一种立式循环悬浮风干机及其物料风干方法
阅读说明：本技术 一种立式循环悬浮风干机及其物料风干方法 (Vertical circulating suspension air dryer and material air drying method thereof ) 是由 段永改 陈伟 于 2021-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种立式循环悬浮风干机,包括外筒、内筒、螺旋叶片、进料口、出料口和进风口,所述的内筒穿过外筒,并与外筒固定在一起,所述的螺旋叶片设置在所述的内筒中,所述的螺旋叶片与所述的外筒连接,所述的螺旋叶片的一端设置有动力机构,所述的内筒的上部设置有上循环口,内筒的下部设置有下循环口,所述的进料口和出料口设置在内筒或外筒上,所述的进风口设置在内筒上。本发明中物料在外筒和内筒之间循环,每次循环,物料的物理结合水和化学结合水在外筒内转变为机械结合水,然后进入内筒,在热风的作用下机械结合水被除去,如此循环可以实现物料快速脱水烘干。与微波烘干相比,设备投资低,而且设备处理能力大,可以用于低附加值的物料烘干。(The invention relates to a vertical circulating suspension air dryer which comprises an outer cylinder, an inner cylinder, a helical blade, a feeding hole, a discharging hole and an air inlet, wherein the inner cylinder penetrates through the outer cylinder and is fixed with the outer cylinder, the helical blade is arranged in the inner cylinder and is connected with the outer cylinder, one end of the helical blade is provided with a power mechanism, the upper part of the inner cylinder is provided with an upper circulating hole, the lower part of the inner cylinder is provided with a lower circulating hole, the feeding hole and the discharging hole are arranged on the inner cylinder or the outer cylinder, and the air inlet is arranged on the inner cylinder. The material circulates between the outer cylinder and the inner cylinder, and each circulation converts the physically combined water and the chemically combined water of the material into mechanically combined water in the outer cylinder, then the mechanically combined water enters the inner cylinder, and the mechanically combined water is removed under the action of hot air, so that the circulation can realize the rapid dehydration and drying of the material. Compared with microwave drying, the method has the advantages of low equipment investment and high equipment processing capacity, and can be used for drying materials with low additional value.)
