一种微波多级流化床干燥装置及其干燥方法

摘要

本发明涉及微波多级流化床干燥装置及其干燥方法，所述的流化床干燥器包括流化床床体和气体分布板，流化床床体外壁上设置有微波发生器，流化床床体内部由上到下排列有三层可调节角度的气体分布板，开启微波发生器，以微波为热源，根据探测物料表面温度调整气体分布板的倾斜角度和微波功率，气体分布板开孔率为3%-5%，调整风速为1-2m/s，控制原料停留时间为1-5min，使原料中水含量小于15％，干燥后的物料由出料口进入干燥产品罐。本发明的有益效果在于：通过调整多级分布板倾斜角度控制物料在流化床干燥反应器内的停留时间，适宜于不同含水量物料的干燥；通过改变多级分布板馈入口处的微波干燥功率，实现微波能量的最大利用化。

权利要求

1.一种微波多级流化床干燥装置，其特征在于：包括料仓（1），螺旋进料器（2）和流化床干燥器（3），料仓（1）下方设置有螺旋进料器（2），螺旋进料器（2）与流化床干燥器（3）上部的进料口（23）相连通，所述的流化床干燥器（3）包括流化床床体（4）和气体分布板（5），流化床床体（4）外壁上设置有微波发生器（6），所述流化床床体（4）内部由上到下排列有三层可调节角度的气体分布板（5），还包括送气单元（7），气体流量计（8），旋风分离器（9）和气体预热器（10），送气单元（7）末端的管路上设置有气体流量计（8），流化床干燥器（3）上端设置的出气口（15）连接旋风分离器（9）的进风口（17），旋风分离器（9）的下端设置有带阀门（14）的收料口（21），旋风分离器（9）上部的排风口（18）和流化床干燥器（3）下端设置的进气口（16）均与气体流量计（8）出口（19）相连接，所述流化床干燥器（3）的进气口（16）与气体流量计（8）出口（19）之间管路上设置有气体预热器（10）。

2.如权利要求1所述的一种微波多级流化床干燥装置，其特征在于：所述的流化床床体（4）外壁上设置有3个微波发生器（6），气体分布板（5）位于流化床床体（4）内微波发生器（6）对应位置处。

3.如权利要求1所述的一种微波多级流化床干燥装置，其特征在于：还包括干燥产品罐（20），流化床干燥器（3）底部的出料口（22）和旋风分离器（9）的下端设置的收料口（21）均与干燥产品罐（20）连通。

4.如权利要求1所述的一种微波多级流化床干燥装置，其特征在于：所述的气体分布板（5）铰接在流化床床体（4）内侧壁上，气体分布板（5）根部设置有推拉杆（12）。

5.如权利要求1或4所述的一种微波多级流化床干燥装置，其特征在于：所述的气体分布板（5）表面设置有红外测温探头（24），流化床干燥器（3）上端设置的出气口（15）和流化床干燥器（3）下端设置的进气口（16）处均设置有气体热电偶测温装置（25）。

6.如权利要求1或4所述的一种微波多级流化床干燥装置，其特征在于：所述的气体分布板（5）为不锈钢板气体分布板，气体分布板（5）表面铺设四氟网板（13）。

7.如权利要求1所述的一种微波多级流化床干燥装置，其特征在于：所述的气体分布板（5）开孔率为3%-5%。

8.一种微波多级流化床干燥装置的干燥方法，其特征在于：包括步骤如下：

步骤一：将要干燥的物质进行粉碎，形成含水量18-60％、粒度0.5-10mm的原料，并输送进入料仓（1），原料经螺旋进料器（2）进入流化床干燥器（3）；

步骤二：开启微波发生器（6），功率为1000-3000W，以微波为热源，控制流化床干燥器（3）内干燥温度在200℃以下；

步骤三：送气单元（7）提供的空气从流化床干燥器（3）的进气口（16）进入流化床干燥器（3），空气温度控制在40-60℃，根据探测原料表面温度调整气体分布板（5）的倾斜角度，气体分布板（5）开孔率为3%-5%，调整风速为1-2 m/s，控制原料停留时间为1-5min，使原料中水含量达到15％以下，干燥后的产品由出料口（22）进入干燥产品罐（20），得到干燥产品；

步骤四：流化床干燥器（3）中生成的高温高湿空气在旋风分离器（9）中进行气固分离，除尘后的气体从旋风分离器（9）的排风口（18）流出直接混合进入气体预热器（10），分离出的粉末由收料口（21）进入干燥产品罐（20），实现回收。

