TWI669477B - 用於改良式蒸發乾燥之設備及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於乾燥物質之設備，該設備包含：至少一個滾筒，該至少一個滾筒可繞中心軸線旋轉；第一條帶，該第一條帶具有第一側面及第二側面，該第一條帶之該第一側面適於接收該物質；以及多個熱量引發元件，該等熱量引發元件經配置來在該第一條帶中引發熱量以加熱該物質，其中在操作中，該第一條帶經由其第一側面朝向該滾筒之外圓周表面的一部分推動該物質，並且該物質經加熱以將流體自該物質去除。

Description

用於改良式蒸發乾燥之設備及方法

本發明大體而言係關於用於物質之乾燥，尤其但不限於污泥之蒸發乾燥的設備及方法。

以下對本發明的背景之論述旨在促進對本發明之理解。然而，應瞭解，該論述不承認或許可所提及之任何材料在本申請案之優先權日期之前公開、已知或為任何管轄權中之公知常識。

污泥為半固體漿料，該半固體漿料包括但不限於污水污泥、沼氣殘渣、造紙污泥以及食品及飲料污泥。污泥變種可能攜帶重金屬、毒素、污染物及病原體。因此，若污泥在排放之前未經適當地處理，將存在疾病傳播、重金屬中毒及環境損害之風險。對廢水處理廠所產生的污水污泥或廢水污泥之處理通常包含以下步驟：增稠、脫水及乾燥。加熱乾燥去除了污泥的水分含量，且可破壞病原體並中和毒素。去除水分且施加熱量來乾燥污泥可使得安全且容易地處置乾燥的污泥，以便下游處理/排放。

已開發若干方法來乾燥污泥，且此等方法包括但 不限於對流乾燥方法、輻射乾燥方法及間接(接觸或傳導)乾燥方法。在對流方法中，在轉筒乾燥機或條帶式乾燥機中使加熱的乾燥空氣與污泥接觸；在輻射方法中，使用由加熱元件輻射出之熱量來乾燥污泥，其中此種熱量可來自太陽輻射或紅外線加熱元件；並且在間接方法中，使污泥與藉由熱源所加熱之表面接觸以便乾燥。

美國專利案第5,091,079號揭示了一種設備，該設備使用兩個烤箱來提供感應加熱以減少污泥，尤其是含有重金屬之彼等污泥，並且使用真空排氣室來從被減少之污泥中抽取氣體及蒸氣，其中污泥沿單個輸送帶穿過該設備。

韓國專利註冊第10-1005086號及韓國專利註冊第10-0976243號揭示了一種使用加熱的滾筒或轉筒來乾燥污泥之污泥乾燥設備。使用熱油作為加熱介質，其中熱油被抽汲至滾筒內部，且向滾筒之內圓周表面傳導熱量。然後，所傳導之熱量行進至滾筒之外圓周表面，經由條帶將被乾燥之污泥壓在該外圓周表面上。存在與此等乾燥設備相關聯之若干缺點。第一，熱量自污泥之與滾筒接觸之側面傳導至另一側面，其中水分及蒸發的蒸氣必須行進跨過污泥之厚度以便排出，因為滾筒將可能具有不可穿透的/無孔的表面來防止熱油洩漏。因此，被處理的污泥之厚度有限，此係由於僅在污泥之一側傳導熱量的方式，以及水分及蒸氣自污泥之一側至另一側的相對長的排出路徑。第二，熱油必須自滾筒連續地再循環至鍋爐/加熱器以補充任何熱量損失。在此種再循環期間，沿熱油管道、鍋爐/加熱 器及滾筒的不用來乾燥污泥之部分存在固有熱量損失，從而導致能量效率低。

第三，用來使油循環之鍋爐/加熱器、熱管道及大型泵將導致整個設備之大的佔據面積。第四，對於單個或多個滾筒組態而言，通常從同一來源(亦即，單個鍋爐)抽取熱油。因此，不能在不同的乾燥階段準確地控制並改變乾燥溫度。第五，加熱溫度受最大熱油操作溫度限制。最後，需要大量時間(大約一個小時)來將設備自室溫加溫至所要進行乾燥的溫度。此外，因為在設備仍熱時進行維護及維修工作將會不安全，所以需要大量時間來將該等設備充分冷卻，通常需要3小時以上來冷卻並且達到100℃。

因此，需要減輕先前技術中之問題，諸如增加先前技術設備之乾燥過程的效率、進一步減少所處理污泥之水分含量、改良最終產品之品質、減小先前設備之佔據面積、以及改良加熱及冷卻所需要之時間。

此文件全文中，除非另有相反指示，否則「包含」、「由...組成」等詞及類似詞將被解釋為非詳盡的，或換言之，將被解釋為意味「包括但不限於」。

藉由根據本發明之設備，至少部分地滿足以上所提及之需要且在此項技術中作出改良。

根據本發明之第一態樣，存在一種用以乾燥物質之設備，該設備包含：至少一個滾筒，該至少一個滾筒可繞中心軸線旋轉；第一條帶，該第一條帶具有第一側面及 第二側面，該第一條帶之第一側面適於接收該物質；以及多個熱量引發元件，該等熱量引發元件經配置來在第一條帶中引發熱量以加熱該物質，其中在操作中，第一條帶經由其第一側面朝向滾筒之外圓周表面的一部分推動該物質，且該物質經加熱來將流體自該物質去除。

