发明内容

本发明的目的在于提供一种适应于传热系数小、团粒状物料、浅度脱水而要求处理量大的结构简单而又高效的物料加热脱水方法与装置。通过在具有加热夹套的圆筒内螺旋推动物料向前移动的同时，圆筒顶部设置圆筒圆周的1/6以下的蒸发蒸汽逸出区间导出蒸发蒸汽，实现物料的移动加热和蒸发脱水同时进行；通过蒸发蒸汽逸出区间设置的与螺旋旋转方向相反方向倾斜的物料导向作用板作用，实现物料的圆周旋转、蒸汽导出而不堵塞通道，达到蒸汽顺利导出与物料顺畅输送；蒸发蒸汽逸出区间设置在圆筒圆周的顶部和/或螺旋方向的顶部过后区域，防止在圆周上的螺旋旋转对蒸汽逸出区间蒸汽通道的堵塞。本发明方法的装置结构简单，传热和蒸发效率高，设备投资费用低。

本发明采用如下方案实现：

物料加热脱水方法，其特征在于物料在受到螺旋旋转推动力推动进行移动的过程中，受到外加热源间接加热，物料中所含水分汽化产生蒸发蒸汽向螺旋旋转推动的径向方向逸出至物料层之外的气相空间实现物料水分的降低；所述径向方向逸出至物料层之外的气相空间是通过物料在圆筒内移动，圆筒顶部设置的占圆筒圆周1/20～1/6的蒸发蒸汽逸出区间导出蒸发蒸汽实现的。

所述方法，其特征是在所述蒸发蒸汽逸出区间通过设置的与螺旋旋转推动的螺旋旋转方向相反方向倾斜的物料导向作用板对所接触的物料施加向旋转方向及向下的作用分力，促进物料沿螺旋旋转方向移动。

实现所述物料加热脱水方法的装置，其特征在于所述装置至少包括脱水机外壳、带有螺旋叶片的螺旋转轴、物料进口、物料出口、蒸发蒸汽逸出区间、蒸发蒸汽导出口；所述脱水机外壳由内外两个圆筒组成，圆筒之间形成夹套并在内部流通加热热源，蒸发蒸汽逸出区间设置在脱水机外壳顶部，并沿脱水机外壳轴向分布布置，蒸发蒸汽逸出区间下部与物料层顶部相接触，上部与蒸发蒸汽导出口相连接，在外壳圆筒圆周上，蒸发蒸汽逸出区间占圆筒圆周的1/20～1/6。

实现所述物料加热脱水方法的装置，其特征在于所述与螺旋旋转方向相反方向倾斜的物料导向作用板在所述圆筒顶部的蒸发蒸汽逸出区间的圆周上多个间隔设置，物料导向作用板底部与圆筒內圆周线相接触，并与其接触点的内圆切线形成10°～45°夹角。

所述方法，其特征在于所述圆筒内螺旋旋转移动的物料被加热，所含水分蒸发从蒸发蒸汽逸出区间导出的螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元，作为操作单元与其他单元进行如下任意组合：

(1)在螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的物料流动流程的上游接续螺旋旋转移动加热单元，所述螺旋旋转移动加热单元是物料在圆筒内移动并接受外加热源间接加热，但没有蒸发蒸汽逸出和蒸汽导出；

(2)在螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的物料流动流程的下游接续重力移动床加热蒸发脱水单元，所述重力移动床加热蒸发脱水单元是物料在设置有间接加热板的立式加热器内从上向下依靠重力下行过程中受到热源的间接加热，物料中的水分蒸发产生蒸发蒸汽并被导出干燥器之外；

(3)在螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的物料流动流程的上游接续螺旋旋转移动加热单元，在其螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的物料流动流程的下游接续重力移动床加热蒸发脱水单元。

