CN101825389B - 一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干燥设备，特别涉及一种物料输出时采用惰性气体进行保护的沸腾干燥机，解决了干燥度要求较高的物料在干燥后输出的过程中吸潮对品质影响大的问题。它包括干燥容器以及与干燥容器连接的送料装置、进风装置、出风装置、储料罐，所述沸腾干燥机还包括惰性气体压缩机，该惰性气体压缩机通过管道同时与热风室和储料罐相连，干燥容器与其他部件的连通口处均设有阀门。本发明防止物料在输出和储存过程中吸潮影响品质；出风装置采用物料循环结构，也适用于干燥毒性物料，使物料干燥时干燥机处于一个封闭状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种干燥设备，特别涉及一种在物料干燥后不与空气接触、输出时采用惰性气体进行保护的沸腾干燥机。
技术背景
沸腾干燥机一般用于湿粉状物料的干燥，利用空气经热交换器加热后，形成热风经布风板分配进入干燥室，湿物料从加料器进入干燥室，由于风压的作用，物料在干燥室内形成沸腾流化状态，并与热空气进行广泛接触，从而在较短时间完成物料烘干。沸腾干燥机干燥效率高，强度大，干燥后的物料能达到较低的含水率，但是传统的沸腾干燥机的物料在干燥后输出干燥室后，暴露在空气中会重新吸收空气中的水分，导致物料的含水率在干燥后会有一定的上升，尤其是一些吸潮性强的物料，暴露在空气中含水率变化较大，而且对于一些对纯度要求高的产品来说，细微的含水率增加就会对质量产生很大的影响。所以对于一些吸潮性强、对干燥程度要求高的物料，干燥输出后应该采取保护措施防止物料吸潮。
现有文献记载中，大多是针对干燥过程中如何得到更好的干燥效果，很少有涉及物料输出过程中如何防止物料吸潮的，如中国专利局2009年11月4日公开了CN101571341A号专利文件，名称为沸腾干燥系统，包括干燥主机、加料装置、1#换热器、2#换热器、3#换热器、4#换热器、1#除沫器、2#除沫器、1#旋风分离器、2#旋风分离器、1#布袋除尘器、2#布袋除尘器、1#水膜除尘器、2#水膜除尘器、1#气液分离器、2#气液分离器、振动筛和流化床冷却装置，该装置由三路不同温度的气流分别输入干燥主机中床体的不同部位，干燥主机孔板的风孔出风口的方向不一致和中床体具有变截面气流通道，由此增加了物料在干燥主机内的干燥停留时间，干燥主机输出的物料再经流化床冷却装置内除湿冷却空气的冷却，进一步降低物料成品的含湿量和成品出料持热温度，达到了较好的干燥和冷却效果。该装置同样只涉及干燥过程的中的方法，而没有涉及如何在出料过程中防止物料吸潮。
发明内容
本发明的目的在于解决干燥度要求较高的物料在干燥后输出的过程中吸潮对品质影响大的问题，提供一种在物料输出时采用惰性气体作为输送介质的沸腾干燥机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，包括干燥容器、送料装置、进风装置、出风装置及储料罐，干燥容器中部水平设置有布风板，布风板下方为热风室，热风室设有进风口，布风板上方为干燥室，干燥室设有进料口、出料口及出风口，进风口与进风装置相连，出风口与出风装置相连，进料口与送料装置相连，出料口通过出料管与储料罐相连，所述沸腾干燥机还包括惰性气体压缩机，该惰性气体压缩机通过管道同时与热风室和储料罐相连，干燥容器与其他部件的连通口处均设有阀门。干燥过程中，待干燥物料从送料装置进入干燥室，关闭除出风口和进风口之外的所有阀门，热风从进风口进入热风室，并通过布风板布风形成均匀气流进入干燥室，带动待干燥物料进入沸腾状态进行干燥，热风从出风口排出。物料干燥完成后，打开惰性气体产生装置向干燥容器内充入惰性气体，将空气从干燥容器中排出后，打开出料口阀门并关闭其他各阀门，运用惰性气体作为输送介质，将干燥室内的干燥物料输送到储料罐中储存和运送。采用惰性气体作为保护气体，能防止干燥后的物料反吸潮，保证了干燥后物料的高纯度。作为另外的选择，也可以采用氮气等性质稳定的气体作为输送介质。
