the conveyor belt.
Inoltre l’invenzione risiede nella realizzazione di un idoneo sistema di frantumazione del materiale in essiccazione, al fine di uniformare la dimensione degli agglomerati, posto all’interno dell’essiccatore in una posizione idonea al fine di non assistere ad una riformazione degli stessi agglomerati. In addition, the invention lies in the creation of a suitable system for crushing the material being dried, in order to standardize the size of the agglomerates, placed inside the dryer in a suitable position in order not to witness a reformation of the same agglomerates.
Il dispositivo presenta dei sistemi di condensazione e surriscaldamento dell’aria circolante nel forno di essiccazione per incentivare l’asportazione dell’umidità del materiale umido, combinando l’abbassamento dell’umidità relativa dell’aria e l’azione meccanica dell’aria stessa. Il dispositivo inoltre è composto da un sistema gestito da una o più pompe di calore o fluidi in grado di generare delle superfici fredde per la condensazione dell’umidità e di superfici surriscaldate per l’aumento della temperatura dell’aria e il suo conseguente abbassamento dell’umidità relativa. The device has condensation and overheating systems for the air circulating in the drying oven to encourage the removal of moisture from the humid material, combining the lowering of the relative humidity of the air and the mechanical action of the air itself. The device also consists of a system managed by one or more heat pumps or fluids capable of generating cold surfaces for the condensation of humidity and superheated surfaces for the increase in air temperature and its consequent lowering of the 'relative humidity.
L’utilizzo delle pompe di calore viene ottimizzato grazie al trattamento delle matrici umide sia all’ingresso che all’interno dell’apparato di essiccazione: in questo modo si massimizzano le prestazioni energetiche di essiccazione per incentivare l’asportazione dell’umidità del materiale umido, combinando l’abbassamento dell’umidità relativa dell’aria e l’azione meccanica dell’aria stessa. The use of heat pumps is optimized thanks to the treatment of the humid matrices both at the entrance and inside the drying apparatus: in this way the energy performance of drying is maximized to encourage the removal of moisture from the humid material. , combining the lowering of the relative humidity of the air and the mechanical action of the air itself.
Un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti agli apparati di essiccazione e ai metodi di essiccazione sopra descritti, tutte peraltro contenute nell’ambito dell’invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni. A person skilled in the art, in order to meet contingent and specific needs, will be able to make numerous changes and variations to the drying apparatus and drying methods described above, all however contained within the scope of the invention as defined by the following claims.
Claims (32)
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