具体实施方式

参照以上图示，附图标记4总体上表示本发明的用于湿基质8的干燥设备6的用于装载湿基质(污泥)的设备。

应当注意的是，出于保护本发明的目的，湿基质的具体类型无关紧要。例如，虽然所述设备主要用于松散的湿基质，但是，其也可适用于需要进行干燥的连接性湿材料，例如，表面或织物。

所述湿基质也可以是食品级。

湿基质(污泥)8的干燥设备6包括容器本体10，容器本体10界定干燥室12，其适于容置至少一个要根据预定干燥程度进行干燥的湿基质。预定干燥程度是指根据用户需求，在干燥过程结束时湿基质可具有残余含水量。干燥程度可由用户按照设备的合适参数来确定，具体如下文中所述。

干燥室12具有合适的绝热材料，以至不会分散吹入其中的流体热流(优选热空气)，并且，干燥室12具有气密密封。

容器本体10或装料斗自进口16延伸至出口20，其中，进口16用于引入要进行干燥的湿基质8，出口20用于限定进入湿基质的干燥设备的干燥室的材料层。该出口20由隔板(bulkhead)构成，能够与湿材料8协同地将所述干燥室的内部与外部环境隔离。

干燥设备6包括空气吹入/抽吸装置24，其适于产生并发送所述干燥室12内的湿基质8上的干燥流体流(例如，空气)，以除去所述湿基质8中的水汽和/或水。当然优选使用空气作为干燥介质；但，在任何情况下，可以使用其它气态的干燥介质。

吹入/抽吸装置24可包括强制通风装置(例如，风扇(未示出))和自然通风装置(例如，烟囱(未示出))，以产生所需的流体流速。

本发明是特别有利的，并且与具有低温空气再循环的带式干燥设备6的固有特征协同关联，对于该低温空气再循环，主要干燥力是由空气湿度的蒸汽压差给出的。

具体而言，从流体动力学和热力学的观点来看，如上所述，干燥设备6包括适于产生和发送所述干燥室12内的湿基质8上的干燥流体流(例如，空气)的空气吹入/抽吸装置24，以除去所述湿基质8中的水汽和/或水。

根据一可能的实施例，干燥设备6包括至少一个换热器80，其被冷却至露点温度以下，以便冷凝来自湿基质8的空气中的水汽。

优选地，所述干燥流通过两个换热器再循环，即冷却式换热器或蒸发器元件82和过热式换热器或冷凝器元件84，以便先对再循环空气进行除湿，然后使再循环空气过热/干燥。

所述换热器82、84可集成在单个热泵88中。热泵88在本发明中找到了其必要的应用，允许通过冷却式换热器82来冷凝从被干燥湿基质8衍生的空气中的水汽，随后通过过热式换热器84加热该空气。

所述换热器82、84通过至少一个风扇86彼此串联连接，所述风扇86可产生可流过彼此串联连接的所述换热器82、84的空气流，具体如下文中所述。

对水汽及可能的污染物进行冷凝允许干燥设备6对相同的空气进行再循环，从而避免排放到干燥设备6之外。具有通过热泵88的闭合空气回路的干燥设备6为了提高其性能，优选但非排他地以CO₂作为制冷气体，从而保证比其它制冷气体高的空气过热温度。

具有闭合空气回路的用于湿基质8的干燥设备6的生产涉及一个被称为“热漂移(thermal drift)”的问题，随着处理时间的推移会导致干燥设备6的内部温度升高。

为此，冷却剂液体和过热式换热器84构造的合适回路是必需的。在本说明书中，过热式换热器84具有串联的双回路，包括冷却剂供给回路92和冷却剂返回回路94。

优选地，在所述冷却剂供给和返回回路92、94之间插入另一换热器，即，适于降低来源于干燥设备6的过量热的冷却换热器96。

该冷却换热器96具有两个流，一个是冷却剂液体，另一个是冷液体或空气。

过热式换热器84与冷却换热器96的组合允许干燥设备6保持在恒定热平衡下并获得最佳性能，以便干燥其中存在的湿基质8。换句话说，干燥设备6内空气闭合回路的存在必然需要受控的热扩散(插入的冷却换热器96)。

