專利名稱：漿狀物質(zhì)、特別是來自凈化站的泥漿的干燥方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以非常低的熱能消耗使?jié){狀物質(zhì)、特別是尤其來自污水凈化站的泥漿熱干燥的方法。本發(fā)明可以用于烘干任何希望干燥的漿狀系統(tǒng)，并且該漿狀系統(tǒng)能以預(yù)干燥的形式成形成與細(xì)面條類似的條狀。
背景技術(shù)：
來自城市污水站的泥漿的熱干燥技術(shù)是人們相當(dāng)熟悉的存在不同技術(shù)，這些技術(shù)允許得到其最終干燥度等于或大于85%的最終產(chǎn)品。
對熱干燥的主要指責(zé)是該干燥需要非常大量的能量消耗并因此導(dǎo)致的經(jīng)營成本的指責(zé)。這就是為什么在某些帶式干燥方法中為使泥漿干燥所述熱干燥可以回收低溫(50°C至90°C)熱量的原因，其中，所述低溫?zé)崃渴撬罒?chaleur fatale)并因此對其它處理(廢熱發(fā)電、渦輪冷凝、熱泵、太陽能熱系統(tǒng)、生物氣體鍋爐等)是沒有用的。但是該死熱一般不足以使泥漿完全干燥。因此導(dǎo)致巨大的能量消耗。另外，這些低溫帶式干燥技術(shù)不可用于干燥上游脫水不夠的泥漿，因?yàn)椴荒苷_地把細(xì)條狀層攤鋪在干燥器上。在其它方法中，熱干燥從干燥處理本身回收熱量，但該循環(huán)在能量上不是最優(yōu)化的?，F(xiàn)有干燥器具有使泥漿干燥所需的約為900至1100kWh/TEE (千瓦時/蒸發(fā)水噸)(TEE即Tonne d’Eau Evapor6e :蒸發(fā)水噸)的能量。這些干燥器可以是直接干燥器,根據(jù)直接干燥器，一般為氣體的干燥熱流體與要干燥的泥漿直接接觸，或者這些干燥器可以是間接干燥器，根據(jù)間接干燥器，為氣體或液體的熱的干燥流體把它的熱量穿過壁傳遞給泥漿。泥漿干燥度可以定義成干物質(zhì)質(zhì)量(MS)與泥漿總質(zhì)量(MS+水)之比，即MS/
(ms+h2o)。專利EP 0 781 741 BI公開了漿狀產(chǎn)品、特別是來自凈化站的泥漿的干燥方法，該方法包括一第一干燥級(間接干燥)，該第一干燥級在入口接納具有干燥度Se的泥漿，并在出口輸出具有中間干燥度Si的泥漿；一在第一干燥級出口形成條狀泥漿的成型階段；一以及，借助熱氣體使泥漿條直接干燥的第二干燥級，其在出口輸出具有最終干燥度Sf的產(chǎn)品。這些帶有泥漿預(yù)蒸發(fā)的干燥方法和干燥器系統(tǒng)可以得到700至800kWh/TEE的能耗。該能耗相對于開頭提到的干燥器是優(yōu)化的，因?yàn)榈谝患壷惺褂玫哪芰康囊徊糠值闹匦吕帽蛔⑷氲降诙壷校愿稍镌摰诙墶５?，根?jù)專利EP 0781 741 BI，鑒于在預(yù)蒸發(fā)出口的干燥度條件(40-60%)和干燥器中使用的溫度條件(120°C)，能量循環(huán)沒有得到優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過優(yōu)化關(guān)于能量消耗的方法和調(diào)節(jié)和通過適于非恒定使用外部低溫(50°C至90°C)能量，提供對泥漿干燥的能量解決方案。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供前面定義的類型的漿狀產(chǎn)品的干燥方法，該方法中能量消耗被最小化。本發(fā)明在于控制預(yù)蒸發(fā)輸出干燥度即中間干燥度，使得從第一蒸發(fā)級回收的熱量對于第二干燥級是必需的和足夠的。根據(jù)本發(fā)明，漿狀物質(zhì)、特別是來自凈化站的泥漿的干燥方法，其包括兩級干燥，即一被供給熱流體的間接型的第一干燥級，該第一干燥級在入口接納具有干燥度Se的泥漿，并在出口輸出具有中間干燥度Si的泥漿和水蒸汽，水蒸汽被引向冷凝器(8)，以便在其中對加熱流體回路、特別是水回路進(jìn)行加熱，一在第一干燥級的出口處形成條狀泥漿的成型階段，一以及用于干燥泥漿條的第二干燥級，泥漿借助氣體以直接的方式被加熱，所述氣體本身被所述加熱流體回路加熱，所述第二干燥級在出口輸出具有最終干燥度Sf的產(chǎn)品，所述干燥方法的特征在于，為使用于干燥的總能量消耗最低，根據(jù)測得的輸入干燥度Se和希望的輸出干燥度Sf來控制所述中間干燥度Si，因此供給所述第一級干燥的熱流體的流量、壓力和/或溫度得以調(diào)節(jié)。優(yōu)選地,為使總能量消耗最低,利用對輸入干燥度Se、希望的輸出干燥度Sf以及一些參數(shù)的測量，確定中間干燥度Si，所述參數(shù)包括所述冷凝器的特定系數(shù)a、所述第二干燥級的特定系數(shù)P，需要時還包括提供的免費(fèi)熱量Qo?？梢钥刂浦虚g干燥度Si，使得經(jīng)過冷凝器從第一干燥級回收的熱量對于第二干燥級是必要的和足夠的。有利地，為加熱第二干燥級，使用低溫?zé)峄芈贰⑻貏e是包括在30°C到90°C之間的低溫?zé)峄芈?，該低溫?zé)峄芈钒ㄒ后w、特別是水，使所述液體沿封閉線路循環(huán)，穿過冷凝器以在其中回收冷凝蒸汽的熱量，和穿過液/氣熱交換器以加熱第二干燥級的氣體。低溫?zé)峄芈房梢园ǖ蜏責(zé)峄芈返囊后w與第一干燥級的熱流體支流之間的交換器。低溫?zé)峄芈愤€可包括熱交換器，所述熱交換器用于通過回收低溫的死能量或便宜能量，加熱低溫?zé)峄芈返囊后w。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施前面確定的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一被供給熱流體的第一干燥器，該第一干燥器在入口接納具有干燥度Se的泥漿，并在出口輸出具有中間干燥度Si的泥漿和水蒸汽，水蒸汽被引向冷凝器，以便在所述冷凝器中加熱用于第二干燥器的加熱流體，一在第一干燥器的出口形成條狀泥漿的成型裝置， 一以及，借助氣體、尤其是空氣使泥漿條干燥的第二干燥器，所述氣體至少部分地通過從冷凝器提取的熱量借助加熱流體被加熱，該第二干燥器在出口輸出具有最終干燥度Sf 的產(chǎn)品，
