阅读说明：本技术 大热容空气流化盘式干燥机 (Large heat capacity air fluidization disc type dryer ) 是由 陈琳 吴玉林 兰万刚 于 2020-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大热容空气流化盘式干燥机,解决了现有盘式干燥机存在的换热效率低、能耗高、投资和运行成本高的问题。技术方案包括顶部设有进料口和出气口、底部设有出料口的壳体、壳体中心的转动轴、套装在转动轴上的带有耙叶的耙杆、以及多层上、下交错设置的内向托盘和外向托盘,其特征在于,所述内向托盘和外向托盘内均设有流化腔,所述流化腔顶面覆盖流化体,所述流化腔经热空气管道连通壳体外的热空气进口。本发明结构极为简单、物料换热均匀、换热效率更高、能耗低、设备投资和运行成本低、灵活适应性好。(The invention discloses a large-heat-capacity air fluidization disc type dryer, which solves the problems of low heat exchange efficiency, high energy consumption, and high investment and operation cost of the conventional disc type dryer. The technical scheme includes that the device comprises a shell, a rotating shaft, a rake rod, an inward tray and an outward tray, wherein a feeding hole and an air outlet are formed in the top of the shell, a discharging hole is formed in the bottom of the shell, the rotating shaft is arranged at the center of the shell, the rake rod is sleeved on the rotating shaft and provided with rake blades, and the inward tray and the outward tray are arranged in a multi-layer mode in an up-and-down staggered mode. The invention has the advantages of extremely simple structure, uniform material heat exchange, higher heat exchange efficiency, low energy consumption, low equipment investment and operation cost and good flexibility and adaptability.)

大热容空气流化盘式干燥机

技术领域

本发明涉及一种干燥机，具体的说是一种大热容空气流化盘式干燥机。

背景技术

能源问题是制约我国经济增长和社会可持续发展的主要因素之一，由于常规能源利用中存在的诸多问题，我国必须重视可再生清洁能源的利用，生物质由于具有资源丰富、可再生且分布地域广大气污染物排放少等优点，被普遍认为是最有前途的绿色可再生能源之一。

甘蔗渣、秸秆等生物质类物料含水率高达50％以上，主要的处理方式是作为锅炉燃料直接燃烧，产生的蒸汽供发电或者工业生产使用。甘蔗渣直接燃烧，燃烧效率低，会导致燃烧不稳定，排烟热损失大，锅炉效率低和CO排放浓度过高等一系列问题，非常的不经济，也不环保，更不符合节能减排的能源政策背景。通过对甘蔗渣等生物质类物料的干燥，可以大大降低物料的含水率，当甘蔗渣等生物质类物料的含水率降低到40％以下时，锅炉效率将显著提升，运行稳定性将大大增强，有效改善甘蔗渣等生物质物料直接燃烧所面临一系列问题。

生物质类物料的干燥目前通常采用流化床干燥技术、滚筒干燥技术和圆盘干燥技术，其中流化床干燥技术和滚筒干燥技术是利用烟气的废热与余热进行干燥，不能实现连续干燥并且干燥效果很有限，只能将物料的含水率降低3-4％，无法达到理想的节能减排效果。而圆盘干燥技术是采用蒸汽或导热油等中间热载体进行干燥，干燥系统复杂，干燥性价比低，干燥成本远远大于后续的节能减排收益，不适合大规模的工业生产。

如CN211204777U公开了一种盘式干燥机，包括送料机构、干燥系统及除尘系统，所述干燥系统包括壳体和干燥器，所述壳体顶端与送料机构相接通，所述壳体上侧内壁盘绕设置有蒸汽管道，所述壳体下侧内壁盘绕设置有冷却管道，所述干燥器包括转轴、干燥盘、及刮板，所述干燥盘有若干个，且从上至下依次排布在所述壳体内部，所述壳体内部侧壁具有若干衔接块。本实用新型通过蒸汽给干燥盘供热，配合热空气一起对湿煤粉进行干燥，不仅可以使煤粉干燥均匀，还能提高干燥效率。上述技术方案中，将热介质(如蒸汽或导热油)引入干燥盘的内腔中，对干燥盘上的物料进行间接加热后再由管道引出，这种加热方式需要设置专门的介质加热及循环管道，还有空气加热器，导致设备复杂、投资及运行成本高、能耗较大，且仍存在物料加热不均、换热效率低的问题，即使配合空气加热器加热的热风共同换热，但事实上，热风的通入主要作用只能是带走湿气，实际干燥效率低下，因为这种条件下热风的通入压力不可过高，若风速过快，会形成载气将质量轻的生物质带走充满壳体，甚至沿着热风的流向由排湿口排出，从而严重影响后续的生物质分离和收集过程。

