一種利用多孔介質實現物料干燥的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開一種利用多孔介質實現物料干燥的方法和裝置，它是采用逆流方式干燥物料，在干燥倉內待干燥的物料與多孔介質在布料倉混合進入第一干燥層與來自第二干燥層的熱空氣充分接觸換熱，吸收熱量，水分蒸發使物料達到干燥的目的；經過第一干燥層的廢熱空氣排出干燥倉；經過第一干燥層的物料與多孔介質的混合物進入篩網裝置，經篩分后物料與多孔介質分離，多孔介質返回布料倉與待干燥物料混合；經第一干燥層的物料進入第二干燥層與來自第三干燥層的熱空氣接觸換熱，在第三干燥層與熱空氣接觸換熱，當達到物料含水率的最終要求后輸送出干燥倉。該發明尤以解決粘性物料的干燥問題，其干燥方法和設備相對簡單，能夠實現物料干燥過程的高效和節能。
【專利說明】一種利用多孔介質實現物料干燥的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種粘性物料干燥的方法及裝置，尤其涉及一種利用多孔介質實現物料干燥的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]據統計，干燥能耗占國民經濟總能耗約為30%，尤其是市政或化工污泥等粘性物料，粘性大，干燥周期長、耗熱量大。目前大多采用燃料燃燒產生高溫煙氣作為熱源，對物料進行干燥，此種方式不但投資大、成本高，而且造成環境污染。另一種方式是采用太陽能溫室攤曬翻拋的方式進行干燥，該方式干燥時間較長，若接合其他熱源進行干燥，空間較大，熱損失嚴重。對于不同種類的物料，當物料含水率高于某一值時，即使經過反混也不能有效避免其在翻拋裝置表面的黏附，此時濕物料包裹在干物料表面黏附成大團，致使翻拋機起不到翻拋作用，嚴重影響物料的干燥效果。其次，對于顆粒度非常小的物料，其堆積密度較大，表面孔隙很少，導致與熱空氣的接觸表面積很小，不能夠實現熱空氣與物料的充分接觸，影響對流換熱效果。再者，一般采用空氣為主的干燥介質，空氣的比熱容較小，不具有蓄熱能力，導致其在較大空間中干燥效果不好。

【發明內容】

[0003]綜上所述，本發明的目的是針對以上問題，而提供一種利用多孔介質實現物料干燥的方法和裝置，該方法解決了物料粘附設備問題，強化被干燥物料和熱空氣的換熱，實現了干燥裝置透風性良好、高效、節能。
[0004]本發明的技術方案是這樣實現的:
一種利用多孔介質實現物料干燥的方法:
該方法是熱空氣與物料采用逆流方式換熱，當待干燥的物料進入布料倉與多孔介質材料混合，在第一干燥層經過混合攪拌，達到均勻混合，待干燥的物料與多孔介質材料的混合物在第一干燥層與來自第二干燥層的熱空氣充分接觸換熱，在此階段，待干燥的物料含有水分較多，與多孔介質材料混合，可以擴大與空氣的接觸表面積，疏松待干燥的物料并在第一干燥層形成孔隙，有利于熱空氣通過，同時與待干燥的物料充分接觸換熱帶走水分，達到干燥的目的；熱空氣經第一干燥層后從干燥倉排除；經過第一干燥層后的物料與多孔介質的混合物進入篩網裝置，經過篩分后，物料與多孔介質分離，多孔介質返回布料倉，物料進入第二干燥層，物料在第二干燥層與來自第三干燥層的熱空氣接觸換熱，并蒸發水分達到干燥的目的，物料離開第二干燥層，進入第三干燥層，在第三干燥層與由多孔介質層的空氣接觸換熱，達到最終干燥物料含水率的要求，干燥的物料由第三干燥層經輸送帶離開干燥倉。
[0005]進一步，所述的對于對風向無特殊要求的物料，采用逆流方式換熱。
[0006]進一步，所述的多孔介質材料主要功能是利用其較大的比表面積和疏松物料的特性，所以一般采用輕質的材料，如陶瓷小球、爐渣等來源較廣泛的廉價材料。考慮其疏松效果，多孔介質顆粒的直徑在IOmm?20mm左右為宜。這是因為多孔介質顆粒直徑過大，會導致混合效果不好，較輕的顆粒浮于上層，粘濕物料位于下層，而顆粒直徑過小會起不到疏松物料和通風的目的。
[0007]進一步，所述的方法，對于粘性較大的物料，所述的篩網裝置，可以同時具有振動的過程，以促進物料與多孔介質的分離。