該設(shè)備的特征在于，其包括控制部件，為使用于干燥的總能量消耗最小，所述控制部件用于根據(jù)測得的輸入干燥度Se和希望的輸出干燥度Sf來控制中間干燥度Si，供給所述第一干燥級的熱流體的流量、壓力和/或溫度因此得以調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，為加熱第二干燥級，該設(shè)備包括低溫?zé)峄芈?，特別是包括30°C到90°C之間的低溫?zé)峄芈罚摰蜏責(zé)峄芈钒ㄒ后w、特別是水，使所述液體沿封閉線路循環(huán)，穿過冷凝器以在其中回收冷凝蒸汽的熱量，和穿過液/氣熱交換器以加熱所述第二干燥級的氣體。有利地，該設(shè)備包括可調(diào)速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的吸入口與第一干燥器的蒸汽和氣體出口相連接，風(fēng)機(jī)的排出口與冷凝器相連接，風(fēng)機(jī)的速度被控制，以便在第一干燥器中保持可控制的弱低壓(大約幾毫巴)。泥漿在第一干燥器的出口與第二干燥器入口處的成型裝置(5 )之間的傳送可以由調(diào)速無芯螺旋器保證，所述螺旋器允許保證所述第一干燥器出口處的氣密性。
所述設(shè)備的具有液體循環(huán)的低溫?zé)峄芈房梢园?在冷凝器上游的低溫部分，其低溫包括在30°C至80°C之間，優(yōu)選包括在60°C至70°C之間，-在冷凝器出口的中溫部分，該部分的中溫包括在40°C至90°C之間，優(yōu)選包括在70°C至80°C之間，-所述低溫?zé)峄芈返囊后w與免費(fèi)能源之間的熱交換器，其在所述冷凝器的下游或上游，用于通過免費(fèi)的或低成本的低溫能源，特別是余熱發(fā)動機(jī)、熱泵、生物氣鍋爐、木柴鍋爐、太陽能熱系統(tǒng)或其它死能源，加熱所述低溫?zé)峄芈返囊后w，-帶有熱流體支流的熱交換器，其在所述低溫?zé)峄芈返囊后w與所述免費(fèi)能源之間的熱交換器的出口處，允許最終將所述低溫?zé)峄芈返囊后w加熱到對于第二干燥器的介于40V至90°C之間、優(yōu)選介于80V至90°C之間的調(diào)節(jié)溫度，-液-氣特別是水-空氣熱交換器，其可以通過低溫?zé)峄芈返囊后w加熱第二干燥器的氣體，特別地，第二干燥器的氣體通過循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)動；-用于使水在低溫?zé)峄芈分醒h(huán)的循環(huán)泵。有利地，所述設(shè)備包括調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)包括第一調(diào)節(jié)回路，用以保證用計(jì)算和控制部件、特別是自動裝置來直接調(diào)節(jié)第一干燥器出口處的中間干燥度Si，所述計(jì)算和控制部件、特別是自動裝置利用運(yùn)行參數(shù)確定中間干燥度設(shè)定值Sic。所述調(diào)節(jié)被設(shè)置用于根據(jù)如下公式確定中間干燥度設(shè)定值Sic Sic= + a *556)/[(^ -89* a ) /Sf+645* a /Se+Qo)]其中Se為測得的輸入干燥度(％)Sf為預(yù)先確定的最終干燥度(％)^為第二干燥級(6)的特定系數(shù)，單位kWh/TEEa為冷凝器(8)的特定系數(shù)(無量綱)以及Q0為在需要時給予的免費(fèi)熱量，單位kWh/TMS。所述自動裝置可以根據(jù)測得的所述中間干燥度操控用于控制所述熱流體的流量、壓力或溫度的控制閥，在蒸汽熱流體的情況下，所述控制通過調(diào)節(jié)所述熱流體的壓力進(jìn)行，或者在有機(jī)流體型的熱流體的情況下，該控制通過調(diào)節(jié)流量或溫度(通過與熱流體的冷返回流進(jìn)行混合)進(jìn)行。該設(shè)備可以包括調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)回路，該調(diào)節(jié)回路控制在熱流體與低溫?zé)峄芈返囊后w之間的交換器中提供的熱量Q3?？刂圃跓崃黧w與低溫?zé)峄芈返囊后w之間的交換器中提供的熱量Q3的調(diào)節(jié)回路，可以構(gòu)成第二調(diào)節(jié)回路。通過避開(或繞過)第一調(diào)節(jié)回路只利用該第二調(diào)節(jié)回路，可以保證對所述設(shè)備的調(diào)節(jié)。熱流體與低溫?zé)峄芈返囊后w之間的熱交換器可以具有交換器出口的低溫?zé)峄芈芬后w的溫度作為控制設(shè)定值，該溫度可以使熱流體與第二干燥器的氣體之間的交換器有效運(yùn)行，并可保證第二干燥器的能量需求平衡。 設(shè)備可以包括調(diào)節(jié)回路，根據(jù)該調(diào)節(jié)回路，通過在交換器的入口和出口的溫度和流量的測量，測量提供給交換器的熱量Q3，并且如果熱量Q3大于接近零但不為零的一確定的設(shè)定點(diǎn)以便始終有調(diào)節(jié)范圍，則所述調(diào)節(jié)改變第一調(diào)節(jié)回路的輸出信號，以使提供給第一干燥器的熱量是適合的。為處在對于交換器和冷凝器的優(yōu)化條件中，設(shè)備調(diào)節(jié)可以包括第三調(diào)節(jié)回路，該第三調(diào)節(jié)回路使用從交換器出來的水回路的溫度作為設(shè)定值。