[發明專利]一種干燥裝置及干燥方法

在審

• 申請號: 202110965458.0
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113683288A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張緒坤;傅偉良;張城鎮;邢普;李康康;吳鵬輝;甘茂云;周文華;鄒雪平;彭福明
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C02F11/13
• 分類號: C02F11/13
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙麗恒

本發明公開了一種干燥裝置及干燥方法，涉及干燥設備技術領域，包括干燥系統和蒸汽回收系統，所述干燥系統包括干燥機和蒸汽發生器，所述干燥機包括干燥室和設置在所述干燥室內部的干燥器，所述干燥室的頂部設置有進料口和尾氣出口，所述干燥室的底部設置有出料口、蒸汽對流干燥進氣口和空氣出口，所述蒸汽對流干燥進氣口和所述干燥器均與所述蒸汽發生器連通，所述蒸汽回收系統包括分離緩沖罐，所述分離緩沖罐用于分離水和蒸汽，所述尾氣出口與所述分離緩沖罐的進氣口連通，所述分離緩沖罐的出氣口分別與所述蒸汽對流干燥進氣口和所述干燥器連通。本發明解決了干燥尾氣中含有不凝氣體導致尾氣余熱利用換熱效率低下的問題。

技術領域

本發明涉及干燥設備技術領域，特別是涉及一種干燥裝置及干燥方法。

背景技術

隨著全球日益城鎮化現代化，城市廢水及工業廢水的產生量也越來越大，作為廢水處理的副產品污泥數量也是急劇增加。如果不能妥善處置污泥，不僅會對環境造成二次污染，污泥中的有害成分還會損害人體健康，因此對污泥的無害化、減量化處理顯得尤為重要。降低污泥中的含水率是污泥減量化處理的有效途徑，降低含水率的有效方式是利用熱能使污泥中的水分蒸發達到快速干化的目的。而在污泥干化的過程中涉及到干化裝置、能量消耗、干化速率及二次產物的處理等。特別是污泥在干燥過程中需要消耗大量的能耗，同時污泥的成分復雜，含水率高，使干燥過程變得更加復雜。

過熱蒸汽干燥是一項最近發展起來的新技術，與傳統的熱風干燥相比，過熱蒸汽干燥以水蒸氣作為干燥介質，水蒸氣的熱容量要比空氣大1倍，干燥過程排出的乏汽的潛熱易于回收，故干燥效率高、能耗低。過熱蒸汽干燥特別適合含水率高、數量巨大、價值低廉的污泥干燥處理。過熱蒸汽干燥節能的關鍵是能否合理利用干燥過程產生的多余二次蒸汽，而目前較為先進的二次蒸汽回收技術是采用機械蒸汽再壓縮技術來提高其比焓，提高蒸汽品位回到高溫高壓狀態從而回收利用。

在污泥干燥過程中，隨著污泥的進料出料，干燥后的蒸汽中會混有空氣等不凝性氣體。不凝氣體的存在對冷凝換熱有著顯著影響。根據文獻資料(MinkowycaW.J.，SparrowE.M.Condensation heat transfer in the presence ofnoncondensables，interfacialresistance，superheating，variable properties，and diffusion[J].InternationalJournal of Heat and Mass Transfer,1966,9(10):1125-1144.)可知，對含不凝氣蒸汽在平板冷凝實驗研究，發現即使1％的不凝氣含量也會使冷凝換熱系數減少50％以上，因為當自然對流發生時，即使較少的不凝氣含量也會形成不凝氣層，且不凝氣層不易消失，給傳質過程帶來較大的阻力。因此，針對污泥過熱蒸汽干燥后的尾氣利用，需先分離出尾氣中的不凝氣體。

在同種工況中，過熱蒸汽和空氣的密度存在差異。所述污泥過熱蒸汽干燥機對流干燥的工況控制在壓力0.1Mpa、溫度210℃左右。在該工況下，空氣的密度為1.6842kg/m3，過熱蒸汽的密度為0.4507kg/m3。因此，可以利用蒸汽與空氣的物理密度性質不同進行分離，蒸汽加以利用，空氣排出，減少不凝氣體對蒸汽冷凝換熱的影響。

目前對污泥節能干燥處置的裝置與方法如下：

中國專利CN 102260033 A公開了一種污泥二次蒸汽壓縮的多級干燥方法，該方法通過將污泥干燥產生的二次蒸汽導入汽水分離器，再進入蒸汽壓縮機，從而將蒸汽再次利用作為下一級干燥的熱源，然而該干燥方法需處理大量的尾汽，汽水分離時，需分離的熱水帶出了較多的能量，且依然會有不凝性氣體混在蒸汽中，對后續尾氣利用存在影響，降低了干燥效果。