本發(fā)明涉及對高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)和方法，并更具體地涉及通過將從外部提供的有待干燥的高含水量材料放入作為熱介質(zhì)的油中來對該高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

直接熱干燥法和間接熱干燥法通常作為用于對含有水分的材料進(jìn)行干燥的方法。

直接熱干燥法是通過使要被干燥的材料與諸如高溫燃燒氣體或空氣等高溫?zé)峤橘|(zhì)直接接觸來對要被干燥的材料進(jìn)行直接加熱并干燥的方法，而間接熱干燥法則是通過使要被干燥的材料與諸如高溫蒸汽或氣體等熱介質(zhì)間接接觸來對要被干燥的材料進(jìn)行加熱并干燥的方法。直接熱干燥法被用來對含有相對大量水分的材料(下文中稱為“高含水量材料”)進(jìn)行干燥或使含有少量水分的材料快速干燥。當(dāng)要被干燥的材料由于熱接觸而被損壞或性能改變時(shí)則通常使用間接熱干燥法。

諸如污水污泥、廢水污泥、廢棄食物以及畜禽糞便等高含水量材料含有大量水分，所以它們在通過直接熱干燥法進(jìn)行干燥時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量惡臭物，因此難以對它們進(jìn)行處理。此外，當(dāng)要被干燥的材料被凝結(jié)或要被干燥的材料本身具有隨著含水量的降低而迅速增大內(nèi)聚力的大粘附力時(shí)，它粘在干燥裝置的內(nèi)側(cè)不會(huì)被干燥。

當(dāng)通過間接熱干燥法對上述那些高含水量材料進(jìn)行干燥時(shí)，所述材料因粘附至干燥裝置的內(nèi)側(cè)而使干燥裝置難以操作，并需要超過一個(gè)小時(shí)的長時(shí)間來對它們進(jìn)行干燥，所以運(yùn)行所述干燥裝置需要大的成本。

韓國專利申請2012-0050819可以作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的示例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了對高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法主要使用間接熱干燥法通過將要被干燥的高含水量材料放入到油中以沸騰傳熱的方式對所述高含水量材料進(jìn)行干燥，所述沸騰傳熱能夠迅速提高溫度并蒸發(fā)水分，且所述油是通過間接熱干燥法加熱的熱介質(zhì)。

本發(fā)明的另一方面提供了對高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法能夠通過將在對要被干燥的材料進(jìn)行干燥的過程中產(chǎn)生的蒸汽和惡臭材料分解成冷凝水和氣體并隨后在產(chǎn)生高溫?zé)岬娜紵b置中直接燃燒它們來解決惡臭的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了對高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：熱源供應(yīng)器，其提供由鍋爐燃燒燃料產(chǎn)生的熱源；熱介質(zhì)供應(yīng)器，其保持并提供作為熱介質(zhì)的油；加熱器，其利用所述熱源對所述熱介質(zhì)進(jìn)行加熱；蒸發(fā)干燥器，其對所述熱介質(zhì)中的要被干燥的材料進(jìn)行干燥并隨后排出被干燥的材料，所述要被干燥的材料是從外部提供的；收集器，其收集在所述蒸發(fā)干燥器進(jìn)行的干燥過程中產(chǎn)生的含有水蒸氣、惡臭氣體和油滴的蒸發(fā)氣體；壓縮機(jī)，其絕熱地壓縮所述蒸發(fā)氣體中的水蒸氣；熱交換器，其通過利用由所述壓縮機(jī)絕熱地壓縮的水蒸氣來對從所述蒸發(fā)干燥器排出的所述熱介質(zhì)進(jìn)行加熱；循環(huán)管，其將從所述蒸發(fā)干燥器排出的所述熱介質(zhì)提供至所述熱交換器并將被所述熱交換器加熱的所述熱介質(zhì)提供至所述蒸發(fā)干燥器；冷凝器，其使在所述蒸發(fā)干燥器進(jìn)行的所述干燥過程中產(chǎn)生的所述蒸發(fā)氣體中的水蒸氣冷凝并排出成為冷凝水的所述水蒸氣；固/液分離器，其使油與被干燥并隨后從所述蒸發(fā)干燥器排出的所述要被干燥的材料分離，并排出所述油；惡臭氣體輸送裝置，其在所述冷凝水被排出之后將所述惡臭氣體提供至所述熱源供應(yīng)器以進(jìn)行燃燒；以及油滴分離器，其分離排出的所述冷凝水中的油滴。

