专利名称：改良的干燥系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于干燥和降低韧性材料的颗粒尺寸的方法和装置。 本发明的优选实施例包括用于韧性材料的干燥装置以及千燥和降低韧 性材料尺寸的方法。
背景技术：
很多产业需要从视为废料的具有高湿气含量和不均匀颗粒尺寸的 物品中经济地回收有价值产品。期望回收具有大大降低的湿气含量、 基本上均匀的尺寸并且没有材料有益属性明显损失的有价值产品。这 些产业包括农业、食品加工、采矿、煤炭、纸浆和纸张、以及石油和 天然气产业。举例来说，在家畜饲养业中，大量生肥料大量地产生， 并且最常见的再生机制是将其施加于同一分水界中的土地。然而，由 于多种原因这种操作已经成为环境问题，并且考虑到所产生的大量肥 料(例如1998年单是在美国就估计有14亿吨肥料)，肥料和其它废品 的存放逐渐成为显著的问题。
虽然目前是个问题，但是生肥料在正确地加工时具有很多应用。 其能用作肥料，诸如公园、高尔夫场地和草扦之类的区域用的土壤改 良剂，以及用于很多其它情况中。在已知的系统中，在利用外部热源、 在350-500 之间、在转筒干燥机中干燥肥料的工艺之前，通常用锤 式粉碎机或研磨机机械地粉碎或磨碎生肥料。辊压实然后用来由粉碎 且干燥的生肥料形成深色物(brunettes),其然后再研磨至期望的颗 粒尺寸。这种系统具有使得其大大地或完全不是成本有效的环境和经济缺点。
常规加工不仅程度不同地不是成本有效的，其而且还显著降低了 所加工产品的质量。用于干燥的热不仅生产昂贵且具有不利于环境的 后果，而且毁坏肥料中的大量有机材料。而且，成形加工产生大量带 来健康和安全危害的空气漂浮产品，这就要求进行空气污染控制。
发明内容
本发明实现了技术优点，其在于一种干燥和减小韧性材料颗粒尺 寸的装置包括具有加速器的研磨生产线。该装置还可包括调节腔室、
脱水腔室和将压缩的被加热空气提供给该装置的多线鼓风机(squid line blower )。本发明可选的优选实施例包括干燥和减小韧性材料尺寸 的方法。
图1是根据本发明用于施行根据本发明示例性方法的示例性装置 的示意图。
具体实施例方式
根据本发明，提供了方法和装置，它们克服了与大量不同类型韧 性材料(比如肥料、城市污泥、煤和煤细粉、食品废弃物、纸浆和废 纸、尾矿以及挖泥船污泥)的减少相关联的缺点。根据本发明的方法 和系统避免了几乎所有与现有技术系统和方法相关联的问题。根据本 发明，能生产具有非常低湿气含量的产品(通常是原始湿气含量的四 分之一或更少)，同时显著地降低平均颗粒尺寸(例如至少20% )，并 且使颗粒尺寸显著地更均匀。本发明的方法能在没有任何或非常少的 外部热之下施行。
在优选实施例中，鼓风机可以是用于产生气流的设备，并且可产 生高速气流，例如速度为大约100- 200mph的空气。适用于本发明目 的的鼓风机的示例(仅是示例)是由印第安纳州Connersville的Roots Dresser公司制造的14 AZRA5型罗茨鼓风机(Roots Blower, Model 14 AZRA5 )。
在优选实施例中，气锁供给器(airlock feeder )能将材料供入由鼓风机提供的高速气流以使得材料被夹带入气流中。气锁供给器的示 例能包括具有入口和出口的输送器，上述出口竖直地在入口上方用于 将材料(比如肥料)输送入漏斗的开口顶部中。材料从漏斗(例如活 底漏斗)的底部漏出，与将材料输送至星形供给器的一对螺旋推运器 操作地相联系，星形供给器具有与周围壳体基本上密封地啮合的星形 齿轮。星形齿轮由常规电机驱动，并且在操作时，将材料供给入管道 内的高速气流中以使得材料被夹带在气流中。
在优选实施例中，加速器(也称为喷磨机)能将具有夹带颗粒的
