用于高含水量材料的干燥系统及干燥方法与流程

本发明涉及对高含水量材料进行干燥的系统和方法，并更具体地涉及通过将从外部提供的有待干燥的高含水量材料放入作为热介质的油中来对该高含水量材料进行干燥的系统和方法。

背景技术：

直接热干燥法和间接热干燥法通常作为用于对含有水分的材料进行干燥的方法。

直接热干燥法是通过使要被干燥的材料与诸如高温燃烧气体或空气等高温热介质直接接触来对要被干燥的材料进行直接加热并干燥的方法，而间接热干燥法则是通过使要被干燥的材料与诸如高温蒸汽或气体等热介质间接接触来对要被干燥的材料进行加热并干燥的方法。直接热干燥法被用来对含有相对大量水分的材料(下文中称为“高含水量材料”)进行干燥或使含有少量水分的材料快速干燥。当要被干燥的材料由于热接触而被损坏或性能改变时则通常使用间接热干燥法。

诸如污水污泥、废水污泥、废弃食物以及畜禽粪便等高含水量材料含有大量水分，所以它们在通过直接热干燥法进行干燥时会产生大量恶臭物，因此难以对它们进行处理。此外，当要被干燥的材料被凝结或要被干燥的材料本身具有随着含水量的降低而迅速增大内聚力的大粘附力时，它粘在干燥装置的内侧不会被干燥。

当通过间接热干燥法对上述那些高含水量材料进行干燥时，所述材料因粘附至干燥装置的内侧而使干燥装置难以操作，并需要超过一个小时的长时间来对它们进行干燥，所以运行所述干燥装置需要大的成本。

韩国专利申请2012-0050819可以作为本发明的现有技术的示例。

技术实现要素：

本发明的一个方面提供了对高含水量材料进行干燥的系统和方法，所述系统和方法主要使用间接热干燥法通过将要被干燥的高含水量材料放入到油中以沸腾传热的方式对所述高含水量材料进行干燥，所述沸腾传热能够迅速提高温度并蒸发水分，且所述油是通过间接热干燥法加热的热介质。

本发明的另一方面提供了对高含水量材料进行干燥的系统和方法，所述系统和方法能够通过将在对要被干燥的材料进行干燥的过程中产生的蒸汽和恶臭材料分解成冷凝水和气体并随后在产生高温热的燃烧装置中直接燃烧它们来解决恶臭的问题。

根据本发明的一个方面，提供了对高含水量材料进行干燥的系统，所述系统包括：热源供应器，其提供由锅炉燃烧燃料产生的热源；热介质供应器，其保持并提供作为热介质的油；加热器，其利用所述热源对所述热介质进行加热；蒸发干燥器，其对所述热介质中的要被干燥的材料进行干燥并随后排出被干燥的材料，所述要被干燥的材料是从外部提供的；收集器，其收集在所述蒸发干燥器进行的干燥过程中产生的含有水蒸气、恶臭气体和油滴的蒸发气体；压缩机，其绝热地压缩所述蒸发气体中的水蒸气；热交换器，其通过利用由所述压缩机绝热地压缩的水蒸气来对从所述蒸发干燥器排出的所述热介质进行加热；循环管，其将从所述蒸发干燥器排出的所述热介质提供至所述热交换器并将被所述热交换器加热的所述热介质提供至所述蒸发干燥器；冷凝器，其使在所述蒸发干燥器进行的所述干燥过程中产生的所述蒸发气体中的水蒸气冷凝并排出成为冷凝水的所述水蒸气；固/液分离器，其使油与被干燥并随后从所述蒸发干燥器排出的所述要被干燥的材料分离，并排出所述油；恶臭气体输送装置，其在所述冷凝水被排出之后将所述恶臭气体提供至所述热源供应器以进行燃烧；以及油滴分离器，其分离排出的所述冷凝水中的油滴。