[0008]進一步，所述的多孔介質與被干燥物料的混合體積比例以1:1?2:1，多孔介質所占份額太大，干燥效果較好，但是產量低；反之，多孔介質混合比例太小，導致干燥效果不好，物料粘附設備情況加重。
[0009]進一步,所述的物料干燥層厚度一般在5?IOcm,多孔介質混合干燥層厚度在10?20cm之間。
[0010]本發明的技術方案可以是這樣實現的:
一種利用多孔介質實現物料干燥的裝置:該裝置由干燥倉、布料倉、物料進口管道、多孔介質輸運帶、多孔介質提升帶、篩網裝置、干燥層、輸運帶、保溫層組成，其中，在干燥倉上設置有至少三個排風口，干燥倉下方的保溫層上設置有換熱管，換熱管上設置有換熱管進口和換熱管出口，在換熱管的上方設置有多孔介質下固定層和多孔介質上固定層，在多孔介質上固定層和多孔介質下固定層之間設置有多孔介質層，在干燥倉上裝有物料進口管道，在物料進口管道的下方設置有布料倉，布料倉的下方依次設置有第一干燥層、第二干燥層和第三干燥層，第二干燥層的上方設置有篩網裝置，篩網裝置連接多孔介質提升帶，多孔介質提升帶連接多孔介質輸運帶，多孔介質輸運帶接布料倉。
[0011]進一步，所述的多孔介質上固定層和多孔介質下固定層均為有孔隙的金屬板，作用是對多孔介質層起支撐作用，其上的孔隙的作用在于使空氣均勻通過該多孔介質層，空氣通過多孔介質層的同時，與多孔介質層較大的比表面積接觸達到充分換熱的目的。
[0012]本發明的積極效果是:
1、本發明所涉及的多孔介質是利用多孔介質大的比表面積和比空氣大得多的比熱容起到強化換熱和蓄熱的作用。
[0013]2、本發明所涉及的熱空氣一多孔介質與物料直接接觸干燥的干燥方法優勢在于，其一是利用多孔介質多孔性和顆粒性，對物料起到疏松作用，從而使熱空氣更通暢地穿過物料層進行干燥，解決濕粘物料層通風狀況差的問題；其二是多孔介質與被干燥物料均勻混合，多孔介質與被干燥物料進行接觸式強化換熱；其三是多孔介質層與空氣直接接觸，起到蓄熱和強化換熱作用。
[0014]3、本發明所涉及的干燥方法和裝置相對簡單，投資小，能耗小、干燥效果好、產量大。
[0015]4、本發明的用途是對粘濕物料采用空氣作為介質進行干燥，其物料進口含濕量在40%-60%，出口的產物為含水量在15%左右；干燥裝置中的溫度在100°C以下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的流程圖。
[0017]圖2是本發明的裝置的結構示意圖。【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0019]如圖1、2所示，該方法是熱空氣與物料采用逆流方式換熱，待干燥的物料經物料進口管道2進入布料倉3與多孔介質混合，經過混合攪拌，達到均勻混合，待干燥的物料與多孔介質的混合物在第一干燥層4與來自第二干燥層5的熱空氣充分接觸換熱，第一干燥層4的物料含水率高，與多孔介質混合可以擴大與空氣的接觸表面積，疏松待干燥的物料并在物料層形成孔隙，有利于第二干燥層5的熱空氣通過，同時與物料充分接觸換熱，帶走水分，經過第一干燥層4的廢熱空氣經設置在干燥倉I上的第一排風口 11、第二排風口 12、第三排風口 13排出干燥倉I ;經過第一干燥層4干燥后的物料與多孔介質的混合物進入篩網裝置16，經過篩分后，物料與多孔介質分離；多孔介質經多孔介質提升帶15、多孔介質輸運帶14返回布料倉3重新與待干燥的物料混合，物料進入第二干燥層5與來自第三干燥層6的熱空氣接觸換熱，并蒸發水分，物料離開第二干燥層5進入第三干燥層6，在第三干燥層6與熱空氣接觸換熱，并蒸發水分，達到最終物料含水率的要求，干燥后的物料經輸送帶17離開干燥倉I。