提取湿基质8中所包含的水的过程通过使用热泵88(一个或多个)来保证，根据一实施例，热泵88可提供对CO₂冷却剂的使用。

具体而言，流过/接触湿基质8的空气流被收集并发送至冷却式换热器82，其对该空气进行除湿和冷却，该空气被风扇元件86吸入，该风扇元件86推动空气通过过热式换热器84，换热器84升高温度，降低相对湿度。根据一可能的实施例，输送至干燥室12的空气流被分成两个单独的回路；而冷却剂回路是唯一的，并在两个冷却式换热器82和两个过热式换热器84上并行分割(每个空气回路一个)，以更好地控制在两个不同区域交叉/重叠的空气和湿基质8之间的交换效率：第一空气回路处理涉及湿基质8的第一部分的流，该部分在传送带32上的布置由料斗装载系统10给出并含有大量的水；而第二空气回路处理涉及湿基质8的第二部分的流，该部分在输送带32上的布置是由于中间运动元件64材料或基质翻转(overturning)的结果，并且其平均含水量低于湿基质8的第一部分。该些空气回路被制成确保其气密性及其内部和干燥室内部的仅空气的连续循环。

冷却式换热器82和过热式换热器84及冷却换热器96在冷却剂侧优选但非排他地通过恒温膨胀阀、液体接收器、热回收单元和压缩机进行连通。

过热式换热器84的冷却剂回路可例如被中断，以确保对系统积累的热量进行必要的处理，从而将对热力学过程的总效率的不利影响最小化。

根据一可能的实施例，冷却式换热器82设置有清洁系统100，其能够清除被空气夹带的可能会卡在换热器82自身的表面之间的固体残留物。优选地，但非排他地，清洁系统100包括一系列喷嘴，这些喷嘴被供给一定压力的水，该压力可确保附着在冷却式换热器82的表面上的湿基质材料8脱落。

干燥设备6还包括用于在干燥设备6内输送湿基质8的装置28。

例如，输送装置28包括待处理的湿基质8可倒入其中的料斗30及沿倾斜面34布置的传送带32，传送带32沿纵向方向X-X运送湿基质8。

有利地，输送装置28包括至少一个输入辊36，其用于拦截由输送带32承载的湿基质8。

输入辊36沿与纵向方向X-X垂直的横向方向T-T布置，并绕与横向方向T-T平行的旋转轴R-R旋转。

在输入辊36与输送带32的倾斜面34之间界定狭缝40，其以湿基质8的厚度构成入口过滤器，所述厚度最多等于所述狭缝40的高度。

因此，与出口20协同的所述狭缝40成形为使得湿基质8构成用于将空气自外部引入干燥设备6的内部的盖体，以实现不从外部引入空气且不从外部接收空气的封闭系统。

优选地，输入辊36的形状使得在输送带32的整个宽度上分布湿基质8，并且使直径或厚度大于狭缝40的湿基质聚结体8破碎。

根据一实施例，输入辊36为中空辊，其具有多个用于湿基质8的筛壁44，适于粉碎湿基质8的聚结体。

根据一实施例，输入辊36包括多个杆48，这些杆48以恒定间距成角度地布置，以与彼此间隔开，并界定杆48之间的连续或间隔开的腔体52。

杆48用作用于湿基质8的筛壁44。

优选地，所述杆48平行于输入辊36的旋转轴R-R。

优选地，所述杆48相对于输入辊36的旋转轴R-R沿径向定向。

根据一实施例，所述杆48固定在板或支撑体56上，板或支撑体56固定在输入辊36的旋转轴R-R上，以至不具有粘附所处理的湿基质的表面，能够更好地管理朝着干燥设备6的出口20移动的材料的量。

因此，支撑体56具有使输入辊36的结构变强硬的作用，同时，须具有尽可能小的厚度/尺寸，以利于湿基质通过。

优选地，中空输入辊36相对于承载湿基质8的输送带32的前进方向绕旋转轴R-R反向旋转。如此一来，获得了由于重力作用使多余湿材料向后掉落至使正确引入装载设备4的效果。