所述方法，其特征在于所述蒸发蒸汽逸出区间导出蒸发蒸汽是由风机抽吸实现的，或由蒸汽在干燥系统之外冷凝形成负压吸引实现的。

所述装置，其特征在于所述蒸发蒸汽逸出区间设置在脱水机外壳顶部的圆筒圆周截面通过圆心的垂直直径在螺旋旋转进入方向15°至螺旋旋转离开方向45°区间。

所述装置，其特征在于沿脱水机外壳轴向分为两部分，离物料进口近的部分不设蒸发蒸汽逸出区间，离物料进口远的部分设置蒸发蒸汽逸出区间。

具体说明如下：

在工业生产中，如煤炭等处理量大，具有团粒结构的物料要求降低水分，从而处理过程要求速度快，效率高，设备简单，处理过程适应物料水分变化带来的粘结性变化产生的堵塞防止的需要。本发明采用物料在受到螺旋旋转推动力推动进行移动的过程中，受到外加热源间接加热，物料中所含水分汽化产生蒸发蒸汽向螺旋旋转推动的径向方向逸出至物料层之外的气相空间实现物料水分的降低；所述径向方向逸出至物料层之外的气相空间是通过物料在圆筒内移动，圆筒顶部设置的占圆筒圆周1/20～1/6的蒸发蒸汽逸出区间导出蒸发蒸汽实现的方案，不仅由于螺旋旋转推动作用能够很好地防止物料架桥堵塞，而且促进了传热的进行，提高了松散物料传热效率。另外，物料在移动过程中吸热升温后能够及时产生蒸发蒸汽逸出到物料层之外的气相空间，能够大幅提高蒸发脱水速度，也能进一步促进传热；通过圆筒顶部设置的占圆筒圆周1/20～1/6的蒸发蒸汽逸出区间导出蒸发蒸汽，不仅使物料能够在螺旋旋转中就能使蒸发蒸汽导出，而且由于在圆筒圆周中蒸发蒸汽逸出区间只占1/20～1/6的比例，既保证了圆筒夹套的加热面积又由于物料在螺旋旋转移动过程中不受圆筒外壁作用的区间很小，保证了物料能够顺利地向前移动。

在实际工业过程中，每小时处理数百吨物料的情况下，需要加热装置规模大，圆筒直径也相应变大，在这种情况下，蒸发蒸汽逸出区间在圆周上就会变得比较大，可能会影响物料的螺旋输送，形成堆料，影响稳定运行。本发明在所述蒸发蒸汽逸出区间通过设置的与螺旋旋转方向相反方向倾斜的物料导向作用板对接触的物料施加向旋转方向及向下的作用分力，促进物料沿螺旋旋转方向移动的方案，很好地解决了大直径装置的蒸发蒸汽逸出区间物料挤出，形成堆料，妨碍物料正常移动和装置稳定运行的问题。

实现上述物料的大规模加热脱水和稳定运行，采用由内外两个圆筒组成，圆筒之间形成夹套并在内部流通加热热源的脱水机外壳，蒸发蒸汽逸出区间设置在脱水机外壳顶部，并沿脱水机外壳轴向分布布置，在圆筒内由带有螺旋叶片的螺旋转轴转动推动物料旋转沿轴向移动，并从物料出口排出的装置，实现了在移动过程中吸热升温后能够及时产生蒸发蒸汽逸出到物料层之外的空间，能够大幅提高蒸发脱水速度，也能进一步促进传热。蒸发蒸汽逸出区间下部与顶部物料层相接触，上部与蒸发蒸汽导出口相连接，外壳圆筒圆周上，蒸发蒸汽逸出区间占圆筒圆周的1/20～1/6，既保证了圆筒夹套的加热面积又由于物料在螺旋移动过程中不受圆筒外壁作用的区间很小，保证了物料能够顺利地向前移动。

通过与螺旋旋转方向相反方向倾斜的物料导向作用板在所述圆筒顶部的蒸发蒸汽逸出区间的圆周上间隔多个设置，物料导向作用板底部与圆筒內圆线(在接触点为虚拟线)相接触，并与其接触点的内圆切线形成10°～45°夹角的方案，实现物料导向作用板对所接触的物料施加向旋转方向及向下的作用分力，促进物料沿螺旋旋转方向移动的装置，很好地解决了大直径装置的蒸发蒸汽逸出区间物料挤出，形成堆料，妨碍物料正常移动和装置稳定运行的问题。

圆筒内螺旋旋转移动的物料被加热水分蒸发从蒸发蒸汽逸出区间导出的螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元，作为操作单元与其他单元进行组合能够更好地适应不同物料特性、水分特性和脱水程度要求。如

