专利名称：一种高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种湿物料脱水的设备，具体地，涉及一种高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备。
背景技术：
市政污泥、造纸污泥、印染污泥或选矿尾矿等物料是其生产工艺不可避免的产物，有的含有一定的有机成分，有的含有一定无机矿物成分，即其仍含有一定的生物质能量、热能或矿物资源。此类物料是经机械过滤或离心脱水获得的具有典型的粒度细、粘性大和含水率高等特点，不能自成形状，储装运特性极差，严重阻碍了后续的处理与利用，以致沦落为生产工艺的副产品，不仅严重浪费了能源资源，还形成了二次污染，普遍面临减量化、无害化和资源化的处理和可持续发展问题。目前，对于上述高含水粘性物料的再处理，普遍采用热力干燥脱水干化减量和提高其储装运的特性，为后续无害化和资源化奠定基础。热力干燥是自外界向物料直接或间接输入热能，将物料中水分蒸发脱除，以转筒式直接干燥和螺旋式间接干燥为例，干燥作业通常包括热源供应、密封给料、干燥主机、密封出料、引凤和除尘回收等工艺设备环节，由于干燥作业本身为耗能作业，目前已占到我国工业耗能的15%，加之工艺系统的复杂性，使上述物料的进一步减量化、无害化和资源化之路受到技术、能耗和运行成本的严重制约。另一方面，我国褐煤资源丰富，预测占到全国煤炭预测资源量的41.18%。褐煤原煤水分和挥发分含量高，热值低，灰熔点低(约1150°C)，可磨性指数低(50 70)的特性，决定褐煤主要用于发电动力用煤，对其干燥脱水提质，可提高热值和节省运输成本。但目前，褐煤干燥提质还局限于应用转筒式干燥脱水技术，不仅耗能严重、碳排放量高，干燥过程中过粉碎现象严重，后续湿法除尘耗水量大，空气污染严重，关键是褐煤燃点低，极易引起煤尘爆炸，生产工艺上必须设置相应安全防范技术措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高含水湿物料的热压干化脱水设备，将传统固液分离的机械力脱水与热力干燥脱水有机结合，既能够简化生产工艺系统，又满足节能环保低碳的要求，并同时适用于粘性和非粘性的高含水湿物料。为了达到上述目的，本发明提供了一种高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的设备包含流体热介质系统、进气系统、出气系统、机体框架、湿物料导入仓、热压干化仓、干物料闪蒸仓以及过滤网带移动系统。所述的机体框架包含相对设置的进料板和出料板，以及设置在进料板和出料板之间的上支撑板和下支撑网板；所述的湿物料导入仓和干物料闪蒸仓分别设置在所述机体框架的进料板和出料板的外侧；所述的进料板、出料板、上支撑板和下支撑网板之间为密封的热压干化仓，其内部能够被流体热介质系统加热；所述的热压干化仓包含设置在湿物料导入仓一侧的进料板上的入料闸门、设置在干物料闪蒸仓一侧的出料板上的出料闸门、分别设置在机体框架另外两个侧面的第一壁板和第二壁板，以及设置在该热压干化仓内的热压压头；所述的热压压头能够做垂直运动，该热压压头的内部设有上下平行的两层孔道，其中的下层孔道朝下的一面设有若干小孔；所述的下层孔道两端分别与进气系统和出气系统连接，能够向热压干化仓内通入和导出气体；所述的过滤网带移动系统设置在湿物料导入仓、热压干化仓以及干物料闪蒸仓的下方。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的流体热介质系统包含设置在热压干化仓处的流体热介质管道。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的流体热介质管道与热压压头的上层孔道相连而构成回路。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的进气系统包含能够通入蒸汽或压缩空气的管道。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的出气系统包含干物料闪蒸仓出气管道以及与所述热压压头的下层孔道连接的热压干化仓出气管道
上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的进气系统和热压干化仓出气管道上分别设有阀门。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的热压压头的下层孔道两端分别与进气系统和热压干化仓出气管道连接。所述的上层孔道与下层孔道都优选为迷宫式的盘绕孔道。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的热压干化仓的仓壁与热压压头之间设有密封环。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的热压干化仓的上方还设有驱动油缸，分别驱动所述的热压压头、入料闸门、出料闸门以及第一壁板和第