气流的速度增大至超气旋速度，使得至少一些颗粒以大约400 -500mph的超气旋速度移动。在优选形式中，加速器产生基本上子弹 形轮廓的具有夹带材料的气流。气流轮廓在其周边紧邻壳体内部处具 有基本上为零的速度，并且在气流中心处(这是中心管道的第二端的 壳体的中心)具有超过大约400mph的速度。在壳体壁和壳体中心之 间的中间，轮廓的气流速度可以是大约250mph。
加速器优选地还包括包围壳体内中心管道的第二端的基本上环形 腔室，以及从环形腔室中的鼓风机在中心管道的第 一 和第二端之间的 连接处。在优选实施例中，连接处的最下游部分在壳体的细长尺寸上 与中心导管的第二端间隔开一个距离。
在优选实施例中，调节腔室可以是能降低颗粒尺寸并且干燥颗粒 的设备。在优选形式中，具有夹带颗粒的超气旋速度空气穿过管道到 达至少一个颗粒尺寸缩减器和干燥机。优选地两个(或更多)串联调 节腔室被提供作为尺寸缩减器和干燥机，从第一腔室或容器的顶部出 口连接至用于第二腔室或容器的入口，并且从第二腔室或容器的顶部 出口连接至颗粒分离器的入口。通向第一容器的入口是切向的，并且 每个容器为大致气旋形。第二容器的入口竖直地在第一容器的出口上 面，例如大约l-4英尺，并且连接它们的第一管道通常是弯曲的并且 优选地具有大约28英尺的半径。
在脱水锥体的优选实施例中，入口也竖直地在第二容器的出口上 面，例如大约3-6英尺，并且互连出口和入口的第二管道也是大致弯曲的。在优选实施例中，所有入口都是切向的，将涡流运动赋予导入 容器和分离器的每一个中的具有夹带颗粒的空气。第二管道与第一管
道相比优选地具有较大的直径(例如至少大10% )。
在优选实施例中，每个大致气旋形容器具有安装于其中的定向破 碎棒，其产生较小的湍流区域以使得新进入的夹带在空气中的固体与 已经在腔室中的固体进行颗粒与颗粒的碰撞，例如撞击角度大约是
60。。这产生了颗粒尺寸降低(以及湿气释放)，并且最后较小尺寸的 颗粒穿过每个腔室中的中心管或套筒的开口底部，以穿过至相应的出 口管道。
颗粒在腔室内越久，存在的颗粒与颗粒的碰撞越多，并且尺寸降 低也越大。腔室内的保持时间能通过使用邻近每个容器底部的阀控的 辅助空气入口和/或通过调节套筒的有效长度来调节。
脱水锥体能从颗粒中分离潮湿空气，颗粒从脱水锥体的底部排放。
分离器或脱水锥体可包括气旋分离器，其中具有夹带颗粒的空气在分 离器内涡旋，在由入口切向地导入之后，颗粒从底部排放，并且夹带 颗粒的负载湿气的空气通过出口排放。
在优选实施例中，本发明可包括一种具有主生产线和研磨生产线 的装置。在这个实施例中，主生产线可包括加速器、调节腔室以及脱 水锥体。研磨生产线可包括第二加速器、第二调节腔室以及第二脱水 锥体。主生产线可操作地被连接至研磨生产线，以使得韧性材料首先 移动通过主生产线，并且接着通过研磨生产线。
本发明的优选实施例还可包括多线鼓风机，其在几个点处操作地 被连接至所述装置以便将压缩空气提供给所述装置。
本发明具体地包括宽范围内的所有较窄范围。例如，降低至少20 %的湿气含量意思是降低30 - 50%、 50 - 99 o/Q 、 60- 80 %的湿气含量， 以及这个宽范围内的所有其它较窄范围。
在优选实施例中，本发明可以不包括外部热源，以及除了通过在 高压下产生空气以外没有加入热量。目前所要求的发明能处理生的韧 性材料，其可具有在50% - 75%之间，优选地在55% - 70%之间，并且最优选地是大约70%的湿气含量，以形成湿气含量在5% - 15%之 间，最普通地大约10%的材料。处理的材料的颗粒尺寸能低至200目。 另外，本发明能产生均匀的颗粒尺寸，并且通常观察为大约55%的已 经受一轮加工的材料符合预期的目尺寸。而且，本发明能生产其中在 材料的湿气含量已降低至<10 %的情况下有机物或病原体使用常规实 验技术不能检测的产品。