说明书

一种微波多级流化床干燥装置及其干燥方法

技术领域

[0001] 本发明及一种干燥装置和方法，特别适用于含水量较高、易氧化和易自燃的物料，尤其涉及一种微波多级流化床干燥装置及其干燥方法。

背景技术

[0002] 流化床干燥设备广泛应用于化工、石油、食品、生物医学等行业，适用于干燥各种颗粒状、片状及热敏性物料。但传统的流化床干燥设备存在如下缺点：1、目前所使用的流化床干燥设备大部分属于单级流化床，该类型流化床为全混流型不利于物料停留时间的控制，容易出现干燥不均或过热等现象；2、传统流化床干燥介质采用热风存在被干燥物料氧化、着火和爆炸的危险，而采用过热蒸汽又会带来高能耗和水资源短缺等问题；3、采用内置换热器的流化床设备因埋管的不合理设置阻碍了物料的正常流化，特别是湿度较大的物料刚进入干燥器时，易造成物料在管间的堆积和堵塞，此外带内置换热器流化床干燥技术还存在换热管磨损严重等问题。如申请号为201310725230.X的专利，公开了一种过热蒸汽干燥装置和方法，该装置虽然回收了过热蒸汽的乏汽，高效节能，但内置换热管的堵塞和磨损问题没有解决。

[0003] 微波辐射至物料内部与其极化分子相互作用，使极化分子结构发生改变，同时作电场极性运动，分子间频繁碰撞产生大量的摩擦热，达到干燥的目的。微波技术具有即时性、整体性、选择性、能量利用高效性，以及安全、卫生、无污染的优点，已经广泛应用于干燥领域。但如果物料尺寸小于微波穿透深度，物料内部水分迅速汽化不能及时排出，使物料“膨化”和过热，热能在物料内部积累，导致内部温度急骤升高。因此，微波干燥时常需辅以对流，对流气体可以有效带出物料表面的水分，有效缩短干燥时间。如申请号为201110130476.3的专利，公开了一种微波流化干燥褐煤的方法，所述方法包括将原料褐煤先经过通热风的微波装置进行预干燥，再经过通热风的流化床装置进行流化干燥，使原料褐煤中游离水含量达到1%以下。

[0004] 流化床干燥器耦合微波技术具有干燥时间短，干燥温度较低，能耗低，可以避免物料局部过热带来的自燃或爆炸危险，有利于实现连续化干燥。如申请号为200920193648.X 和201220174418.0的专利，分布公开了一种用于粉体干燥的微波流化床设备和一种用于固体颗粒干燥的微波流化床设备，可以使物料在较低温度的条件下进行干燥处理，可提高物料的干燥质量和产量，尤其适用于低熔点、热敏、易氧化固体颗粒的快速干燥处理。但上述设备不利于控制物料的停留时间，容易出现干燥不均或过热等现象，而且难以实现连续化干燥。

[0005] 综上所述，目前还没有一种将微波干燥和流化床干燥较好的耦合技术，实现物料的停留时间可以控制，连续的均匀的进出物料，干燥能耗低，干燥效率高，物料质量可以保证。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的缺点，提供一种微波多级流化床干燥装置及其干燥方法，利用微波流化床干燥技术具有热能利用率高、干燥速率快、干燥均匀，不易产生局部过热和易于控制的优点。

[0007] 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：

[0008] 一种微波多级流化床干燥装置，包括料仓1，螺旋进料器2和流化床干燥器3，料仓1下方设置有螺旋进料器2，螺旋进料器2与流化床干燥器3上部的进料口23相连通，所述的流化床干燥器3包括流化床床体4和气体分布板5，流化床床体4外壁上设置有微波发生器6，所述流化床床体4内部由上到下排列有三层可调节角度的气体分布板5。

[0009] 所述的气体分布板5与流化床床体4内壁之间角度调节范围为0-60度。

[0010] 所述的流化床床体4外壁上设置有3个微波发生器6，气体分布板5位于流化床床体4内微波发生器6对应位置处，实现微波能量的最大利用化。

[0011] 一种微波多级流化床干燥装置，还包括送气单元7，气体流量计8，旋风分离器9和气体预热器10，送气单元7末端的管路上设置有气体流量计8，流化床干燥器3上端设置的出气口15连接旋风分离器9的进风口17，旋风分离器9的下端设置有带阀门14的收料口21，旋风分离器9上部的排风口18和流化床干燥器3下端设置的进气口16均与气体流量计8的气体出口19相连接，所述流化床干燥器3的进气口16与气体流量计8的气体出口
19之间管路上设置有气体预热器10。