技术领域
本发明涉及一种立式循环悬浮风干机及其物料风干方法，属于烘干设备。
背景技术
在风干机工作过程中，热风与待烘干物品相接触，与其表面形成湿差，产生热湿交换，最后完成脱湿过程。影响烘干效果的主要因素是热风的温度、风速、物料表面积、相对湿度(烘房内空气)、物料形态、物料自身散湿速度等。温度主要作用将物料内部的水蒸发出来，一般来讲温度越高出水越快，不同的物料需要的干燥温度高低不一样，另一个作用是保证物料烘干后成品的形状和颜色。风速主要的作用将热量带给物料并将物料表面的水分带走，足够的风量才能保证库体内部的空气的完全循环，需要根据物料特性和机组的参数来设计。表面积即物料的摊铺厚度，物料与空气接触的表面积越大，水分带走的速度也就越快。相对湿度，烘房内空气的相对湿度越低，物料出水也就越快，但并不是所有物料或不同的干燥阶段都适用快速出水，可能有的人会认为物料摆放越薄越好，其实不然，表面积越大，风的流速越快，物料吸收的热量就会减少。物料形态主要有条、块、片、粉等，一般来讲片状物料相对烘干效率快一些，块状或根茎状烘干效率要慢些，物料的形态决定了物料的摆放方式和风道的设计。上述影响可以通过设计不同的工艺条件，使其烘干处理最优的状态。干物质和水的结合力强弱也是影响烘干时间和设备选型的重要因素之一。根据干物质和水的结合力强弱将湿物料中的水分分为机械结合水、物理化学结合水和化学结合水三种形式。
1.机械结合水
机械结合水通常以游离的自由状态存在，这一类水主要包括毛细管中的水分和沾在湿物料表面上的水分。这些水分与物料之间是通过毛细力、表面附着力结合的。因此，这些水分的流动性较大，而在物料的干燥过程中，这些水分也很容易通过蒸发去除。
2.物理化学结合水
物理化学结合水主要包括吸附结合水、结构结合水和渗透压结合水。其中吸附结合水分是以胶体状态与细胞原生质结合在一起比较稳定，与物料的结合很牢固，只有变成蒸汽才能从物料中缓慢的排除，所以干燥时，需要耗用较多的能量除去它。渗透结合水是物料组织壁内外之间由于存在浓度差而产生渗透压，使水分透过壁膜而扩散形成。
3.化学结合水
化学结合水性质稳定且与物料结合非常牢固，要想除去化学结合水必须使用化学反应或采用强烈的热处理方式。通常，我们干燥时不排除化学结合水。因为要除去化学结合水不仅需要很多的能量消耗，而且还会使物料的物理或生化性质发生改变。
而现有烘干设备大部分为热能干燥，主要分为(1)热传导干燥。热传导干燥指的是热能以热传导的形式传递给湿物料。热传导是由于物体内部存在温度差或者两个相互接触的物体温度不同而引起能量传递。(2)热对流干燥。热对流干燥指的是热能以对流的方式传递给湿物料，热对流是由于流体的宏观运动使温度不同的流体相对位移而产生的热量传递象。热对流主要是在气体和液体介质中发生，其实质是依靠原子和分子的扩散运动、弹性碰撞和短程的自由运动及宏观流动，将高温区的能量传递给低温区。在建材和化工行业中，物料通常是粉状，因此，普遍采用对流干燥法。(3)热辐射干燥。在热辐射干燥中，湿物料吸收来自辐射源以电磁波形式发射的热能，从而使物料温度升高而汽化干燥，辐射源既可以为热能也可以为电能，属于电能型的如红外线灯泡，另一种是用热金属辐射板或陶瓷辐射板产生红外线。(4)介电加热干燥。介电加热干燥指的是通过将湿物料放在交变作用的高频电场来加热物料，从而使湿物料干燥。传导干燥、对流干燥和辐射干燥都是热能从物料表面传至内部，水分是由物料内部扩散至表面，对于机械结合水的去除较好，但是对于物理化学结合水和化学结合水去除不好；而微波加热干燥则不同，其热量传递和水分扩散都是从物料内部向表面进行的，对机械结合水、物理化学结合水和化学结合水三种形式都较好，但是存在微波加热能耗大，所需费用较高，不能大规模的用于低附加值的物料的干燥。另外现有烘干设备一般为卧式或烘干房，占地面积大，而且烘干设备内部空间有限，但是物料与热风不能充分接触，导致其烘干效果不好，能耗大。
发明内容
本发明提供了一种立式循环悬浮风干机及其物料风干方法，解决了现有烘干设备对于烘干物料物理结合水和化学结合水去除效果不好以及占地面积大、能耗高等问题，