所述熱介質(zhì)供應(yīng)器、所述蒸發(fā)干燥器和所述收集器可以是密封的，使得所述蒸發(fā)干燥器中產(chǎn)生的臭味和水蒸氣可以不被排出到外部。

所述熱源供應(yīng)器可產(chǎn)生并提供120～250℃的水蒸汽或300～1500℃的燃燒氣體。

所述加熱器可將所述熱介質(zhì)加熱至110～200℃。

所述要被干燥的材料中的含水量可以為30～99wt％。

所述蒸發(fā)干燥器可包括：干燥器主體，其具有用于保持所述熱介質(zhì)供應(yīng)器提供的所述熱介質(zhì)的內(nèi)部空間；混合器，其將所述熱介質(zhì)與提供至所述干燥器主體的所述要被干燥的材料混合，然后運(yùn)載所述混合物；以及排出裝置，其將由所述混合器運(yùn)載的被干燥的材料排出到外部。

所述混合器可以是在皮帶上具有多個(gè)彼此隔開的斗的斗式皮帶輸送機(jī)。

所述干燥器主體的內(nèi)部壓強(qiáng)可為0.9～2巴(絕對壓強(qiáng))。

保持在所述干燥器主體中的所述熱介質(zhì)可以是所述要被干燥的材料的2～50倍。

所述油滴分離器單元可以為離心式。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了對高含水量材料進(jìn)行干燥的方法，其包括以下步驟：通過將由燃燒器產(chǎn)生的水蒸氣或燃燒氣體提供至作為熱介質(zhì)的油來對所述熱介質(zhì)進(jìn)行加熱；通過將作為要被干燥的材料的高含水量材料提供至被加熱的所述熱介質(zhì)中，對所述高含水量材料進(jìn)行干燥；收集并分離在干燥過程中產(chǎn)生的水蒸氣、惡臭氣體和油滴；以及使油與在所述干燥過程中被干燥并隨后被排出的所述要被干燥的材料分離，其中，在所述干燥過程中在所述熱介質(zhì)中移動(dòng)并干燥所述要被干燥的材料。

所述熱介質(zhì)可被加熱至110～200℃。

所述干燥過程可使所述熱介質(zhì)與所述要被干燥的材料混合。

所述油的分離可以通過離心分離來進(jìn)行。

對水蒸氣、惡臭氣體和油滴的所述收集和分離可包括：通過冷凝來分離并排出收集的所述水蒸氣；通過輸送至燃燒器并在所述燃燒器中燃燒所述惡臭氣體來去除收集的所述惡臭氣體；以及使所述油滴與所述冷凝水分離。

附圖說明

根據(jù)下面的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖，將更加清晰地理解本發(fā)明的上述和其它方面、特征及其它優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)的構(gòu)造；以及

圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對高含水量材料進(jìn)行干燥的方法的構(gòu)造的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將參考附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

在下文中，將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)的構(gòu)造。

參照圖1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對高含水量材料進(jìn)行干燥的系統(tǒng)100包括：熱源供應(yīng)器110、熱介質(zhì)供應(yīng)器120、加熱器130、蒸發(fā)干燥器140、收集器150、壓縮機(jī)160、熱交換器170、循環(huán)管180、冷凝器190、油滴分離器192、惡臭氣體輸送裝置194以及固/液分離器200。

圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對高含水量材料進(jìn)行干燥的方法的構(gòu)造的流程圖。

參考圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對高含水量材料進(jìn)行干燥的方法包括：加熱(S110)；干燥(S120)；收集并分離水蒸氣、惡臭氣體和油滴(S130)；以及分離油(S140)。

