一種節(jié)能流化床和無粉化成品干燥系統(tǒng)

 
摘要：一種節(jié)能流化床系統(tǒng)，涉及流化床干燥節(jié)能技術(shù)和成品無粉塵化技術(shù)領(lǐng)域，流化床主體內(nèi)設(shè)置有恒速段干燥區(qū)和降速段干燥區(qū)，流化床主體上設(shè)置有進風口、高濕排風口、低濕排風口，其特征在于：恒速段干燥區(qū)對應(yīng)的進風口連接有恒速段進風系統(tǒng)，降速段干燥區(qū)對應(yīng)的進風口對應(yīng)連接有降速段進風系統(tǒng)，高濕排風口連接有與新風換熱的出風換熱系統(tǒng)，出風換熱系統(tǒng)換熱新風的出口與恒速段進風系統(tǒng)或/和降速段進風系統(tǒng)連接，低濕排風口的出口與恒速段進風系統(tǒng)或/和降速段進風系統(tǒng)連接。本系統(tǒng)能降低流化床尾氣排空量，可盡量利用流化床排風的排空熱量，出口物料無粉塵飛揚，達到排空尾氣環(huán)保性提高、生產(chǎn)線能耗降低、出口物料無粉、物料收率提高、運行穩(wěn)定安全的效果、投資性價比高、維護和運行費用低的效果。
關(guān)鍵詞：干燥設(shè)備¹；熱能利用²；流化床³
中圖分類號: TU522.063          文獻標志碼：A       文章編號：
  Abstract：The utility model relates to an energy-saving fluidized bed system, which relates to the technical field of fluidized bed drying energy saving technology and finished products without dust. The fluidized bed main body is provided with a constant speed drying area and a speed reduction drying area. The main body of the fluidized bed is provided with an air inlet, a high humidity exhaust outlet and a low humidity exhaust outlet. Constant rate period of drying area corresponds to the period of ventilation system, air inlet connection has permanently speed slow down period of dry area corresponding to the air inlet corresponds to the connection with slow down period of intake system, high humidity air outlet connection with fresh air in hot air heat exchange system, fresh air to air heat exchange system heat transfer of exporting and constant speed into the wind system and/or slow down period of intake system, The outlet of the low wet exhaust outlet is connected with the air intake system in the constant speed section or/and the air intake system in the decreasing speed section. This system can reduce the amount of fluidized bed tail gas emptying, can make the most of fluidized bed heat exhaust of emptying, export material no dust float in the sky, to improve emptying exhaust environmental protection, production line to reduce energy consumption, export materials without powder, the effect of material yield and improve the operation safety, low investment and high cost performance, maintenance and operation cost.
 