二壁板做升降运动。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的下支撑网板的下方设有接水槽。物料排出的水分穿过过滤网带和下支撑网板，流入该接水槽中。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的过滤网带移动系统包含过滤网带，以及滚筒和支架；所述的过滤网带上承载物料，该过滤网带被滚筒驱动而实现物料从湿物料导入仓到热压干化仓再到干物料闪蒸仓的运送。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的湿物料导入仓内设有平整物料均一高度的左右旋向的螺旋回转辊，即湿物料平整辊；干物料闪蒸仓内设有干物料破碎辊。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的干物料闪蒸仓出气管道与引风机相连。上述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其中，所述的流体热介质可以通过燃气(煤气、天然气或瓦斯气)、燃油、燃煤或电加热，输入的饱和蒸汽可以是工业余热乏汽，也可以燃气(煤气、天然气或瓦斯气)、燃油、燃煤或电加热所产生的。本发明提供的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备具有以下优点:
1.达到同样的干燥脱水效果，仅需将其中部分水分汽化，其余水分靠强化物料自身产生的蒸汽压力推动力予以脱除，所需热能仅是为脱水提供推动力；而常规热力干燥脱水则需将全部脱除水分汽化，所需热能是干燥传质传热的需要，因此，节能效果显著。2.利用流体热介质作为干燥介质，有多种热能供给方式可供选择，可因地制宜确定低碳、环保和节能的热压干化方式。例如，导热油系统的加热方式可以选择燃气(煤气、天然气或瓦斯气)、燃油、燃煤或电加热，热导热油工作期间始终通向热压压头供热；输入的饱和蒸汽可以是工业余热乏汽(碳排放量零增加)，也可以燃气(煤气、天然气或瓦斯气)、燃油、燃煤或电加热产生。3.与其它热力干燥方式相比，无粉尘爆炸危险性，被干化物料脱出水分无相变或少量相变改变，节能效果显著。
图1为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的湿物料导入与导出状态示意图。图2为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的热压干化状态示意图。图3为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的俯视图。图4为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的侧视图。图5为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的热压干化仓示意图。图6为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的热压干化仓侧视图。图7为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的热压干化仓俯视图。图8为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的热压干化仓C一C剖视图。图9为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的热压干化仓D—D剖视图。图10为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的热压干化仓E— E剖视图。图11为本发明的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备的实施例2的示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步地说明。如图f图4所示，本发明提供的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，包含流体热介质系统5、进气系统6、出气系统7、机体框架8、湿物料导入仓1、热压干化仓
