[发明专利]一种带式低压过热蒸汽干燥装置

说明书

技术领域

本发明属于工业干燥的技术领域，涉及一种使用低压过热蒸汽干燥物料的带式干燥装置，其工作原理是采用干燥装置内部加热方式，对循环流动的低压过热蒸汽连续加热，并以其作为干燥介质循环使用；在干燥装置内部强制流动的干燥介质与随着内部设置的带式输送机作水平移动的湿物料直接接触，经由二者之间的对流换热和传质扩散，达到加热和干燥物料的目的，同时通过对干燥介质工作参数及物料处理量的调节，实现对干燥过程的自主控制，获得物料干燥质量好、安全、高效、节能和环境友好的综合效果。

技术背景

干燥作为产品加工过程中的一种重要工艺技术，已经广泛地应用于化工、能源、医药、食品、农业、矿业及环保等领域。

间接加热的气流干燥方式利用加热的气体作为干燥介质，在加热设备和被干燥物料之间流动，由加热设备对干燥介质进行加热，流动的干燥介质与被干燥物料相对运动并直接接触，通过二者之间的对流传热和传质扩散，干燥介质将携带的热量传递给湿物料，同时使湿物料中的水分吸热汽化后扩散，并由干燥介质将其携带走，达到干燥物料的目的。

利用低压过热蒸汽作为干燥介质，通过干燥介质对含湿物料进行干燥，是一种无空气的间接加热气流干燥方法。将过热的水蒸汽作为干燥和传热介质对物料进行干燥，与使用热风和高温烟气作为干燥介质相比，过热蒸汽具有传热系数大、传质阻力小、经再加热后可循环使用、热能利用效率高、干燥后物料质量高、无氧化和燃烧危险、排放蒸汽中的热量及冷凝水易于回收利用且对环境友好等优点。

采用过热蒸汽干燥方法，通常情况下是将由外部锅炉产生的过热蒸汽送入干燥装置对被干燥物料进行加热，使物料中的含水达到饱和状态，被干燥物料湿表面上大部分水分以蒸发方式离开物料，从而使物料得到脱水干燥。在物料干燥过程中，作为干燥介质的过热蒸汽因加热物料而失去热量，再加之与物料中水分蒸发产生的湿饱和蒸汽混合，使得混合后过热蒸汽的过热程度降低；随着物料中更多水分被蒸发并继续与过热蒸汽混合，当混合蒸汽的温度降至其所处环境压力下的饱和温度时，混合蒸汽即失去了其作为干燥介质的工作能力。如果在混合蒸汽失去其干燥能力后使其继续与物料直接接触，虽然其具有大量的汽化潜热仍然能够作为传热介质对温度更低的物料实施加热，但此时对其汽化潜热的利用即会产生一定数量的凝结水，因此其实际上已失去了对湿物料进行干燥的能力，甚至还可能降低前期已实施的干燥工作效果。

在过热蒸汽干燥物料的过程中，影响干燥介质与被干燥物料之间换热强度的主要因素是二者间的温差和干燥介质的比热容，影响其干燥强度的主要因素是二者间的相对流速和干燥介质的不饱和程度。由于过热蒸汽可以在不提高其工作压力的情况下提高其过热温度，故通过加热的方式适当提高干燥介质的温度并不困难，但加热温度太高则会对那些具有温度敏感性的物料干燥带来新的问题。干燥介质的比热容越大，其携带热量的能力越强，且其对流换热系数越大。由于过热蒸汽在过热状态下的比热容很小，其能够携带用于干燥物料的有效热量不大于其所处环境压力下的过热蒸汽与饱和蒸汽之焓差，考虑其比热容的条件，过热蒸汽并不能算是一种十分理想的干燥介质。换句话说，在相同工作压力条件下，饱和蒸汽的特性使其不适于作为干燥介质，过热蒸汽与饱和蒸汽相比具有更高的过热温度和不饱和程度，故其具有更高的传热驱动力和携带水分的能力，但因其在过热条件下的比热容较小，不能依靠自身的携热能力在干燥过程中为物料提供足够的所需有效干燥热量，这是过热蒸汽干燥技术存在的一个需要解决大问题。

作为干燥介质，过热蒸汽的比热容小是一个缺点，但在传热过程中也有其优势的另一个方面，即当过热蒸汽失去热量时会快速降低温度，当其获得热量时也会快速提升温度，如果仅仅将其作为在干燥过程中用于传热和传质的中间工作介质，能够及时对因失去热量而降温的过热蒸汽补充具有更高温度的热量，则能够使其在获得热量补充的同时提高其温度。为了防止干燥介质的干燥能力在某一干燥阶段明显减低，可向干燥装置内部引入一种具有更高工作温度并能够携带更多热量的传热介质，由该传热介质在干燥过程中及时对干燥介质进行加热并提供足够热量，即通过传热介质与干燥介质二者之间的适时热量传递，达到提高或保持干燥介质工作温度的目的；同时，由于在干燥过程中能够通过干燥装置内部的连续加热对干燥介质适时补充热量，即可实现对其工作温度的精确控制，则该干燥工艺的换热和传质过程即成为一个可控制的动态平衡过程。