本发明采用的技术方案为：
一种立式循环悬浮风干机，包括外筒、内筒、螺旋叶片、进料口、出料口和进风口，所述的内筒穿过外筒，并与外筒固定在一起，所述的螺旋叶片设置在所述的内筒中，所述的螺旋叶片与所述的外筒连接，所述的螺旋叶片的一端设置有动力机构，所述的内筒的上部设置有上循环口，内筒的下部设置有下循环口，所述的进料口和出料口设置在内筒或外筒上，所述的进风口设置在内筒上。
优选地：所述的外筒的顶部设置有出风机构。
优选地：所述的出风机构的连接有除尘机构和/或吸附除味机构。
优选地：所述的进风口连接有热风机构
优选地：所述的热风机构包括空气除湿机构、空气辅助加热机构和主加热机构，空气依次通过空气除湿机构、空气辅助加热机构和主加热机构变为含水量很低的热风。
优选地：所述的螺旋叶片的叶片上设置有风孔。
优选地：所述的外筒包括上固定筒和下锥形转动筒，所述的上固定筒和下锥形转动筒转动连接。
优选地：所述的下锥形转动筒内部设置有折流板。
本发明也提供了一种颗粒物料烘干方法，采用本发明的立式循环风干机，包括以下步骤：
(1)通过进料口和螺旋叶片的作用，待烘干物料进入内筒，通过螺旋叶片的作用待烘干物料从内筒底部进入，顶部排出进入外筒，并自由落体到外筒底部，在螺旋叶片的作用在内外筒之间循环，热风从内筒下部进入对内筒的物料进行提升和风干；
(2)进料口持续进料，当进料到设定高度，关闭进料口，物料在内外筒之间循环，内筒的物料通过热风干燥，除去水分，外筒的物料下部温度高，通过物料自然高温密封发酵，使物料内部的水分通过发酵排到外部，然后进入内筒热风干燥；
(3)当物料干燥到设定的含水量，打开出料口出料，完成物料的风干。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的待烘干物料在内筒通过螺旋杆输送的同时与热风充分接触，使物料在内筒成悬浮状态输送，有效的提高了热风与物料的接触时间和面积，可以有效地提高热能的利用率，有效地出去物料的机械结合水；
(2)本发明的物料在内筒热风除去机械结合水以后，在内筒的顶部落入外筒与内筒之间的空间，内筒外表面底部到顶部温度逐渐降低，落入外筒的物料在底部温度封闭的状态会进入发酵状态，使物料内部的物理结合水和化学结合水反应，转变为机械结合水；
(3)物料在外筒和内筒之间循环，每次循环物料的物理结合水和化学结合水在外筒内转变为机械结合水，然后进入内筒，在热风的作用下机械结合水被除去，如此循环可以实现物料快速脱水烘干。与微波烘干相比，设备投资低，而且设备处理能力大，可以用于低附加值的物料烘干。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例4的结构示意图；
图中，1为出风口，2为外筒，3为固定杆，4为内筒，5为螺旋叶片，6为进风口，7为出料口，8为进料口，9为减速电机，10为除尘布袋，11为吸附除味机构，12为布风管，13为主加热机构，14为空气辅助加热机构，15为空气除湿机构，16为液压缸，17为密封板，18为上循环口，19为下循环口，20为上固定筒，21为折流板，22为下锥形转动筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种立式循环悬浮风干机，包括外筒2、内筒4、螺旋叶片5、进料口8、出料口7和进风口6，外筒一般为立体圆形，下面设置有锥形底。内筒穿过外筒，并与外筒固定在一起，所述的螺旋叶片设置在所述的内筒中，所述的螺旋叶片与所述的内筒通过轴承连接，所述的螺旋叶片的一端设置有动力机构，所述的内筒的上部设置有上循环口18，内筒的下部设置有下循环口19。进料口和出料口可以根据物料的理化性质，设置在不同部位，所述的进料口和出料口设置在内筒或外筒上，本实施例中的物料含水量低，物料基本成分散状，进料口设置在内筒的底部，出料口设置在外筒的下部。进风口用于通入热风，循环口用于内外筒之间物料的循环，设置在内筒的下部本实施例设置在下循环口的位置。所述的螺旋叶片5的下端连接动力机构，动力机构一般为减速电机9 或变频电机，主要是提供螺旋叶片5转动的动力。外筒2与内筒4的直径比不小于1:2，一般为1:2-1:6，优选1:3。
可以在热风的进风口6位置的内筒4设置布风管12，用于热风均匀的进入内筒4。外筒2的顶部设置有出风机构，主要用于热交换后的湿空气排出，本实施例中为出风口1。