所述热介质供应器、所述蒸发干燥器和所述收集器可以是密封的，使得所述蒸发干燥器中产生的臭味和水蒸气可以不被排出到外部。

所述热源供应器可产生并提供120～250℃的水蒸汽或300～1500℃的燃烧气体。

所述加热器可将所述热介质加热至110～200℃。

所述要被干燥的材料中的含水量可以为30～99wt％。

所述蒸发干燥器可包括：干燥器主体，其具有用于保持所述热介质供应器提供的所述热介质的内部空间；混合器，其将所述热介质与提供至所述干燥器主体的所述要被干燥的材料混合，然后运载所述混合物；以及排出装置，其将由所述混合器运载的被干燥的材料排出到外部。

所述混合器可以是在皮带上具有多个彼此隔开的斗的斗式皮带输送机。

所述干燥器主体的内部压强可为0.9～2巴(绝对压强)。

保持在所述干燥器主体中的所述热介质可以是所述要被干燥的材料的2～50倍。

所述油滴分离器单元可以为离心式。

根据本发明的另一方面，提供了对高含水量材料进行干燥的方法，其包括以下步骤：通过将由燃烧器产生的水蒸气或燃烧气体提供至作为热介质的油来对所述热介质进行加热；通过将作为要被干燥的材料的高含水量材料提供至被加热的所述热介质中，对所述高含水量材料进行干燥；收集并分离在干燥过程中产生的水蒸气、恶臭气体和油滴；以及使油与在所述干燥过程中被干燥并随后被排出的所述要被干燥的材料分离，其中，在所述干燥过程中在所述热介质中移动并干燥所述要被干燥的材料。

所述热介质可被加热至110～200℃。

所述干燥过程可使所述热介质与所述要被干燥的材料混合。

所述油的分离可以通过离心分离来进行。

对水蒸气、恶臭气体和油滴的所述收集和分离可包括：通过冷凝来分离并排出收集的所述水蒸气；通过输送至燃烧器并在所述燃烧器中燃烧所述恶臭气体来去除收集的所述恶臭气体；以及使所述油滴与所述冷凝水分离。

附图说明

根据下面的详细说明并结合附图，将更加清晰地理解本发明的上述和其它方面、特征及其它优点，其中：

图1图示了根据本发明实施例的用于对高含水量材料进行干燥的系统的构造；以及

图2是图示了根据本发明实施例的对高含水量材料进行干燥的方法的构造的流程图。

具体实施方式

现将参考附图对本发明的示例性实施例进行详细说明。

在下文中，将参考附图对本发明的优选实施例进行说明。

图1图示了根据本发明实施例的用于对高含水量材料进行干燥的系统的构造。

参照图1，根据本发明实施例的用于对高含水量材料进行干燥的系统100包括：热源供应器110、热介质供应器120、加热器130、蒸发干燥器140、收集器150、压缩机160、热交换器170、循环管180、冷凝器190、油滴分离器192、恶臭气体输送装置194以及固/液分离器200。

图2是图示了根据本发明实施例的对高含水量材料进行干燥的方法的构造的流程图。

参考图2，根据本发明实施例的对高含水量材料进行干燥的方法包括：加热(S110)；干燥(S120)；收集并分离水蒸气、恶臭气体和油滴(S130)；以及分离油(S140)。

对图1和图2所图示的各部分一起进行说明。

加热(S110)是这样的步骤：以预定温度对油进行加热，其中所述油是用于对要被干燥的材料进行干燥的热介质。为此，使用了热源供应器110、热介质供应器120和加热器130。

热源供应器110通过操作燃烧诸如油或气体等燃料的锅炉来提供预定温度的水蒸气或燃烧气体。热源供应器110提供的水蒸气的温度可以 为120～250℃。热源供应器110提供的燃烧气体的温度可以为300～1500℃。

上述锅炉的构造在现有技术中已是众所周知的，所以本文中不再提供详细说明。

热介质供应器120具有预定的保持有油(热介质)的内部空间，并在用户要求时提供作为热介质的油。

用作热介质的油包括动物油、植物油、精炼废油和汽机油。

加热器130通过使用作为从热源供应器110提供的热源的水蒸气或燃烧气体来对作为从热介质供应器120提供的热介质的油进行加热。加热器130的加热温度可以为110～200℃。