[0020]如圖2所示，該干燥裝置的工作過程如下:待干燥的物料由物料進口管道2進入布料倉3，與來自多孔介質輸運帶14的多孔介質在布料倉3中混合，由布料倉3將物料與多孔介質的混合物在第一干燥層4上均勻分布，并在第一干燥層4上與來自第二干燥層5的熱空氣充分接觸換熱，水分蒸發，實現物料的初步干燥；經過一定時間，第一干燥層4水平轉動，將物料與多孔介質的混合物帶到篩網裝置16上，多孔介質留在篩網裝置16上，物料漏到篩網裝置16下，被分離后的多孔介質在多孔介質提升帶15的作用下重新到達輸送帶14，并隨著輸送帶14帶動多孔介質進入布料倉3 ;從篩網裝置16分離出來的物料落入第二干燥層5上，在第二干燥層5上與來自第三干燥層6的熱空氣接觸換熱，并蒸發水分達到進一步干燥的目的，經過一段時間后，第二干燥層5水平緩慢移動，物料從第二干燥層5的一端落入第三干燥層6上，在第三干燥層6上的物料與來自多孔介質層8的熱空氣充分接觸換熱，蒸發水分，經過一定時間達到物料干燥要求后，第三干燥層6水平緩慢移動，將干燥后的物料帶入輸運帶17，離開干燥倉I完成干燥過程；同時，來自外界的空氣進入多孔介質層8，與熱的多孔介質充分換熱獲得熱量，熱空氣向上依次經過第三干燥層6、第二干燥層
5、第一干燥層4，并與其上的物料換熱，同時帶走物料中的水分，接近飽和的濕空氣從干燥倉I上的第一排風口 11、第二排風口 12、第三排風口 13排出干燥倉I ;同時，余熱熱水或者是其他余熱介質通過換熱管進口 9進入換熱管19，由換熱管出口 10排出，換熱管19上設置有多孔介質下固定層18和多孔介質上固定層7，在多孔介質上固定層7和多孔介質下固定層18之間有多孔介質層8，多孔介質上固定層7和多孔介質下固定層18均為具有孔隙的金屬板，作用是對多孔介質層8起支撐作用，其上的孔隙作用在于使空氣均勻通過該多孔介質層8，空氣通過多孔介質層8的同時，與多孔介質層8較大的表面積接觸進行強化換熱；換熱管19加熱了多孔介質層8中的多孔介質，多孔介質不但具有良好的導熱性能和比自由空間大的多的比熱容，還具有在一定時間內蓄熱的作用，又具有大的換熱表面積，強化了對空氣的接觸換熱。多孔介質層8強化了與空氣和物料的換熱，并具有一定的蓄熱作用。
[0021]根據以上所述的干燥裝置的換熱管19可以設置在多孔介質層8中。
[0022]根據以上所述的干燥裝置的換熱管19可以采用地熱管的方式平鋪布置于多孔介質層8下。
[0023]根據以上所述的干燥裝置的第二干燥層5和第三干燥層6可以只保留一層。
[0024]根據以上所述的干燥裝置的干燥層兩側具有轉動軸，由電機帶動，支撐物料的水平面可以是篩網結構，也可以是其他具有孔隙的組合金屬板塊構成。
[0025]根據以上所述的干燥方法，多孔介質材料主要功能是利用其較大的比表面積和疏松物料的特性，一般采用輕質的材料，如陶瓷小球、爐渣等來源較廣泛的廉價材料，多孔介質顆粒的直徑在IOmm?20mm左右為宜，因為多孔介質顆粒直徑過大，會導致混合效果不好，較輕的顆粒浮于上層，粘濕物料位于下層，而顆粒直徑過小，會起不到疏松物料和通風的目的。
[0026]根據以上所述的干燥方法，多孔介質與被干燥物料的混合比例以1:1?2:1 (體積t匕)為宜，多孔介質所占份額太大，干燥效果較好，但是產量低；反之，多孔介質混合比例太小，導致干燥效果不好，物料粘附設備情況加重。
[0027]綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種利用多孔介質實現物料干燥的方法:其特征在于: 該方法是熱空氣與物料采用逆流方式換熱，當待干燥的物料進入布料倉(3)與多孔介質材料混合，在第一干燥層(4)經過混合攪拌，達到均勻混合，待干燥的物料與多孔介質材料的混合物在第一干燥層(4)與來自第二干燥層(5)的熱空氣充分接觸換熱，在此階段，待干燥的物料含有水分較多，與多孔介質材料混合，可以擴大與空氣的接觸表面積，疏松待干燥的物料在第一干燥層(4)形成孔隙，有利于熱空氣通過，同時與待干燥的物料充分接觸換熱帶走水分，達到干燥的目的；廢熱空氣經第一干燥層(4)后從干燥倉(I)上的第一排風口(11)、第二排風口(12)、第三排風口(13)排出干燥倉(I);經過第一干燥層(4)的物料與多孔介質的混合物進入篩網裝置(16)，經過篩分后物料與多孔介質分離，多孔介質返回布料倉(3 )，物料進入第二干燥層(5 );物料在第二干燥層(5 )與來自第三干燥層(6 )的熱空氣接觸換熱，并蒸發水分達到干燥的目的，物料離開第二干燥層(5)進入第三干燥層(6);在第三干燥層(6)與由多孔介質層的空氣接觸換熱，達到最終干燥物料含水率的要求，干燥的物料由第三干燥層(6 )經輸送帶(17 )離開干燥倉(I)。
