一种底吹式干燥装置及使用该装置的干燥方法与流程

本发明涉及工业设备技术领域，具体涉及一种底吹式干燥装置，以及使用该装置进行干燥的方法。

背景技术

粉体干燥技术广泛应用于冶金、有色、建材、化工、医药等领域。目前常用的干燥技术有喷雾干燥、流态化干燥、蒸汽回转干燥、气流干燥、回转圆筒干燥、旋转快速干燥、圆盘干燥、带式干燥、双锥回转真空干燥、桨叶式干燥、冷冻干燥、微波及远红外干燥等。上述干燥方式各有特点，可以针对不同的物料特性和含水量进行选择。

为提高干燥的效率，可以从干燥过程的本质进行分析，干燥的实质是物料中水分被蒸发分离的过程。因此，干燥既是一个传热过程，使水分子具有更高的热能实现液态向气态转化；干燥也是一个传质过程，在气流干燥方式中，将热气传进物料，而将水蒸汽传出或抽出。有的干燥方式，诸如流态化或回转式干燥中存在机械能转化的现象，微波干燥中存在微波能转化热能的过程。可以认为干燥过程类似于“传热、传质、传能”过程。因此，要提升干燥效率，就要同步提高水分蒸发效率和水蒸汽排出效率，从而达到高效降低水分含量的目的。

传热有三种方式：传导、对流与辐射。而对于除去粉体中的水分而言，干燥温度一般不高，因此传导效率低，辐射作用不突出。对流是最为理想的导热方式。对于传质而言，就需要动力，无论是流化床的气吹还是真空抽气，都是解决传质的动力问题。传能主要是解决传质的扩散途径问题，对于静态干燥易团聚的物料尤为重要。因此流化床干燥技术，以“热气对流导热、吹动传能和传质”的特点实现干燥的高效率，成为粉末干燥重要技术之一。

现有粉体干燥技术中，真空干燥机和箱式干燥机是间歇式生产，无法连续。回转窑、桨叶螺旋干燥机、回转窑和网带式干燥机基本上是依靠物料自身蒸发水蒸汽的压力驱动水蒸汽外排，因此物料始终处于水蒸汽的包围之中，对干燥效率显然影响较大。流化床式干燥机效率高、处理量大，但是因为出气量大，收尘装置庞大，因此应用领域受到限制。而实现中由于应用领域和生产批量的不同，大量使用的还是箱式干燥器或者网带式干燥器。

因此，理想的粉末干燥器应该将“传质、传热、传能”三者结合，重点在于提高加热效率和排出效率。

鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种底吹式干燥装置。

本发明的第二目的在于提供使用该装置进行干燥的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种底吹式干燥装置，包括炉体、进料口、出料口、干燥气入口和干燥气出口，

其中，所述炉体沿横向设置，并与水平方向呈一定夹角，

沿所述炉体的长度方向，在所述炉体内设有气体腔和物料腔，所述气体腔和物料腔之间以多孔板隔开，

所述进料口设置于所述炉体较高的一端，所述进料口与所述物料腔相通，用于向所述炉体内送入待干燥物料；

所述出料口设置于所述炉体较低的一端，所述出料口与所述物料腔相通，用于从所述炉体中输出已干燥物料；

所述干燥气入口与所述干燥气出口均与所述气体腔相通。

优选地，所述物料腔位于所述气体腔的上方。

优选地，所述炉体与水平方向的夹角为10～35°。

优选地，所述干燥气入口设置于所述炉体较低的一端，所述干燥气出口设置于所述炉体较高的一端。

优选地，所述炉体包括加热段和冷却段，所述加热段用于对待干燥物料和干燥气进行加热，所述冷却段用于对已干燥物料进行冷却，所述气体腔和物料腔均贯穿所述加热段和冷却段。

优选地，所述加热段位于所述炉体较高的部分，所述进料口设置于所述加热段顶端；所述冷却段位于所述炉体较低的部分，所述出料口设置于所述冷却段底端。

优选地，所述冷却段外设冷却套，采用循环水进行冷却。

优选地，所述加热段内设置有加热器，所述加热器为多个并沿所述炉体的长度方向设置。

优选地，所述加热器位于所述气体腔的底部。

优选地，所述多孔板上设有多个通孔，所述通孔的孔径为20-80μm。

本发明还涉及使用所述装置进行底吹干燥的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)从进料口向炉体内送入待干燥物料，同时从干燥气入口向炉体内送入干燥气；