[0012] 一种微波多级流化床干燥装置，还包括干燥产品罐20，流化床干燥器3底部的出料口22和旋风分离器9的下端设置的收料口21均与干燥产品罐20连通。

[0013] 所述的旋风分离器9内壁复合有耐热层11，大大提高耐热性能，延长使用寿命，提高工作效率。

[0014] 所述的旋风分离器9采用碳钢材料制作而成。

[0015] 所述的气体分布板5铰接在流化床床体4内侧壁上，气体分布板5根部设置有推拉杆12，调节气体分布板5角度控制物料停留时间。

[0016] 所述的气体分布板5表面设置有红外测温探头24，流化床干燥器3上端设置的出气口15和流化床干燥器3下端设置的进气口16处均设置有气体热电偶测温装置25。

[0017] 所述的气体分布板5为不锈钢板气体分布板，气体分布板5表面铺设四氟网板13，抑制微波反射。

[0018] 所述的四氟网板13下表面与不锈钢板气体分布板硫化粘贴。

[0019] 所述的气体分布板5为方形气体分布板。

[0020] 所述的气体分布板5开孔率为3%-5%，大开孔率减小了床层压降和气体输送动力能耗。

[0021] 一种微波多级流化床干燥装置的干燥方法，包括步骤如下：

[0022] 步骤一：将要干燥的物质进行粉碎，形成含水量18-60％、粒度0.5-10mm的原料，并输送进入料仓1，原料经螺旋进料器2进入流化床干燥器3；

[0023] 步骤二：开启微波发生器6，功率为1000-3000W，以微波为热源，控制流化床干燥器3内干燥温度在200℃以下；

[0024] 步骤三：送气单元7提供的空气从进气口16进入流化床干燥器3，空气温度控制在40-60℃，根据探测原料表面温度调整气体分布板5的倾斜角度，气体分布板5开孔率为3%-5%，调整风速为1-2m/s，控制原料停留时间为1-5min，使原料中游离水含量达到15％以下，干燥后的原料由出料口22进入干燥产品罐20，得到干燥产品；

[0025] 步骤四：流化床干燥器3中生成的高温高湿空气在旋风分离器9中进行气固分离，除尘后的气体从旋风分离器9的排风口18流出直接混合进入气体预热器10，分离出的粉末由收料口21进入干燥产品罐20，去除大量粉尘，实现回收。

[0026] 本发明的有益效果在于：解决了现有技术存在的干燥温度不好控制、产品质量无法保证的问题；通过调整多级气体分布板倾斜角度控制物料在流化床干燥器内的停留时间，适宜于不同含水量物料的干燥；通过改变微波发生器微波干燥功率，实现微波能量的最大利用化，实现本发明利用的微波流化床干燥装置结构新颖可靠，具有设备简单、便于制造、维修方便等突出优点。

附图说明

[0027] 图1是本发明的结构示意图；

[0028] 图2是图1中气体分布板的放大结构示意图。

[0029] 其中，1-料仓，2-螺旋进料器，3-流化床干燥器，4-流化床床体，5-气体分布板，6-微波发生器，7-送气单元，8-气体流量计，9-旋风分离器，10-气体预热器，11-耐热层，
12-推拉杆，13-四氟网板，14-阀门，15-出气口，16-进气口，17-进风口，18-排风口，19-气体出口，20-干燥产品罐，21-收料口，22-出料口，23-进料口，24-红外测温探头，25-气体热电偶测温装置。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

[0031] 实施例1，参照图1-2，本具体实施方式所述的一种微波多级流化床干燥装置，包括料仓1，螺旋进料器2和流化床干燥器3，料仓1下方设置有螺旋进料器2，螺旋进料器2与流化床干燥器3上部的进料口23相连通，所述的流化床干燥器3包括流化床床体4和气体分布板5，流化床床体4外壁上设置有微波发生器6，所述流化床床体4内部由上到下排列有三层可调节角度的气体分布板5。

[0032] 所述的气体分布板5与流化床床体4内壁之间角度调节范围为0-60度。

[0033] 所述的流化床床体4外壁上设置有3个微波发生器6，气体分布板5位于流化床床体4内微波发生器6对应位置处，实现微波能量的最大利用化。

[0034] 一种微波多级流化床干燥装置，还包括送气单元7，气体流量计8，旋风分离器9和气体预热器10，送气单元7末端的管路上设置有气体流量计8，流化床干燥器3上端设置的出气口15连接旋风分离器9的进风口17，旋风分离器9的下端设置有带阀门14的收料口21，旋风分离器9上部的排风口18和流化床干燥器3下端设置的进气口16均与气体流量计8的气体出口19相连接，所述流化床干燥器3的进气口16与气体流量计8的气体出口
19之间管路上设置有气体预热器10。