干燥(S120)是从外部接收要被干燥的高含水量材料并对其进行干燥的步骤，在该步骤中，高含水量材料在热介质中移动。

干燥(S120)使用蒸发干燥器140。

从外部向蒸发干燥器140提供有待干燥的高含水量材料并将其放入到作为由加热器130加热的热介质的油中，以进行干燥。被提供给蒸发干燥器140的要被干燥的材料含有30～99wt％的水分并包括污水污泥、废水污泥、废弃食物以及畜禽粪便。

蒸发干燥器140包括干燥器主体142、混合器144和排出装置146

干燥器主体142接收并保持由加热器130加热的热介质并能够通过使用该热介质来对要被干燥的高含水量材料进行干燥。保持在干燥器主体142中的热介质的量可以是从外部提供的要被干燥的材料的量的2～50倍。

作为具有预定内部空间的部件，干燥器主体142可具有封闭的六面体形状，但也可根据用户的需要而被形成为各种形状。在干燥器主体142的两端形成有入口141a和出口141b，要被干燥的材料通过入口141a流入内部并且已被干燥的材料通过出口141b而被排出。

保持在干燥器主体142中的热介质能够在其温度降低时循环至加热器130。干燥器主体142与加热器130之间的连接部可以靠近入口141a。

当在干燥器主体142中对材料进行干燥时，干燥器主体142的内部压强可以为0.9～2巴(绝对压强)。

混合器144布置在干燥器主体142中并使热介质与从外部提供的要被干燥的材料混合。混合器144将从外部提供的要被干燥的材料从入口141a移动至出口141b，以使得所述材料能够在累积空间145中累积。

当要被干燥的材料在作为热介质的油中进行干燥时，传热速率为500W/m².℃。此外，从外部提供的要被干燥的材料在热介质中干燥4～30分钟，并且随后排出。

混合器144包括具有预定长度的输送带。各种装置都可以用作混合器144，只要它们能够将热介质与要被干燥的材料混合并且随后将混合物排出至出口141b即可。

当输送由混合器144产生的热介质与要被干燥的材料的混合物时，混合物可能从混合器144滴落在干燥器主体142中，所以干燥器主体142中可以布置有用于收集滴落的混合物的部件。

已与热介质混合的要被干燥的材料与作为热介质的油进行热交换，且因此，要被干燥的材料中的水分蒸发，使得干燥后被排出的材料的含水量为2～20wt％。

排出装置146通过防止干燥器140中的能量在将干燥后的固体排出至外部的过程中发生泄漏来提高能量效率。例如，排出装置146可以是螺旋输送机，其通过使具有螺旋叶片的轴在圆柱形机身中旋转来排出干燥后的固体。

虽然在图1中排出装置146在累积空间145中布置有端部以将干燥后的材料排出至外部，但是排出装置146的所述端部可以与混合器144的端部直接连接，使得由混合器144混合并输送的材料可以在被输送之后立即被排出至外部。

当对要被干燥的材料进行干燥时，产生了包含上述材料的各种成分的蒸发气体。

即，在干燥(S120)过程中，要被干燥的材料产生水蒸气、恶臭气 体和油滴。为了提高干燥效率，进行步骤：收集并分离含有水蒸气、恶臭气体和油滴的蒸发气体(S130)。为此目的，使用了收集器150、热交换器170、循环管180和冷凝器190。

收集器150布置在干燥器主体142的顶部，收集当要被干燥的材料在干燥器主体142中进行干燥时产生的包含水蒸气、恶臭气体和油滴的蒸发气体(S131)，并随后将蒸发气体提供至将在下面说明的压缩机160。

收集器150可具有倒三角形横截面，以易于收集蒸发气体。

热介质供应器120和收集器150是密封的，以使得高含水量材料以及从高含水量材料中产生的蒸发气体和油滴无法被排出。此外，蒸发干燥器140也是密封的，以防止恶臭气体和水蒸气被排出到外部。

压缩机160是用于对收集器150中的蒸发气体进行压缩的部件。压缩机160可以是往复式压缩机或离心式压缩机。详细地，压缩机160可以是螺旋型、翼式无油型(wing type oil-free type)或振荡无油型(oscillating oil-free type)压缩机。