(2)待干燥物料进入物料腔，在重力和干燥气共同作用下，待干燥物料沿倾斜的炉体下行，在加热段完成干燥过程，得到已干燥物料；

(3)已干燥物料继续下行，在冷却段完成冷却过程，最终从出料口输出。

本发明的有益效果：

(1)通过底吹干燥，提高干燥效率。干燥过程中，湿物料的密度较大，容易滚落在料层下面。采用底吹干燥使热气向上运动，在干燥气的吹动下物料被分散，热交换面积增加，热交换效率得到提高。在此过程中，水蒸汽挥发加快，湿物料因为失水而变轻，与水蒸气一起随着热气流向上移动，“传热、传质、传能”同步进行。

(2)实现气固原位分离。传统的流化床技术，是通过引风机将干燥器上部的气体抽走，并经过旋风除尘器和布袋收尘器实现气固分离。热风底吹虽然能提高了换热效率，但是也容易引起物料的飞扬。本发明的干燥装置类似一个封闭厢，干燥气由底部向上吹动物料，实现物料分散——热交换——蒸发的过程。由于气体腔内的气压大于物料腔，水蒸气在内压下向外排出，而粉体由于物料腔和多孔板的限制而被阻止在炉体内，实现物料高的收得率。

(3)实现水蒸汽快速排出。传统箱式干燥器或者网带式干燥机，基本是以物料中的水分不断蒸发，提升炉内压力排出水蒸汽，因此物料始终处于水蒸汽氛围中。而水的蒸发与冷凝是一个可逆过程，在出口温度较低时水蒸汽因冷凝而重新进入物料，不能有效降低水分。要想进一步降低水分含量，就需要物料一直处于高温状态，进而又增加了热能浪费。此外由于热物料出炉后，由于温度骤降，还会吸收空气中的水分，降低干燥品质。本发明是以干燥气底吹为主，水蒸汽的挥发为辅的作用下提升炉体内的气压，加强水蒸汽排放。随着干燥过程的持续，水蒸汽含量显著减少，水蒸汽的冷凝可能性也显著减少。在冷却阶段采用干燥空气进行冷却，有效杜绝了水蒸汽的冷凝，提升了干燥效果。

(4)无舟皿和动力输送。一般的网带干燥机，是以电机为动力通过驱动网带带动物料进出干燥炉。干燥效率与料层厚度、网带移动速度、温度等指标有关。本发明中物料的驱动主要依托气体底吹、坡度角和振动器。无需舟皿或者网带运输，可以连续进行并节省动力消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是底吹式干燥装置的结构示意图。

图中1-炉体；

11-气体腔；12-物料腔；13-多孔板；14-冷却套；141-冷却水入口；

142-冷却水出口；15-加热器；

2-进料口；

3-出料口；

4-干燥气入口；

5-干燥气出口；

6-支撑架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明涉及一种底吹式干燥装置，包括炉体1、进料口2、出料口3、干燥气入口4和干燥气出口5。其中，炉体1沿横向设置，并与水平方向呈一定夹角。沿炉体1的长度方向，在炉体1内的炉腔中设有气体腔11和物料腔12，两者之间以多孔板13隔开，使气体腔11和物料腔12可以发生气体交换，但物料不会从物料腔12进入气体腔11。进料口2设置于炉体1较高的一端，进料口2与物料腔12相通，用于向炉体1内送入待干燥物料；出料口3设置于炉体1较低的一端，出料口3与物料腔12相通，用于从炉体1中输出已干燥物料。干燥气入口4与干燥气出口5均与气体腔11相通，也与物料腔12相通。在进料口2设置有料仓、流量控制器和物料刮平器，用于控制加料的流量和高度。待干燥物料从进料口2进入物料腔12，受重力和干燥气共同作用，沿倾斜的炉体1缓缓向下移动，最终被干燥。并从出料口3输出。出料口3可以设置收料仓和下料坡道。物料移动的速度受炉体1的倾斜角和干燥气压力控制，因此无需使用推动杆或传送带驱动舟皿运动，省略了舟皿和传送装置的使用。

作为该装置的一种改进，物料腔12位于气体腔11的上方。由于气体腔11内不断有干燥气通入，其压力大于物料腔12。在位于下部的气体腔11内的气体的压力作用下，物料腔12内干燥产生的水蒸气会离开物料粉体表面，向上运动并由干燥气出口5排出，有效避免了已干燥物料与水蒸气接触发生再次吸收水蒸气的问题。本发明的装置适用于采用空气干燥和采用保护气干燥(如氮气、氩气)时的气固干燥。本发明还实现了在干燥气体的保护下，对待干燥物料的一次性干燥。不仅提高了干燥效率，而且保证了干燥产物具有更低的水分含量。更为重要的是，有效避免了干燥产物的粉末粒度团聚的现象。