输送带32设置有叶片装置(blading)60，防止由输送带32自身承载的湿基质8的滑动。

因为传送带32不平，而是相对于水平面倾斜20°-30°的角，因此，叶片装置60还可用于抵消重力作用。优选地，所述倾斜角度等于24°。更一般地，输送带32相对于水平面倾斜与输送带32的横向宽度相关联的角度，如下式所示：α＝θ*L/2，其中，α为倾斜输送带32的角度，L为输送带32的宽度，θ为待处理湿材料8的典型休止角。后者以已知方式源自被处理湿材料的粘合性能和静摩擦系数。

根据一实施例，干燥设备6包括位于干燥设备6的容器本体10内的中间倾斜系统64，该中间倾斜系统64能够在干燥步骤中拦截并移动整个材料块，即，湿基质8的整个材料块。

优选地，所述中间破碎系统64大约位于干燥设备6的容器本体内部的输送带32的整个路径的中间，所处位置适于湿材料8产生第一表面干燥步骤，避免湿材料8本身再聚结的可能。

实际上，生物来源的污泥在干燥步骤中会表现出可变行为。在科学层面上已证实生物材料在干燥过程中具有被称为“粘性相(sticky phase)”的过渡相，该粘性相占干物质重量的20％-60％。在该步骤中，材料特别粘，倾向于使材料内部粘连，同时在外部粘到接触表面上。一旦超过60％的浓度，内部粘附力和污泥内部对表面的粘附力就会丧失，从而导致聚结体破碎的趋势和体积显著减小。

通过对被处理材料进行的一系列测试，可以观察到被除湿空气(例如，温度在50℃-75℃之间)覆盖的污泥聚结体会形成特别干的表面层，可将其定义为“结皮(crust)”，该结皮层会减慢聚结体内整个物料的干燥。因此，有必要将干燥设备6内的中间运动系统64设置在合适的位置，以便在聚结体形成第一非粘性外部“结皮”之后将聚结体打碎，从而将这些聚结体破碎，允许干燥空气干燥其内部。

如果将该破碎运动系统置于干燥过程开始的位置，就会看到污泥或湿基质8再聚结，从而消除了破碎系统本身的作用。相反，由于首先形成了干燥且不再发粘的表面，因此可以避免新的聚结体的形成。

优选地，中间运动系统64位于干燥设备6内不被空气流覆盖的位置上，由此避免在容器本体10内移动的材料的分散。因此，中间运动系统64的定位区域应优选没有干燥空气输入，以避免较细材料扩散。

旋转杆68的横向宽度等于输送带32的横向尺寸。

下面将描述本发明的干燥设备的操作和相关干燥方法。

具体而言，通过料斗30将湿基质8引入到输送带32上，输送带32相对于水平方向倾斜适当角度。

输送带32设置有叶片装置60，以便防止沿斜面形成“桥”或污泥与带之间打滑。在上述输送带32的顶端前，放置输入辊36，输入辊36为机动的，并沿与输送带32的前进方向相反的方向旋转。输入辊36由中心杆构成，至少两个相同直径的圆板56钩在并固定在所述中心杆上。在这些圆板上，这些旋转杆68优选金属但不排他地垂直于圆板56固定，并优选相对于输入辊36的旋转轴沿径向固定。

由于这种结构，输入辊36能够将湿基质8破碎成较小的碎片，并且还可以将其分布在输送带32的横向宽度上。

同时，由于在旋转杆68与输入辊36的旋转轴之间形成有内部空隙，因此，输入辊36能够防止过程发生阻塞。上文所述向上输送污泥材料或湿基质8的输送带32与输入辊36的反向旋转的组合作用仅导致厚度包括在输送带32与输入辊36之间的污泥或湿基质8继续沿输送带32确定的坡度上升，而粒径大于上述输入辊36与输送带32间距离的材料在重力作用下向后下落。

两种相反作用力(输送带32的上升和重力下降)的共同作用在输入辊36紧前面形成了湿基质打旋向下运动的区域。这种运动可导致污泥移向其朝外部的开口，因此致使湿基质8在输送带32的整个横向宽度上分布，从而分布至干燥室12的入口。因此，输送带32的倾斜度与其横向宽度之间存在精确联系。除了材料的分布之外，材料的掉落也会导致较大污泥聚结体的破裂。输入辊36本身的结构促进了这种破裂，输入辊36与其旋转杆68(优选呈矩形状)一起使聚结体表面破裂。