感應加熱元件被配置來加熱第一條帶之事實允許物質的與第一條帶之第一側面接觸之部分比該物質之其他部分更快地受熱，由此產生較短的水分及蒸氣排出路徑，因為位於與第一條帶相同側之水分及蒸氣將首先蒸發，且藉由毛細壓力將更多的水分及水抽取至彼表面。此外，當條帶將污泥壓在滾筒之外圓周表面的一部分上時，施加於污泥上之壓力有所增加。此增加了與經加熱之條帶接觸的污泥之緊實度及表面積。因此，水分及水蒸發的速率比先前技術中之設備更高。此外，可處理更厚的污泥，從而增加處理能力。此外，代替使用熱流體，本發明使用感應加熱元件，該等感應加熱元件係較佳的，此係因為：第一，不再需要鍋爐/加熱器、管道及泵，從而使得設備具有較好的能量效率(例如，對設備之其他組件的較少不必要的熱量損失)且佔用較少的空間；第二，可使用且更準確地控制較高的操作溫度，並且可達成在各種乾燥階段之響應式回應溫度設定；以及第三，可在短時間段內達成所要操作溫度，且可快速冷卻設備。

較佳地，至少一個滾筒大體上由非金屬材料構成。更佳地，第一條帶包含金屬，並且甚至更佳地，第一 條帶由細金屬纖維製成，並且其中第一條帶為多孔的。

較佳地，至少一個熱量引發元件係配置在滾筒內，接近且圍繞滾筒之內圓周表面的一部分。較佳地，至少一個熱量引發元件經配置成接近且圍繞滾筒之外圓周表面的部分，其中在操作中，在滾筒之外圓周表面的該部分與熱量引發元件之間驅動物質及第一條帶。

較佳地，該設備進一步包含至少一個拉緊構件，該至少一個拉緊構件適於拉緊第一條帶。

較佳地，該設備進一步包含移除構件，該移除構件用於將物質自第一條帶移除。

較佳地，該設備進一步包含第二條帶，該第二條帶具有第一及第二側面，其中在操作中，將物質夾在第一條帶之第一側面與第二條帶之第一側面之間，並且其中第一條帶經由其第一側面朝向滾筒之外圓周表面的部分推動物質及第二條帶。

較佳地，第二條帶包含金屬，更佳地，第二條帶由細金屬纖維製成，並且其中第二條帶為多孔的。

較佳地，多個熱量引發元件經配置來在第二條帶中引發熱量以加熱物質。

較佳地，該設備具有多個滾筒，其中在操作中，第二條帶經由其第一側面朝向至少一個滾筒之外圓周表面的一部分推動物質及第一條帶。

較佳地，該設備進一步包含至少一個拉緊構件，該至少一個拉緊構件適於拉緊第二條帶。

較佳地，該設備進一步包含移除構件，該移除構件用於將物質自第二條帶移除。

較佳地，該設備進一步包含排出口，該排出口適於將流體自該設備去除。

較佳地，該設備進一步包含通風機，該通風機適於將流體自物質之表面去除。

較佳地，該設備進一步包含裝置，該裝置適於將物質分佈在第一條帶之第一側面上。

根據本發明之第二態樣，存在一種用於在根據本發明之第一態樣的設備中使用之滾筒，該滾筒包含多個突出部，該等突出部配置在該滾筒之外圓周表面的一部分上。

較佳地，突出部由不同於滾筒之材料的材料構成。

較佳地，多個突出部包含脊部，該等脊部大體上沿滾筒之長度配置在滾筒之外圓周表面上。

較佳地，多個突出部包含脊部，該等脊部周向配置在滾筒之外圓周表面的一部分上，且圍繞該部分。

較佳地，滾筒之外圓周表面包含准許蒸氣排出的通道。

較佳地，多個突出部及通道係配置在套筒之表面上，並且其中滾筒適於裝配至套筒中。

較佳地，滾筒包含在滾筒之外圓周表面的一部分上的金屬層。

根據本發明之第三態樣，存在一種乾燥物質之方 法，該方法包含以下步驟：將物質分佈在具有第一側面及第二側面之第一條帶上，該第一條帶之第一側面適於接收該物質；經由多個熱量引發元件在該第一條帶中引發熱量：經由該第一條帶之第一側面朝向至少一個滾筒之外圓周表面的一部分推動該物質，該至少一個滾筒可繞中心軸線旋轉；以及加熱該物質以將流體自該物質去除。

較佳地，至少一個熱量引發元件係配置在滾筒內，接近且圍繞該滾筒之內圓周表面的一部分。

較佳地，至少一個熱量引發元件經配置成接近且圍繞滾筒之外圓周表面的部分，並且其中該方法進一步包含以下步驟：在滾筒之外圓周表面的該部分與至少一個熱量引發元件之間驅動物質及第一條帶。

較佳地，該方法進一步包含拉緊第一條帶。

較佳地，該方法進一步包含以下步驟：將物質自第一條帶移除。

較佳地，該方法進一步包含以下步驟：將物質夾在第二條帶之第一側面與第一條帶之第一側面之間，以及經由第一條帶之第一側面朝向滾筒之外圓周表面的一部分推動該物質及該第二條帶。

較佳地，該方法進一步包含以下步驟：經由熱量引發元件在第二條帶中引發熱量以加熱物質。

較佳地，該方法進一步包含以下步驟：經由第二條帶之第一側面朝向至少一個滾筒之外圓周表面的一部分推動物質及第一條帶，其中存在多個滾筒。

較佳地，該方法進一步包含拉緊第二條帶。

較佳地，該方法進一步包含以下步驟：將物質自第二條帶移除。

較佳地，該方法進一步包含以下步驟：經由排出口去除流體。

較佳地，該方法進一步包含以下步驟：經由通風機將流體自物質之表面去除。

100、200‧‧‧(乾燥)設備

110、410‧‧‧給料機

111”、112”、311”、312”、412”‧‧‧第二側面

111’、112’、311’、312’、412’‧‧‧第一側面

111‧‧‧上條帶/(第二)條帶

112‧‧‧下條帶/(第一)條帶

113、413‧‧‧氣缸

114、414‧‧‧捲取滾筒

120、220、320、420‧‧‧乾燥室

121、221、421‧‧‧(處理)滾筒

121a‧‧‧第一(處理)滾筒/處理滾筒

121b‧‧‧第二處理滾筒

121c‧‧‧第三處理滾筒

121d‧‧‧第四處理滾筒

123‧‧‧熱量引發元件/加熱元件/ 熱量引發電纜

128‧‧‧突出部/脊部

129‧‧‧通道

130‧‧‧(水分)通風機

131、134‧‧‧罩體

132‧‧‧吹風機

133‧‧‧管道

140‧‧‧卸料站

141、441‧‧‧電動刷子

142‧‧‧卸料槽

150‧‧‧空心軸

151‧‧‧入口

160‧‧‧套筒

190、290、390、490‧‧‧污泥

191‧‧‧污泥(餅)

