浆料干燥设备、用于干燥浆料的方法以及浆料干燥设备的用途与流程

本发明涉及浆料干燥设备，包括用于将浆料供给到浆料干燥设备的浆料入口。本发明还涉及用于干燥浆料的方法以及浆料干燥设备的用途。

背景技术：

有机浆料诸如来自污水处理、农场饲养、水产养殖、生化生产、食品生产等的浆料的问题在于处理、储存和处置困难且昂贵，其可能含有药物残留物、病毒等，并且其可能会散发难闻气味或对环境有害的气体，诸如铵。

解决方案是干燥浆料以减少或甚至基本上去除浆料的水含量，以便减少或甚至完全消除上述问题。

因此，从美国专利申请us2014/0190792a1中已知一种用于借助于由多个叶片形成的两个螺杆输送机来干燥污泥的干燥器。过热蒸汽被引导通过输送机的空心轴，并且干燥的热空气在输送机周围循环。但是，这种干燥器设计的制造和运行是昂贵的。

因此，本发明的目的在于提供用于干燥浆料的成本有效的技术。

技术实现要素：

本发明提供了浆料干燥设备，包括浆料入口，用于将浆料供给到浆料干燥设备；以及两个或更多个啮合螺杆输送机，被布置成至少部分地分配浆料，同时在从浆料入口到浆料出口的传送方向上输送浆料。浆料干燥设备还包括浆料加热装置，其包括用于在两个或更多个啮合螺杆输送机输送浆料时使过热蒸汽基本上在大气压力下通过浆料以及两个或更多个啮合螺杆输送机的装置。

使螺杆输送机啮合是有利的，因为由此能够在输送过程期间揉合和分配浆料，并从而确保更大的传热表面和热在浆料中的更好分布，这反过来又将导致更快和更有效的干燥过程。然而，应该注意的是，在该上下文中术语“啮合”包括输送机实际接触，并且其包括输送机几乎接触，即，至少稍微间隔开这两者。即，术语“啮合”仅指示如下事实，即当在垂直于螺杆输送机的纵向方向的平面方向上看时，输送机的螺旋螺杆叶片的外周边是重叠的。

此外，为浆料干燥设备提供被布置成在输送过程期间使过热蒸汽(在大气压力下)通过浆料和输送机的加热装置是有利的，因为由此可以实现高效且快速的加热过程。并且，通过使过热蒸汽与浆料直接接触，确保了有效的干燥，并且当随后冷凝蒸汽时，过剩的热可以在浆料干燥设备中重新使用，或例如被供给到中央加热系统。

应该强调的是，术语“浆料”应被理解为任何种类的有机液态粪肥、肥料、污泥或者类似液体或半液体，其形式为主要是不溶物质的水混合物，即液体和另一种至少基本上固体物质的稠混合物。

此外，在该上下文中，术语“浆料加热装置”应被理解为任何种类的加热器、烘箱、炉子、锅炉、热交换器、热鼓风机等或其任何组合，或适用于通过使基本上在大气压力下的过热蒸汽通过浆料以及两个或更多个啮合螺杆输送机来加热浆料的任何其他种类的浆料加热器。

此外，在该上下文中，术语“基本上在大气压力下的过热蒸汽”应被理解为过热蒸汽恰好在周围环境的精确大气压力下。因此，该术语确实包括浆料干燥设备内的内部蒸汽压力比周围环境的精确大气压力略高或略低，诸如+/-0.002巴或+/-0.006巴。

在本发明的方面中，两个或更多个啮合螺杆输送机包括第一螺杆输送机，该第一螺杆输送机包括在第一方向上围绕第一螺杆输送机旋转轴线延伸的第一螺杆输送机螺旋叶片，其中第一螺杆输送机与第二螺杆输送机啮合，该第二螺杆输送机包括在第二方向上围绕第二螺杆输送机旋转轴线延伸的第二螺杆输送机螺旋螺杆叶片，并且其中第一方向与第二方向相反。