2、干物料闪蒸仓3以及过滤网带移动系统4。流体热介质系统5包含设置在热压干化仓2处的流体热介质管道。进气系统6包含能够通入蒸汽或压缩空气的管道。出气系统7包含干物料闪蒸仓3出气管道以及热压干化仓2出气管道。干物料闪蒸仓3出气管道与引风机7a相连。进气系统6通入蒸汽的管道和通入压缩空气的管道以及热压干化仓2出气管道上分别设有阀门F1、F2和F3。流体热介质可以通过燃气(煤气、天然气或瓦斯气)、燃油、燃煤或电加热，输入的饱和蒸汽可以是工业余热乏汽，也可以燃气(煤气、天然气或瓦斯气)、燃油、燃煤或电加热所产生的。机体框架8包含相对设置的进料板8a和出料板8b,以及设置在进料板8a和出料板8b之间的上支撑板8d和下支撑网板Sc。进料板8a、出料板Sb、上支撑板8d和下支撑网板Sc之间为密封的热压干化仓2，其内部能够被流体热介质系统5加热。热压干化仓2包含设置在湿物料导入仓I 一侧的进料板8a上的入料闸门11a、设置在干物料闪蒸仓3 —侧的出料板Sb上的出料闸门12a、分别设置在机体框架8另外两个侧面的第一壁板13a和第二壁板14a，以及设置在该热压干化仓2内的热压压头10。热压压头10能够做垂直运动，该热压压头10的下部设有上下平行的两层孔道，上层孔道IOa与流体热介质管道相连而构成一个回路，下层孔道IOb为气体孔道，通入饱和蒸汽，该下层孔道IOb两端分别与进气系统6和热压干化仓2出气管道连接。上层孔道IOa与下层孔道IOb都优选为迷宫式的盘绕孔道。该下层孔道IOb朝下的一面设有若干小孔10d。热压干化仓2的仓壁与热压压头10之间设有密封环10c。热压干化仓2的上方还设有驱动油缸，分别驱动热压压头10和入料闸门I la、出料闸门12a以及第一壁板13a和第二壁板14a做升降运动。湿物料导入仓I和干物料闪蒸仓3分别设置在机体框架8的进料板8a和出料板Sb的外侧。湿物料导入仓I内设有平整物料均一高度的左右旋向的螺旋回转辊，即湿物料平整辊Ia ;干物料闪蒸仓3内设有干物料破碎辊3a。过滤网带移动系统4设置在湿物料导入仓1、热压干化仓2以及干物料闪蒸仓3的下方。过滤网带移动系统4包含过滤网带4a，以及滚筒和支架8d。过滤网带4a上承载物料，该过滤网带4a被滚筒驱动而实现物料从湿物料导入仓I到热压干化仓2再到干物料闪蒸仓3的运送。下支撑网板Sc的下方设有接水槽19。物料排出的水分穿过过滤网带4a和下支撑网板8c，流入该接水槽19中。本发明提供的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，可以集成机械、电气、热能工程和计算机自控技术于一体进行自动运行和监控。实施例1:
如图f图10所示，本发明提供的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，包含湿物料导入仓1、热压干化仓2、干物料闪蒸仓3、过滤网带移动系统4、流体热介质系统5、进气系统6和出气系统7。进气系统6包含能够通入蒸汽或压缩空气的管道。出气系统7包含干物料闪蒸仓3出气管道以及热压干化仓2出气管道。干物料闪蒸仓3出气管道与引风机7a相连。进气系统6通入蒸汽的管道和通入压缩空气的管道以及热压干化仓2出气管道上分别设有阀门F1、F2和F3。
湿物料导入仓I内设有湿物料平整辊la，平整辊Ia自中间向两边分布旋向相反的螺旋叶片，将中间给入的物料向两侧平整。热压干化仓2由机体框架8、主油缸9、热压压头10、进料闸板机构11和出料闸板机构12、第一壁板机构13和第二壁板机构14，以及，进出料闸板密封机构15、16、17和18组成。其中，机体框架8由进料板8a和出料板8b、下支撑网板8c和上支撑板8d组成。依附于框架8上的进料闸板机构11和出料闸板机构12分别由进料闸门Ila和出料闸门12a、闸板升降油缸Ilb和12b组成；第一壁板机构13和第二壁板机构14分别由第一壁板13a和第二壁板14a、第一壁板斜向导板13b和第二壁板斜向导板14b、第一壁板斜向导轨13c和第二壁板斜向导轨14c，以及第一壁板升降油缸13d和第二壁板升降油缸14d组成。进出料闸板密封机构15、16、17和18分别由楔形密封槽15a、16a、17a和18a、楔形密封块15b、16b、17b和18b、楔形密封块压紧弹簧15c、16c、17c和18c，以及楔形密封块升降油缸15d、16d、17d和18d组成。主油缸9固定安装在框架8上支撑板8d上，并能驱动热压压头10升降，热压压头10与进出料闸门IIa和12a、壁板13a和14a间设有密封环10a，热压压头10内部设有上下两层迷宫式孔道，上层孔道IOa为流体热介质孔道，可以通入导热油或饱和蒸汽，下层孔道IOb为饱和蒸汽孔道，下层孔道IOb向下方间隔分布小孔10d，可将下层孔道IOb内的蒸汽透过与热压压头10底部相连接不锈钢丝网IOe喷射到热压压头10下面的湿物料上。干物料闪蒸仓3内设有干物料破碎辊3a，松动已压实的干物料，以利释放其内蒸汽便于抽排放。