有利地，第三調(diào)節(jié)回路被設(shè)置用于使用相對一設(shè)定點(diǎn)確定的設(shè)定溫度，該設(shè)定點(diǎn)取決于在提供泥漿的泵處測得的泥漿流量，以及，當(dāng)?shù)蜏責(zé)峄芈返囊后w與第二干燥器的氣體之間的交換器的輸出溫度升高時，低溫?zé)峄芈返难h(huán)泵減小其流量至組成件可接受的范圍內(nèi)。本發(fā)明考慮使用低溫?zé)峄芈酚靡约訜岬诙稍锛?。該回路可以回收低溫死能量或便宜的低溫能量，用以加熱第二干燥器。根?jù)從該死能量或便宜能量回收的能量，在第一級出口的干燥度將是合適的。干燥器的技術(shù)還常常包括泥漿的再循環(huán)，以便或者在干燥器內(nèi)不會經(jīng)受泥漿的塑化相(干燥度為45%至65%)，或者在上游制備泥漿，以使其與干燥技術(shù)相容。本發(fā)明不采用泥漿的再循環(huán)，因此可以得到更大的系統(tǒng)可利用性。因此，在本發(fā)明的目標(biāo)方法帶來的相對現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)中，可以舉出-能耗低于所有技術(shù)能耗從400至600kWh/TEE，而非1000kWh/TEE或700至800kWh/TEE。-通過根據(jù)可用的低溫或中溫的免費(fèi)死能量或便宜能量優(yōu)化能量回路來進(jìn)一步降低能耗的可能性。-通過使細(xì)條化技術(shù)即細(xì)條狀成型技術(shù)適配于遇到的泥漿，可應(yīng)用于任何類型的泥漿。-不使用泥漿再循環(huán)方法。


除上述設(shè)置外，本發(fā)明還包括一定數(shù)量的其它設(shè)置，其中，下文將針對參照附圖描述的、但完全非限定性的實(shí)施例，更明確地說明這些設(shè)置。附圖中圖I是實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備的示意圖，
圖2是用于該設(shè)備的補(bǔ)充裝置的示意圖，和圖3是曲線圖，其示出記于縱坐標(biāo)的回收熱/第一干燥級中使用的熱的％表示的比率根據(jù)記于橫坐標(biāo)的在第一干燥級出口處的不可凝結(jié)物的。C溫度的變化。
具體實(shí)施例方式參照圖I可以看到，符合本發(fā)明的設(shè)備包括由泵I保證的漿狀泥供應(yīng)，漿狀泥的干燥度一般包括在16%到30%之間。泥漿以密封方式進(jìn)入間接型的第一干燥器2。該干燥器可以是例如薄層型、盤型或葉片型的。但是盤型干燥器是優(yōu)選的。該間接干燥器2通過熱流體3的線路被加熱，控制所述熱流體的輸入溫度、輸出溫度、流量和壓力。這樣做，控制了提供給干燥器2的能量數(shù)量Q1。熱流體3可以是例如蒸汽或有機(jī)流體，尤其是油，作為非限定性實(shí)例，它的溫度可以是從180°C到210°C。
間接干燥器2還配設(shè)有均勻分布的壓力測量部件(未示出)和干燥器重量測量部件(未示出)。該干燥器的密封性是精心完成的，以使空氣進(jìn)入是最少的。另外，為進(jìn)行補(bǔ)充熱優(yōu)化，該干燥器可以是合理地包以保溫材料。在間接干燥器2的出口，泥漿通過螺旋器4輸送，螺旋器4位于柱形管中，允許在該干燥器的出口減少空氣進(jìn)入干燥器。螺旋器4特別由無芯螺桿構(gòu)成?？梢酝ㄟ^水的加熱網(wǎng)保持螺旋器溫度。在螺旋器的出口，泥漿進(jìn)入到條狀成型裝置5，其也被稱為細(xì)條成型器，它可以通過使泥漿深入到定口徑的孔眼中在帶式干燥器6的帶6a、6b上形成細(xì)條層或條層。帶式干燥器6可以有一個層級或幾個層級，以便優(yōu)化該干燥器的比耗量。風(fēng)機(jī)7可以控制干燥器2中的壓力，以便保持受控的微弱的低壓。這一點(diǎn)是很重要的，因?yàn)橐环矫娓稍锲?不應(yīng)處于過壓，以避免可能的氣味泄漏，并且另外，干燥器2不應(yīng)處于過大的低壓，以避免空氣可能進(jìn)入到風(fēng)機(jī)7的抽氣線路中，而空氣進(jìn)入這種情況會極大地改變整體的熱平衡。因此，干燥器2的密封性通過不僅干燥器的入口而且其觀察孔的同時完好密封性得到控制。干燥器2出口的密封性同時通過以下方式被保證-泥漿從干燥器的下部分2a即充滿泥漿的部分輸出。-該下部分中存在調(diào)速無芯螺旋器4。該螺旋器4可以控制干燥器中的泥漿數(shù)量始終足以保證密封。通過干燥器2的重量調(diào)節(jié)該螺旋器。-通過專門的風(fēng)機(jī)15在細(xì)條成型器5處、螺旋器出口使該螺旋器4處于低壓。最后，通過借助風(fēng)機(jī)7受控保持干燥器2中的壓力來保證密封性。通過管道與干燥器2的上端部分連接的風(fēng)機(jī)7抽吸空氣、水蒸汽和不可冷凝物，以便通過管道把它們送往冷凝器8。控制風(fēng)機(jī)7處的空氣流量，以不允許(由從干燥器2出來并送往冷凝器8中的水蒸汽的凝結(jié)產(chǎn)生的)真空在干燥器中以不受控的方式引起吸取。風(fēng)機(jī)7抽吸的水汽含有水蒸汽和一定量的不可凝結(jié)物，不可凝結(jié)物的量取決于泥漿質(zhì)量和密封性，對于控制很好的密封性，不可凝結(jié)物的量一般低于質(zhì)量10%。這些不可凝結(jié)物來自泥漿一部分成分的汽化和非常少量的空氣進(jìn)入。然后，這些水汽穿過水冷凝器8，低溫?zé)峄芈稡I的水在該水冷凝器中循環(huán)，低溫?zé)峄芈肥悄芰炕厥盏幕A(chǔ)。
