TWI672473B - 附間接加熱管之旋轉乾燥機及乾燥方法 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提升加熱介質之使用效率，並提高乾燥能力。於旋轉筒10之端部形成有連通加熱管11,11…群之端部開口之冷凝液室30。形成有位於較該冷凝液室30更靠半徑方向外側且與上述冷凝液室30連通、於周方向上分離之複數個集液室31,31…。冷凝液室30與集液室31連通，且集液室31與排出路徑34藉由集液管33連接，而構成為使加熱介質之冷凝液自集液室31通過集液管33而導向排出路徑34內。

Description

附間接加熱管之旋轉乾燥機及乾燥方法

本發明係關於附間接加熱管之旋轉乾燥機及乾燥方法，尤其係關於一邊使旋轉筒繞其中心軸旋轉，一邊使對其一側端部供給之被乾燥物移動向另一側端部，且對配置於旋轉筒內之多數條加熱管供給加熱介質，並使移動之被乾燥物體與該加熱管接觸而實現乾燥後，自旋轉筒之另一側排出之附間接加熱管之旋轉乾燥機及乾燥方法者。

通常以蒸汽管式乾燥機為代表之附間接加熱管之旋轉乾燥機具有每容積單位之加熱面積較大，因而乾燥能力較強、傳熱速度較高之特徵。

此外，因加熱介質與被乾燥物不直接接觸，故不會於加熱介質中混入被乾燥物而無需使加熱介質中之被乾燥物分離之處理設備，且運轉操作簡單等優點，而廣泛利用於化學工業、食品工業、煉鐵工業等，尤其是作為對苯二甲酸或合成樹脂、碳酸鈉、肥料、玉米製品、煤等之乾燥用已有多數實績。

該乾燥機通常具有10~30m之長度，且於旋轉筒內，使濕潤粉體或粒狀體與藉由蒸汽、或加熱空氣等流通之加熱介質加熱之加熱管接觸，而一邊隨著旋轉筒之旋轉依序向排出口移動一邊持續乾燥。用於加熱加熱管之加熱介質經由旋轉接頭而供給至加熱管，且通過加熱管對濕潤粉體供給熱而使濕潤粉體乾燥。加熱介質本身於加熱管內凝結成冷凝液，且沿乾燥機之坡度相對於加熱介質對流流下，而自旋轉 筒之一端側排出。

又，使用圖8說明先前型之乾燥機。於先前型乾燥機中，加熱介質S自配管81經由旋轉接頭供給至乾燥機內部。於冷凝液室30具備貫通內壁30i、且與配管81連通之配管33A，通過配管33A而將加熱介質S供給至冷凝液室30，進而供給至各加熱管11內，而加熱加熱管11。加熱加熱管11內後之加熱介質S成為冷凝液D，而流下至冷凝液室30之下方。流下之冷凝液D通過連接於冷凝液室30之內壁30i之集液管33B而自排出路徑34通過配管80排出至外部。

作為該冷凝液之排出形態，可例示專利文獻1及專利文件2等。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3894499號公報

[專利文獻2]日本特公昭42-8110號公報

但是，於先前之附間接加熱管之旋轉乾燥機中，為了使乾燥物朝向旋轉筒之乾燥物排出部移動而排出，故而亦重要的是使旋轉筒10向降傾斜配置，且由於冷凝液經常滯留於形成於旋轉筒10之軸方向端部之連通有加熱管11,11…群之端部開口之冷凝液室30內，而在冷凝液滯留之部分之加熱管11,11…群，加熱介質不流通，故對於該加熱管11,11…群而言，其傳熱方面實質上不發揮功能，而成為用以提高作為加熱機整體之傳熱效率之阻礙因素。

因此，本發明之主要課題在於提升加熱介質之使用效率，並提高乾燥能力。

用於解決上述問題之技術方案1之本發明係一種附間接加熱管之 旋轉乾燥機，其包含：旋轉筒；複數條加熱管，其等設置於該旋轉筒內；旋轉驅動機構，其使上述旋轉筒繞其中心軸芯旋轉；被乾燥物供給部，其設置於旋轉筒之一端側；及乾燥物排出部，其設置於旋轉筒之另一端側；且該附間接加熱管之旋轉乾燥機係構成為，上述乾燥物於在旋轉筒內自上述供給部向上述排出部移動之過程中，藉由流通於上述加熱管群內之加熱介質之熱而被間接加熱乾燥者，其特徵在於：藉由形成於上述旋轉筒之軸方向端部、且連通有上述加熱管群之端部開口之冷凝液室、與位於較該冷凝液室更靠半徑方向外側且與上述冷凝液室連通、於周方向上分離之複數個集液室、與連接上述集液室與設置於上述中心軸芯側之排出路徑之集液管，而將上述加熱介質之冷凝液自上述集液室導向上述排出路徑內。