192‧‧‧小塊(污泥餅)

195a、295a、295b‧‧‧蒸氣

211、212、311、312‧‧‧條帶

222‧‧‧細孔/狹槽

223、323、423‧‧‧熱量引發元件

224‧‧‧圓周表面

225‧‧‧軸

226‧‧‧桿體

227‧‧‧外凸緣

300、400‧‧‧乾燥設備

321‧‧‧處理滾筒

412‧‧‧(無端過濾)條帶

445‧‧‧轉筒刮板

446‧‧‧螺旋輸送機

492‧‧‧乾燥的污泥

A‧‧‧方向

B’、B”、C’、C”‧‧‧箭頭

現在將參考附圖僅以舉例方式描述本發明，該等圖式中：

圖1展示本發明之設備的第一實施例之例示性視圖。

圖2展示圖1之設備的滾筒之實施例的放大橫截面視圖。

圖2a及2b展示圖1之設備的滾筒之實施例。

圖3展示圖1之設備的滾筒之另一實施例的放大橫截面視圖。

圖4展示本發明之設備的第二實施例之例示性視圖。

圖5展示圖4之設備的滾筒之實施例的放大橫截面視圖。

圖5a及5b展示圖4之設備的滾筒之其他實施例。

圖6展示本發明之設備的第三實施例之例示性視圖。

圖7展示本發明之設備的第四實施例之例示性視圖。

本發明之其他配置係可能的，並且因此，隨附圖式不應被理解為取代本發明之先前描述的一般性。

現在將參考隨附圖式描述本發明之特定實施例。本文中所使用之術語僅出於描述特定實施例之目的，且不意欲限制本發明之範疇。對於本文中所使用之選定用詞的其他定義可在本發明之詳細描述內找到，且適用於全文。另外，除非另外定義，否則本文中所使用之所有技術及科學用詞具有與本發明所屬領域之一般技藝人士普遍理解的相同意義。在可能的情況下，為了清晰及一致，全部圖式使用相同參考數字。

本說明書全文中所使用之「物質」一詞係指含有需要去除或減少之流體的一或多種材料，並且此類材料包括但不限於諸如廢水處理污泥之工業廢棄物、食品及/或乳製品、食品廢棄物及藥物。本說明書全文中所使用之「流體」包括液體(例如，水及水分)及氣體(例如，蒸氣)。

本說明書全文中所使用之「加熱元件」可為在設備之組件(諸如條帶)中產生、傳導、對流、輻射及/或引發熱量的任何合適元件，且包括但不限於金屬、陶瓷、複合加熱元件。因此，本說明書全文中所使用之「熱量」一詞包括藉由傳導、對流、輻射及感應來加熱。加熱元件之實例為熱量引發元件(例如，感應加熱線圈)或電加熱線圈。

參考提供本發明之第一實施例的圖1，乾燥設備100包括給料機110、乾燥室120、通風機130及卸料站140。設備100亦包括：兩個無端過濾條帶，即上(第二)條帶111及下(第一)條帶112、處理滾筒121、及熱量引發元件123。 如本說明書中全文所使用地，「熱量引發元件」係指由於交變電流穿過元件而產生振盪磁場之元件。振盪磁場能夠感應磁通量且在相鄰金屬中產生渦流，從而由於鄰近金屬之電阻，在鄰近金屬中引發熱量。條帶111具有第一側面111’及第二側面111”，且條帶112具有第一側面112’及第二側面112”。條帶111、112能夠藉由氣缸113拉緊，該等氣缸連接至捲取滾筒114之兩個軸端。

條帶111及112由金屬製成，該金屬包括但不限於鋁、銅、黃銅、鐵、鋼、合金及其複合物。應瞭解，經選擇來形成條帶111及112之材料包含允許藉由感應來有效產生熱量之電阻材料，以及允許熱量之大體上均勻分佈之傳導材料。條帶111及112較佳地具有細孔及/或狹槽。較佳地，條帶111及112由細金屬線製成，其中條帶111、112為多孔的，具有極細的孔徑。條帶111、112較佳為多孔的，以使得由熱量引發元件123產生之磁場及感應電流可有效地穿透條帶111、112且有效地加熱條帶111、112。然而取決於應用，應瞭解，條帶111、112可由諸如合成纖維織物之其他合適材料製成，該材料可併入可藉由熱量引發元件123經由感應來加熱之金屬。