低溫回路BI由以下部分構(gòu)成-在冷凝器8上游、在30°C至80°C、優(yōu)選為60°C至70°C的低溫的部分BI.I ；-在冷凝器8出口、在40°C至90°C、優(yōu)選為70°C至80°C的中溫的部分BI.2 ;-在冷凝器的出口，水還可以在交換器9中被“免費(fèi)”低溫能源加熱，“免費(fèi)”低溫能源如余熱發(fā)動機(jī)、熱泵、生物氣鍋爐、木柴鍋爐、太陽能熱系統(tǒng)、或任何其它死能源或便宜能源。需要指出的是，根據(jù)對該免費(fèi)熱源的所考慮的溫度區(qū)域，該免費(fèi)熱源可以安設(shè)在冷凝器8的上游或下游。-在交換器9的出口，帶有由流體3的供應(yīng)管道的支路輸送的熱流體3的交換器10，允許最終將所述回路加熱到用于帶式干燥器6的調(diào)節(jié)溫度，該溫度包括在40°C至90°C之間，優(yōu)選在80V至90°C之間。 -然后該加熱的水可以通過水-空氣交換器11加熱低溫干燥器6的空氣，低溫干燥器6的空氣通過循環(huán)風(fēng)機(jī)12被施以運(yùn)動。-泵P2，其特別是在交換器11的出口，用于使水在回路BI中循環(huán)。風(fēng)機(jī)12的吸入口通過管道與干燥器6的內(nèi)部空間連接，排出口通過管道與交換器11的待加熱氣體的入口連接。交換器11的用于加熱后的氣體的出口與干燥器6的內(nèi)部空間相連接。循環(huán)風(fēng)機(jī)13的吸入口通過管道與帶式干燥器6的內(nèi)部空間連接，并且其排出口通過管道與水冷凝器14的入口相連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)13可以通過冷凝器14消除包含在干燥器6中的濕氣。從冷凝器14出來的空氣通過管道再送回帶式干燥器6中。與QO類似的另一“免費(fèi)”熱源可以由在循環(huán)風(fēng)機(jī)13的一部分線路上的熱泵Cl構(gòu)成(見圖2)。熱泵Cl包括用于特殊流體的線路，該特殊流體以液態(tài)到達(dá)蒸發(fā)器16內(nèi)，通過吸收熱量汽化，然后在壓縮機(jī)18中被壓縮和在冷凝器17中通過釋放熱量回到液態(tài)，然后在返回蒸發(fā)器16之前在膨脹器19中膨脹。從干燥器6出來的潮濕熱空氣穿過蒸發(fā)器16所構(gòu)成的熱交換器。熱空氣的水蒸汽通過蒸發(fā)器16被冷凝，蒸發(fā)器16回收冷凝能量。冷凝水通過管道16a排出。從蒸發(fā)器16出來的去除了冷凝水蒸汽的冷卻空氣，然后在冷凝器17的熱交換器中被再加熱，并被重新注入到干燥器中。重新注入到冷凝器17中的能量與QO類似，因此應(yīng)在設(shè)備的總運(yùn)行系統(tǒng)中予以考慮。運(yùn)行實(shí)例無免費(fèi)能量的情況這是沒有任何免費(fèi)能量或死熱提供給交換器9的情況。因此Qtl為零。即泵I所泵送的泥漿具有以下特征干燥度20%，MV率(MV=揮發(fā)性物質(zhì))60%，溫度12°C，流量6245kg/h (公斤/小時)。為在第一干燥器2中把該泥漿干燥直到36. 5%干燥度的能量功率，需要來自熱流體3方面的2495kW (千瓦)，并且穿過風(fēng)機(jī)7的水汽流量為3196kg/h，其中包括不可冷凝物的290kg/h。這些水汽的溫度為100°C。在冷凝器8的出口，不可冷凝物和水汽的溫度為80°C，剩余水蒸汽量為164kg/h，并且被交換功率為1575kW。在水回路BI側(cè)上，在冷凝器8之前的水回路入口 B. I. 1，溫度為72°C，在冷凝器8的出口，水回路的溫度為86°C并且流量為96. 8噸/小時。認(rèn)為交換器9沒有帶來任何熱量。然后在交換器10中使回路的水加熱到88. 740C。能量消耗為318kW。提供給風(fēng)機(jī)12的空氣線路的熱量通過給空氣線路提供1826kW的功率，可以使回路的水的溫度再降低到72°C。該熱功率允許以872kWh/TEE的比率在帶式干燥器6中使水
蒸發(fā)直至90%的干燥度。對于4997kg/h的蒸發(fā)水量，系統(tǒng)的總消耗功率為2495+318=2813kW。因此，比耗量為563kWh/TEE。
有免費(fèi)能量的情況這是免費(fèi)能量或死熱提供給交換器9的情況，因此Qtl是正的。采用免費(fèi)能量例如余熱發(fā)動機(jī)的情況，其允許通過在交換器9中把熱回路的水加熱到80°C來提供IOOOkW的熱。對于具有以下特征的由泵I泵送的泥漿干燥度20%；MV 率60% ;溫度12°C ;流量6245kg/h,用于在第一級或第一干燥器2中把泥漿干燥到33%的干燥度的能量功率為2184kff0風(fēng)機(jī)7抽吸的水汽為2650kg/h，其中241kg/h是不可冷凝物的。在冷凝器8的出口，水汽溫度為78°C，提供給水線路BI的功率為1353kW，這表示對于145. 4噸/小時的流量，溫度從70°C升高到78°C。余熱發(fā)動機(jī)的交換器9可以把水從78°C加熱到83. 90C。流體3的熱交換器10允許以44kW的能耗把水從83. 9°C再加熱到84. 1°C。提供給空氣的功率為2329kW，該功率允許以900kWh/TEE的比耗量把泥漿干燥到90%的干燥度。對于4997kg/h的蒸發(fā)水，除免費(fèi)能量外的能耗為2184+44=2228kW，即比耗量為445kWh/TEE。其它應(yīng)用該低溫干燥方法和相應(yīng)設(shè)備可以應(yīng)用于任何類型的漿狀產(chǎn)品，其中漿狀產(chǎn)品的制備允許除去可能妨礙細(xì)條化的碎石或太大數(shù)量的纖維和韌皮纖維?？梢粤信e如生物渣泥產(chǎn)品木材、農(nóng)產(chǎn)食品加工產(chǎn)品、動物加工產(chǎn)品。調(diào)節(jié)現(xiàn)在考慮對尤其來自污水凈化站的泥漿的熱干燥方法和設(shè)備的調(diào)節(jié)，以便可以得到非常低的熱能消耗。