於本發明中，形成連通有加熱管群之端部開口之冷凝液室，及較該冷凝液室位於半徑方向上外側且與上述冷凝液室連通之於周方向上分離之複數個集液室，且藉由集液管，將上述加熱介質之冷凝液自上述集液室導向上述排出路徑內。

即，因設為自半徑方向上之最外側使冷凝液流出，故冷凝液不會滯留於冷凝液室內，或即便滯留亦為少量，故可有效地利用整條加熱管傳熱，且提升加熱介質之使用效率，並提高乾燥機之每容積單位之乾燥能力。

又，使冷凝液自半徑方向上之最外側流出意指冷凝液於排出位置處於高能量水頭(head energy)之狀態，故使排出順利者。就該觀點而言，於旋轉筒之1次旋轉中，殘留於集液管內之冷凝液成為極少者。

技術方案2之發明係如技術方案1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液管於自上述旋轉筒端之外側觀看時，上述集液室側 之前端側與上述排出路徑側之基端側之間朝向與上述旋轉筒之旋轉方向相反側彎曲。

若集液管於自旋轉筒端之外側觀看時，朝向與上述旋轉筒之旋轉方向相反側彎曲，則可將冷凝液通過集液管內順利地導向排出路徑。

技術方案3之發明係如技術方案1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液管包含：第1部分，其於上述集液室之側外方延伸；及第2部分，其連接該第1部分與排出路徑且於上述旋轉筒之半徑方向上延伸。

若於上述集液管形成於集液室之側外方(旋轉筒軸方向外方)延伸之第1部分，則冷凝液自集液室向集液管之移動變順利。

技術方案4之發明係如技術方案3之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述第1部分及上述第2部分於自上述旋轉筒端之外側觀看時，朝向與上述旋轉筒之旋轉方向相反側彎曲。

於技術方案3之形態中，若設為上述第1部分及上述第2部分於自上述旋轉筒端之外側觀看時，朝向與上述旋轉筒之旋轉方向相反側彎曲之構成，則可將冷凝液通過集液管內順利地導向排出路徑。

技術方案5之發明係如技術方案1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液室藉由分隔壁分隔，且上述集液管之前端於接近上述分隔壁之前方連通。

可使集液室內之冷凝液順利地移動至集液管內。

技術方案6之發明係如技術方案1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液室藉由分隔壁分隔，上述分隔壁係以使旋轉筒之軸方向上之被乾燥物供給側位於上述旋轉筒之旋轉方向前方，且旋轉筒之軸方向上之被乾燥物排出側位於旋轉方向後方之方式傾斜；且上述集液管包含於上述集液室之側外方延伸之第1部分，且該第 1部分以與上述傾斜角度實質上相同之角度傾斜，且上述集液管之前端於接近上述分隔壁之前方連通。

使集液室之冷凝液順利地移動至集液管內之效果較高。

技術方案7之發明係如技術方案6之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中於橫截面之間所成之上述傾斜角度為30度~80度。

可使集液室之冷凝液順利地移動至集液管內之效果於傾斜角度為30度~80度時顯著化。

技術方案8之發明係一種利用附間接加熱管之旋轉乾燥機之乾燥方法，其係使用技術方案1~7之任1方案之附間接加熱管之旋轉乾燥機，而將被乾燥物乾燥。

如以上，根據本發明，可提升加熱介質之使用效率，並提高乾燥能力。

1‧‧‧蒸汽管式乾燥機

10‧‧‧旋轉筒

10A‧‧‧端板

11‧‧‧加熱管

12‧‧‧裝入部(供給部)

13‧‧‧旋轉接頭

14‧‧‧排出部

15‧‧‧排氣出口

16‧‧‧輪箍

17‧‧‧支承輥

18‧‧‧基台

19‧‧‧從動齒輪

20‧‧‧減速機

21‧‧‧驅動源

30‧‧‧冷凝液室

30i‧‧‧內周壁(內壁)

30o‧‧‧外周壁

31‧‧‧集液室

31A‧‧‧分隔壁

31A₀‧‧‧分隔壁

32‧‧‧小孔

33‧‧‧集液管

33A‧‧‧第1部分(配管)