處理滾筒121較佳地大體上由非金屬材料構成，該非金屬材料包括但不限於陶瓷、玻璃纖維及其複合物。較佳地，至少滾筒121之圓柱形部分由非金屬材料製成，在本發明之操作期間，條帶111、112將與該圓柱形部分接觸。甚至更佳地，處理滾筒121根本不包括金屬。處理滾筒121 中不具有金屬或具有極少量金屬將確保熱量不會不必要地由熱量引發元件123在滾筒121中引發。因為熱量引發元件123將僅在條帶111、112中引發熱量以便加熱污泥190，所以此舉將允許設備100之更有效的能量傳遞及能量利用。每一處理滾筒121可在例如方向A上繞其自身的中心軸線旋轉。取決於處理滾筒121之置放，當從設備100之一側看時，該滾筒可在順時針方向或反時針方向上旋轉，例如，處理滾筒121a在反時針方向上旋轉，如圖1中所看到的。當在操作中時，馬達(未展示)使處理滾筒121旋轉，該等處理滾筒依次移動並驅動條帶111、112與輸入污泥190穿過乾燥室120。應理解，條帶111、112可由不是處理滾筒121之另一滾筒驅動，或由任何其他合適的構件驅動。亦應理解，移動並驅動條帶111、112可能涉及僅一個驅動構件。

圖2提供圖1之滾筒121、條帶111、112及污泥190的實施例之放大橫截面視圖。熱量引發元件123係配置在滾筒121內，接近且圍繞滾筒121之內圓周表面的一部分。安裝於滾筒121內之熱量引發元件123之數目將取決於應用及需求。有利的是，熱量引發元件123位於滾筒121內，來向滾筒121提供模組性，從而允許更容易安裝設備100，因為每一滾筒121可作為單個模組被供應並安裝於設備100中。由於滾筒121之模組性，整個設備100將需要較少的空間來操作。滾筒121之模組化能力亦改良滾筒121之客製化，其中設備100中之每一滾筒121可具有不同特徵，例如，尺寸、加熱元件123之數目及外圓周表面之特性。熱量引發元件 123在設備100之操作期間較佳為固定的，以使得在條帶111、112與滾筒121形成最大接觸之部分處達成最佳的熱量引發。然而取決於應用，當在操作中時，熱量引發元件123可與滾筒121一起繞滾筒121之中心軸線旋轉。滾筒121亦包括：空心軸150，滾筒121在操作中繞該空心軸旋轉，且滾筒121藉由該空心軸附接至設備100；以及用於電纜之入口151，該等電纜用於給熱量引發電纜123供電。應瞭解，熱量引發元件123與滾筒121之內圓周表面之間的距離可取決於應用及需求單獨調整。

熱量引發元件123連接至高頻電源(未展示)，該高頻電源能夠提供高頻交變電流。在熱量引發元件123處產生磁場及感應電流。美國專利案第5,133,402號及美國公開案第2012/0318461 A1號中描述了用於在條帶111、112中產生熱量之合適的熱量引發元件之實例。應理解，取決於應用及需求，可使用其他形式之感應加熱方法及感應加熱元件。應瞭解，作為對熱量引發元件123之替換或較佳地作為對熱量引發元件123之附加，本發明中亦可使用其他形式之加熱元件，例如，經由對流、傳導及/或輻射來傳輸熱量之電加熱線圈。對熱量引發元件123之使用允許在幾秒鐘之內自室溫極快地達到乾燥設備100之操作溫度，並且亦允許乾燥設備100在幾分鐘之內極快地冷卻，此項技術中已知的冷卻構件(例如，風扇或吹風機)可協助該冷卻。乾燥設備100之操作溫度可自100℃至400℃變化，較佳地自200℃至400℃變化，並且甚至更佳地，自200℃至300℃變化。高達 400℃、更佳地為350℃之溫度對於某些無機污泥為較佳的，而低至100℃或略高於100℃之溫度對於某些非污泥乾燥應用為較佳的。

滾筒121之外圓周表面具有突出部128，該等突出部與滾筒121成一體且是一個整體。突出部128可由滾筒121之外圓周表面形成。突出部128可配置在滾筒121之整個外圓周表面上或其一部分上。突出部128較佳地具有半球形橫截面形狀，如圖2中所展示。因此在操作中，條帶111、112之第二側面111”、112”將與半球形突出部128之頂端部分接觸。然而取決於應用，突出部128可具有其他橫截面形狀，例如，多邊形橫截面。當條帶111、112受熱時，在污泥190之外側的液體將轉變成蒸氣195a並透過條帶111、112排出。蒸氣195a將透過外條帶(亦即，距離滾筒121最遠之條帶，在圖2中該條帶為下(第一)條帶112)排出，如由箭頭B’所示，且蒸氣195a將經由通道129透過內條帶(亦即，最接近滾筒121之條帶，在圖2中該帶為上(第二)條帶111)排出，如由箭頭B”所示。突出部128可為分立突出部，或如圖2a中所展示，突出部128為脊部128，該等脊部大體上沿滾筒121之長度在該滾筒之外圓周表面上延伸。脊部128界定通道129，該等通道亦大體上沿滾筒121之長度在該滾筒之外圓周表面上延伸。在如圖2b中所展示之替代配置中，突出部128包含脊部128，該等脊部周向(亦即，橫向於滾筒121之長度)配置在滾筒121之外圓周表面的一部分上且圍繞該部分。通道129亦在滾筒121之外圓周表面上且圍繞該外圓 周表面周向延伸。此配置為較佳的，因為在操作期間，條帶111、112與脊部128之間的剪切應力與圖2a中的脊部128之配置相比有所減少。此又減少了對滾筒121、脊部128及條帶111、112之磨損。此外，圖2b中的脊部128之配置允許自內條帶排出之蒸氣195a例如在條帶111、112不與滾筒121接觸之區域處，經由通道129容易地逸出。應瞭解，脊部128及通道129可形成於單獨套筒160上，藉此，滾筒121適於裝配至套筒160中。此將提供對滾筒121之外圓周表面的更容易的客製化，以使得設備100可適用於各種應用。