过滤网带移动系统4由过滤网带4a、驱动滚筒4b、尾滚筒4c、支架8d、张紧滚筒4e和张紧滚筒4f和组成。本发明提供的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其工作程序是湿物料经运输设备给入湿物料导入仓1，热压干化仓2进出料闸门Ila和12a、两壁板13a和14a处于上位开启位置，楔形密封块15b、16b、17b和18b也处于上位位置，并且，靠楔形密封块压紧弹簧15c、16c、17c和18c压迫楔形密封块15b、16b、17b和18b，维持进出料闸门IIa和12a与两壁板13a和14a之间始终处于贴合状态，过滤网带4a在驱动滚筒4b带动下移动，将湿物料导入仓I内经平整辊Ia平整一定料层厚度的湿物料送入热压干化仓2，之后，过滤网带4a停止移动，热压干化仓2进出料闸门Ila和12a、两壁板13a和14a在各自驱动油缸llb、12b、13b、14b作用下开始下降，直至以一定压力压在过滤网带4a上，过滤网带4a下面有下支撑网板8c承载，之后，楔形密封块15b、16b、17b和18b分别由油缸15d、16d、17d和18d驱动向下移动，并分别顶靠在楔形密封槽15a、16a、17a和18a上，形成进出料闸门Ila和12a与两壁板13a和14a之间的密封压力，此时，密闭热压干化仓2围住湿物料，热压压头10在主油缸9驱动下向下预压缩物料，保持预压压力一定时间，并在此期间，关闭阀门F2和F3，开启阀门F1，向热压压头10内部下层孔道IOb通入饱和蒸汽，下层孔道IOb为迷宫式蒸汽孔道，其表面向下方向间隔分布有小孔10d，可以喷射蒸汽透过热压压头10下方的不锈钢丝网IOe至被预压缩的湿物料上；与之同时，还向热压压头10内部上层孔道IOa通入热导热油或饱和蒸汽，上层孔道IOa即为流体热介质孔道，平行设置于下层孔道IOb之上，高温流体热介质加热热压压头10本体，并同时加热热压压头10与湿物料之间的冷凝水或饱和蒸汽，使之温度升高和体积膨胀，驱使湿物料所含毛细水分或间隙水分在物料层内部向下涌动，直至流出湿物料层，穿过过滤网带4a和干化仓2下面的下支撑网板Sc，流入下支撑网板8c下面的接水槽19，保持此状态一定时间后，关闭阀门F1，停止蒸汽孔道IOb蒸汽供应，开启阀门F2和F3，孔道IOb内吹入压缩空气，在湿物料内毛细水或间隙水受热或已变成蒸汽状态下，热压压头10继续向湿物料施压，进一步强化机械挤压脱出湿物料水分，此时，被挤压出的水分向上可流入蒸汽孔道IOb内，被压缩空气吹出；向下从过滤网带4a处流出，流入接水槽19，保持此压力，待达到物料预定的干化水分后，主油缸9卸压至零压力，热压干化仓2进出料闸门I Ia和12a在其驱动油缸Ilb和12b作用下垂直升起至上位位置，两壁板13a和14a在其驱动油缸13d和14d作用下，沿斜向导板13b和14b和斜向导轨13c和14c向斜上方升起至上位位置，使之与干化仓2内干物料分离，之后，热压压头10向上升起至上位高度位置，过滤网带4a移动，将热压干物料导入干物料闪蒸仓3，并经破碎辊3a破碎，后续湿物料再次导入干化仓2，干化仓2进出料闸门Ila和12a、两壁板13a和14a又在各自驱动油缸lib、12b、13b、14b作用下下降，进行下一循环热压干化脱水过程，此时，引风机7a抽取干物料闪蒸仓3内干后物料散发出的蒸汽经管路外排出去；继续干化过程是湿物料由过滤网带机构4周期性导入干化仓2，热压干化仓2进出料闸门Ila和12a、两壁板13a和14a周期性升起与下降，干化物料过滤网带机构4周期性导入干物料闪蒸仓3和排出机外，继而，实现粘性或非粘性湿物料准连续性热压干化脱水。本发明提供的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，可以集成机械、电气、热能工程和计算机自控技术于一体自动运行和监控。实施例2:
如图11所示，热压压头10内的上层孔道IOa仅通入饱和蒸汽或不通入任何热介质，周期性开启阀门F2，向下层孔道IOb通入压缩空气，吹出湿物料水分。所处理的湿物料是热的或经过预热的物料，物料温度可以是30°C 99°C。湿物料导入仓1、热压干化仓2和干物料闪蒸仓3的工作程序与实施例1相同，只是取消了预压缩步骤，热物料在热压干化仓2内直接施以IMPa IOMPa的机械压缩压力，强化机械挤压脱出湿物料水分，其他工作程序与实施例1相同。本发明提供的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，集成机械力与热力干燥脱水于一体，以流体热介质(蒸汽或导热油)间接输入热能作为推动力，利用非相变热压脱水原理，强化液相方式脱除高含水物料水分，既简化生产工艺系统，又充分节能减排，并同时适用于粘性和非粘性的高含水湿物料。