作为优选，布风板包括布风板本体、以及在布风板本体上均匀分布的布风孔，布风板本体为圆形平板与干燥容器内壁相配，布风板本体上均匀分布有向上凸起的凸包，布风孔设置在凸包的侧面，布风孔出风口形成的平面与布风板本体上表面夹角为60-90°。凸包向干燥室一侧凸起，凸包表面为曲面，布风孔设置在凸包侧面与布风板本体形成夹角，布风孔出风口平面与布风板本体上表面夹角过小则物料容易布风孔中漏出，增大该夹角角度，在不改变布风孔孔径的前提下使布风孔在水平方向的投影面积变小，能减少物料从布风孔处漏出，且布风孔为侧向出风，可以将堆积在布风孔之间以及相邻凸包顶部的物料吹起进行干燥，防止物料在布风板上堆积造成干燥不均和物料浪费。布风板本体和凸包为由同一块钢板冲压成形的一体结构，制作简单，成本低，采用这种制作方法凸包形成底部为空的壳体结构，出风顺畅。布风孔均匀分布在与布风板本体同轴的若干圆周上，各圆周直径由内向外等差增大，各圆周上的布风孔数量由内向外等差增加。
作为优选，布风孔中心线在水平面上的投影与布风板本体直径方向夹角为45-135°之间。布风孔中心线与布风板本体直径方向有夹角，该夹角一般为90°，所有布风孔同时出风可以在干燥室内形成环形气流，物料随气流进行环形沸腾流动，干燥效果更好，且环形气流容易将粘附在干燥室侧壁上的物料吹动，减少物料粘壁现象。
作为优选，干燥室中还设有导向锥体，导向锥体为圆锥型，导向椎体底部固定在布风板上表面中心位置将布风板中心位置覆盖，导向锥体的底面积与导风板面积之比为1：4到1：3之间。在干燥室设置导向锥体，导向锥体底面固定在布风板上并对布风板一部分进行覆盖，减少了布风板的出风面积，使布风板处的热风初速度增加，在相同功率的情况下增强了热风沸腾物料的能力；导向锥体对热风还有导向作用，使热风在干燥室内绕导向锥体形成环形气流，干燥效果好，中间锥体下部大、上部小，干燥室内通风截面积从下到上逐渐增大，热风风速逐渐减小，当热风到达干燥室顶部时，风速减小，达到物料的沉降速度，使绝大部分物料由于自重而落回干燥室内。导向锥体底面过大则底部填装物料的空间过小，导向锥体底面过小则不能明显改变热风的初始速度。
作为优选，导向锥体的锥面和顶部均为封闭结构，锥面母线与底面的夹角大于待干燥物料的自然堆角。防止物料落入锥体中间，也防止被导向锥体覆盖的布风板部分从锥面漏风。导向锥体的坡度大于待干燥物料的自然堆角，避免物料在锥面上堆积影响干燥效果，同时导向锥体的顶端不与干燥室顶端接触。
作为优选，干燥室上部为等直径的筒形结构，干燥室下部直径向下逐渐缩小。该结构使干燥室内从下到上通风横截面积逐渐增大，使热风在上升过程中风速逐渐降低，并最终达到物料沉降速度。
作为优选，出风装置包括出风旋风分离器和出风布袋除尘器，出风口与出风旋风分离器的进气口连通，出风旋风分离器出气口与出风布袋除尘器进气口连通，出风布袋除尘器出风口连接有出风总管，出风旋风分离器的回料口和出风布袋除尘器的回料口均与干燥容器相连。干燥过程中，热风将出风口位置的物料裹挟从出风口带出，通过旋风分离器分离热风和物料，再通过布袋除尘器对热风进行过滤，最后将热风从出风总管排出，经过两层净化的热风中粉尘含量少，达到环境排放标准，且出风旋风分离器和出风布袋除尘器的回料口与干燥容器相连，经过分离和过滤的物料在第二次干燥的时候通过回料口回收送入干燥容器内进行干燥，对物料的利用率高，减少了物料的损失。物料在干燥过程中循环利用，与外界接触极少，这种结构也适用干燥毒性较强的物料。
作为优选，送料装置包括送料管、送料旋风分离器、送料布袋除尘器，送料管与送料旋风分离器的进气口连通，送料旋风分离器出气口与送料布袋除尘器进气口连通，送料布袋除尘器送料口连接有送料系统排风管，送料旋风分离器的下料口下侧和送料布袋除尘器的下料口下侧设有接料斗，接料斗与干燥容器的进料口相连。送料管输送物料需要一定的动力，一般采用气流带动物料进行输送，送料管依次接送料旋风分离器和送料布袋除尘器，减少了送料气流对环境的污染，物料经过送料旋风分离器和送料布袋除尘器的下料口进入接料斗，并从接料斗下端进入干燥容器的进料口，接料斗的设置保证能对进入干燥容器的物料量进行控制。送料管为由低处向高处输送的阶梯管，阶梯管底部还设有加料斗。物料在加料过程中同样通过双层过滤，与外界接触极少，这种结构也适用干燥毒性较强的物料。