33B‧‧‧第2部分(集液管)

34‧‧‧排出路徑

80‧‧‧配管(流下路徑)

81‧‧‧配管

82‧‧‧供給部

331‧‧‧第1部分

332‧‧‧集液管

A-A‧‧‧線

D‧‧‧冷凝液

L‧‧‧配置線

M‧‧‧乾燥物

Mo‧‧‧被乾燥物

R‧‧‧旋轉方向

S‧‧‧加熱介質

x‧‧‧方向

θ‧‧‧傾斜角度

圖1係作為本發明之一實施形態之蒸汽管式乾燥機之前視圖。

圖2係旋轉筒端部之說明圖。

圖3係旋轉筒端部之縱切剖視圖。

圖4係圖1之A-A線箭視圖。

圖5係加熱管群之另一配置例之說明圖。

圖6係另一實施形態之說明圖。

圖7係實驗結果之圖表。

圖8係先前例之概要說明圖。

以下，雖一邊參照附加圖式一邊詳細說明本發明之實施形態，但本發明當然並非限定於此。

圖1~圖4顯示應用本發明之蒸汽管式乾燥機1。該蒸汽管式乾燥 機1具備橫長圓筒狀之旋轉筒10。於旋轉筒10之中心軸x方向之兩側，於外周面設置有輪箍16，且旋轉筒10隔著該等輪箍16而藉由設置於基台18上之支承輥17可旋轉地被支持。配合於旋轉筒10之下降坡度及直徑，而選擇支承輥17間之寬度及該等之長度方向傾斜角度(乾燥物之朝向排出部側之下降坡度之傾斜角度)。

又，為了使旋轉筒10旋轉，而於旋轉筒10之周圍設置從動齒輪19，且對其嚙合未圖示之驅動齒輪，將電動馬達等驅動源21之旋轉力經由減速機20傳達至該驅動齒輪，而使旋轉筒10繞其軸心旋轉。

於旋轉筒10之中心軸x方向之一側，隔著旋轉接頭13而連接有被乾燥物之供給部12。供給部12可由通過旋轉筒10內之各種輸送帶或滑槽構成。被乾燥物自固定設置之供給部12經由旋轉接頭13而裝入旋轉筒10內。

於旋轉筒10內，配置有多數條加熱管11。加熱管11相對於旋轉筒10之中心軸x方向平行配置。更詳細而言，如圖4、圖5所示之例，於旋轉筒10內之壁側(除中心部以外之外周部分)整體排列有加熱管11。加熱管11之數量及排列可適當決定。

加熱管11藉由旋轉筒10之兩側之端板10A而被支持。根據需要，為了支持加熱管11，亦可於旋轉筒10內之長度方向中間位置追加未圖示之支持板。對加熱管11供給後述之加熱介質S，例如加熱蒸汽。

裝入旋轉筒10之被乾燥物一邊藉由旋轉筒10之旋轉在周方向上被反復揚起然後落下，一邊藉由使旋轉筒10設置為具有下降坡度而依序自供給部12朝向排出部14被移送。於該過程中，被乾燥物藉由與加熱管11之接觸而被加熱，而進行乾燥。於旋轉筒10之相對於供給部12相反側之端部，設置有乾燥物之排出部14。排出部14可藉由滑槽等構成。

於旋轉筒10內之排出部14側，設置有用於排出由乾燥產生之蒸 汽等之氣體之排氣出口15。亦可構成為來自排氣出口15之排氣根據需要以經由未圖示之排氣處理設備排放於大氣。

另一方面，於加熱介質供應排出系統之實施形態中，係設於旋轉筒10之排出部14側之端部，其具體構成例示於圖2~圖4。即，於旋轉筒10之排出部14側端部，設置有加熱介質S之供給部82，而將加熱介質S供給至各加熱管11,11…內(因該分支供給之構造為眾所周知，故未圖示)。

通過加熱管11之加熱介質S之冷凝液D，藉由如下構造，最終經由流下路徑80被排出至乾燥機外。

即，於旋轉筒10之端部形成連通有加熱管11,11…群之端部開口之冷凝液室30。進而，形成有位於較該冷凝液室30更靠半徑方向外側且與上述冷凝液室30連通、於周方向上分離之複數個(圖示例中為3個)集液室31,31…。冷凝液室30與集液室31係如圖3所示，藉由形成於冷凝液室30之外周壁300之多數個小孔32連通。30i係內周壁。