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，该设备包含流体热介质系统(5)、进气系统(6)、出气系统(7)、机体框架(8)、湿物料导入仓(I)、热压干化仓(2)、干物料闪蒸仓(3)以及过滤网带移动系统(4)； 所述的机体框架(8)包含相对设置的进料板(8a)和出料板(8b)，以及设置在进料板(8a)和出料板(Sb )之间的上支撑板(8d)和下支撑网板(Sc ); 所述的湿物料导入仓(I)和干物料闪蒸仓(3)分别设置在所述机体框架(8)的进料板(8a)和出料板(8b)的外侧； 所述的进料板(8a)、出料板(Sb)、上支撑板(8d)和下支撑网板(Sc)之间为密封的热压干化仓(2)，其内部能够被流体热介质系统(5)加热；所述的热压干化仓(2)包含设置在湿物料导入仓(I) 一侧的进料板(8a)上的入料闸门(11a)、设置在干物料闪蒸仓(3) —侧的出料板(8b)上的出料闸门(12b)、分别设置在机体框架(8)另外两个侧面的第一壁板(13a)和第二壁板(14a)，以及设置在该热压干化仓(2)内的热压压头(10)； 所述的热压压头(10)能够做垂直运动，该热压压头(10)的内部设有上下平行的两层孔道，其中，下层孔道(IOb)朝下的一面设有若干小孔(IOd);所述的下层孔道(IOb)两端分别与进气系统(6)和出气管路连接； 所述的过滤网带移动系统(4)设置在湿物料导入仓(I)、热压干化仓(2)以及干物料闪蒸仓(3)的下方。
2.如权利要求1所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的流体热介质系统(5)包含设置在热压干化仓(2)处的流体热介质管道。
3.如权利要求2所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的流体热介质管道与热压压头(10)的上层孔道(IOa)相连而构成回路。
4.如权利要求1所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的进气系统(6)包含能够通入蒸汽或压缩空气的管道。
5.如权利要求1所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的出气系统(7)包含干物料闪蒸仓(3)出气管道以及与所述热压压头(10)的下层孔道(IOb)连接的热压干化仓(2)出气管道。
6.如权利要求4或5所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的进气系统(6)和热压干化仓(2)出气管道上分别设有阀门。
7.如权利要求1所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的热压干化仓(2)的仓壁与热压压头(10)之间设有密封环(10c)。
8.如权利要求7所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的热压干化仓(2)的上方还设有驱动油缸，分别驱动所述的热压压头(10)、入料闸门(11a)、出料闸门(12a)以及第一壁板(13a)和第二壁板(14a)做升降运动。
9.如权利要求1所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的下支撑网板(8c)的下方设有接水槽(19)。
10.如权利要求1所述的高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，其特征在于，所述的过滤网带移动系统(4)包含过滤网带(4a)，以及滚筒和支架(8d);所述的过滤网带(4a)上承载物料，该过滤网带(4a)被滚筒驱动而实现物料的运送。
全文摘要
本发明公开了一种高含水粘性或非粘性湿物料热压干化脱水设备，该设备包含流体热介质系统、进气系统、出气系统、机体框架、湿物料导入仓、热压干化仓、干物料闪蒸仓以及过滤网带移动系统；机体框架包含进料板和出料板，上支撑板和下支撑网板；湿物料导入仓和干物料闪蒸仓分别设置在进料板和出料板的外侧；进料板、出料板、上支撑板和下支撑网板之间为密封的热压干化仓。热压干化仓包含入料闸门、出料闸门、分别设置在机体框架另外两个侧面的第一壁板和第二壁板，以及设置在该热压干化仓内的热压压头；过滤网带移动系统设置在湿物料导入仓、热压干化仓以及干物料闪蒸仓的下方。本发明提供的热压干化脱水设备，能够简化加工过程，并且节能环保。
文档编号F26B21/00GK103206843SQ20131014967
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月26日 优先权日2013年4月26日
发明者周明远 申请人:上海第二工业大学