适合与目前要求的装置和方法一起使用的材料包括但是不限于甲 壳类、造纸厂污泥、动物废弃物或污泥、肥料、人类废弃物或污泥、 湿的蒸馏谷物、树皮、混合肥料、茅草、藻类、海藻、食品废弃物以 及其它形式的韧性材料以及城市污泥、煤和煤细粉、木材废弃物、纸 浆和造纸厂废弃物、尾矿、挖泥机污泥或它们的组合。
与目前要求的发明相关联的方法已经通过独立实验室观察为仅产 生33%的排放，这在EPA准则下是允许的，使得这个过程是环境友 好的。
图1示出根据本发明的示例性装置系统，用于干燥以及降低材料 (比如肥料、城市污泥、煤和煤细粉、木材废弃物、纸浆和造纸厂废 弃物、尾矿、挖泥机污泥或它们的组合)的尺寸。虽然本发明将主要 针对肥料的处理进行描述，但是要理解到，也可处理上述这些其它材 料，或预期需要降低其湿气含量以及降低其平均的颗粒尺寸和改进颗 粒尺寸均匀性的大范围的其它材料。
通过参照图1大致示出根据本发明的示例性装置。其包括在其中 作为主要部件的一个或多个鼓风机(1， 15)、 一个或多个多线鼓风机 (27)、 一个或多个气锁供给器(2)、 一个或多个单阀补充性空气加速 器(SAA)、 一个或多个调节腔室(4， 5， 10， 11, 17, 18， 23， 24) 以及一个或多个脱水锥体(6, 12, 19， 25)。
根据本发明的装置的优选实施例可包括主生产线和研磨生产线， 以使得进入该装置的材料首先通过主生产线处理并且接着通过研磨生 产线处理。主生产线和研磨生产线的每个可包括一个或多个鼓风机(1， 15)、 一个或多个多线鼓风机(27)、 一个或多个气锁供给器(2)、 一个或多个单独阀补充性空气加速器(SAA)、 一个或多个调节腔室(4， 5， 10， 11， 17， 18， 23， 24)以及一个或多个脱水锥体(6, 12， 19， 25)。
在本发明的优选实施例中，"主生产线"Mach l气锁供给器(2) 操作地连接以从主生产线鼓风机(1)接收空气，该鼓风机(1)定位 为与材料进给垂直，并且具有延伸进入气流并且与之平行的旋转桨。
该实施例还包括第一"主生产线"单个阀补充性空气加速器(SAA) 文丘里管(3)，其由多线鼓风机(27)供应有专用热量以及压缩空气， 以增大第一和第二调节腔室(分别是4和5)中的剪切处理和速度碰 撞。
第一SAA文丘里管(3)与第一和第二调节腔室(分别是4和5) 流体相通，所述第一和第二调节腔室设计为在其将颗粒入口设置至第 一脱水锥体(6)时均匀地混合材料。第一和第二调节腔室(分别是4 和5)每个安装有两个从分离的多线鼓风机(27)供应专用被加热和 被压缩空气的阀控的侧面空气加速器喷射端口 。两个调节腔室(4和5 ) 都在锥体内部安装有可调节压力套筒以利于保持时间。
第二调节腔室与第一脱水锥体(6)流体相通，并且进入这个尺寸 锥体的材料减速以允许蒸发的湿气与材料分离，并且当材料在向下的 路径上继续到第一文丘里管弯头(7)时排放到连接至脱水锥体(6) 的第一排出管(8)。第一排出管(8)的出口安装有可手动调节的减震 器控制来调节排出压力，并且废气应当在这个点处收集以将湿气传送 至远处。
阀控的第一文丘里管弯头(7 )连接至下一个在线的再次加速材料 的阀控的第二 SAA文丘里管(9),并且这两者都在材料进入与第四调 节腔室(11)流体相通的第三调节腔室(10)时从多线鼓风机(27) 供应专用被加热和被压缩的空气，每个安装有两个阀控的侧面空气加 速器喷射端口 ，从多线鼓风机(27 )供应专用被加热和被压缩的空气。 调节腔室还安装有用于保持时间的可调压力套筒。