当压缩机160在2～10巴(绝对压强)下绝热地压缩蒸发气体时，蒸发气体中的水蒸气变成饱和水蒸气且温度上升至120～190℃。因此，当从蒸发干燥器140排出的热介质(热介质的温度因与高含水量材料接触而降低)被饱和水蒸气(饱和水蒸气如上所述地被绝热地压缩)的潜热加热时，能够使用于干燥高含水量材料的能量最小化。如上所述，当利用通过绝热地压缩水蒸气而获得的饱和水蒸气的潜热时，能够通过仅250～400kcal/kg(这是普通干燥系统消耗的能量的30～60％)的水蒸气来实现干燥系统，所以能够大大减少能量消耗。

热交换器170通过循环管180与蒸发干燥器140连接。热交换器170能够进行被排出蒸发干燥器140外的热介质(热介质的温度因与高含水量材料接触而降低)与由压缩机160绝热地压缩的高温饱和水蒸气之间的热交换。由热交换器170加热的热介质通过循环管180返回至蒸发干燥器140并被用来对高含水量材料进行干燥。被用来加热热介质的水蒸气通过冷凝器被冷凝并随后被排出至外部。

在循环管180中可以布置有用于使热介质循环的循环泵172。此外， 用于当蒸发干燥器140中的热介质的量不足时额外补充热介质的热介质补充槽202与循环管180连接。在此实施例中，虽然使用了热介质补充槽202，但是热介质供应器110可与循环管180连接。

蒸发干燥器140的排出装置146与将在下面说明的固/液分离器200连接。

冷凝器190在预定温度下使蒸发气体冷却，该蒸发气体包含在干燥器主体142中对要被干燥的材料进行干燥的过程中所产生的水蒸气、恶臭气体和油滴。通过冷却而收集的水蒸气被冷凝并作为冷凝水而被排出。当冷凝水产生时，它可能包含油滴(S132)。

油滴分离器192和恶臭气体输送装置194与冷凝器190连接。

油滴分离器192使油滴与冷凝水分离并分别地排出冷凝水和油滴。必要时，被排出的油滴可重新循环至热介质供应器120以被使用(S133)。此外，冷凝水也能够通过预定的废水处理而得以回收利用。

恶臭气体输送装置194把冷凝水排出后剩余的恶臭气体从冷凝器190输送至热源供应器110的锅炉。被输送至锅炉的恶臭气体通过燃烧而被去除(S134)。

恶臭气体输送装置194包含预定的引风机。该引风机使恶臭气体易于被输送至锅炉。

从干燥器主体142排出的干燥后的材料中的油含量为15～30wt％，所以不需要从干燥后的材料中分离油。

油的分离(S140)是为了分离在蒸发干燥器140中被干燥并被排出的固体中的作为热介质的油。为此，使用了固/液分离器200。

固/液分离器200是用于分离并去除在蒸发干燥器140中被干燥并从蒸发干燥器140排出的固体中的热介质的部件，且利用离心力来分离热介质的离心式分离器是典型的这种分离器。通过固/液分离器200分离并去除的热介质被保持在热介质补充槽202中，且当热介质不足时，通过循环管180将热介质提供至蒸发干燥器140。

固/液分离器200可以是离心式分离器。分离出的油可被提供至热介 质补充槽202并被重复利用。

根据本发明，能够将作为要被干燥的材料的高含水量材料放入到作为间接加热的热介质的油中并对其进行干燥，且蒸发干燥器和收集器被构造在密封系统中，所以恶臭气体等不会被排出到外部。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，能够在作为热介质的油中对作为要被干燥的材料的高含水量材料进行干燥。

此外，能够通过如下方式解决臭味的问题：通过使用冷凝器将在对要被干燥的材料进行干燥的过程中产生的水蒸气和恶臭物质分离成冷凝水和气体，然后在产生高温热源的燃烧器中直接燃烧掉上述气体。

虽然结合示例性实施例对本发明进行了图示和说明，但是对本领域技术人员而言，显然能够在不偏离如本发明所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的前提下进行修改和变化。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2014年12月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2014-0182254的优先权，在此将该韩国专利申请的内容以引用的方式并入本文。