對圖1和圖2所圖示的各部分一起進(jìn)行說明。

加熱(S110)是這樣的步驟：以預(yù)定溫度對油進(jìn)行加熱，其中所述油是用于對要被干燥的材料進(jìn)行干燥的熱介質(zhì)。為此，使用了熱源供應(yīng)器110、熱介質(zhì)供應(yīng)器120和加熱器130。

熱源供應(yīng)器110通過操作燃燒諸如油或氣體等燃料的鍋爐來提供預(yù)定溫度的水蒸氣或燃燒氣體。熱源供應(yīng)器110提供的水蒸氣的溫度可以 為120～250℃。熱源供應(yīng)器110提供的燃燒氣體的溫度可以為300～1500℃。

上述鍋爐的構(gòu)造在現(xiàn)有技術(shù)中已是眾所周知的，所以本文中不再提供詳細(xì)說明。

熱介質(zhì)供應(yīng)器120具有預(yù)定的保持有油(熱介質(zhì))的內(nèi)部空間，并在用戶要求時(shí)提供作為熱介質(zhì)的油。

用作熱介質(zhì)的油包括動(dòng)物油、植物油、精煉廢油和汽機(jī)油。

加熱器130通過使用作為從熱源供應(yīng)器110提供的熱源的水蒸氣或燃燒氣體來對作為從熱介質(zhì)供應(yīng)器120提供的熱介質(zhì)的油進(jìn)行加熱。加熱器130的加熱溫度可以為110～200℃。

干燥(S120)是從外部接收要被干燥的高含水量材料并對其進(jìn)行干燥的步驟，在該步驟中，高含水量材料在熱介質(zhì)中移動(dòng)。

干燥(S120)使用蒸發(fā)干燥器140。

從外部向蒸發(fā)干燥器140提供有待干燥的高含水量材料并將其放入到作為由加熱器130加熱的熱介質(zhì)的油中，以進(jìn)行干燥。被提供給蒸發(fā)干燥器140的要被干燥的材料含有30～99wt％的水分并包括污水污泥、廢水污泥、廢棄食物以及畜禽糞便。

蒸發(fā)干燥器140包括干燥器主體142、混合器144和排出裝置146

干燥器主體142接收并保持由加熱器130加熱的熱介質(zhì)并能夠通過使用該熱介質(zhì)來對要被干燥的高含水量材料進(jìn)行干燥。保持在干燥器主體142中的熱介質(zhì)的量可以是從外部提供的要被干燥的材料的量的2～50倍。

作為具有預(yù)定內(nèi)部空間的部件，干燥器主體142可具有封閉的六面體形狀，但也可根據(jù)用戶的需要而被形成為各種形狀。在干燥器主體142的兩端形成有入口141a和出口141b，要被干燥的材料通過入口141a流入內(nèi)部并且已被干燥的材料通過出口141b而被排出。

保持在干燥器主體142中的熱介質(zhì)能夠在其溫度降低時(shí)循環(huán)至加熱器130。干燥器主體142與加熱器130之間的連接部可以靠近入口141a。

當(dāng)在干燥器主體142中對材料進(jìn)行干燥時(shí)，干燥器主體142的內(nèi)部壓強(qiáng)可以為0.9～2巴(絕對壓強(qiáng))。

混合器144布置在干燥器主體142中并使熱介質(zhì)與從外部提供的要被干燥的材料混合?；旌掀?44將從外部提供的要被干燥的材料從入口141a移動(dòng)至出口141b，以使得所述材料能夠在累積空間145中累積。

當(dāng)要被干燥的材料在作為熱介質(zhì)的油中進(jìn)行干燥時(shí)，傳熱速率為500W/m².℃。此外，從外部提供的要被干燥的材料在熱介質(zhì)中干燥4～30分鐘，并且隨后排出。

混合器144包括具有預(yù)定長度的輸送帶。各種裝置都可以用作混合器144，只要它們能夠?qū)峤橘|(zhì)與要被干燥的材料混合并且隨后將混合物排出至出口141b即可。

當(dāng)輸送由混合器144產(chǎn)生的熱介質(zhì)與要被干燥的材料的混合物時(shí)，混合物可能從混合器144滴落在干燥器主體142中，所以干燥器主體142中可以布置有用于收集滴落的混合物的部件。

