CN103575066A - 一种利用多孔介质实现物料干燥的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用多孔介质实现物料干燥的方法和装置，它是采用逆流方式干燥物料，在干燥仓内待干燥的物料与多孔介质在布料仓混合进入第一干燥层与来自第二干燥层的热空气充分接触换热，吸收热量，水分蒸发使物料达到干燥的目的；经过第一干燥层的废热空气排出干燥仓；经过第一干燥层的物料与多孔介质的混合物进入筛网装置，经筛分后物料与多孔介质分离，多孔介质返回布料仓与待干燥物料混合；经第一干燥层的物料进入第二干燥层与来自第三干燥层的热空气接触换热，在第三干燥层与热空气接触换热，当达到物料含水率的最终要求后输送出干燥仓。该发明尤以解决粘性物料的干燥问题，其干燥方法和设备相对简单，能够实现物料干燥过程的高效和节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种粘性物料干燥的方法及装置，尤其涉及一种利用多孔介质实现物料干燥的方法和装置。
背景技术
据统计，干燥能耗占国民经济总能耗约为30%，尤其是市政或化工污泥等粘性物料，粘性大，干燥周期长、耗热量大。目前大多采用燃料燃烧产生高温烟气作为热源，对物料进行干燥，此种方式不但投资大、成本高，而且造成环境污染。另一种方式是采用太阳能温室摊晒翻抛的方式进行干燥，该方式干燥时间较长，若接合其他热源进行干燥，空间较大，热损失严重。对于不同种类的物料，当物料含水率高于某一值时，即使经过反混也不能有效避免其在翻抛装置表面的黏附，此时湿物料包裹在干物料表面黏附成大团，致使翻抛机起不到翻抛作用，严重影响物料的干燥效果。其次，对于颗粒度非常小的物料，其堆积密度较大，表面孔隙很少，导致与热空气的接触表面积很小，不能够实现热空气与物料的充分接触，影响对流换热效果。再者，一般采用空气为主的干燥介质，空气的比热容较小，不具有蓄热能力，导致其在较大空间中干燥效果不好。
发明内容
综上所述，本发明的目的是针对以上问题，而提供一种利用多孔介质实现物料干燥的方法和装置，该方法解决了物料粘附设备问题，强化被干燥物料和热空气的换热，实现了干燥装置透风性良好、高效、节能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用多孔介质实现物料干燥的方法：
该方法是热空气与物料采用逆流方式换热，当待干燥的物料进入布料仓与多孔介质材料混合，在第一干燥层经过混合搅拌，达到均匀混合，待干燥的物料与多孔介质材料的混合物在第一干燥层与来自第二干燥层的热空气充分接触换热，在此阶段，待干燥的物料含有水分较多，与多孔介质材料混合，可以扩大与空气的接触表面积，疏松待干燥的物料并在第一干燥层形成孔隙，有利于热空气通过，同时与待干燥的物料充分接触换热带走水分，达到干燥的目的；热空气经第一干燥层后从干燥仓排除；经过第一干燥层后的物料与多孔介质的混合物进入筛网装置，经过筛分后，物料与多孔介质分离，多孔介质返回布料仓，物料进入第二干燥层，物料在第二干燥层与来自第三干燥层的热空气接触换热，并蒸发水分达到干燥的目的，物料离开第二干燥层, 进入第三干燥层，在第三干燥层与由多孔介质层的空气接触换热，达到最终干燥物料含水率的要求，干燥的物料由第三干燥层经输送带离开干燥仓。
进一步，所述的对于对风向无特殊要求的物料，采用逆流方式换热。
进一步，所述的多孔介质材料主要功能是利用其较大的比表面积和疏松物料的特性，所以一般采用轻质的材料，如陶瓷小球、炉渣等来源较广泛的廉价材料。考虑其疏松效果，多孔介质颗粒的直径在10mm～20mm左右为宜。这是因为多孔介质颗粒直径过大，会导致混合效果不好，较轻的颗粒浮于上层，粘湿物料位于下层，而颗粒直径过小会起不到疏松物料和通风的目的。