調(diào)節(jié)可以用于希望干燥的并且能以預(yù)干燥形式呈細(xì)條狀成形的任何漿狀系統(tǒng)的任何干燥方法和設(shè)備。首先從理論觀點(diǎn)確定設(shè)備的不同組成部分之間的關(guān)系。參照圖3考慮冷凝器8對水回路BI的溫度變化的反應(yīng)，和因此考慮它的冷卻能力?？紤]風(fēng)機(jī)7輸送的1000kg/h的水汽，并且考慮這些水汽以100°C到達(dá)并且包括10%的不可凝結(jié)物，在圖3上表示出根據(jù)記于橫坐標(biāo)的不可凝結(jié)物輸出溫度的冷凝器8中回收能量與干燥器2中所使用熱量的以％表示的能量數(shù)。如果控制來自風(fēng)機(jī)7的水汽中的不可凝結(jié)物的水平——這是本發(fā)明的原理之一，則能量數(shù)量對不可凝結(jié)物輸出溫度水平的依賴非常小，只要該溫度不超過83°C :在83°C的效率為70% ;在70°C時效率為74%，在30°C時效率為78%。另外，涉及到水汽/水冷凝器，交換系數(shù)非常好，并且水汽溫度將尤其取決于低溫回路BI的水線路的輸入溫度。在考慮的溫度范圍內(nèi)，可以認(rèn)為用系數(shù)a表示的效率是72%( a = 72% = 0. 72)，并且即使不可冷凝物的輸出溫度有小的變化，該效率也相當(dāng)恒定。下面的部分描述本發(fā)明調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。提出
Se :泵I處的泥漿輸入干燥度Si :干燥器2出口處和螺旋器4入口處的中間干燥度Sf :帶式干燥器6出口處的最終干燥度。考慮在泵I入口處的干燥物質(zhì)為I噸(1000公斤)。在第一級2中被蒸發(fā)的水量為(1/Se_l/Si)。該蒸發(fā)所需要的熱量Ql是-略微地取決于泥漿的成分[MS(干物質(zhì))，MV (揮發(fā)性物質(zhì))]。-中等地取決于泥漿的輸入干燥度Se和輸入溫度，-以及，強(qiáng)烈地取決于要蒸發(fā)的水量并因此取決于因子(1/Se- 1/Si)。實(shí)際上，除了蒸發(fā)外，還涉及進(jìn)行泥漿加熱。該熱量Ql可以通過理論公式相對準(zhǔn)確地表達(dá)Ql(Se, Si)=k(l/Se-1/Si) (1+0. 16[Si (I-Se)/(Si-Se)]Ql 單位為 kWhSe 和 SiW % 表示k是配合上述單位的等于556的常數(shù)。在理論公式中，消除了對泥漿成分的依賴性，因?yàn)樗贿M(jìn)入第二級中；這就是為什么該公式以大約5%的精度有效的原因。第二干燥器6所需要的熱量近似表達(dá)為Q2(Sf, Si) = ^ *(1/Si-1/Sf)Q2以kWh為單元Si 和 SeW % 表示P 單位為 kWh/TEE參數(shù)0對應(yīng)于水在第二干燥器6中的蒸發(fā)比熱，用kWh/TEE表示，取決于選擇的帶式干燥技術(shù)，并且其中包括了加熱回路的熱損失。由于泥漿是熱的進(jìn)入帶式干燥器6級中，因而P的量級為600至900kWh/TEE。冷凝器8上可回收的熱量確定為a Q1，如前所述，a =約 0.72。提供給交換器9的免費(fèi)熱量等于QO。通過熱流體3帶給帶式干燥器6的熱量等于Q3=Max (Q2_ a Ql-QO ；0)
Q3為熱流體3經(jīng)過交換器10帶來的熱量。帶來的總熱量等于Qg=Ql+Q3=Ql+Q2- a Q1-Q0,只要 Q2_ a Q1-Q0>0以及然后當(dāng)Q2_a Ql-QO ≤ 0，則 Qg=Ql。這給出Qg(Si)=556(l-a ) * (1/Se-l/Si) (1+0. 16[Si (I-Se) / (Si-Se) ] *1. 03+850((1/Si-l/Sf)) -Q0,只要 Q2- a Q1-Q0>0以及然后，Qg(Si)=556(l/Se-l/Si)(1+0. 16 [Si (I-Se) / (Si-Se) ] 目的是減小該Si的函數(shù)。只要Q2_aQ1-Q0>0，該函數(shù)就是根據(jù)Si的減函數(shù)，然后是Si的增函數(shù)。當(dāng)?shù)谝桓稍锛?的總熱量對于加熱第二級6是必要的和足夠的時，就得到該函數(shù)的最小值。因此當(dāng)Q2=aQl+Q0時該函數(shù)則按下面公式[A]求解。[A] Si= ( 3 + a *556)/[(^ -89* a ) /Sf+645* a /Se+Qo)]因此知道^，其取決于用于帶式干燥器6的技術(shù)a，其根據(jù)不可凝結(jié)物的輸出溫度是相當(dāng)穩(wěn)定的，Sf，其是固定的Qo，其是固定的，并且其被帶到可以對于I噸MS (干物質(zhì))提供的能量數(shù)量。可以根據(jù)Se確定最優(yōu)干燥度Si。數(shù)字應(yīng)用旦=850a = 0. 72Sf=90%Qo=OSe=20%Si=39. 1%調(diào)節(jié)描述根據(jù)本發(fā)明，這樣得到在兩級干燥的范圍內(nèi)消耗熱量的最小化通過蒸汽冷凝從第一級2回收高溫能量，以加熱低溫(40°C至90°C)熱回路BI，低溫?zé)峄芈繁旧砜梢约訜岬诙稍锛?。本發(fā)明另外可以在調(diào)節(jié)中考慮安置從另一設(shè)備回收死熱(熱量Q0)的交換器9。按照本發(fā)明，根據(jù)測得的輸入干燥度Se和希望的輸出干燥度Sf控制中間干燥度Si。因此，對設(shè)備和方法進(jìn)行調(diào)節(jié)的原理是基于測量干燥度Se、與調(diào)節(jié)參數(shù)Sf、0、a和Qo來確定輸出干燥度Si的設(shè)定值(consigne)。通過在干燥器2出口的干燥度傳感器20保證對中間干燥度Si的測量。其它調(diào)節(jié)將補(bǔ)充并確保第一調(diào)節(jié)，第一調(diào)節(jié)由第一調(diào)節(jié)回路保證。設(shè)備包括幾個調(diào)節(jié)回路