圖3提供滾筒121之另一實施例的橫截面視圖，其中突出部128由不同於滾筒121之材料的材料形成。此為有利的，因為此導致更好的客制化，其中形成突出部128之材料可具有與形成滾筒121之材料相比不同的性質。例如，突出部128可由可承受高溫(例如自100℃至400℃變化之溫度)、抗磨損且耐磨之材料製成，而滾筒121可由可承受高溫(例如自100℃至400℃變化之溫度)且強度足以承受壓縮之材料製成。較佳地，形成突出部128之材料為非金屬。突出部128可由包括但不限於陶瓷、矽氧聚合物及其複合物之材料形成，且滾筒121可由包括但不限於陶瓷、玻璃纖維或其組合物之材料形成。藉由此項技術中已知的手段(包括但不限於焊接)，將突出部128嵌入、整合至滾筒121之外圓周表面中，且結合/附接至該外圓周表面。如圖3中所展示，突出部128具有大致環形的橫截面，其中突出部128之橫截面積的大體一半沿滾筒121之外圓周表面嵌入滾筒121中， 且突出部128之曝露的一半在操作期間與條帶111、112接觸。突出部128可呈脊部128之形式，如圖2a及2b中所展示。

滾筒121之表面較佳為連續的，亦即，不具有狹槽及/或細孔，以使得在滾筒121內部的熱量引發元件123將不會曝露於流體，例如，污泥190所散發之蒸氣，該等流體可損壞熱量引發元件123。

回到圖1中之實施例，當在操作中時，給料機110將污泥190給料且分佈至下條帶112之第一側面112’上，且上條帶111之第一側面111’與污泥190接觸，該污泥在接觸第一處理滾筒121a之前保持在條帶111、112之間且藉由條帶111、112夾住。當與第一滾筒121a接觸時，熱量引發元件123經由熱量引發元件123所產生之磁場在條帶111、112中引發熱量。較佳地，熱量在兩個條帶111、112中同時產生。然而，應瞭解，上條帶111中之熱量可比下條帶112中之熱量更快地產生，因為上條帶111與下條帶112相比更接近熱量引發元件123。在此種情形下，在上條帶處去除流體(例如，蒸發水分)之速率可高於在下條帶112中去除流體(例如，蒸發水分)之速率。當保持在條帶111、112之間的污泥190繞處理滾筒121之外圓周表面的弧通過時，污泥190由於徑向移動而被擠壓，從而增加污泥190上之壓力衝擊及剪切，從而導致更高的緊實度及更大的與條帶111、112接觸之區域。使用處理滾筒121a作為實例，當在操作中時，下條帶112經由其第一側面112’朝向該處理滾筒121a之外圓周表面推動污泥190及上條帶111，從而擠壓並壓緊污泥190。 藉由用氣缸113及捲取滾筒114將條帶111、112拉緊來達成條帶111、112朝向處理滾筒121之外圓周表面的推動機構。氣缸113及捲取滾筒114可維持或改變條帶111、112中之張力，且影響對污泥190之壓緊。

在乾燥過程開始時，經由熱量傳導使與經加熱之條帶111、112之第一側面111’、112’接觸的污泥190內之流體蒸發。隨著流體在污泥表面處受熱散發(例如，蒸發水分)，在污泥表面產生低壓力區域，該等低壓力區域將導致流體藉由毛細壓力自污泥190之內部分流動至污泥190的與條帶111、112之第一側面111’、112’接觸之表面。

在第一處理滾筒121a之後，條帶111、112及污泥190行進至第二處理滾筒121b及熱量引發元件123。在此階段，藉由熱量引發元件123再次在條帶111、112中產生熱量，並且污泥190內之流體受熱散發，類似於在第一處理滾筒121a處之如上所述的乾燥過程。

類似的加熱及乾燥過程在接下來的第三處理滾筒121c及第四處理滾筒121d中繼續。隨著污泥190內之更多流體例如經由沿乾燥過程蒸發受熱散發，污泥190變薄，從而允許熱量更好地穿透進污泥190之中心。

取決於應用及需求，可增加或減少處理滾筒之數目。條帶111、112之移動速度及藉由熱量引發元件123在條帶111、112中產生之溫度係可調整的，從而允許使用者容易地組配設備100來在乾燥過程結束時達成物質(例如，污泥190)之所要乾燥度。乾燥溫度及乾燥持續時間係達成對 物質之最佳乾燥的兩個主要參數。對於諸如氫氧化物/金屬污泥之無機污泥的乾燥而言，具有約200℃至400℃之高乾燥溫度的短乾燥持續時間將為較佳的，其中二至四個處理滾筒121將為足夠的。對於某些食品物質之乾燥而言，具有約100℃至200℃之低乾燥溫度的較長乾燥持續時間將為較佳的，其中四個或四個以上處理滾筒121將為足夠的。

緊接在乾燥過程之後，污泥190為熱的且諸如水分及水蒸汽之流體黏附至乾燥的污泥餅191之表面。緊接在乾燥過程之後安裝水分通風機130，以進一步改良污泥餅191之乾燥度。水分通風機130包括兩個罩體131，該等罩體定位成緊鄰條帶111、112。吹風機132安裝於罩體131之入口處，該等吹風機在污泥餅191之表面產生氣流，從而去除黏附至污泥餅191之表面的流體，並且經由管道133將流體排出至乾燥設備100之罩體134。在將流體自污泥餅191之表面去除的情況下，防止流體被乾燥的污泥餅再吸收回去。

位於乾燥室120之頂部的罩體134連接至吹風機(未展示)。經由罩體134去除在乾燥過程期間產生並累積之蒸氣及氣體以便進一步處理。

乾燥的污泥餅191繼續行進至在乾燥設備100之末端處的卸料站140，兩個電動刷子141安裝於該卸料站處，來將乾燥的污泥191從條帶111、112刷掉，並且亦同時清潔條帶111、112。當將污泥餅191刷掉時，污泥餅191將被粉碎成小塊192，尤其是「薄煎餅」形狀的小塊，並且最後將落入卸料槽142。小塊污泥餅192增加了總表面積以便 進一步蒸發剩餘流體，從而因此改良最終污泥餅之乾燥度。