已與熱介質(zhì)混合的要被干燥的材料與作為熱介質(zhì)的油進(jìn)行熱交換，且因此，要被干燥的材料中的水分蒸發(fā)，使得干燥后被排出的材料的含水量為2～20wt％。

排出裝置146通過防止干燥器140中的能量在將干燥后的固體排出至外部的過程中發(fā)生泄漏來提高能量效率。例如，排出裝置146可以是螺旋輸送機(jī)，其通過使具有螺旋葉片的軸在圓柱形機(jī)身中旋轉(zhuǎn)來排出干燥后的固體。

雖然在圖1中排出裝置146在累積空間145中布置有端部以將干燥后的材料排出至外部，但是排出裝置146的所述端部可以與混合器144的端部直接連接，使得由混合器144混合并輸送的材料可以在被輸送之后立即被排出至外部。

當(dāng)對要被干燥的材料進(jìn)行干燥時(shí)，產(chǎn)生了包含上述材料的各種成分的蒸發(fā)氣體。

即，在干燥(S120)過程中，要被干燥的材料產(chǎn)生水蒸氣、惡臭氣 體和油滴。為了提高干燥效率，進(jìn)行步驟：收集并分離含有水蒸氣、惡臭氣體和油滴的蒸發(fā)氣體(S130)。為此目的，使用了收集器150、熱交換器170、循環(huán)管180和冷凝器190。

收集器150布置在干燥器主體142的頂部，收集當(dāng)要被干燥的材料在干燥器主體142中進(jìn)行干燥時(shí)產(chǎn)生的包含水蒸氣、惡臭氣體和油滴的蒸發(fā)氣體(S131)，并隨后將蒸發(fā)氣體提供至將在下面說明的壓縮機(jī)160。

收集器150可具有倒三角形橫截面，以易于收集蒸發(fā)氣體。

熱介質(zhì)供應(yīng)器120和收集器150是密封的，以使得高含水量材料以及從高含水量材料中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體和油滴無法被排出。此外，蒸發(fā)干燥器140也是密封的，以防止惡臭氣體和水蒸氣被排出到外部。

壓縮機(jī)160是用于對收集器150中的蒸發(fā)氣體進(jìn)行壓縮的部件。壓縮機(jī)160可以是往復(fù)式壓縮機(jī)或離心式壓縮機(jī)。詳細(xì)地，壓縮機(jī)160可以是螺旋型、翼式無油型(wing type oil-free type)或振蕩無油型(oscillating oil-free type)壓縮機(jī)。

當(dāng)壓縮機(jī)160在2～10巴(絕對壓強(qiáng))下絕熱地壓縮蒸發(fā)氣體時(shí)，蒸發(fā)氣體中的水蒸氣變成飽和水蒸氣且溫度上升至120～190℃。因此，當(dāng)從蒸發(fā)干燥器140排出的熱介質(zhì)(熱介質(zhì)的溫度因與高含水量材料接觸而降低)被飽和水蒸氣(飽和水蒸氣如上所述地被絕熱地壓縮)的潛熱加熱時(shí)，能夠使用于干燥高含水量材料的能量最小化。如上所述，當(dāng)利用通過絕熱地壓縮水蒸氣而獲得的飽和水蒸氣的潛熱時(shí)，能夠通過僅250～400kcal/kg(這是普通干燥系統(tǒng)消耗的能量的30～60％)的水蒸氣來實(shí)現(xiàn)干燥系統(tǒng)，所以能夠大大減少能量消耗。

熱交換器170通過循環(huán)管180與蒸發(fā)干燥器140連接。熱交換器170能夠進(jìn)行被排出蒸發(fā)干燥器140外的熱介質(zhì)(熱介質(zhì)的溫度因與高含水量材料接觸而降低)與由壓縮機(jī)160絕熱地壓縮的高溫飽和水蒸氣之間的熱交換。由熱交換器170加熱的熱介質(zhì)通過循環(huán)管180返回至蒸發(fā)干燥器140并被用來對高含水量材料進(jìn)行干燥。被用來加熱熱介質(zhì)的水蒸氣通過冷凝器被冷凝并隨后被排出至外部。