进一步，所述的方法，对于粘性较大的物料，所述的筛网装置，可以同时具有振动的过程，以促进物料与多孔介质的分离。
进一步，所述的多孔介质与被干燥物料的混合体积比例以1:1～2:1，多孔介质所占份额太大，干燥效果较好，但是产量低；反之，多孔介质混合比例太小，导致干燥效果不好，物料粘附设备情况加重。
进一步，所述的物料干燥层厚度一般在5～10cm，多孔介质混合干燥层厚度在10～20cm之间。
本发明的技术方案可以是这样实现的：
一种利用多孔介质实现物料干燥的装置：该装置由干燥仓、布料仓、物料进口管道、多孔介质输运带、多孔介质提升带、筛网装置、干燥层、输运带、保温层组成，其中，在干燥仓上设置有至少三个排风口，干燥仓下方的保温层上设置有换热管，换热管上设置有换热管进口和换热管出口，在换热管的上方设置有多孔介质下固定层和多孔介质上固定层，在多孔介质上固定层和多孔介质下固定层之间设置有多孔介质层，在干燥仓上装有物料进口管道，在物料进口管道的下方设置有布料仓，布料仓的下方依次设置有第一干燥层、第二干燥层和第三干燥层，第二干燥层的上方设置有筛网装置，筛网装置连接多孔介质提升带，多孔介质提升带连接多孔介质输运带，多孔介质输运带接布料仓。
进一步，所述的多孔介质上固定层和多孔介质下固定层均为有孔隙的金属板，作用是对多孔介质层起支撑作用，其上的孔隙的作用在于使空气均匀通过该多孔介质层，空气通过多孔介质层的同时，与多孔介质层较大的比表面积接触达到充分换热的目的。
本发明的积极效果是：
1、本发明所涉及的多孔介质是利用多孔介质大的比表面积和比空气大得多的比热容起到强化换热和蓄热的作用。
2、本发明所涉及的热空气--多孔介质与物料直接接触干燥的干燥方法优势在于，其一是利用多孔介质多孔性和颗粒性，对物料起到疏松作用，从而使热空气更通畅地穿过物料层进行干燥，解决湿粘物料层通风状况差的问题；其二是多孔介质与被干燥物料均匀混合，多孔介质与被干燥物料进行接触式强化换热；其三是多孔介质层与空气直接接触，起到蓄热和强化换热作用。
3、本发明所涉及的干燥方法和装置相对简单，投资小，能耗小、干燥效果好、产量大。
4、本发明的用途是对粘湿物料采用空气作为介质进行干燥，其物料进***湿量在40%-60%，出口的产物为含水量在15%左右；干燥装置中的温度在100oC以下。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明的装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1、2所示，该方法是热空气与物料采用逆流方式换热，待干燥的物料经物料进口管道2进入布料仓3与多孔介质混合，经过混合搅拌，达到均匀混合，待干燥的物料与多孔介质的混合物在第一干燥层4与来自第二干燥层5的热空气充分接触换热，第一干燥层4的物料含水率高，与多孔介质混合可以扩大与空气的接触表面积，疏松待干燥的物料并在物料层形成孔隙，有利于第二干燥层5的热空气通过，同时与物料充分接触换热，带走水分，经过第一干燥层4的废热空气经设置在干燥仓1上的第一排风口11、第二排风口12、第三排风口13排出干燥仓1；经过第一干燥层4干燥后的物料与多孔介质的混合物进入筛网装置16，经过筛分后，物料与多孔介质分离；多孔介质经多孔介质提升带15、多孔介质输运带14返回布料仓3重新与待干燥的物料混合，物料进入第二干燥层5与来自第三干燥层6的热空气接触换热，并蒸发水分，物料离开第二干燥层5进入第三干燥层6，在第三干燥层6与热空气接触换热，并蒸发水分，达到最终物料含水率的要求，干燥后的物料经输送带17离开干燥仓1。