第一調(diào)節(jié)回路的目的是直接調(diào)節(jié)干燥器2出口的中間干燥度Si。計(jì)算和控制部件、特別是自動裝置M，被設(shè)置用于確定中間干燥度設(shè)定值Sic，尤其利用前面給出的公式[A]和由不同測量傳感器提供的參數(shù)值和量值，來確定中間干燥度設(shè)定值Sic。自動裝置M根據(jù)傳感器20測得的中間干燥度Si，操控用于控制熱流體的流量、壓力或溫度的控制閥21。在蒸汽熱流體的情況下，該控制可以通過調(diào)節(jié)熱流體的流量進(jìn)行，或者在有機(jī)流體型的熱流體的情況下，該控制可以通過調(diào)節(jié)流量或溫度(通過與熱流體的冷返回流混合)進(jìn)行。由于設(shè)備的反應(yīng)時間長，因而所述控制與這些反應(yīng)時間保持一致地進(jìn)行。第二調(diào)節(jié)回路控制由熱流體3在交換器10中提供給低溫回路BI的水的熱量Q3。實(shí)際上，前面已經(jīng)指出過，當(dāng)該熱量Q3等于0而不為負(fù)時得到最佳能量。該交換器10具有由傳感器22測得的在交換器10出口的水回路的溫度作為控制設(shè)定值，傳感器22把信息傳遞給自動裝置M。該溫度可以使交換器11有效運(yùn)行，并可保證 低溫干燥器6的能量需求得到很好平衡。如果沒有達(dá)到在交換器10出口的溫度，這是因?yàn)榻粨Q器11中獲取的熱量大于冷凝器8提供的熱量，因此不再處于最佳能量狀態(tài)。因此通過由一組傳感器23e在交換器10的入口以及由一組傳感器23s在交換器10的出口測量溫度和流量，來測量提供給交換器10的熱量Q3，傳感器與自動裝置M連接，以傳遞測得的值。如果熱量Q3大于一接近零但不為零的確定的設(shè)定點(diǎn)(英文術(shù)語set point)以便始終具有調(diào)節(jié)范圍，則第二調(diào)節(jié)回路改變?nèi)缟纤龅牡谝徽{(diào)節(jié)回路的輸出，以便使提供給第一干燥器2的熱量適合。還可以通過避過(繞過)第一調(diào)節(jié)回路只利用第二調(diào)節(jié)回路，進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。最后，為了使交換器11和冷凝器8處在優(yōu)化條件中，第三調(diào)節(jié)回路使用由傳感器24測得的從交換器11輸出的水回路的溫度作為設(shè)定值，傳感器24與自動裝置連接，用以傳遞溫度值。該溫度相對取決于在泵I處測得的泥漿流量的設(shè)定點(diǎn)(setpoint)確定。如果從交換器11的輸出溫度升高，回路的循環(huán)泵P2則降低其流量到裝置可接受的范圍內(nèi)。該三部分式回路是自動穩(wěn)定的。實(shí)際上，如果帶式干燥器6中的熱量需求降低，則從交換器11的輸出溫度將增加，循環(huán)泵將在交換器11和冷凝器8中減少流量。在冷凝器8中，對于回路BI的水，冷凝器8的出口與入口之間的溫度差A(yù) T將增加，并且交換器10的入口溫度將增加，這將使熱流體3需要帶給交換器10的熱量減少到設(shè)定值之下。在這種情況下，自動裝置M將發(fā)送指令給干燥器2的閥門21，以減少熱流體3在干燥器2中的流量，這將降低中間干燥度Si并增加帶式干燥器上的蒸發(fā)需求，這將使交換器11的輸出溫度重新平衡。另外，將相對于泵I的流量確定交換器11輸出溫度的設(shè)定點(diǎn)，所述泵I的流量由傳感器25提供給自動裝置M。實(shí)際上，如果泵I減少其流量，則中間干燥度Si通過第一調(diào)節(jié)回路被調(diào)節(jié)，第二干燥器6上的絕對熱量則減少。因此，交換器11上的交換也將減少，并且如果輸入溫度是固定的，則輸出溫度將增加。因此必須降低流量設(shè)定值，以使冷卻更大。
當(dāng)然，本發(fā)明仍不局限于描述和/或表示的實(shí)施例，而是囊括進(jìn)入所附權(quán)利要求范圍的所有變型。
權(quán)利要求
1.漿狀物質(zhì)、特別是來自凈化站的泥漿的干燥方法，其包括兩級干燥，即 一被供給熱流體的間接型的第一干燥級(2)，所述第一干燥級在接納具有輸入干燥度Se的泥漿，并在出口輸出具有中間干燥度Si的泥漿和水蒸汽，所述水蒸汽被引向冷凝器(8)，以便在所述冷凝器中對加熱流體回路、特別是水回路進(jìn)行加熱； 一在所述第一干燥級的出ロ處形成條狀泥漿的成型階段(5)； 一和用于干燥泥漿條的第二干燥級(6)，泥漿借助氣體以直接的方式被加熱，所述氣體本身被所述加熱流體回路加熱，所述第二干燥級(6)在出口輸出具有最終干燥度Sf的產(chǎn)品; 其特征在于，為使用于干燥的總能量消耗最低，根據(jù)測得的輸入干燥度Se和希望的輸出干燥度Sf來控制所述中間干燥度Si，因此供給所述第一級干燥(2)的熱流體(3)的流量、壓カ和/或溫度被調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求I所述的干燥方法，其特征在干，為使總能量消耗最低，基于測量所述輸入干燥度Se、所述希望的輸出干燥度Sf以及ー些參數(shù)，來確定所述中間干燥度Si，所述參數(shù)包括所述冷凝器(8)的特定系數(shù)α、所述第二干燥級(6)的特定系數(shù)β，需要時還包括提供的免費(fèi)熱量Q。。