Keywords：Drying equipment; Heat energy utilization；Fluidized bed。

      1、流化床干燥技術(shù)和排空熱量損失     
        新風處理得到潔凈空氣，經(jīng)熱交換器后溫度上升，得到熱工藝風，也可通過除濕得到干燥冷工藝風，新風也可不處理直接作為熱工藝風或冷工藝風，進入流化床進風室，經(jīng)過分風網(wǎng)板后在流化床層內(nèi)進行熱質(zhì)交換；原濕物料進入流化床內(nèi)，物料在熱或冷工藝風作用下，在分風網(wǎng)板上形成流態(tài)化，工藝風與物料充分接觸，提高了熱質(zhì)交換效率，促使物料中的水份蒸發(fā)分離或穩(wěn)定冷卻；物料粒子從進口到出口形成一定的梯度，經(jīng)過不同流化床形式，可實現(xiàn)連續(xù)干燥或批次式使用；工藝風和物料熱質(zhì)交換后從流化床出來、經(jīng)過除塵系統(tǒng)，可直接排空形成開路循環(huán)系統(tǒng)，可通過閉路循環(huán)裝置接到進口、形成閉路循環(huán)系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)包括不限于旋風分離器、布袋除塵器、靜電除塵器、粉塵下料閥、調(diào)節(jié)門、溫濕度壓力等測量、尾氣處理（包括不限于噴淋塔、除味裝置），流化床包括現(xiàn)有振動流化床、沸騰流化床、內(nèi)熱流化床、脈動流化床、噴動流化床等各種公開的形式，設(shè)備組成根據(jù)具體需要而不同。
        根據(jù)物料具體干燥特性，流化床從進口到出口，在不同位置所需工藝風溫濕度不同，物料含水率會逐漸降低，物料溫度通常是從低到高再低，實現(xiàn)經(jīng)濟能耗和優(yōu)異產(chǎn)品，可選配專門的控制系統(tǒng)、內(nèi)換熱系統(tǒng)、進風系統(tǒng)、工藝配方，達到技術(shù)與設(shè)備的優(yōu)良結(jié)合，內(nèi)換熱器的節(jié)能效果比較好、也有煅燒的效果，可實現(xiàn)諸如以下工藝：固體物料及吸潮性大物料連續(xù)干燥、冷卻的工藝，粉態(tài)原料連續(xù)制得顆粒、烘干的工藝，結(jié)晶性濕物料的連續(xù)干燥、煅燒、冷卻工藝，液態(tài)原料連續(xù)制得雪花狀到實心狀顆粒的工藝。
      連續(xù)生產(chǎn)的特點：因為是連續(xù)性生產(chǎn)，產(chǎn)品工藝重復性好，生產(chǎn)效率高；適用于連續(xù)烘干、制粒時使用，最終產(chǎn)品可以無塵，性能很好；對于不希望中間過程人工的參與及防止污染的產(chǎn)生，連續(xù)式是較好的選擇；能耗低；結(jié)構(gòu)緊湊；因為料層溫度可以低，安全標準高，同時適用于熱敏性物料的處理；運行可靠；蒸發(fā)強度大，體積為噴霧干燥塔的1/15～1/30；適用于粘性物料、強吸潮性物料的連續(xù)干燥和制粒；特別在產(chǎn)量比較大時，與批次式設(shè)備相比，具有能耗、質(zhì)量的明顯優(yōu)點。
        濕物料在熱風干燥過程中，主要有恒速干燥階段和降速干燥階段，在恒速干燥階段，從流化床出來的空氣，單位干燥用空氣帶走的水比較多、濕度比較大，經(jīng)氣固分離后，熱量難以直接回用，可直接排空；在降速干燥階段，從流化床出來的空氣，單位干燥用空氣帶走的水份從高到低，直到零達到平衡段、濕度比較小，經(jīng)氣固分離后，如直接排空，所含的熱量就全部損失，排空尾氣需要經(jīng)環(huán)保處理，增加了環(huán)保壓力，傳統(tǒng)流化床的恒速段和降速段前段的高濕排風和降速段后段的低濕排風，通常是混合在一起，導致排風所含熱量難以利用。

        2、流化床干燥現(xiàn)有技術(shù)的其余不足
        2.1收率減少和能耗增加