因此，基于生物质粒径较小、质量轻的特点，需要一种换热效率更高、能耗低、设备投资和运行成本低的干燥设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构极为简单、物料换热均匀、换热效率更高、能耗低、设备投资和运行成本低、灵活适应性好的大热容空气流化盘式干燥机。

技术方案包括顶部设有进料口和出气口、底部设有出料口的壳体、壳体中心的转动轴、套装在转动轴上的带有耙叶的耙杆、以及多层上、下交错设置的内向托盘和外向托盘，其特征在于，所述内向托盘和外向托盘内均设有流化腔，所述流化腔顶面覆盖流化体，所述流化腔经热空气管道连通壳体外的热空气进口。

控制进入流化腔内的热空气压力为5-40KPa。

所述热空气的温度为100-300℃。

通入每个流化腔的气管上均设有调节阀。

所述流化体为流化布、流化板或复合流化板。

所述流化体的孔径为20-100μm。

针对背景技术中存在的问题，发明人考虑用工业生产系统中常见易得热空气作为干燥热源替代传统的蒸汽或导热油，将过去的间接换热变成直接换热，从而大幅提高换热效率。同时改变热空气由壳体底部直接通入形式，将其通过管道通入托盘下部的流化腔中，再经流化体喷出，该结构具有以下优点：(1)换热效率高：与传统的壳体底部通入热空气相比，本申请的热空气送入托盘的流化腔，再经流化体向上喷出，热空气不会作用于托盘上方以外的壳体空间，而是直接作用于托盘上的物料，热损失大幅下降。同样的干燥条件下，风量需求大幅减小，换热效率高，能耗低、投资和运行成本低；(2)物料流化态：由于改变了进风的通道，热空气从流化腔经流化体向上喷出时，通过控制合适的压力，既可以使物料在托盘上形成局部上下跳动的流化态，又能避免物料脱离托盘被热空气带走，保证物料在内、外向托盘间依次向下流动的干燥行程。(3)机械混合与流化态的配合：一方面物料在托盘上被转动的耙杆耙叶不断混合与搅动，另一方面通过热空气的持续流化作用实现了物料的松动、悬浮、混合、翻转与扰动，两者有效配合加速了物料的混合与均匀加热，使湿物料与热空气依靠逆流直接换热就可以实现有效干燥。

进一步的，所述进入流化腔内的热空气压力可根据物料的粒径和质量进行调节与控制，以实现物料在托盘上稳定的松动流化状态。对于生物质物料而言，优选控制进入流化腔的热空气压力为5-40KPa，更为优选为5-8KPa，流化压力过大会导致物料脱离托盘，干燥过程变得混乱且不可控，流化压力过小不能实现预期的稳定的松动流化状态，干燥效果将大打折扣；通入每个流化腔连接的热空气管道上均设有调节阀，从而可以根据托盘上的物料量调节具体的风量，以使托盘上的物料处于最佳流化状态，并且在干燥不同质量和粒径的生物质物料时，也能灵活应对。

有益效果：

本发明采用热空气替代传统的蒸汽或导热油，在盘式干燥机中结合了空气流化和机械混合原理，在内向托盘和外向托盘上形成物料的局部流化，实现了对不同湿度物料的干燥过程可调可控，具有设备结构简单、干燥成本低、干燥性价比高、适用范围广、连续稳定运行、可靠性高、热量利用率高、干燥效果好、干燥过程可调可控等突出优势，解决了不同应用场景下物料干燥的适用性与物料干燥能耗与收益的性价比问题，特别适用于生物质物料的干燥。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为流化腔和流化体的局部示意图。

其中，1-壳体、2-热空气进口、3-转动轴、4-调速驱动装置、5-外向托盘、6-内向托盘、7-耙杆、8-耙叶、9-进料口、10-物料、11-中心物料孔、12-出料口、13-热空气母管、14-热空气支管、15-调节阀、16-流化腔、17-流化体、18-出气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1，本发明包括顶部设有进料口9和出气口18、底部设有出料口12的壳体1、壳体1中心的转动轴3、套装在转动轴3上的带有耙叶8的耙杆7、以及多层上、下交错设置的内向托盘6和外向托盘5。所述内向托盘6和外向托盘5内均设有流化腔16，所述流化腔16顶面覆盖流化体17，所述流化腔16经热空气管道连通壳体1外的热空气进口2。所述热空气管道由位于壳体1外的热空气母管13和穿过壳体连接各个流化腔16的热空气支管14组成，所述热空气支管14上均设有调节阀15。所述流化体为流化布、流化板或复合流化板，其孔径为20-100μm。