作为优选，干燥容器顶部还设有与惰性气体压缩机配合使用的排气阀，排气阀出口尺寸小于出风口尺寸。出风口为保证出风顺畅，尺寸较大，但在惰性气体置换干燥容器内空气的过程中，惰性气体进气量小，出风口尺寸过大容易造成惰性气体的浪费，所以必须设置一个尺寸较小的排气阀，与惰性气体压缩机配合使用。
作为优选，惰性气体压缩机为氩气压缩机。
本发明在干燥后物料输出时采用惰性气体作为输送介质，防止物料在输出和储存过程中吸潮影响品质；布风板的布风孔采用侧向出风，在干燥室内形成环形气流，对物料干燥效果好，且能减少干燥室侧壁以及布风板上表面粘附物料；干燥室内设置导向锥体，对环形气流进行导向，且导向锥体覆盖了布风板中心位置，减少布风板出风面积，使热风初速度得到加强，提高了热风使物料沸腾的能力；干燥容器出风口和进料口都设有旋风分离器和布袋除尘器对气流进行过滤，使物料随气流排放，减少物料浪费，也适用于干燥毒性物料，使物料干燥时干燥机处于一个封闭状态。
附图说明
图1是本发明一种结构示意图。
图2是干燥容器中导向锥体示意图。
图3是布风板俯视图。
图4是布风板立体结构示意图。
图5是图4A处局部放大图。
图6是布风板上布风孔结构图。
图中：1.加料斗，2.送料管，3.空气净化器，4.鼓风机，5.电加热器，6.机架平台，7.干燥容器，8.进料口阀门，9.接料斗，10.送料旋风分离器，11.送料布袋除尘器，12.出风旋风分离器，13.储料罐，14.出风布袋除尘器，15.出风总管，16.送料系统排风管，17.出风口阀门，18.出风旋风分离器回料口阀门，19.回料管，20.出风布袋除尘器回料管阀门，21.出料口阀门，22.出料管，23.引风机，24.氩气压缩机，25.进风口阀门，26.导向锥体，27.布风板，28.排气阀，7a.干燥室，7b.热风室，7c.进风口，7d.出风口，7e.进料口，7f.出料口，27a.布风板本体，27b.凸包，27c.布风孔，27d.布风孔中心线，α.布风孔中心线与布风板本体直径方向在水平方向的夹角，β.布风孔出风口所在平面与布风板本体上表面的夹角。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例：一种以氩气作为物料输出介质的沸腾干燥机。
如图2所示，干燥容器7内水平设置布风板27，布风板27上均匀布置布风孔，布风板27将干燥容器7分成干燥室7a和热风室7b。布风板27上侧为干燥室7a，干燥室7a顶部中间设有出风口7d，干燥室7a顶部的一侧设有进料口7e，干燥室7a顶部还设有尺寸小于出风口7d的排气阀28，干燥室7a下部的侧壁上设有出料口7f，热风室7b侧壁上设有进风口7c，干燥容器7外侧设有方便操作的机架平台6。
如图1所示，干燥容器7的进风口7c与进风装置相连，进风装置从与进风口7c相连的一端开始依次为电加热器5、鼓风机4、空气净化器3.电加热器5和进风口7c之间还设有进风口阀门25。
如图1所示，干燥容器的进料口7e与送料装置相连，送料装置包括送料管2、送料旋风分离器10、送料布袋除尘器11。送料管2为阶梯管，送料管2的进口位置低于出口位置，送料管2进口位置设有加料斗1，送料管2内需要有气流作为送料动力，送料管2出口与送料旋风分离器10进气口连通，送料旋风分离器10的出气口与送料布袋除尘器11的进气口连通，送料布袋除尘器11的出气口与送料系统排风管16连通，送料系统排风管16末端还设有引风机23提供排风动力，送料旋风分离器10和送料布袋除尘器11的下侧设有漏斗型的接料斗9，送料旋风分离器10和送料布袋除尘器11的下料口分别与接料斗9的上端开口相接，接料斗9的下端与进料口7e连通，并在接料斗9和进料口7e之间设有进料口阀门8。