2.根據權利要求1所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的方法:其特征在于:所述的對于對風向無特殊要求的物料，采用用逆流方式換熱。
3.根據權利要求1所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的方法:其特征在于:所述的多孔介質材料采用輕質的材料，或陶瓷小球或/和爐渣材料，多孔介質顆粒的直徑在10mm~20mm為宜。
4.根據權利要求1所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的方法:其特征在于:對于粘性較大的物料，所述的 篩網裝置(16)可以選用同時具有振動的裝置。
5.根據權利要求1所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的方法:其特征在于:所述的多孔介質與被干燥物料的混合體積比例以1:1~2:1。
6.根據權利要求1所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的方法:其特征在于:所述的物料干燥層厚度一般在5~IOcm,多孔介質混合干燥層厚度在10~20cm之間。
7.根據權利要求1所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的裝置:該裝置由干燥倉(I)、布料倉(3)、物料進口管道(2)、多孔介質輸運帶(14)、多孔介質提升帶(15)、篩網裝置(16)、干燥層、輸運帶(17)、保溫層(20)組成，其特征在于:在干燥倉(I)上設置有至少三個排風口，第一排風口(11)、第二排風口(12)和第三排風口(13)，干燥倉(I)下方的保溫層(20)上設置有換熱管(19)，換熱管(19)上設置有換熱管進口(9)和換熱管出口( 10)，在換熱管(19)的上方設置有多孔介質下固定層(18)和多孔介質上固定層(7)，在多孔介質上固定層(7)和多孔介質下固定層(18)之間設置有多孔介質層(8)，在干燥倉(I)上裝有物料進口管道(2 )，在物料進口管道(2 )的下方設置有布料倉(3 )，布料倉(3 )的下方依次設置有第一干燥層(4)、第二干燥層(5)和第三干燥層(6)，第二干燥層(5)的上方設置有篩網裝置(16)，篩網裝置()16連接多孔介質提升帶(15)，多孔介質提升帶(15)連接多孔介質輸運帶(14),多孔介質輸運帶(14)接布料倉(3)。
8.根據權利要求7所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的裝置，其特征在于:所述的多孔介質上固定層(7)和多孔介質下固定層(18)均為有孔隙的金屬板。
9.根據權利要求7所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的裝置，其特征在于:換熱管(19)可以位于多孔介質層(8)中。
10.根據權利要求7所述的一種利用多孔介質實現物料干燥的裝置，其特征在于:所述的干燥層兩側設置有轉動軸，由電機`帶動支撐物料的水平面具有孔隙結構。
【文檔編號】F26B17/00GK103575066SQ201310588590
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】王 華, 余曉雷, 王紅星, 鄒家寧, 張明軍, 張小明, 邢道明 申請人:河南理工大學