外向托盘5与内向托盘6沿转动轴3长度方向上间隔布置，物料进入第一层外向托盘5后，依靠耙杆7和耙叶8的带动将物料在混合干燥的同时慢慢地将物料推向外向托盘5的边缘并最终落到下一层内向托盘6上。物料继续在内向托盘6上混合干燥，在耙杆7和耙叶8的带动下将物料推送到内向托盘6的中心物料孔11，物料继续运动落到下一层外向托盘5上。根据不同的物料种类，设置不同的托盘层数和空气流化速度，物料经过以上运动过程，通过不断的循环往复实现物料的流动方向控制，确保物料在壳体内部有足够的停留时间，以确保物料的干燥时间，物料最终从最下一层托盘的出料口12流出到干燥机外部。

工艺过程：

下面以甘蔗渣的干燥为例对本发明干燥机的工艺过程进行具体描述。所述甘蔗渣含水率为50％(质量百分数)，直径范围在5-20mm。

湿物料(甘蔗渣)从进料口9进入，物料依靠自身的重力直接落到第一层外向托盘5上，一方面，转动轴3由驱动装置带动转动，同时带动耙杆7的耙叶8逆时针转动，实现耙杆7耙叶8与各个托盘的相对运动，在耙叶8的不断混合和搅动下，所述外向托盘5中的物料由周边下落至下方的内向托盘6中，同理在耙叶8的搅动下，所述内向托盘6中的物料由中心物料孔11下落至下方的外向托盘5上，物料的整个干燥过程是一个在外向和内向托盘5、6之间不断以往复运动曲线前进(下落)的过程；另一方面，100-300℃的热空气从热空气母管13引入，通过热空气支管14上的调节阀15调节流量后进入到各个托盘下部的流化腔16中(本实施例中控制流化空气压力为5-8KPa)，最后热空气通过流化体17向上喷出，与托盘上的物料直接进行接触，通过对空气流化速度的控制，可以实现物料在局部托盘上的松动、悬浮、混合、翻转与扰动，加速物料的混合与干燥过程。由于这种流化状态只在托盘上发生，局部气体流速可控，托盘之外的壳体间隙内不会充入气流，因此也能保证物料不会被气体带到托盘以外的其它位置，保证料物按预定路线前进，最终有效实现干燥物的分离和收集。

湿物料与热空气依靠逆流直接换热，经过多层托盘的运动过程实现了预期的干燥效果，干燥后的物料从最下一层托盘的出料口12流出到干燥机外部，进入到后续的储存与使用流程。

与物料逆流直接接触换热后的热空气变成了乏气，乏气在壳体1内部类似缓慢的紊流运动，沿壳体1内壁上升最终汇总到壳体顶部的排气口，再经过除尘过滤装置处理后确保粉尘浓度≤10mg/Nm3，再直接排放到空气中。

对比例1，采用传统盘式干燥机，通入热蒸汽作为热介质与物料进行间接换热；

对比例2，除采用对比例1的传统盘式干燥机结构，还在该干燥机的底部设置热空气进口，通入100-300℃的热空气，用于带走壳体内的乏气。

本发明与对比例1和2的壳体尺寸、内向和外向托盘6、5的数量和尺寸一致的前提下，均对同一湿物料甘蔗渣(初始含水率50％质量百分数)进行干燥处理，干燥时间均为30min的情况下，实验结果对比如下：

对比例1物料的含水率由50％降至45％，物料均匀干燥量不大于60％，由于采用蒸汽间接换热(工业生产中蒸汽市场价格为260-280元/吨)，存在能耗高、系统复杂、投资成本和运行成本高的问题。

对比例2物料的含水率由50％降至45％，物料均匀干燥量不大于60％，采用蒸汽间接换热加热空气的干燥形式，能耗、投资成本和运行成本均高于对比例1。

本发明实施例的含水率由50％降至40％以下，干燥效率更高、95％以上的物料得到均匀干燥，由于采用配套工业生产中的热空气，不需要另行购买蒸汽，相较对比例而1，设备投资成本可下降30％以上，干燥能耗下降25％以上，技术效果显著。