第四调节腔室(11)与也从颗粒中分离湿气的第二脱水锥体(12)流体相通。湿气将通过连接至第二脱水锥体(12)的第二顶部排出管 出口 (13)离开，而材料继续向下通过第二文丘里管弯头(14)至排 放气锁/螺旋推运器(28)。排放湿气应当由与来自连接至第一脱水腔 室(6)的第一排气管道(8)出口的湿气相同的管道并行地收集。
在处理中的这个点处，材料中的湿气已经分离并且显著地降低， 颗粒继续到达排出螺旋推运器(28)并且接着被传送返回直到Mach 1 气锁供给器(2)以进入"研磨生产线"第二阶段。 一旦材料重新进入 Mach 1气锁供给器(2)单元，第二气锁供给器操作地连接以接收来 自第二鼓风机(15)的空气，并且用第三单个阀SAA文丘里管(16) 进入新气流，以在材料进入这个最终千燥阶段时增大对材料剪切和脱 水。
第三SAA文丘里管(16)与第五和第六调节腔室(分别是17和 18)流体相通以接收材料。腔室锥体每个安装有两个阀控的侧面空气 加速器喷射端口，其从多线鼓风机(27)供应专用热量和压缩空气以 进一步分离负载湿气的材料并且准备用于第三脱水锥体(19)。
第三脱水锥体(19)接收材料；这个锥体安装有一个定位于锥体 的环状入口处的阀控的侧面空气加速器端口以便从多线鼓风机(27 ) 供应专用热量和压缩空气，改进干燥处理。材料在湿气通过顶部排出 管(21)离开时继续向下穿过文丘里管弯头(20)，并且与前述排出管 平^f亍地^皮远程收集和移除。
接着颗粒从第三文丘里管弯头(20)再加速穿过与第七和第八调 节腔室(分别是23和24)流体相通的第四单个阀补充性空气加速器 (SAA)文丘里管(22)，每个调节腔室从多线鼓风机(27)供应专用 热量和压缩空气。
第七和第八调节腔室(分别是23和24)每个安装有两个阀控的 侧面空气加速器喷射端口，其从多线鼓风机(27)供应专用热量和压 缩空气，产生调节的被加热的腔室以将材料输送至第四脱水锥体(25 )。
这个最后的脱水锥体(25)安装有阀控的侧面空气加速器喷射端 口，其从多线鼓风机(27)供应专用热量和压缩空气，以便于材料生产量允许的实际湿气。可接受的湿气/材料含量向下释放穿过排放气
锁，同时剩余湿气经由第四排出管(26)排放至这个锥体的顶部，以 便与从先前提及的排出管的排放平行地被远程收集。
"多线鼓风机，，(27)将专用空气输送至"转换器加热歧管"，其设 计来将压缩的加热空气输送至用于分配至所有文丘里装置的多端口歧 管以及定位于各种调节腔室和脱水锥体上的侧面空气加速器端口。
虽然在附图中示出并且在前面详细的描述中描述了本发明的优选 实施例，但是将理解到本发明不限于公开的实施例，而是能在不脱离 本发明的精神之下进行部件和元件的很多的重新布置、变型以及代替。 例如，衬垫键片上任何数量的紧固机构能用来实现将村垫限制至废弃 容器的目的，并且因此能用来确保衬垫被抛弃。而且，任何数量的图 形，比如卡通字符或吸引人的设计，在衬套上能用来促进初学步者使 用以及用作衬垫需要更换的标记。
尽管本发明已经针对特定优选实施例进行描述，但是当阅读本申 请时，对于本领域技术人员而言很多变化和变型将变得很明显。因此 所附权利要求应当在考虑现有技术之下尽可能宽泛地解释为包括所有 这种变化和变型。
权利要求
1.一种用于韧性材料的干燥装置，其包括a)鼓风机；b)操作地连接以从所述鼓风机接收空气的气锁供给器；c)操作地连接至鼓风机的主生产线，其中该主生产线包括加速器、调节腔室和脱水锥体；以及d)操作地连接至主生产线的研磨生产线，其中所述研磨生产线包括加速器、调节腔室和脱水锥体。
2. 根据权利要求1的干燥装置，还包括适合将加压的被加热空气 提供至所述装置的多线鼓风机。
3. 根据权利要求1的干燥装置，其中鼓风机适合产生在大约100 和200英里/小时之间的气流速度。
4. 根据权利要求1的干燥装置，其中气锁供给器适合将材料供给 至由鼓风机提供的高速气流中，以使得材料被夹带入气流中。