作为该装置的一种改进，炉体1与水平方向的夹角是通过待干燥物料的安息角确定的。安息角的定义为：散料在水平面上堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度(单边对水平面的角度)。该夹角应稍小于待干燥物料处于粉末状态时的安息角，并在底吹气体的作用下，使待干燥物料可以沿着炉体1的倾斜方向滑下。可通过支撑架6对炉体1的倾斜角度进行调整，以适应满足不同种类的待干燥物料。总体可以将炉体1与水平方向的夹角设置为10～35°。

在干燥过程中，从干燥气入口4进入的干燥气会通过多孔板13向上运动，并进入物料腔12。作为该装置的一种改进，将干燥气入口4设置于炉体1较低的一端，干燥气出口5设置于炉体1较高的一端。这样干燥气可以从炉体1底部向上扩散至整个炉腔，并与物料粉末流动方向逆行，实现干燥气的最大利用和水蒸汽的逆向排出。气体腔11内的压力通过压力调节器，使气体腔11始终保持0.01～0.1mpa的正压。

作为该装置的一种改进，炉体1包括加热段和冷却段。加热段外层包覆耐火材料，用于对待干燥物料和干燥气进行加热；冷却段外层设置冷却套，用于对已干燥物料进行冷却，防止物料由于温度过高，在出料口重新吸入空气中的水蒸气。加热段和冷却段之间实现无缝衔接，气体腔11和物料腔12均贯穿加热段和冷却段。更优选将加热段设置于炉体1较高的部分，冷却段位于炉体1较低的部分。将进料口2设置于加热段顶端，出料口3设置于冷却段底端。这样能够实现物料沿倾斜炉体1从上往下滑落，在滑落的过程中被干燥。

作为该装置的一种改进，冷却段外设冷却套14，采用循环水进行冷却。如图1所示，在冷却套14上设有冷却水入口141和冷却水出口142，冷却套14内部盘旋设置蛇形冷却管。优选将冷却水入口141设置在冷却套14顶端，冷却水142出口设置在冷却套14底端，这样冷却水无需以较大压力进入，就能贯穿冷却套14整体，实现对已干燥物料的冷却。

作为该装置的一种改进，加热段内设置有加热器15，加热器15可以为多个并沿炉体1的长度方向设置，以实现物料加热和干燥气预热。优选加热器15位于气体腔11的底部，保证炉腔内均匀受热。可以在气体腔11底部铺设电阻丝。也可以根据炉温需求，在多孔板13、物料腔12以及炉腔外围进行辅助加热。通过外部的控制系统，能够对炉腔内部的加热温度进行统一调节。

位于气体腔11和物料腔12之间的多孔板13，既作为干燥气均匀进入物料腔12的通道，又作为待干燥物料和已干燥物料的载体。可以根据耐热温度和对干燥产物纯净程度的要求选择多孔板13的材料，一般可采用不锈钢多孔材料、钨钼等难熔及高温合金多孔材料或陶瓷多孔材料。作为该装置的一种改进，多孔板13上设有多个通孔，通孔的孔径为20-80μm，多孔板13的厚度可以为1-3mm，优选1-2mm。

本发明的底吹式干燥装置适用于气固干燥，特别是矿粉干燥的生产条件，例如对钼的氧化物和硫化物、钨的氧化物和硫化物、铁的氧化物和硫化物等进行一段干燥。以三氧化钼的干燥为例说明其工作过程：

实施例1

装置的炉体1沿横向设置，与水平方向的夹角为15°。加热区长度为3.6米，分为3个温区，每个温区的长度为1.2米，温区的温度由进料口至出料口分别设定为140-160-120℃。炉腔宽度为220mm，气体腔11高度为20mm。多孔板13选用不锈钢材料，通孔孔径在20微米左右。

将含水率为15.8％的钼精矿从进料口2的料仓加入，经流量控制器和物料刮平器进入物料腔12。下料速度为300g/min，物料腔12内的物料厚度为2.5mm，干燥时间为1.5小时。干燥过程中通入空气，保持气体腔11内正压为0.06mpa。干燥后的产物经冷却落入收料仓，然后出料称重。

本实施例中干燥后产物含水量为3.2％。含水率达到钼精矿质量标准。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。