实施例2
如图2所示，与实施例1基本相同，不同点在于：
针对不同物料，在出风机构的可以设置不同的部件，如物料为玉米、小麦等颗粒粮食作用，直接设置出风口1即可。但是对于粉状物料，需要在出风口1 连接除尘机构，除尘机构选择市场上现有的除尘设备即可，本实施例采用除尘布袋10，用于出风口1粉尘的收集。如果物料中含有气味，如禽畜粪便发酵产品，里面处在臭味，不能直接排放，需要在出风口1设置除尘机构和吸附除味机构11。吸附除味机构11选择市场上的现有除异味的机构即可，本实施采用活性炭吸附。
进风口6连接有热风机构，热风机构主要目的是提供干热空气，一般热风机构为空气除湿机构15和加热机构，加热机构一般为电热机构或气体加热机构。采用上述结构，空气除湿需要降温冷凝，除湿后的空气的温度比环境温度低，直接采用加热机构加热的话能耗高。
本实施例中采用热风机构包括空气除湿机构15、空气辅助加热机构14和主加热机构13，空气依次通过空气除湿机构15、空气辅助加热机构14和主加热机构13变为含水量很低的热风。除湿后的空气在换热片内与环境空气进行热交换，升温至环境温度，然后在通过电热机构或气体加热机构加热，这样能耗低。
直接采用进风管进风，热风与物料通过内筒4与螺旋叶片5之间的空间流动与物料接触，接触不充分。本实施例中在螺旋叶片5的上设置有风孔，热风可以在原有进风的基础上，可以通过风孔进风，使得物料与热风接触更充分，有利于热能的充分利用，进而降低整体能耗。
实施例3
如图3所示，与实施例2基本相同，不同点在于：
外筒2与内筒4的底部之间直接连通，存在进料和循环同时进行的问题，如果内外筒2的直径比例大，存在进料慢的问题，长期开启进料口8会造成热风通过进料口8跑走，导致能耗高的问题。因此作为一种优选外筒2相对于内筒4底部的位置设置有循环开关。循环开关的作用是在进料的时候密封内筒4 与外筒2之间的空间，使其持续进料，而不循环，实现物料快速进入风干机，这样可以有效的降低热能的损耗，进而提高能源利用率。循环开关的结构可以为市场上的现有开关。本实施例中采用的结构为2两个密封板组合为一个环形密封板，将内外筒之间密封，密封板的一边与外筒2转动安装在一起，另一边与内筒4相接触，密封板上安装启闭机构，启闭机构可以为升降机或液压缸16，本实施中采用液压缸16。
实施例4
如图4所示，本实施例与实施例2基本相同，不同点在于，本实施例中的物料含水量高，物料成团状，不易分散。如果物料采用实施例2的进料循环系统，存在进料困难，下循环口易堵，导致循环不流畅等问题。本实施例中进料口设置在外筒的顶部，进风口设置在内筒的底部。所述的外筒包括上固定筒20 和下锥形转动筒22，所述上固定筒和下锥形转动筒转动连接。下锥形转动筒连接有动力机构，可以带动下锥形转动筒，下锥形转动筒内部设置有折流板21。折流板转动，进而使下循环口部位的物料与下循环口分离，进而降低物料对螺旋叶片的挤压力，使得物料可以在螺旋叶片的带动下进入内筒，并从下部输送到上部，在热风和螺旋叶片实现物料在内筒悬浮输送，进而加大热风与物料的接触面积和时间，有效地提高干燥效率。
实施例5
一种颗粒物料烘干方法，采用本发明的立式循环风干机，包括以下步骤：
(1)通过进料口8和螺旋叶片5的作用，待烘干物料进入内筒4，通过螺旋叶片5的作用待烘干物料从内筒4底部进入，顶部排出进入外筒2，并在热风的作用下，物料在内筒成悬浮状态输送，并通过上循环口自由落体到外筒2底部，在螺旋叶片5的作用在内外筒之间循环，热风从内筒4下部进入对内筒4 的物料进行提升和风干；
(2)进料口8持续进料，当进料到设定高度，关闭进料口8，物料在内外筒2之间循环，内筒4的物料通过热风干燥，除去水分，外筒2的物料下部温度高，通过物料自然高温密封发酵，使物料内部的水分通过发酵排到外部，然后进入内筒4热风干燥；
(3)当物料干燥到设定的含水量，打开出料口7出料，完成物料的风干。
本发明的风干机与传统风干机相比，能耗低，处理同样的物料，节能30％以上，而且是立式设计，占地面积小。
虽然上文已经描述了本发明的实施例，但对于本领域的技术人员而言，在不偏离本发明的原理和精神的情况下所做的修改和替换，均属于本发明要求保护的范围。
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