如图2所示，该干燥装置的工作过程如下：待干燥的物料由物料进口管道2进入布料仓3，与来自多孔介质输运带14的多孔介质在布料仓3中混合，由布料仓3将物料与多孔介质的混合物在第一干燥层4上均匀分布，并在第一干燥层4上与来自第二干燥层5的热空气充分接触换热，水分蒸发，实现物料的初步干燥；经过一定时间，第一干燥层4水平转动，将物料与多孔介质的混合物带到筛网装置16上，多孔介质留在筛网装置16上，物料漏到筛网装置16下，被分离后的多孔介质在多孔介质提升带15的作用下重新到达输送带14，并随着输送带14带动多孔介质进入布料仓3；从筛网装置16分离出来的物料落入第二干燥层5上，在第二干燥层5上与来自第三干燥层6的热空气接触换热，并蒸发水分达到进一步干燥的目的，经过一段时间后，第二干燥层5水平缓慢移动，物料从第二干燥层5的一端落入第三干燥层6上，在第三干燥层6上的物料与来自多孔介质层8的热空气充分接触换热，蒸发水分，经过一定时间达到物料干燥要求后，第三干燥层6水平缓慢移动，将干燥后的物料带入输运带17，离开干燥仓1完成干燥过程；同时，来自外界的空气进入多孔介质层8，与热的多孔介质充分换热获得热量，热空气向上依次经过第三干燥层6、第二干燥层5、第一干燥层4，并与其上的物料换热，同时带走物料中的水分，接近饱和的湿空气从干燥仓1上的第一排风口11、第二排风口12、第三排风口13排出干燥仓1；同时，余热热水或者是其他余热介质通过换热管进口9进入换热管19，由换热管出口10排出，换热管19上设置有多孔介质下固定层18和多孔介质上固定层7，在多孔介质上固定层7和多孔介质下固定层18之间有多孔介质层8，多孔介质上固定层7和多孔介质下固定层18均为具有孔隙的金属板，作用是对多孔介质层8起支撑作用，其上的孔隙作用在于使空气均匀通过该多孔介质层8，空气通过多孔介质层8的同时，与多孔介质层8较大的表面积接触进行强化换热；换热管19加热了多孔介质层8中的多孔介质，多孔介质不但具有良好的导热性能和比自由空间大的多的比热容，还具有在一定时间内蓄热的作用，又具有大的换热表面积，强化了对空气的接触换热。多孔介质层8强化了与空气和物料的换热，并具有一定的蓄热作用。
根据以上所述的干燥装置的换热管19可以设置在多孔介质层8中。
根据以上所述的干燥装置的换热管19可以采用地热管的方式平铺布置于多孔介质层8下。
根据以上所述的干燥装置的第二干燥层5和第三干燥层6可以只保留一层。
根据以上所述的干燥装置的干燥层两侧具有转动轴，由电机带动，支撑物料的水平面可以是筛网结构，也可以是其他具有孔隙的组合金属板块构成。
根据以上所述的干燥方法，多孔介质材料主要功能是利用其较大的比表面积和疏松物料的特性，一般采用轻质的材料，如陶瓷小球、炉渣等来源较广泛的廉价材料，多孔介质颗粒的直径在10mm～20mm左右为宜，因为多孔介质颗粒直径过大，会导致混合效果不好，较轻的颗粒浮于上层，粘湿物料位于下层，而颗粒直径过小，会起不到疏松物料和通风的目的。
根据以上所述的干燥方法，多孔介质与被干燥物料的混合比例以1:1～2:1（体积比）为宜，多孔介质所占份额太大，干燥效果较好，但是产量低；反之，多孔介质混合比例太小，导致干燥效果不好，物料粘附设备情况加重。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用多孔介质实现物料干燥的方法：其特征在于：
该方法是热空气与物料采用逆流方式换热，当待干燥的物料进入布料仓（3）与多孔介质材料混合，在第一干燥层（4）经过混合搅拌，达到均匀混合，待干燥的物料与多孔介质材料的混合物在第一干燥层（4）与来自第二干燥层（5）的热空气充分接触换热，在此阶段，待干燥的物料含有水分较多，与多孔介质材料混合，可以扩大与空气的接触表面积，疏松待干燥的物料在第一干燥层（4）形成孔隙，有利于热空气通过，同时与待干燥的物料充分接触换热带走水分，达到干燥的目的；废热空气经第一干燥层（4）后从干燥仓（1）上的第一排风口（11）、第二排风口（12）、第三排风口（13）排出干燥仓（1）；经过第一干燥层（4）的物料与多孔介质的混合物进入筛网装置（16），经过筛分后物料与多孔介质分离，多孔介质返回布料仓（3），物料进入第二干燥层（5）；物料在第二干燥层（5）与来自第三干燥层（6）的热空气接触换热，并蒸发水分达到干燥的目的，物料离开第二干燥层（5）进入第三干燥层（6）；在第三干燥层（6）与由多孔介质层的空气接触换热，达到最终干燥物料含水率的要求，干燥的物料由第三干燥层（6）经输送带（17）离开干燥仓（1）。