3.如權(quán)利要求I或2所述的干燥方法，其特征在于，控制所述中間干燥度Si，使得通過所述冷凝器(8)從所述第一干燥級回收的熱量對于所述第二干燥級(6)的干燥是必需的和足夠的。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥方法，其特征在于，為加熱所述第二干燥級(6)，使用低溫?zé)峄芈?BI)，特別是介于30°C到90°C之間的低溫?zé)峄芈罚龅蜏責(zé)峄芈钒ㄒ后w、特別是水，使所述液體沿封閉線路循環(huán)，穿過所述冷凝器(8)以在其中回收冷凝蒸汽的熱量，和穿過液氣熱交換器(11)以加熱所述第二干燥級(6)的氣體。
5.如權(quán)利要求4所述的干燥方法，其特征在于，所述低溫?zé)峄芈?BI)包括所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體與所述第一干燥級(2)的熱流體(3)的支流之間的交換器(10)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的干燥方法，其特征在于，所述低溫?zé)峄芈?BI)包括用于通過回收低溫的死能量或便宜能量來加熱所述低溫?zé)峄芈返囊后w的熱交換器(9)。
7.用于實(shí)施上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括 一被供給熱流體的第一干燥器(2)，所述第一干燥器接納具有輸入干燥度Se的泥漿，并在出口輸出具有中間干燥度Si的泥漿和水蒸汽，所述水蒸汽被引向冷凝器(8)，以便在所述冷凝器中再加熱用于第二干燥器(6)的加熱流體； 一在所述第一干燥器(2)的出口處形成條狀泥漿的成型裝置(5)； 一和借助氣體、尤其空氣干燥泥漿條的所述第二干燥器(6)，所述氣體至少部分地通過從所述冷凝器(8)提取的熱量借助加熱流體被加熱，所述第二干燥器(6)在出ロ輸出具有最終干燥度Sf的產(chǎn)品； 其特征在于，所述設(shè)備包括控制部件(M、21)，為使用于干燥的總能量消耗最低，所述控制部件用于根據(jù)測得的輸入干燥度Se和希望的輸出干燥度Sf來控制中間干燥度Si，供給所述第一干燥級(2)的熱流體(3)的流量、壓カ和/或溫度因此被調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，為加熱所述第二干燥級￠)，所述設(shè)備包括低溫?zé)峄芈?BI)，特別是介于30°C到90°C之間的低溫?zé)峄芈?，所述低溫?zé)峄芈钒ㄒ后w、特別是水，所述液體沿封閉線路循環(huán)，穿過所述冷凝器(8)以在其中回收冷凝蒸汽的熱量，和穿過液氣熱交換器(11)以加熱所述第二干燥級(6)的氣體。
9.如權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括可調(diào)速度的風(fēng)機(jī)(7)，所述風(fēng)機(jī)的吸入ロ與所述第一干燥器(2)的蒸汽和氣體出口相連接，所述風(fēng)機(jī)的排出ロ與所述冷凝器(8)相連接，所述風(fēng)機(jī)的速度被控制，以便在所述第一干燥器(2)中保持可控的為幾毫巴的弱低壓。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，泥漿在所述第一干燥器(2)的出口與所述第二干燥器(6)入口處的成型裝置(5)之間的傳送由調(diào)速無芯螺旋器(4)保證，所述螺旋器允許保證所述第一干燥器(2)出ロ處的氣密性。
11.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，液體循環(huán)式的所述低溫?zé)峄芈?BI)包括-在所述冷凝器(8)上游的低溫部分(BI. 1)，其處在介于30°C至80°C之間，優(yōu)選介于60°C至70°C之間的低溫， -在所述冷凝器(8)出口的中溫部分(BI. 2)，其處在介于40°C至90°C之間、優(yōu)選介于70°C至80°C之間的中溫， -所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體與免費(fèi)能源之間的熱交換器(9)，其在所述冷凝器(8)的下游或上游，用于通過免費(fèi)的或低成本的低溫能源，特別是余熱發(fā)動機(jī)、熱泵、生物氣鍋爐、木柴鍋爐、太陽能熱系統(tǒng)，或其它死能源，加熱所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體， -帶有所述熱流體(3)的支流的熱交換器(10)，其在所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體與所述免費(fèi)能源之間的熱交換器(9)的出口處，允許最終將所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體加熱到對于所述第二干燥器(6)的介于40°C至90°C之間、優(yōu)選介于80°C至90°C之間的調(diào)節(jié)溫度，-液氣熱交換器(11 )，其特別是水-空氣熱交換器，允許通過所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體加熱所述第二干燥器(6)的氣體，特別地，所述第二干燥器的氣體通過循環(huán)風(fēng)機(jī)(12)運(yùn)動， -用于使水在所述低溫?zé)峄芈?BI)中循環(huán)的循環(huán)泵(P2 )。