於旋轉筒10之中心軸x芯側，設置有排出路徑34，且構成為集液室31與排出路徑34藉由集液管33連接，而加熱介質(蒸汽)S之冷凝液D自集液室31通過集液管33導向排出路徑34內。

如圖2所示，若集液管33自旋轉筒10端之外側觀看(自圖3之右方觀看左方)，朝向與上述旋轉筒10之旋轉方向相反側彎曲，則可將冷凝液D通過集液管33內順利地導向排出路徑34。

上述集液管33較佳具有：第1部分33A，其於集液室31之側外方延伸；及第2部分33B，其連接該第1部分33A與排出路徑34且於旋轉筒10之半徑方向上延伸。

若於集液管33，如於圖2及圖3中明示般形成有於集液室31之側外方(旋轉筒10之中心軸x方向外方：圖3之右方向)延伸之第1部分33A，則冷凝液自集液室31向集液管33之移動變順利。

又，如圖2所示般，上述第1部分33A及上述第2部分33B於自旋轉筒10端之外側觀看時，朝向與上述旋轉筒10之旋轉方向相反側彎曲之形態較佳，其可將冷凝液通過集液管33內順利地導向排出路徑34。

如圖2所示，集液室31由複數個分隔壁31A分隔，且分隔之集液室31各者連接有集液管33。各集液管33之端部可採用與形成連接之集液室31之2個分隔壁31A中、位於旋轉方向後方之分隔壁31A之附近連通之形態。若如圖2所示，使旋轉筒10順時針旋轉，則滯留於集液室31內之冷凝液於與旋轉筒10之旋轉方向相對相反之方向(逆時針方向)上移動，故可阻擋其移動之流動，而沿分隔壁31A之傾斜，使集液室31內之冷凝液順利地移動至集液管33內。另，分隔壁31A較佳以可將集液室分割為3~6室之方式調整設置數。

如圖2所示，集液管33之第1部分33A亦較佳相對集液室31傾斜而連接。第1部分33A與集液室31之傾斜角度與分隔壁31A之傾斜角度(乾燥機之橫截面之間所成之傾斜角度θ)實質上為相同角度時，冷凝液之流動較順利。

使集液室31內之冷凝液順利地移動至集液管33內之效果於傾斜角度θ較佳為30度~80度、更佳為45度~75度時顯著化。

本發明之乾燥機係可適用於以下代表之廣泛用途者：高密度聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚苯醚、聚氯乙烯、霧化鐵粉、多孔質氧化鋁、聚縮醛、煤、玉米胚芽/纖維、氧化鐵、碳酸鈣、氟化鉀、矽膠、糠麩飼料、啤酒糟、聚乙烯、甲基纖維素、乾燥污泥等之乾燥。

作為加熱管11之配設態樣，除了如圖4般沿半徑方向配設以外，亦可如圖5般、尤其是如以配置線L所示般配設，作為自內側朝向外側之加熱管11群之排列，較好為越外側之加熱管位於相對於旋轉筒10之旋轉方向越落後之後方位置。尤其是經發現，於旋轉筒10高速旋轉 時，可使揚起之乾燥物以沿配置線L之方式藉由自重而落下，不會於旋轉筒10內之加熱管11群間產生乾燥物之停滯，可提高與加熱管11之接觸頻率，故乾燥效率較圖3之形態提高。

若再次揭示圖2所示之形態，並藉由圖6說明其他例，則第1，分隔壁31A之傾斜角度θ可如分隔壁31A₀般變更。第2，第1部分33A之長度可設為更長之第1部分331。第3，集液管33可設為整體平緩彎曲之曲線狀之集液管332。

(其他)

以上，雖對較佳實施形態加以說明，但本發明可於其範圍內進行各種變化。例如，上述例雖使用蒸汽作為加熱介質，但亦可使用其他加熱介質。於本發明之範圍內，可單獨或複數組合而應用。

對於尺寸實質上相同之乾燥機，關於專利文獻1之形態例(先前例)與本發明之圖2之例，使旋轉筒之周速V變化，而藉由模擬求出旋轉筒之每旋轉數之殘留於冷凝液室及集液室之冷凝液量。

模擬條件係如以下。

先前例(1)：周速V1=0.95m/sec，(臨界速度比α=21%)

先前例(2)：周速V2=2.0m/sec，(臨界速度比α=44%)

本發明：周速V2=2.0m/sec，(臨界速度比α=44%)