在如圖4中所展示之本發明的第二實施例中，乾燥設備200包括乾燥室220，該乾燥室具有處理滾筒221及熱量引發元件223。在此實施例中，熱量引發元件223經配置成接近且圍繞處理滾筒221之外圓周表面的一部分。乾燥設備200以類似於乾燥設備100之方式操作，只不過，當在操作中時，條帶211、212在熱量引發元件223與處理滾筒221之間移動或被驅動。熱量引發元件223將經由熱量引發元件223所產生之磁場在條帶211、212中引發熱量。較佳地，熱量在兩個條帶211、212中同時產生。然而，應瞭解，與更遠離熱量引發元件223之條帶中的熱量相比，更接近熱量引發元件223之條帶中的熱量可以更快的速率引發。在此種情形下，在一個條帶(亦即，變熱更快的條帶)處去除流體(例如，蒸發水分)之速率可高於另一個條帶中之速率。

圖5提供圖5之滾筒221、條帶211、212及污泥290之放大橫截面視圖。熱量引發元件223經配置成接近且圍繞處理滾筒221之外圓周表面的一部分。熱量引發元件223與條帶211、212之間的距離可經單獨調整(D)以獲得所要乾燥結果。取決於應用及需求，此距離可改變。此距離亦可為預定的，以使得一旦判定最佳距離，熱量引發元件223與條帶211、212之間的該距離將不會變化。

當在條帶211、212中引發熱量時，自污泥290驅走諸如水分之流體。在污泥290之外側的蒸氣295a經由條帶212中之狹槽/細孔透過最外的條帶212(應瞭解，此將取決於 條帶211、212定位在哪一個處理滾筒221上)排出，如由箭頭C’所指示，並且在污泥290之內側(最接近處理滾筒221)的蒸氣295a經由條帶211之狹槽/細孔及處理滾筒221之壁的狹槽或細孔222透過最內的條帶(例如，條帶211)排出，如由箭頭C”所指示。

圖5a及5b展示圖4之處理滾筒221的第一及第二實施例。在圖5a中，處理滾筒221具有圓周表面224，該圓周表面帶有狹槽222之陣列。狹槽222允許蒸氣、氣體及/或水分自污泥290之最接近滾筒221的部分排出。在圖5b中，處理滾筒221具有桿體226，該等桿體以預定距離接合至外凸緣227上，以在處理滾筒221之圓周表面上產生狹槽222，從而允許蒸氣、氣體及/或水分自污泥290之最接近滾筒221的部分排出。滾筒221可經由輪軸或軸225安裝於設備200中。滾筒221可繞其中心軸線旋轉，該中心軸線穿過輪軸或軸225縱向延伸。

滾筒221較佳地大體上由非金屬材料構成，該非金屬材料包括但不限於陶瓷及其複合物。較佳地，至少滾筒221之圓柱形部分由非金屬材料製成，在設備200之操作期間，條帶211、212將與該圓柱形部分接觸。甚至更佳地，處理滾筒221根本不包括金屬。處理滾筒221中不具有金屬或具有極少量金屬將確保熱量不會不必要地由熱量引發元件223在滾筒221中引發。因為熱量引發元件223將僅在條帶211、212中引發熱量以便加熱污泥290，所以此舉將允許設備200之更有效的能量傳遞及能量利用。

在如圖6中所展示之本發明的第三實施例中，乾燥設備300包括乾燥室320，該乾燥室具有處理滾筒321及熱量引發元件323。在此實施例中，熱量引發元件323並非配置在處理滾筒321之外圓周處並圍繞該外圓周，而相反，熱量引發元件323沿著且接近條帶311、312之第二側面311”、312”配置在相鄰處理滾筒321之間。在此配置中，污泥390經歷由兩個條帶311、312進行之連續加熱，以及由條帶311、312及處理滾筒321進行之壓縮。在此配置中具有至少一個感應加熱元件323為較佳的，因為乾燥可發生在污泥390之兩側上，從而允許每次處理更厚的污泥。由此，污泥處理能力有所增加。對污泥390的與條帶311、312之第一側面311’、312’接觸之表面的加熱同時發生，因為定位在條帶311、312之側面處的加熱感應元件323在條帶311、312中同時引發熱量。然而，應瞭解，僅配置在該等條帶中之一者的側面處之一組熱量引發元件可能足以在兩個條帶311、312中同時引發熱量。除乾燥室320、如以上所描述之乾燥室220及乾燥室120之間的差異以外，乾燥設備300以類似於乾燥設備100及乾燥設備200之方式操作。

圖7中提供本發明之第四實施例，其中乾燥設備400包括一個無端過濾條帶412，該無端過濾條帶圍繞處理滾筒421被驅動。條帶412由金屬製成，該金屬包括但不限於鋁、銅、黃銅、鐵、鋼、合金及其複合物。應瞭解，經選擇來形成條帶412之材料包含允許藉由感應來有效產生熱量之電阻材料，以及允許熱量之大體上均勻分佈之傳導 材料。條帶412較佳地具有細孔及/或狹槽。較佳地，條帶412由細金屬線製成，其中條帶412為多孔的，具有極細的孔徑。條帶412較佳為多孔的，以使得由熱量引發元件423產生之磁場及感應電流可有效地穿透條帶412且有效地加熱條帶412。然而取決於應用，應瞭解，條帶412可由諸如合成纖維織物之其他合適材料製成，該材料可併入諸如金屬之材料，以便允許經由加熱感應元件423在條帶412中引發熱量。條帶412具有第一側面412’及第二側面412”。