如图1所示，干燥容器7的出风口7d与出风装置相连，出风口7d与出风旋风分离器12的进气口连通并在连通处设有出气口阀门17，出风旋风分离器12的出气口与出风布袋除尘器14的进气口连通，出风旋风分离器12回料口与干燥容器7顶部连通，并在连通处设有出风旋风分离器回料口阀门18。出风布袋除尘器14的出气口与出风总管15连通，出风总管15末端设有引风机23提供出风动力，出风布袋除尘器14回料口通过回料管19与干燥容器7侧壁上部连通，并在连通处设有出风布袋除尘器回料管阀门20。
如图1所示，干燥容器7的出料口7f通过出料管22与储料罐13连通，并在出料口7f和出料管22连接处设有出料口阀门21，储料罐13有三个并列排列，分别于出料管22连通并在连通处设置阀门。
如图1所示，本装置还包括一个氩气压缩机24，氩气压缩机24使用成品氩气作为气源，氩气压缩机24出口通过管道分别与干燥容器7的热风室7b、储料罐13连通，并分别在各连通处设置阀门，干燥容器7顶部的排气阀28与氩气压缩机24配合使用。
如图2所示，干燥容器7的干燥室7a中设有导向锥体26。干燥室7a为回转体结构，上部为直径不变的圆筒形，下部为直径向下逐渐减小的倒锥形。导向锥体26为圆锥型结构，导向锥体26轴心线与干燥室7a的轴心线重合。导向锥体26底部与布风板27中部的固定并将布风板27中心部分覆盖，导向锥体26底部面积与布风板27面积比为1：3，导向锥体26锥面为封闭结构，导向锥体26的母线与底面夹角大于待干燥物料的自然堆角，本实施例中选用75°。导向锥体26为可拆卸结构，可以根据需要进行拆卸。
如图3至图6所示，布风板27上的布风孔27b为侧向出风结构，可以使热风在干燥室7a内形成环形气流。布风板27包括圆形的布风板本体27a，布风板本体27a上均匀排布有向干燥室7a一侧突出的凸包27b，凸包27b在与圆形的布风板本体27a同轴的6个圆周上排列，6个圆周的直径由内向外等差增大，6个圆周上的凸包27b数目由内向外等差增多，布风板本体27a和凸包27b为一体结构，由等厚钢板冲压成型。各个凸包27b结构相同，每个凸包27b的侧面开有布风孔27c，凸包27b开有布风孔27c的一侧的坡度大于另一侧。布风孔中心线27d与布风板本体直径方向在水平方向的夹角α为直角。如图6所示，布风孔27c出风口向上，布风孔27c出风口所在平面与布风板本体27a上表面的夹角β为80°。导向锥体26将布风板27内侧3个圆周上的布风孔27b覆盖。
以下对干燥过程进行说明：
进料时，送料管内的气流带动待干燥物料流动，经过送料旋风分离器和送料布袋除尘器的过滤，送料气流从送料系统排风管排出，待干燥物料从送料旋风分离器和送料布袋除尘器的下料口进入接料斗，再由进料斗经进料口进入干燥容器内。
干燥时，关闭除进风口和出风口外的各处阀门，热风从进风口进入干燥容器并从出风口流出，经出风旋风分离器和出风布袋除尘器过滤后，热风从出风总管排出，热风从出风口流出时带出一部分的物料，经过出风旋风分离器和出风布袋除尘器过滤，在出风旋风分离器和出风布袋除尘器的回料口处积累。当一批物料干燥完成从出料口输出后，出风旋风分离器和出风布袋除尘器的回料口的阀门与进料口阀门同时打开进料，使经出风口带出的物料进行循环回收，减少物料的损失。
热风从热风室进入干燥室的过程中，热风穿过布风孔形成环形气流，物料干燥的均匀性更好，且环形气流对干燥室侧壁形成冲击，减少物料粘附在干燥室侧壁上的现象，由于布风孔侧向出风，能将堆积在布风孔之间的物料吹起，减少物料在布风孔之间的位置堆积。布风孔出风口在水平方向投影面积小，物料不易从布风孔漏入到热风室。导向锥体的底面覆盖布风板的部分出风面积，在相同功率下热风进入干燥室后的初始速度加快，容易将物料吹起使物料进入沸腾状态，同时导向锥体四周结构相同，热风容易以导向锥体为中心形成环流，热风上升过程中，干燥容器截面面积增大，热风风速降低并在干燥容器顶部达到物料沉降速度，保证物料不易被热风带出。