故意将输入辊内部构造成空的，以防止由于存在较大固体材料(偶然(在操作环境中也不是很少发生)存在及与污泥混合)而引起的结构故障。在没有空缺部的情况下，这些固体材料实际上会存在于输送带32与输入辊36之间。

最后，鉴于湿基质8的基本粘性，空输入辊36的特征允许在输入辊自身上没有污泥积聚点。如果存在带有外部杆的实心圆筒，则在较短的操作时间内就会形成污泥材料层，这将会消除旋转杆68的存在。缺少内表面可使污泥材料仅最小程度地积聚在旋转杆68上，但是在任何情况下都不会形成实质性的污泥层，这是因为多余的湿基质8会掉入输入辊36内，从而(由于所述杆之间的空隙)落在下面的输送带上。

一旦通过由输入辊36形成的筛，湿基质会再次由于输送带32进入干燥室12，在干燥室12内，湿基质受到干燥空气流的作用。污泥8在进入干燥室12之前会遇到另一狭缝或出口20，其高度等于或略小于输送带32与输入辊36之间的距离。鉴于该狭缝或出口20的尺寸，其允许稍微减慢湿基质8的速度，并因此形成干燥室12内部的外部空气的入口和/或出口的塞子。

优选地，根据本发明，污泥或湿基质8通过空气再循环在50℃-75℃下进行干燥，进行除湿步骤，并随后进行过热和相对湿度降低步骤。

具体地，观察到，蒸发的主要干燥力不在于污泥或湿基质8的蒸发温度，而是在于污泥或湿基质8与空气相对湿度之间的蒸气压差。

例如，空气循环及其除湿是通过冷却至露点温度以下的换热器82进行的，以便冷凝来自于湿基质的空气中的水汽。

优选地，提供使干燥设备6内的相同空气进行再循环的步骤，以获得封闭系统，从而不向大气进行排放并保持干燥设备的性能一致。

因此，干燥设备6完全没有引入空气也没有将空气排放在外面，以避免干燥室12内湿度管理的不平衡和效率损失。

干燥室12内的至少部分干燥的材料进一步经受中间破碎系统64的破碎作用。

实际上，如所看到的，生物来源的污泥在干燥步骤中会表现出可变行为：生物材料在干燥过程中具有被称为“粘性相”的过渡相，其占干物质重量的20％-60％。在该步骤中，材料特别有粘性，会使材料内部粘连同时使外部粘附到接触表面上。一旦超过60％的浓度，内部粘附力和污泥内对表面的粘附力就会丧失，从而导致聚结体破碎的趋势和体积显著减小。

被除湿空气(例如，温度在50℃-75℃之间)覆盖的污泥聚结体会形成特别干的表面层，可被定义为“结皮(crust)”，结皮可减慢聚结体内整个物料的干燥。因此，有必要将专门在干燥设备6内设立的中间破碎系统64设置在合适的位置上，以在形成第一非粘性外部“结皮”后打碎聚结体，从而使这些聚结体破碎并允许干燥空气干燥内部。

从说明书中可以理解，本发明可克服现有技术中的缺点。

实际上，本发明可以较低的成本实现完全干燥。

因此，本发明提供了一种用于干燥湿基质的烤箱中的装载系统，其适当地被设计成不产生物料的“桥”，同时将物料均匀地分布在输送带的整个宽度上。

此外，本发明在于一种系统的实施方式，该系统适于破碎被干燥的物料，以使聚结体的尺寸均匀，并且该系统位于干燥设备内的合适位置上，以便不经历聚结体本身新的形成。

所述设备具有在干燥炉内循环的空气的冷凝和过热系统，以除去湿材料中的水分，这其中同时结合了相对空气湿度的减小和空气本身的机械作用。所述设备还包括由一个或多个热泵或流体管理的系统，其能够产生用于冷凝水汽的冷表面及由于空气温度的升高和随后其相对湿度的降低产生过热表面。

由于在干燥设备入口和内部都对湿基质进行了处理，因此热泵的使用得到了优化：通过这种方式，干燥的能量性能得到了最大化，从而促进了对湿材料的除湿，这其中结合了空气相对湿度的降低和空气本身的机械作用。

本领域技术人员可对上述干燥设备和干燥方法进行多种变化和调整，以满足特定的和偶然的需求，所有这些变化和调整都落在所附权利要求限定的本发明的范围内。