處理滾筒421較佳地大體上由非金屬材料構成，該非金屬材料包括但不限於陶瓷、玻璃纖維及其複合物。較佳地，滾筒421在其外圓周表面上包含金屬層(未展示)。該金屬層可為套筒，滾筒421適於裝配在該套筒中。該金屬層將允許僅在滾筒421之外圓周表面處引發熱量，以便加熱與滾筒421接觸之污泥490。滾筒421之外圓周表面可包括突出部(未展示)，如同圖2、圖2a、圖2b及圖3中之突出部128一樣。

在操作期間，藉由連接至捲取滾筒414之軸端的兩個氣缸413將條帶412拉緊。處理滾筒421可繞其自身之中心軸線旋轉。馬達(未展示)使處理滾筒421旋轉，該處理滾筒依次移動並驅動條帶412與輸入污泥490穿過乾燥室420。應理解，條帶412可由不是處理滾筒421之另一滾筒驅動，或由任何合適的構件驅動。亦應理解，移動並驅動條帶412可能涉及僅一個驅動構件。給料機410將污泥490給料且分佈在條帶412之第一側面412’上。

熱量引發元件423定位在處理滾筒421之內部，圍繞內圓周表面之一部分，並且亦定位在處理滾筒421之外部，接近且圍繞外圓周表面之一部分。應理解，內圓周表面及外圓周表面的配置有熱量引發元件423之部分可為相當大的部分，藉此，熱量引發元件423覆蓋內圓周表面及外圓周表面之大部分。熱量引發元件423連接至高頻能量源(未展示)。在熱量引發元件423處產生磁場及感應電流。對熱量引發元件423之使用允許在幾秒鐘之內自室溫極快地達到乾燥設備400之操作溫度，並且亦允許乾燥設備400在幾分鐘之內極快地冷卻，此項技術中已知的冷卻構件(例如，風扇或吹風機)可協助該冷卻。條帶412及處理滾筒421緊鄰熱量引發元件423，由此，藉由來自熱量引發元件423之磁場通過感應來加熱條帶412及滾筒421上之金屬層。取決於應用，熱量引發元件423之數目可改變。

當保持在條帶412與處理滾筒421之間且由條帶412及處理滾筒421夾住之污泥490繞處理滾筒421之圓周表面的弧通過時，條帶412經由其第一側面412’朝向處理滾筒421之外圓周表面推動污泥490，以使得污泥490由於徑向移動而被擠壓，從而增加污泥490上之壓力衝擊及剪切，從而導致更高的緊實度及更大的與條帶412及處理滾筒421接觸之區域。藉由用氣缸413及捲取滾筒414將條帶412拉緊來達成條帶412朝向處理滾筒421之外圓周表面的推動機構。氣缸413及捲取滾筒414可維持或改變條帶412中之張力，且影響對污泥490之壓緊。

在條帶412及滾筒421上之金屬層中引發之熱量直接傳遞至壓緊之輸入污泥490，且污泥內之水分蒸發。

在乾燥過程開始時及乾燥過程期間，經由熱量傳導來去除與條帶412之第一側面412’及處理滾筒421之外圓周表面上的金屬層接觸之污泥490內的流體。隨著流體在污泥表面處受熱散發(例如，蒸發水分)，在污泥表面處產生低壓力區域，該等低壓力區域將導致流體藉由毛細壓力自污泥490之內部分流動至污泥490的與條帶412之第一側面412’及處理滾筒421上之金屬層接觸之表面。

在乾燥過程結束時，利用轉筒刮板445及電動刷子441將處理滾筒421上之乾燥的污泥從處理滾筒421刮下來，以將條帶412之第一側面412’上之污泥490刷掉。最終的乾燥的污泥492落入螺旋輸送機446且自乾燥設備400之側面排出。

應理解，僅經由本發明之範例(諸如以下詳細說明之範例)提供以上實施例，並且將對熟習相關技術者顯而易見的對本發明之其他修改及改良被認為落入所描述之本發明的廣泛範疇及界限。詳言之，可在不脫離本發明之範疇的情況下作出以下添加及/或修改：

˙取決於應用及需求，可省略水分通風機，或水分通風機可由另一合適的裝置或設備代替。

˙取決於應用及需求，處理滾筒之直徑，以及相應地，處理滾筒之橫截面圓周可改變。

˙條帶之拉緊不需要僅藉由氣缸及捲取滾筒來達成， 並且可藉由此項技術中已知的其他合適構件來達成。

˙乾燥設備中之氣缸及捲取滾筒之數目將取決於應用及需求。

˙條帶之寬度(自條帶之一端至其另一端之距離，其中該距離垂直於驅動該條帶之方向)可等於或小於處理滾筒之長度，亦即，沿處理滾筒旋轉之中心軸線自處理滾筒之一端至另一端的距離。

此外，雖然已論述個別實施例，但應理解，本發明涵蓋亦已論述的實施例之組合。

本文中所描述之本發明可包括一或多個值(例如，距離及溫度)範圍。值範圍將被理解成包括範圍內之所有值，包括界定該範圍之值，以及產生與緊鄰界定該範圍之邊界的彼值相同或大體上相同的結果之與該範圍相鄰之值。

Claims (35)