干燥完成后，首先打开氩气压缩机向储料罐中充气，将储料罐中的空气置换成氩气，然后打开氩气压缩机与干燥容器之间的阀门以及干燥容器顶部排气阀，并关闭干燥容器其他各处阀门，用氩气置换干燥容器内的空气，置换完成后关闭排气阀，打开出料口阀门，采用氩气作为输送介质将干燥后的物料输送到储料罐中。
本装置可以用于氟硅酸钠的干燥，氟硅酸钠吸潮性强，且在干燥过程中会产生毒性，所以干燥过程中采用由旋风分离器和布袋除尘器组成的闭路循环系统，最大程度减少物料与外界接触，干燥完成后采用氩气输送，避免干燥后物料与空气的接触吸潮。
Claims (10)
1.一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，包括干燥容器、送料装置、进风装置、出风装置及储料罐，干燥容器中部水平设置有布风板，布风板下方为热风室，热风室设有进风口，布风板上方为干燥室，干燥室设有进料口、出料口及出风口，进风口与进风装置相连，出风口与出风装置相连，进料口与送料装置相连，出料口通过出料管与储料罐相连，其特征在于：所述沸腾干燥机还包括惰性气体压缩机，该惰性气体压缩机通过管道同时与热风室和储料罐相连，干燥容器与其他部件的连通口处均设有阀门，布风板包括布风板本体、以及在布风板本体上均匀分布的布风孔。
2.根据权利要求1所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：布风板本体为圆形平板与干燥容器内壁相配，布风板本体上均匀分布有向上凸起的凸包，布风孔设置在凸包的侧面，布风孔出风口形成的平面与布风板本体上表面夹角为60-90°。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：布风孔中心线在水平面上的投影与布风板本体直径方向夹角为45-135°之间。
4.根据权利要求1所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：干燥室中还设有导向锥体，导向锥体为圆锥型，导向椎体底部固定在布风板上表面中心位置将布风板中心位置覆盖，导向锥体的底面积与布风板面积之比为1：4到1：3之间。
5.根据权利要求4所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：导向锥体的锥面和顶部均为封闭结构，锥面母线与底面的夹角大于待干燥物料的自然堆角。
6.根据权利要求1或2或4所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：干燥室上部为等直径的筒形结构，干燥室下部直径向下逐渐缩小。
7.根据权利要求1或2或4所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：出风装置包括出风旋风分离器和出风布袋除尘器，出风口与出风旋风分离器的进气口连通，出风旋风分离器出气口与出风布袋除尘器进气口连通，出风布袋除尘器出风口连接有出风总管，出风旋风分离器的回料口和出风布袋除尘器的回料口均与干燥容器相连。
8.根据权利要求1或2或4所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：送料装置包括送料管、送料旋风分离器、送料布袋除尘器，送料管与送料旋风分离器的进气口连通，送料旋风分离器出气口与送料布袋除尘器进气口连通，送料布袋除尘器送料口连接有送料系统排风管，送料旋风分离器的下料口下侧和送料布袋除尘器的下料口下侧设有接料斗，接料斗与干燥容器的进料口相连。
9.根据权利要求1或2或4所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：干燥容器顶部还设有与惰性气体压缩机配合使用的排气阀，排气阀出口尺寸小于出风口尺寸。
10.根据权利要求1或2或4所述的一种采用惰性气体输出物料的沸腾干燥机，其特征在于：惰性气体压缩机为氩气压缩机。
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