        傳統(tǒng)的流化床干燥排出氣體經(jīng)除塵系統(tǒng)分離后，得到的固體粒徑較小，不符合成品粒徑范圍，通常需要加液體回溶、重結(jié)晶處理，而重結(jié)晶直接會有重結(jié)晶損失量，同時所加液體需重復干燥，導致整體能耗增加；傳統(tǒng)除塵系統(tǒng)中的旋風分離器所收集的物料中，因還是含有部份成品粒徑范圍物料和含水份超標，通常需返回到流化床體內(nèi)，導致旋風分離器內(nèi)物料多次反復磨損，增加了流化床中的細粉量，再次加重了上述收率減少和能耗增加的缺點。
2.2濕料結(jié)團，烘干不均
        流化床干燥現(xiàn)有技術(shù)中，濕原料上道工藝可以是離心機、壓濾機、濃縮蒸發(fā)器等方式得到的松散或團塊形濕料，對濕原料進行流化床烘干作業(yè)時，采用傳統(tǒng)流化床經(jīng)常出現(xiàn)的缺點有：濕料進入流化床后，因為來不及烘干、分散，造成在床內(nèi)結(jié)團、粘糊分風網(wǎng)板和殼壁造成破壞流化的現(xiàn)象和死床，特別是分風網(wǎng)板隨著連續(xù)生產(chǎn)時間延長，存在網(wǎng)板堵塞、無法再生產(chǎn)，甚至容易出現(xiàn)起火、爆炸重大事故。
2.3排風系統(tǒng)加干燥器或換熱器，代價和運行費用高
        專利文獻ZL200720077144.2《一種節(jié)能流化床》，采用在排風系統(tǒng)設(shè)置了干燥器，在干燥器中設(shè)置可更換的干燥劑方式，以利用排空尾氣的熱能，但缺點是干燥劑難以選擇、代價高、更換不方便，并且干燥劑并不足以吸收排風尾氣中的水份、吸收從開始隨時間延長、吸收能力越來越小，導致生產(chǎn)條件難以控制、流化床干燥能力越來越小。
        專利文獻ZL201720223838.6《一種制粒干燥節(jié)能系統(tǒng)》，在進口工藝風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)中設(shè)置有熱管換熱裝置，采用尾氣的熱能對進口工藝風進行加熱，缺點是需要設(shè)置兩組熱管換熱裝置，導致投資翻了一倍、換熱效率降了一倍、風系統(tǒng)阻力增加了一倍，而風系統(tǒng)阻力的增加、直接決定了系統(tǒng)風機功率的增加，并且因排風系統(tǒng)中有微粉、導致無法采用翅片式換熱器、又增加了排風系統(tǒng)間熱管換熱裝置的尺寸和投資，用戶在權(quán)衡投資性價比、維護費用、風機功率運行費用后，覺得不劃算而放棄。
2.4尾氣直接回流，干燥能力下降
        專利文獻ZL201220224409.8《一種節(jié)能流化床》，采用把排空尾氣通過回流管，直接回用一部份到工藝風進口的方式，缺點是排空尾氣中含有大量水份，回到進口工藝風中，增加了進風濕度、降低了干燥能力，回用比例越大、對生產(chǎn)線干燥能力降低程度越大，甚至導致無法干燥。

        3.本技術(shù)的要點
        3. 1基本尾氣排空熱量利用方案
       一種節(jié)能流化床系統(tǒng)，包括流化床主體，流化床主體內(nèi)設(shè)置有恒速段干燥區(qū)和降速段干燥區(qū)，流化床主體上設(shè)置有進風口、高濕排風口、低濕排風口，其特征在于：恒速段干燥區(qū)對應(yīng)的進風口連接有恒速段進風系統(tǒng)，降速段干燥區(qū)對應(yīng)的進風口對應(yīng)連接有降速段進風系統(tǒng)，高濕排風口連接有與新風換熱的出風換熱系統(tǒng)，出風換熱系統(tǒng)換熱新風的出口與恒速段進風系統(tǒng)或/和降速段進風系統(tǒng)連接，低濕排風口的出口與恒速段進風系統(tǒng)或/和降速段進風系統(tǒng)連接
       高濕排風口的排風通過出風換熱系統(tǒng)后接到排空口，此時高濕高溫排風經(jīng)過換熱實現(xiàn)降溫、降濕的作用，并且有利于后續(xù)尾氣的環(huán)保處理，新風與出風換熱系統(tǒng)換熱升溫后輸入流化床主體對物料進行干燥，通常高濕高溫排風的所含熱量可以利用20-50%，熱量利用可觀，低濕排風口的排風濕度低、溫度高，因此直接輸入流化床主體對物料進行干燥，熱量利用近乎全利用，從而使流化床主體的排風熱量最大程度得以利用，生產(chǎn)線能耗降低。