形成具有在相反方向上延伸的螺杆螺旋叶片的螺杆输送机是有利的，因为其能够实现更均匀和集中的传送和浆料分配。

在本发明的方面中，第一螺杆输送机螺旋叶片和第二螺杆输送机螺旋螺杆叶片在所述两个或更多个啮合螺杆输送机的有效长度上是基本上连续的。

将螺旋螺杆叶片中的每个形成为单个连续叶片是有利的，因为其确保更简单且更便宜的螺杆输送机设计。

在本发明的方面中，第一螺杆输送机螺旋叶片和第二螺杆输送机螺旋螺杆叶片在所述两个或更多个啮合螺杆输送机的有效长度上具有基本上恒定的节距。

以基本上恒定的均匀节距形成螺旋螺杆叶片中的每个是有利的，因为其确保更简单和更便宜的螺杆输送机设计。

在本发明的方面中，第一螺杆输送机被布置成在第二螺杆输送机的相反方向上旋转。

由此实现本发明的有利实施例。

在本发明的方面中，浆料加热装置包括流动装置，该流动装置被布置成使过热蒸汽基本上在传送方向的相反方向上流过浆料以及两个或更多个啮合螺杆输送机。

让蒸汽在浆料的相反方向上流动是有利的，因为最干燥和最热的蒸汽由此将在浆料到达浆料出口之前接触浆料，从而确保更有效的干燥过程。

应该强调的是，术语“流动装置”应被理解为任何种类的管道、风扇、鼓风机、通道或类似物或其任何组合，或任何其他种类的蒸汽流发生器，该蒸汽流发生器适用于产生通过浆料干燥设备中的浆料以及两个或更多个啮合螺杆输送机的蒸汽流。

在本发明的方面中，流动装置包括布置在浆料出口处的用于过热蒸汽的蒸汽入口以及布置在浆料入口处的用于过热蒸汽的蒸汽出口。

由此实现本发明的有利实施例。

在本发明的方面中，浆料加热装置包括蒸汽加热装置，用于将过热蒸汽加热到110℃和400℃之间的入口温度，优选地在130℃和300℃之间，并且最优选地在150℃和250℃之间。

如果过热蒸汽的入口温度(即蒸汽进入螺杆输送机周围区域并且首先与浆料接触时的温度)太高，则将开始焙烧或热解过程，从而产生高度易燃气体、有毒气体或其他危险或有害的副产品，该副产品当混合过热蒸汽时不易被处理。然而，如果入口温度过低，则干燥过程效率低，并且浆料干燥设备的容量降低。因此，当前温度范围呈现出安全性和效率之间的有利关系。

应该强调的是，术语“蒸汽加热装置”应被理解为任何种类的热交换器、锅炉、热泵等，或适用于在浆料干燥设备中加热蒸汽的任何其他种类的蒸汽加热器。

在本发明的方面中，浆料干燥设备还包括后续热处理设备，其中离开浆料出口的浆料被燃烧或热解。

通过随后将干燥的浆料通过燃烧过程或热解过程是有利的，因为浆料由此可以被还原成基本上无害的焦炭，其不含病毒和药物残留物并因此可以用作肥料。此外，焦炭易于处理和储存。

并且有利的是在随后的基本上单独的热处理设备中进行该燃烧过程或热解过程，因为当与过热蒸汽分离时，烟道气或其他产生的气体可以更容易和更有效地处理。

应该注意的是，在该上下文中术语“热解过程”或“热解”还包括焙烧，其是温度通常处于200℃和320℃之间的温和形式的热解，这取决于具体的浆料。

在本发明的方面中，浆料干燥设备还包括热传递装置，用于将在后续热处理设备中产生或由后续热处理设备产生的热传递给过热蒸汽。

随后的燃烧过程或热解过程将产生大量的热(当燃烧在热解过程中产生的可燃气体时)。并且由于产生过热蒸汽需要大量的热，因此有利的是传递产生的热，并从而减少或避免消耗外部电力产生过热蒸汽。

应该强调的是，术语“热传递装置”应被理解为任何种类的热交换器、管道、鼓风机等或其任何组合，或适用于将后续热处理设备中产生或由后续热处理设备产生的热传递给过热蒸汽的任何其他种类的热传递器。

在本发明的方面中，第一螺杆输送机旋转轴线和第二螺杆输送机旋转轴线基本上平行。

将螺杆输送机布置成具有基本平行的旋转轴线是有利的，因为其确保更简单和更便宜的浆料干燥设备设计。

在本发明的方面中，浆料干燥设备包括脱水设备，该脱水设备被布置成在浆料进入浆料入口之前降低浆料中的水含量。

在本发明的方面中，浆料干燥设备还包括压力调节泵，该压力调节泵被布置成将浆料干燥设备内的蒸汽压力基本上维持在大气压力下。

干燥过程期间的蒸发可以增加浆料干燥设备内的压力，并且随后的蒸汽冷凝可以降低浆料干燥设备内的压力，并且因此有利的是为浆料干燥设备提供压力调节泵，该压力调节泵被布置成始终确保浆料干燥设备内的压力被基本上维持在周围环境的大气压力下。

在本发明的方面中，压力调节泵被布置成将浆料干燥设备内的蒸汽压力维持为为降到精确大气压力以下0.005巴，并且优选地降到精确大气压力以下0.001巴。

干燥过程可以产生难闻的气味甚至是危险的气体，并且因此如果浆料干燥设备内的压力被维持为略低于周围环境的精确大气压力则为有利的，以基本上防止蒸汽或气体通过不期望的路线或通路漏出浆料干燥设备。