2.根据权利要求1所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的方法：其特征在于：所述的对于对风向无特殊要求的物料，采用用逆流方式换热。
3.根据权利要求1所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的方法：其特征在于：所述的多孔介质材料采用轻质的材料，或陶瓷小球或/和炉渣材料，多孔介质颗粒的直径在10mm～20mm为宜。
4.根据权利要求1所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的方法：其特征在于：对于粘性较大的物料，所述的筛网装置（16）可以选用同时具有振动的装置。
5.根据权利要求1所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的方法：其特征在于：所述的多孔介质与被干燥物料的混合体积比例以1:1～2:1。
6.根据权利要求1所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的方法：其特征在于：所述的物料干燥层厚度一般在5～10cm，多孔介质混合干燥层厚度在10～20cm之间。
7.根据权利要求1所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的装置：该装置由干燥仓（1）、布料仓（3）、物料进口管道（2）、多孔介质输运带（14）、多孔介质提升带（15）、筛网装置（16）、干燥层、输运带（17）、保温层（20）组成，其特征在于：在干燥仓（1）上设置有至少三个排风口，第一排风口（11）、第二排风口（12）和第三排风口（13），干燥仓（1）下方的保温层（20）上设置有换热管（19），换热管（19）上设置有换热管进口（9）和换热管出口（10），在换热管（19）的上方设置有多孔介质下固定层（18）和多孔介质上固定层（7），在多孔介质上固定层（7）和多孔介质下固定层（18）之间设置有多孔介质层（8），在干燥仓（1）上装有物料进口管道（2），在物料进口管道（2）的下方设置有布料仓（3），布料仓（3）的下方依次设置有第一干燥层（4）、第二干燥层（5）和第三干燥层（6），第二干燥层（5）的上方设置有筛网装置（16），筛网装置（）16连接多孔介质提升带（15），多孔介质提升带（15）连接多孔介质输运带（14），多孔介质输运带（14）接布料仓（3）。
8.根据权利要求7所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的装置，其特征在于：所述的多孔介质上固定层（7）和多孔介质下固定层（18）均为有孔隙的金属板。
9.根据权利要求7所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的装置，其特征在于：换热管（19）可以位于多孔介质层（8）中。
10.根据权利要求7所述的一种利用多孔介质实现物料干燥的装置，其特征在于：所述的干燥层两侧设置有转动轴，由电机带动支撑物料的水平面具有孔隙结构。
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