       作為優(yōu)選方案，低濕排風口的出口與恒速段進風系統(tǒng)連接，出風換熱系統(tǒng)換熱新風的出口與降速段進風系統(tǒng)連接。低濕排風口還是含有一定量的水，對降速干燥階段有影響，可直接回到恒速干燥階段利用，在降速干燥階段，需要進風口工藝風的含水量越低越好，采用高濕排風口的出風換熱系統(tǒng)換熱新風，可起到更好的干燥效果。
       流化床主體內(nèi)的上部為分離室，分離室內(nèi)設(shè)置有分離室隔板，通過分離室隔板將分離室分隔為兩個腔體，高濕排風口與靠近進料口一側(cè)的腔體連接，低濕排風口與另一側(cè)腔體連通。
       通過分離室隔板可以更好的將高濕排風口的排風、低濕排風口的排風隔離開來，防止混亂，更佳的方式是分離室隔板設(shè)置成活動調(diào)節(jié)型式，實現(xiàn)高濕排風口、低濕排風口排風比例的可調(diào)節(jié)。
       在實際工作過程中，高濕排風口的換熱新風量和低濕排風口的排風量不一定等同于相應(yīng)進風口的風量，在相應(yīng)進風口可設(shè)置進風旁通，以調(diào)節(jié)補足風量。
3. 2成品的均勻化和安全運行方案
       在流化床主體進口上方有混合制粒系統(tǒng)，包括有刀片式制粒機，刀片式制粒機包括制粒機殼體以及兩臺驅(qū)動電機，制粒機殼體內(nèi)設(shè)置有兩根刀片軸，每臺驅(qū)動電機連接一根刀片軸、并且轉(zhuǎn)速可調(diào)，刀片軸上安裝有若干多葉型刀片。即此種刀片式制粒機，起到連續(xù)瞬間分散進口原料、將進口濕原料瞬間制成小顆粒的作用，防止進口原料中有大塊物料或進入流化床本體中結(jié)塊，降低濕物料在流化床內(nèi)結(jié)團、降低流化床內(nèi)粉塵的效果。
       兩組制粒機刀片采用兩臺制粒機動力驅(qū)動，并且旋轉(zhuǎn)速度分別可調(diào)，可形成兩組刀片速度差異化，形成更好的制粒效果，有利于粉塵與濕原料的混合制粒、粉塵濕潤后自身的濕法制粒。一方面可以提高濕料進入流化床的分散效果，降低結(jié)團可能性，另一方面起到把濕原料制成小顆粒的功能、防止小顆料團聚形成大團，以得到小顆粒的成品。
       為了成品的更加均勻化和輸送，流化床主體的出料口設(shè)置有出口物料系統(tǒng)，出口物料系統(tǒng)包括有篩分器和破碎機，篩分器用于將流化床本體輸出的物料篩分為大顆粒、中顆粒，大顆粒通過破碎機破碎后回到流化床本體內(nèi)，中顆粒作為成品。
        為更均勻，篩分器還可另設(shè)置小顆粒出口，以將小顆粒和少量的粉塵一并返回流化床內(nèi)。
         輸送系統(tǒng)在傳輸過程中可加入潤濕劑，進行混合或團聚制粒工作，也可單獨將粉塵制粒后輸送到流化床主體內(nèi)。
         在流化床主體的流化室內(nèi)分別設(shè)置有內(nèi)換熱器，可通入熱源、冷源，并可以對通入的熱源和冷源流量進行控制調(diào)節(jié)。
         在流化床主體的進料口下方設(shè)置通孔擋網(wǎng)形成干濕料混合料層，進料時物料先進入干濕料混合料層、再通過通孔擋網(wǎng)進入流化床主體的流化室。
         進入干濕料混合料區(qū)的濕物料首先被混合料層的物料分散、初步烘干，并且此區(qū)可采用相比較較高的熱風溫度，有時難免會產(chǎn)生一些大團塊，造成流化不良，此時在流化床體內(nèi)的進料口下方設(shè)干濕料混合料層，濕原料先進入干濕料混合料層、再通過通孔擋網(wǎng)進入到流化料層，所以就算有團塊，因為通孔擋網(wǎng)的作用，干濕料混合料區(qū)的團塊進入不了旁邊的流化料區(qū)，防止粘附分風網(wǎng)板，特別是帶內(nèi)換熱器的區(qū)域，達到避免卡住內(nèi)換熱器和粘附內(nèi)換熱器產(chǎn)生團塊，導致的流化不良、物料摩擦、物料自己堆積升溫、引發(fā)起火爆炸事故，混合料區(qū)內(nèi)擋住的團塊在工作過程中因為流化物料的作用、可以慢慢磨碎，磨碎不了的可以定期停機清理，從而保證生產(chǎn)時的穩(wěn)定。
3. 3設(shè)備的環(huán)保性能提高方案