12.如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括具有第一調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)，所述第一調(diào)節(jié)回路用以保證利用計(jì)算和控制部件、特別是自動裝置(M)來直接調(diào)節(jié)所述第一干燥器(2)出口處的所述中間干燥度Si，所述計(jì)算和控制部件、特別是自動裝置基于運(yùn)行參數(shù)確定中間干燥度設(shè)定值Sic。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述調(diào)節(jié)被設(shè)置用于根據(jù)如下公式確定所述中間干燥度設(shè)定值Sic (%)Sic= ( β + α *556)/[(β -89* α)/Sf+645* α /Se+Qo)] 其中 Se為測得的輸入干燥度(％) Sf為預(yù)先確定的最終干燥度(％) β為所述第二干燥級(6)的特定系數(shù)，単位kWh/TEE α為所述冷凝器(8)的特定系數(shù) 以及Q。為在需要時提供的免費(fèi)熱量，単位kWh/TMS。
14.如權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于，所述自動裝置(M)根據(jù)測得的所述中間干燥度操控用于控制所述熱流體(3)的流量、壓カ或溫度的控制閥(21)，在蒸汽熱流體的情況下，所述控制通過調(diào)節(jié)所述熱流體的壓カ進(jìn)行，或者在有機(jī)流體型的熱流體的情況下，該控制通過調(diào)節(jié)流量或溫度(通過與熱流體的冷返回流進(jìn)行混合)進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括具有這種調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)回路控制在所述熱流體與所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體之間的熱交換器(10)中提供的熱量(Q3)。
16.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)和權(quán)利要求15—起所述的設(shè)備，其特征在于，控制在所述熱流體與所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體之間的熱交換器(10)中提供的熱量的調(diào)節(jié)回路構(gòu)成第二調(diào)節(jié)回路，通過避開(或繞過)所述第一調(diào)節(jié)回路而只利用該第二調(diào)節(jié)回路，就能保證對所述設(shè)備的調(diào)節(jié)。
17.如權(quán)利要求15或16所述的設(shè)備，其特征在于，所述熱流體與所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體之間的熱交換器(10)具有所述熱交換器(10)出口的所述低溫?zé)峄芈?BI)液體的溫度作為控制設(shè)定值，該溫度允許使所述熱流體與所述第二干燥器(6)的氣體之間的液氣熱交換器(11)有效運(yùn)行，并且允許保證所述第二干燥器(6)的能量需求是平衡的。
18.如權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括這樣的調(diào)節(jié)回路根據(jù)這樣的調(diào)節(jié)回路，通過在所述熱交換器(10)的入口和出口的溫度和流量的測量，測量提供給所述熱交換器(10)的熱量(Q3)，如果所述熱量(Q3)大于接近零但不為零的確定的設(shè)定點(diǎn)以便始終具有調(diào)節(jié)范圍，所述調(diào)節(jié)改變所述第一調(diào)節(jié)回路的輸出信號，以使提供給所述第一干燥器(2)的熱量適合。
19.如權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，為處在對于所述液氣熱交換器(11)和所述冷凝器(8)的優(yōu)化條件中，所述調(diào)節(jié)包括第三調(diào)節(jié)回路，該第三調(diào)節(jié)回路使用從所述液氣熱交換器(11)出來的水回路的溫度作為設(shè)定值。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述第三調(diào)節(jié)回路被設(shè)置用于使用相對設(shè)定點(diǎn)確定的設(shè)定溫度，該設(shè)定點(diǎn)取決于在提供泥漿的泵(I)處測得的泥漿流量，當(dāng)所述低溫?zé)峄芈?BI)的液體與所述第二干燥器(6)的氣體之間的液氣熱交換器(11)的輸出溫度升高時，所述低溫?zé)峄芈?BI)的循環(huán)泵(P2)減小其流量至組成件能接受的范圍內(nèi)。
全文摘要
漿狀物質(zhì)、特別是來自凈化站的泥漿的干燥方法，其包括兩級干燥，即被供給熱流體的間接型的第一干燥級(2)，第一干燥級接納具有輸入干燥度Se的泥漿，并在出口輸出具有中間干燥度Si的泥漿和水蒸氣，水蒸氣被引向冷凝器(8)，以便在其中對加熱流體、特別是水進(jìn)行加熱，加熱流體本身將加熱第二干燥級(6)用的加熱氣體；在第一干燥級出口處形成條狀泥漿的成型階段(5)；以及借助氣體干燥泥漿條的第二干燥級(6)，氣體通過從冷凝器提取的熱量至少部分地被加熱，第二干燥級在出口輸出具有最終干燥度Sf的產(chǎn)品；為使用于干燥的總能量消耗最低，根據(jù)測得的輸入干燥度Se和希望的輸出干燥度Sf來控制所述中間干燥度Si，因此供給第一級干燥(2)的熱流體(3)的流量、壓力和/或溫度得以調(diào)節(jié)。
文檔編號F26B25/22GK102713481SQ201080059657
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者P·E·帕爾多 申請人:得利滿公司