1. 一種用以乾燥物質之設備，該設備包含：至少一個非金屬滾筒，其可繞一中心軸線旋轉；金屬的一第一條帶，該第一條帶具有一第一側面及一第二側面，該第一條帶之該第一側面適於接收該物質；以及一或多個熱量引發元件，該等熱量感應元件經配置接近且圍繞該滾筒之一表面的一部分，其中在操作時，該一或多個熱量引發元件在該第一條帶中引發熱量來加熱該物質，以將流體自該物質去除，且不會在該滾筒中引發熱，而其中該第一條帶經由其第一側面朝向該滾筒之一外圓周表面的一部分推動該物質。
2. 如請求項1之設備，其中該第一條帶係由細金屬纖維製成，並且其中該第一條帶為多孔的。
3. 如請求項1或2之設備，其中至少一個熱量引發元件係配置在該滾筒內，接近且圍繞該滾筒之一內圓周表面的一部分。
4. 如請求項1或2之設備，其中至少一個熱量引發元件經配置接近且圍繞該滾筒之該外圓周表面的該部分，其中在操作時，於該滾筒之該外圓周表面的該部分與該熱量引發元件之間驅動該物質及該第一條帶。
5. 如請求項1或2之設備，該設備進一步包含至少一個拉緊構件，該至少一個拉緊構件適於拉緊該第一條帶。
6. 如請求項1或2之設備，該設備進一步包含一移除構件，該移除構件用於將該物質自該第一條帶移除。
7. 如請求項1之設備，該設備進一步包含金屬的一第二條帶，該第二條帶具有一第一側面及一第二側面，其中在操作時，將該物質夾在該第一條帶之該第一側面與該第二條帶之該第一側面之間，並且其中該第一條帶經由其第一側面朝向該滾筒之該外圓周表面之該部分推動該物質及該第二條帶。
8. 如請求項7之設備，其中該第二條帶係由細金屬纖維製成，並且其中該第二條帶為多孔的。
9. 如請求項7或8之設備，其中在操作時，該一或多個熱量引發元件在該第二條帶中引發熱量以加熱該物質，且不會在該滾筒中引發熱。
10. 如請求項7或8之設備，該設備具有多個滾筒，其中在操作時，該第二條帶經由其第一側面朝向至少一個滾筒之一外圓周表面的一部分推動該物質及該第一條帶。
11. 如請求項7或8之設備，該設備進一步包含至少一個拉緊構件，該至少一個拉緊構件適於拉緊該第二條帶。
12. 如請求項7或8之設備，該設備進一步包含一移除構件，該移除構件用於將該物質自該第二條帶移除。
13. 如請求項1或2之設備，該設備進一步包含一排出口，該排出口適於將流體自該設備去除。
14. 如請求項1或2之設備，該設備進一步包含一通風機，該通風機適於將流體自該物質之一表面去除。
15. 如請求項1或2之設備，該設備進一步包含適於將該物質分佈在該第一條帶之該第一側面上的一裝置。
16. 如請求項1之設備，該滾筒包含多個突出部及多個通道，該等突出部及通道係配置在該滾筒之該外圓周表面的一部分上，其中該等通道適於允許流體在操作期間從該物質散逸。
17. 如請求項16之設備，其中該滾筒可在100℃至400℃的溫度範圍下操作。
18. 如請求項16或17之設備，其中該等突出部係由與該滾筒之材料不同的一材料構成。
19. 如請求項16或17之設備，其中該等多個突出部包含脊部，該等脊部實質上沿該滾筒之長度配置在該滾筒之該外圓周表面上。
20. 如請求項16或17之設備，其中該等多個突出部包含脊部，該等脊部周向配置在該滾筒之該外圓周表面的一部分上，且圍繞該部分。
21. 如請求項16或17之設備，其中該等突出部包含桿體，而該等通道包含狹槽。
22. 如請求項16或17之設備，其更包含在該滾筒之該外圓周表面上的一套筒，且該等多個突出部及通道係配置在該套筒之一外表面上。
23. 如請求項16或17之設備，其中該滾筒包含在該滾筒之該外圓周表面的一部分上的一金屬層。
24. 一種乾燥物質之方法，該方法包含以下步驟：將該物質分佈在具有一第一側面及一第二側面之金屬的一第一條帶上，該第一條帶之該第一側面適於接收該物質；經由一或多個熱量引發元件在該第一條帶中引發熱量，該一或多個熱量引發元件係配置成接近及圍繞至少一個非金屬滾筒之一表面之一部分來加熱該物質以將流體自該物質去除，該至少一個非金屬滾筒可繞一中心軸線旋轉，其中熱量不會藉由該一或多個熱量引發元件在該滾筒中被引發；以及經由該第一條帶之該第一側面朝向該滾筒之一外圓周表面的一部分推動該物質。
25. 如請求項24之方法，其中至少一個熱量引發元件係配置在該滾筒內，接近且圍繞該滾筒之一內圓周表面的一部分。
26. 如請求項24或25之方法，其中至少一個熱量引發元件經配置接近且圍繞該滾筒之該外圓周表面的該部分，並且其中該方法進一步包含以下步驟：在該滾筒之該外圓周表面的該部分與該至少一個熱量引發元件之間驅動該物質及該第一條帶。
27. 如請求項24或25之方法，該方法進一步包含拉緊該第一條帶。
28. 如請求項24或25之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該物質自該第一條帶移除。
29. 如請求項24或25之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該物質夾在金屬的一第二條帶之一第一側面與該第一條帶之該第一側面之間，並且經由該第一條帶之該第一側面朝向該滾筒之該外圓周表面的一部分推動該物質及該第二條帶。
30. 如請求項29之方法，該方法進一步包含以下步驟：經由該一或多個熱量引發元件在該第二條帶中引發熱量以加熱該物質，其中熱量不會藉由該一或多個熱量引發元件在該滾筒中被引發。
31. 如請求項29之方法，該方法進一步包含以下步驟：經由該第二條帶之該第一側面朝向至少一個滾筒之一外圓周表面的一部分推動該物質及該第一條帶，其中存在有多個滾筒。
32. 如請求項29之方法，該方法進一步包含拉緊該第二條帶。
33. 如請求項29之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該物質自該第二條帶移除。
34. 如請求項24或25之方法，該方法進一步包含以下步驟：經由一排出口去除流體。
35. 如請求項24或25之方法，該方法進一步包含以下步驟：經由一通風機將流體自該物質之一表面去除。