在循環(huán)管180中可以布置有用于使熱介質(zhì)循環(huán)的循環(huán)泵172。此外， 用于當(dāng)蒸發(fā)干燥器140中的熱介質(zhì)的量不足時(shí)額外補(bǔ)充熱介質(zhì)的熱介質(zhì)補(bǔ)充槽202與循環(huán)管180連接。在此實(shí)施例中，雖然使用了熱介質(zhì)補(bǔ)充槽202，但是熱介質(zhì)供應(yīng)器110可與循環(huán)管180連接。

蒸發(fā)干燥器140的排出裝置146與將在下面說明的固/液分離器200連接。

冷凝器190在預(yù)定溫度下使蒸發(fā)氣體冷卻，該蒸發(fā)氣體包含在干燥器主體142中對要被干燥的材料進(jìn)行干燥的過程中所產(chǎn)生的水蒸氣、惡臭氣體和油滴。通過冷卻而收集的水蒸氣被冷凝并作為冷凝水而被排出。當(dāng)冷凝水產(chǎn)生時(shí)，它可能包含油滴(S132)。

油滴分離器192和惡臭氣體輸送裝置194與冷凝器190連接。

油滴分離器192使油滴與冷凝水分離并分別地排出冷凝水和油滴。必要時(shí)，被排出的油滴可重新循環(huán)至熱介質(zhì)供應(yīng)器120以被使用(S133)。此外，冷凝水也能夠通過預(yù)定的廢水處理而得以回收利用。

惡臭氣體輸送裝置194把冷凝水排出后剩余的惡臭氣體從冷凝器190輸送至熱源供應(yīng)器110的鍋爐。被輸送至鍋爐的惡臭氣體通過燃燒而被去除(S134)。

惡臭氣體輸送裝置194包含預(yù)定的引風(fēng)機(jī)。該引風(fēng)機(jī)使惡臭氣體易于被輸送至鍋爐。

從干燥器主體142排出的干燥后的材料中的油含量為15～30wt％，所以不需要從干燥后的材料中分離油。

油的分離(S140)是為了分離在蒸發(fā)干燥器140中被干燥并被排出的固體中的作為熱介質(zhì)的油。為此，使用了固/液分離器200。

固/液分離器200是用于分離并去除在蒸發(fā)干燥器140中被干燥并從蒸發(fā)干燥器140排出的固體中的熱介質(zhì)的部件，且利用離心力來分離熱介質(zhì)的離心式分離器是典型的這種分離器。通過固/液分離器200分離并去除的熱介質(zhì)被保持在熱介質(zhì)補(bǔ)充槽202中，且當(dāng)熱介質(zhì)不足時(shí)，通過循環(huán)管180將熱介質(zhì)提供至蒸發(fā)干燥器140。

固/液分離器200可以是離心式分離器。分離出的油可被提供至熱介 質(zhì)補(bǔ)充槽202并被重復(fù)利用。

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒆鳛橐桓稍锏牟牧系母吆坎牧戏湃氲阶鳛殚g接加熱的熱介質(zhì)的油中并對其進(jìn)行干燥，且蒸發(fā)干燥器和收集器被構(gòu)造在密封系統(tǒng)中，所以惡臭氣體等不會(huì)被排出到外部。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，能夠在作為熱介質(zhì)的油中對作為要被干燥的材料的高含水量材料進(jìn)行干燥。

此外，能夠通過如下方式解決臭味的問題：通過使用冷凝器將在對要被干燥的材料進(jìn)行干燥的過程中產(chǎn)生的水蒸氣和惡臭物質(zhì)分離成冷凝水和氣體，然后在產(chǎn)生高溫?zé)嵩吹娜紵髦兄苯尤紵羯鲜鰵怏w。

雖然結(jié)合示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和說明，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然能夠在不偏離如本發(fā)明所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下進(jìn)行修改和變化。

相關(guān)申請的交叉參考

本申請要求于2014年12月17日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請10-2014-0182254的優(yōu)先權(quán)，在此將該韓國專利申請的內(nèi)容以引用的方式并入本文。