[0035] 一种微波多级流化床干燥装置，还包括干燥产品罐20，流化床干燥器3底部的出料口22和旋风分离器9的下端设置的收料口21均与干燥产品罐20连通。

[0036] 所述的旋风分离器9内壁复合有耐热层11，大大提高耐热性能，延长使用寿命，提高工作效率。

[0037] 所述的旋风分离器9采用碳钢材料制作而成。

[0038] 所述的气体分布板5铰接在流化床床体4内侧壁上，气体分布板5根部设置有推拉杆12，调节气体分布板5角度控制干燥停留时间。

[0039] 所述的气体分布板5表面设置有红外测温探头24，流化床干燥器3上端设置的出气口15和流化床干燥器3下端设置的进气口16处均设置有气体热电偶测温装置25。

[0040] 所述的气体分布板5为不锈钢板气体分布板，气体分布板5表面铺设四氟网板13，抑制微波反射。

[0041] 所述的四氟网板13下表面与不锈钢板气体分布板硫化粘贴。

[0042] 所述的气体分布板5为方形气体分布板。

[0043] 所述的气体分布板5开孔率为3%-5%，大开孔率减小了床层压降和气体输送动力能耗。

[0044] 实施例2-4为微波多级流化床干燥装置的干燥方法。

[0045] 实施例2：

[0046] 要干燥的物质为初始含水量为35%的褐煤，褐煤经破碎后输送进入料仓1，粒径8mm，原料经螺旋进料器2进入流化床干燥器3；流化介质空气经气体流量计8和气体预热器10从进气口16进入流化床干燥器3，流化床干燥器3内铺设三层气体分布板5，气体分布板5开孔率4%；开启微波发生器6功率2500W，由红外测温探头24测量流化床干燥器3内物料温度，根据原料表面温度调整微波发生器6功率，保持流化床干燥器3内温度为180℃；
通过气体流量计8调整气体速度为1.6 m/s左右，控制物料停留时间4 min后，调节气体分布板5的倾斜角度，由流化床出料口6进入干燥产品罐20；干燥后气体夹带部分粉煤颗粒经出气口15进入旋风分离器9，实现粉煤分离收集。经对干燥产品罐20内粉煤水分测定，含水量在12%，且放置一段时间水分复吸率较小。

[0047] 实施例3：

[0048] 要干燥的物质为初始含水量为55%的褐煤，褐煤经破碎后输送进入料仓1，粒径7mm，原料经螺旋进料器2进入流化床干燥器3；流化介质空气经气体流量计8和气体预热器10从进气口16进入流化床干燥器3，流化床干燥器3内铺设三层气体分布板5，气体分布板5开孔率为4%；开启微波发生器6功率3000W，由红外测温探头24测量流化床干燥器3内物料温度，根据原料表面温度调整微波发生器6功率，保持流化床干燥器3内温度为195℃；
通过气体流量计8调整气体速度为1.8 m/s左右，控制物料停留时间5min后，调节气体分布板5的倾斜角度，由流化床出料口6进入干燥产品罐20；干燥后气体夹带部分粉煤颗粒出气口15进入旋风分离器9，实现粉煤分离收集。经对干燥产品罐20内粉煤水分测定，含水量在14%，且放置一段时间水分复吸率较小。

[0049] 实施例4：

[0050] 要干燥的物质为初始含水量为30%的生活污泥颗粒，污泥颗粒输送进入料仓1，粒径5.6mm，污泥颗粒经螺旋进料器2进入流化床干燥器3；流化介质空气经气体流量计8和气体预热器10从进气口16进入流化床干燥器3，流化床干燥器3内铺设三层气体分布板5，气体分布板5开孔率4%；开启微波发生器6功率2000W，由红外测温探头24测量流化床干燥器3内物料温度，根据原料表面温度调整微波发生器6功率，保持流化床干燥器3内温度为160℃；通过气体流量计8调整气体速度为1.4 m/s左右，控制物料停留时间3min后，调节气体分布板5的倾斜角度，由流化床出料口6进入干燥产品罐20；干燥后气体夹带部分污泥颗粒出气口15进入旋风分离器9，实现污泥分离收集。经对干燥产品罐20内污泥水分测定，含水量在11%，且放置一段时间水分复吸率较小。

[0051] 本发明的具体实施例不构成对本发明的限制，凡是采用本发明的相似结构及变化，均在本发明的保护范围内。