結果顯示於圖7。

根據該圖7之結果，於先前例中，於提高旋轉筒之周速時，有隨著旋轉數增加，而冷凝液及殘留於集液室內之冷凝液量增加之傾向。此顯示相對於每次旋轉流入於冷凝液室之冷凝液量，每次旋轉可排出至排出路徑之凝縮液量較少，其差量殘留於冷凝液室及集液室內。另一方面，於使旋轉筒之周速降低時，雖可抑制伴隨旋轉數增加之冷凝液之殘留量增加，但仍然會於冷凝液室及集液室內殘留一定程度之冷凝液。

另一方面，根據本發明之集液管，即使於提高周速時，除冷凝液之殘留量亦較先前例極度減少之外，即使旋轉數增加，冷凝液之殘留量亦不會變化。此意味著每次將新取入之冷凝液之全部量排出至排出路徑。

根據本發明，因即使提高旋轉筒之周速，冷凝液之排出能力亦極少低於流入之冷凝液量，故可實現以較先前更快之周速使乾燥機運轉。尤其於以下述式1、式2決定之臨界速度比α成為30~未達100%之轉數中運轉之乾燥機較合適。

Vc=2.21D^1/2．．．式1

α=V/Vc．100．．．式2

此處，Vc係臨界速度(m/s)，D係旋轉筒之內徑(m)，α係臨界速度比(%)。

V係旋轉速度(m/s)。

具體而言，設定所期望之臨界速度比，並藉由式3、4決定乾燥機之轉數。

Nc=42.2/D^1/2．．．式3

N=V/Vc×Nc．．．式4

N係旋轉數(r.p.m.)，V係旋轉速度(m/s)，Vc係臨界速度(m/s)，Nc係臨界轉數(r.p.m.)。

Claims (8)

1. 一種附間接加熱管之旋轉乾燥機，其包含：旋轉筒；複數條加熱管，其等設置於該旋轉筒內；旋轉驅動機構，其使上述旋轉筒繞其中心軸芯旋轉；被乾燥物供給部，其設置於旋轉筒之一端側；及乾燥物排出部，其設置於旋轉筒之另一端側；且該附間接加熱管之旋轉乾燥機係構成為，上述乾燥物於在旋轉筒內自上述供給部向上述乾燥物排出部移動之過程中，藉由流通於上述複數條加熱管內之加熱介質之熱而被間接加熱乾燥者，其特徵在於：藉由形成於上述旋轉筒之軸方向端部且連通上述複數條加熱管之端部開口之冷凝液室、與位於較該冷凝液室更靠半徑方向外側且與上述冷凝液室連通、於周方向上分離之複數個集液室、與連接上述集液室與設置於上述中心軸芯側之排出路徑之集液管，而將上述加熱介質之冷凝液自上述集液室導向上述排出路徑內。
2. 如請求項1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液管於自上述旋轉筒端之外側觀看時，上述集液室側之前端側與上述排出路徑側之基端側之間朝向與上述旋轉筒之旋轉方向相反側彎曲。
3. 如請求項1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液管包含：第1部分，其於上述集液室之側外方延伸；及第2部分，其連接該第1部分與排出路徑且於上述旋轉筒之半徑方向上延伸。
4. 如請求項3之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述第1部分及上述第2部分於自上述旋轉筒端之外側觀看時，朝向與上述旋轉 筒之旋轉方向相反側彎曲。
5. 如請求項1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液室藉由分隔壁分隔，且上述集液管之前端於接近上述分隔壁之前方連通。
6. 如請求項1之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中上述集液室藉由分隔壁分隔，上述分隔壁係以旋轉筒之軸方向上之被乾燥物供給側位於上述旋轉筒之旋轉方向前方、且旋轉筒之軸方向上之被乾燥物排出側位於旋轉方向後方之方式傾斜；且上述集液管包含於上述集液室之側外方延伸之第1部分，且該第1部分以與上述分隔壁之傾斜角度實質上相同之角度傾斜而與上述集液室連接，且上述集液管之前端於接近上述分隔壁之前方連通。
7. 如請求項6之附間接加熱管之旋轉乾燥機，其中與上述附間接加熱管之旋轉乾燥機之橫截面之間所成之上述傾斜角度為30度~80度。
8. 一種利用附間接加熱管之旋轉乾燥機之乾燥方法，其係使用如請求項1至7之任一項之附間接加熱管之旋轉乾燥機，而將被乾燥物乾燥。