          為提高設(shè)備的環(huán)保性、同時實現(xiàn)對高濕排風口、低濕排風口的排風中物料進行收集和提高物料收率，流化床系統(tǒng)包括第一除塵系統(tǒng)、第二除塵系統(tǒng)以及輸送系統(tǒng)，高濕排風口通過第一除塵系統(tǒng)連接出風換熱系統(tǒng)，低濕排風口通過第二除塵系統(tǒng)連接恒速段進風系統(tǒng)或/和降速段進風系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)與第一除塵系統(tǒng)和第二除塵系統(tǒng)連接，輸送系統(tǒng)用于將第一除塵系統(tǒng)和第二除塵系統(tǒng)收集的物料輸出。
          第一除塵系統(tǒng)、第二除塵系統(tǒng)可以布置在流化床主體內(nèi)、也可以布置在流化床主體外，均可以起到除塵的效果。
          為了便于第一除塵系統(tǒng)、第二除塵系統(tǒng)收集的物料成粒，流化床主體的進料口設(shè)置有混合制粒系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)的出料端與混合制粒系統(tǒng)的進料端連接，通過輸送系統(tǒng)將第一除塵系統(tǒng)、第二除塵系統(tǒng)收集的物料收集的物料輸送至混合制粒系統(tǒng)進行長大。
3. 4帶冷卻段流化床的尾氣熱能利用方案
        為降低物料的出料溫度和物料的均質(zhì)穩(wěn)定化作用，流化床主體還設(shè)置有靠近出料口的冷卻段流化區(qū)，冷卻段流化區(qū)對應(yīng)的進風口連接有冷卻段進風系統(tǒng)。
        流化床主體由多臺流化床相互連接組成。

        4.本技術(shù)方案的工作過程     
          流化床主體有恒速段進風、降速段進風、冷工藝進風三種工藝風，其中恒速段進風配置有熱工藝風進風旁通，各工藝風經(jīng)過進風室、分風網(wǎng)板進入流化室與物料進行熱質(zhì)交換，之后輸入第二除塵系統(tǒng)以及與第一除塵系統(tǒng)進行除塵。
         為了更有利于粉塵輸送系統(tǒng)的物料收集后成粒，設(shè)置混合制粒系統(tǒng)，濕原料通過混合制粒系統(tǒng)制粒后進入流化床本體的進料口，具體是通過濕物料分級設(shè)備對濕原料進行分級，大顆粒進入大濕顆粒處理設(shè)備進行處理，合格濕料與輸送系統(tǒng)輸送的干物料進入干濕料混合器混合，之后再進入刀片式制粒機制粒后輸入流化床本體內(nèi)，可以起到把濕原料瞬間打散和瞬間制粒的效果，物料在各工藝空氣作用下形成流態(tài)化；
        工藝風和物料熱質(zhì)交換后從流化床出來，分別進入第一除塵系統(tǒng)、第二除塵系統(tǒng)，第二除塵系統(tǒng)除塵，第二除塵系統(tǒng)的排風口接到恒速段進風系統(tǒng)的進口，可降低近一半的排空尾氣量，同時也把第二除塵系統(tǒng)所含熱量全部得以利用，排空尾氣環(huán)保性提高、生產(chǎn)線能耗降低，第一除塵系統(tǒng)排風可直接排空。
        第一除塵系統(tǒng)、第二除塵系統(tǒng)分離出的物料在輸送系統(tǒng)的作用下輸送至混合制粒系統(tǒng)進行長大后進入流化床主體，不需加水回溶，從而出口物料系統(tǒng)的物料無粉塵飛揚、物料收率提高，流化床主體內(nèi)粉量降低、運行穩(wěn)定安全。
        本流化床系統(tǒng)還配置有出口物料系統(tǒng)，流化床殼體的輸出物料先通過輸送機構(gòu)將物料輸送至篩分器，再通過篩分器處理得到大顆粒、中顆粒、小顆粒，大顆粒通過破碎后和小顆粒細粉由返料口輸入流化床主體內(nèi)，中顆粒作為成品，經(jīng)成品輸送機輸送至成品倉，最終通過包裝器包裝。

        5、結(jié)論     
        本文結(jié)合流化床現(xiàn)有的干燥技術(shù)，提出了一種新型節(jié)能流化床系統(tǒng)，列舉出本新型節(jié)能流化床的幾個技術(shù)要點，并給出了具體實施方案，以上實施方案方式和布置方案中的術(shù)語，均為現(xiàn)有技術(shù)。目的能降低流化床尾氣排空量，可盡量利用流化床排風的排空熱量，出口物料無粉塵飛揚，達到排空尾氣環(huán)保性提高、生產(chǎn)線能耗降低、出口物料無粉、物料收率提高、運行穩(wěn)定安全的效果、投資性價比高、維護和運行費用低的效果。
 
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