(1)在螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的上游接续螺旋旋转移动加热单元，所述螺旋旋转移动加热单元是物料在圆筒内移动并接受外加热源间接加热但没有蒸发蒸汽逸出和蒸汽导出。这样，在物料温度低的情况下作为预热段对物料进行加热，不仅扩大了加热面积而且还使得物料加热段的装置简单化，节省设备投资。

(2)在螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的下游接续重力移动床加热蒸发脱水单元，所述重力移动床加热蒸发脱水单元是物料在设置有间接加热板的立式加热器内从上向下依靠重力下行过程中受到热源的间接加热，物料中的水分蒸发产生蒸发蒸汽并被导出干燥器之外。这样，在水分降低幅度要求比较大，蒸发水量多，而初始水分较大，物料粘性大，易架桥堵塞的情况下，就可在高水分易架桥堵塞的水分段采用螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元，在水分下降后不易堵塞的情况下采用重力移动床脱水，降低物料输送动力消耗。

(3)在螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的上游接续螺旋旋转移动加热单元，在其螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元的下游接续重力移动床加热蒸发脱水单元。这样，既可以适应初始高水分，又能适应要求脱水幅度大的情况。

螺旋旋转移动加热单元与螺旋旋转移动加热蒸发脱水单元可以是独立的两台机器的串联，也可以是在一台机器的前段不设蒸发蒸汽逸出区间，只进行物料的加热，不进行蒸发脱水，即只有螺旋移动加热功能，在其后段设置蒸发蒸汽逸出区间，对物料进行加热与水分蒸发的脱水，即后段是加热水分蒸发功能。

蒸发蒸汽逸出区间导出蒸发蒸汽由风机抽吸实现，或蒸汽在干燥系统之外冷凝形成负压吸引实现，均能够快速高效地将蒸发蒸汽导出，提高物料的传热和脱水效率，而所用风机动力消耗又不大，蒸汽冷凝形成的负压也能够满足蒸发蒸汽的导出要求，可以做到不需要动力消耗就可以快速导出蒸汽并能够回收冷凝水的目的。

蒸发蒸汽逸出区间设置在脱水机外壳顶部的圆筒圆周截面通过圆心的垂直直径在螺旋旋转进入方向15°至螺旋旋转离开方向45°区间。这样，可以实现物料沿圆筒内壁圆周旋转中向前移动，做到不堆料，螺旋机顺畅运行。

沿脱水机外壳轴向分为两部分，离物料进口近的部分不设蒸发蒸汽逸出区间，离物料进口远的部分设置蒸发蒸汽逸出区间。这样，可以在物料刚进入脱水机的一段移动区间，温度低，基本不发生水分蒸发，因此，在不设蒸发蒸汽逸出区间的移动段只进行加热，加热面大，效率高；待物料在移动中，被加热温度升高到一定程度后进入设置蒸发蒸汽逸出区间的移动段，在进行移动加热的同时蒸发脱水，整体效率高。

在脱水机长度较长的情况下，可在蒸发蒸汽逸出区间轴向上设置圆周方向加强筋，并不影响蒸发蒸汽的逸出功能，或根据具体物料和加热要求，还可以不设蒸发蒸汽逸出区间与设置蒸发蒸汽逸出区间交替设置，也仍属于本发明的策略范畴。

本发明所述轴向垂直方向是指蒸汽的宏观流动路线，并非每一个蒸汽分子的局部移动和扩散轨迹。

本发明的有益效果是提供了一种适应于传热系数小、团粒状物料、浅度脱水而要求处理量大的结构简单而又高效的物料加热脱水方法与装置。通过在具有加热夹套的圆筒内螺旋旋转推动物料向前移动的同时，圆筒顶部设置圆筒圆周的1/6以下的蒸发蒸汽逸出区间导出蒸发蒸汽，实现物料的移动加热和蒸发脱水同时进行；通过蒸发蒸汽逸出区间设置的与螺旋旋转方向相反方向倾斜的物料导向作用板，实现物料的圆周旋转、蒸汽导出而不堵塞通道，达到蒸汽顺利导出与物料顺畅输送；蒸发蒸汽逸出区间设置在圆筒圆周的顶部和/或螺旋方向的顶部过后区域，防止圆周旋转对蒸发蒸汽逸出区间的蒸汽通道的堵塞。本发明的方法传热和蒸发效率高、运行稳定，装置结构简单，投资费用低。