5. 根据权利要求1的干燥装置，其中加速器适合将具有夹带颗粒 的气流的速度增大至超气旋速度。
6. 根据权利要求4的干燥装置，其中超气旋速度在大约400和大 约500英里/小时之间。
7. 根据权利要求1的干燥装置，其中调节腔室适合降低颗粒尺寸 并且千燥颗粒。
8. 根据权利要求1的干燥装置，其中脱水锥体适合从颗粒中分离 潮湿空气，并且其中颗粒从脱水锥体的底部排放。
9. 一种用于韧性材料的干燥装置，其包括a) 鼓风机；b) 操作地连接以从所述鼓风机接收空气的气锁供给器；c) 操作地连接至鼓风机的主生产线，其中该主生产线包括加速器、 调节腔室和脱水锥体；以及d) 适合将加压的被加热空气提供至装置的多线鼓风机。
10. 根据权利要求9的干燥装置，其中气锁供给器适合将材料供 给至由鼓风机提供的高速气流中，以使得材料被夹带入气流中。
11. 根据权利要求9的干燥装置，其中加速器适合将具有夹带颗 粒的气流的速度增大至超气旋速度。
12. —种干燥韧性材料并且降低其尺寸的方法，包括如下步骤(a) 将具有第一湿气含量和第一平均颗粒尺寸的韧性材料送进入 气流中；(b) 允许材料进入包括加速器、调节腔室和脱水锥体的主生产 线中，以使得材料的颗粒由于材料-材料碰撞而降低尺寸，并且使得 湿气从颗粒中分离；(c) 允许材料进入包括加速器、调节腔室和脱水锥体的研磨生产 线，以使得材料的颗粒由于材料-材料碰撞而降低尺寸，并且使得湿 气从颗粒中分离；以及(d) 从气流中分离具有比第一湿气含量小的第二湿气含量以及 比第一尺寸小的第二平均颗粒尺寸的材料。
13. 根据权利要求8的方法，其中步骤(a) - (d)在没有使用任 何外部热源的情况下施行。
14. 根据权利要求8的方法，其中步骤(a) - (d)使用多线鼓 风机作为加压空气的来源施行。
15. 根据权利要求8的方法，其中(d)通过气旋分离进行。
16. 根据权利要求8的方法，其中(a) - (d)施行为使得第二 湿气含量小于第一湿气含量的大约四分之一，并且使得第二颗粒尺寸 比第一颗粒尺寸更均匀。
17. 根据权利要求8的方法，其中(a) - (d)使用肥料、城市 污泥、煤和煤细粉、食品废弃物、纸浆和造纸厂废弃物、尾矿、挖泥 机污泥或它们的组合作为材料来施行。
18. 根据权利要求8的方法，其中(a) - (d)使用如下的有机 材料来施行，即该有机材料在(d)具有的最终有机含量不超过(a) 中最初有机材料含量的大约15%，并且其中(a) - (d)还施行为使得第二湿气含量低于第一湿气含量的大约四分之一。
19. 根据权利要求14的方法，其中(a) - (d)使用肥料作为材 料来施行，并且使得第二颗粒尺寸比第一颗粒尺寸更均匀。
20. 根据权利要求8的方法，其中第一湿气含量在大约50%和75 %之间，并且第二湿气含量在大约5%和15%之间。
全文摘要
一种用于干燥和降低韧性材料颗粒尺寸的方法和装置。本发明的优选实施例包括用于韧性材料的干燥装置，其包括鼓风机(1，15)；气锁供给器(2)；主线，其包括加速器(3)、调节腔室(4，5，10，11)和脱水腔体(6，12)；研磨生产线，其包括加速器(16)、调节腔室(17，18，23，24)和脱水腔室(19，25)；以及将压缩的被加热空气提供至所述装置的多线鼓风机(27)。本发明可选的优选实施例包括一种用于干燥和降低韧性材料颗粒尺寸的方法。
文档编号F26B17/10GK101529190SQ200780035341
公开日2009年9月9日 申请日期2007年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者H·克莱·丁吉四世 申请人:H·克莱·丁吉四世