本发明还提供了用于干燥浆料的方法。该方法包括以下步骤：

借助于两个或更多个啮合螺杆输送机将浆料从浆料入口输送到浆料出口，

在输送过程期间，借助于两个或更多个啮合螺杆输送机分配浆料的至少一部分，

在输送过程和分配过程期间，通过基本上在大气压力下引导过热蒸汽通过浆料以及两个或更多个啮合螺杆输送机来干燥浆料，使得过热蒸汽与浆料的至少一部分以及两个或更多个啮合螺杆输送机的至少部分直接接触。

在传送期间分配浆料并通过螺杆输送机将其翻转并且同时使过热蒸汽通过浆料和啮合螺杆输送机是有利的，因为该组合确保快速和有效的干燥过程。

在本发明的方面中，该方法还包括将浆料从浆料出口引导到后续热处理设备的步骤，其中浆料将被燃烧或热解。

随后在热处理设备中处理浆料是有利的，因为该过程由此可以与初始干燥过程分开进行。

在本发明的方面中，该方法还包括将在后续热处理设备中产生或由后续热处理设备产生的热传递给过热蒸汽的步骤。

通过利用干燥过程中产生的热提供非常高效节能的浆料干燥设备和方法。

在本发明的方面中，借助于根据先前讨论的浆料干燥设备中的任一项的浆料干燥设备执行该方法。

由此实现本发明的有利实施例。

本发明还提供根据先前讨论的浆料干燥设备中的任一项的浆料干燥设备用于干燥固体物质含量高于2％，优选地高于5％，最优选地高于10％的浆料的用途。

如果浆料中的固体物质含量太低，则浆料难以在螺杆输送机中处理，并且因此有利的是确保浆料的固体物质含量高于一定水平以确保浆料的粘度足够高。

附图说明

将在下文参考附图描述本发明，其中：

图1示出从侧面看的浆料干燥设备的实施例，

图2示出从顶部看具有在相反方向上延伸的螺旋叶片的两个啮合螺杆输送机，并且

图3示出从顶部看具有在相同方向上延伸的螺旋叶片的两个啮合螺杆输送机。

具体实施方式

图1示出从侧面看的浆料干燥设备1的实施例。

在本发明的该实施例中，浆料干燥设备1包括布置在螺旋输送机腔室17中的两个啮合螺杆输送机3、4，如将结合图2和图3更详细地讨论的。螺杆输送机腔室17还包括布置在腔室17的一个端部处的浆料入口2以及布置在腔室17的相对端部处的浆料出口5。

浆料干燥设备1还包括浆料加热装置6，其被布置成在两个或更多个啮合螺杆输送机输送浆料时使过热蒸汽通过浆料以及两个啮合螺杆输送机3、4。在该实施例中，浆料加热装置6被布置成使蒸汽循环通过蒸汽入口12，沿着螺杆输送机腔室17，通过蒸汽出口12、旋风设备18、流动装置11、蒸汽加热装置14，并再次通过蒸汽入口12。即在该实施例中，至少大部分蒸汽是循环的，但在另一个实施例中，仅少量蒸汽是循环的或甚至没有蒸汽循环。

在该实施例中，流动装置11被布置成引导过热蒸汽流在浆料的传送方向的相反方向上(即从蒸汽入口12到蒸汽出口13)通过螺杆输送机腔室17。但是，在另一个实施例中，蒸汽可以被布置成在相反方向上流动，其可以被布置成在传送方向的横向方向上流动，或螺杆输送机腔室17也可以或替代地包括多于一个蒸汽入口12和/或多于一个蒸汽出口13。

除了蒸汽入口12和蒸汽出口13之外，流动装置11在该实施例中确实包括电动鼓风机，但在另一个实施例中，蒸汽流也可以或替代地由风扇、泵、对流等产生。

在该实施例中，蒸汽也被引导通过旋风设备18，该旋风设备18被布置成捕获蒸汽流中的杂质。然而，在另一个实施例中，浆料干燥设备1将不包括旋风设备18，或者浆料干燥设备1也将或替代地包括过滤器、筛子或用于清洁蒸汽流的另一种设备。

在该实施例中，蒸汽加热装置14由热交换器形成，该热交换器向来自后续热处理设备15的蒸汽提供热，但在另一个实施例中，蒸汽加热装置14也可以或替代地包括电加热设备、燃烧加热设备、被布置成与外部热源交换热的热交换器等。

在该实施例中，浆料直接通过浆料入口2进入浆料干燥设备1。然而，在另一个实施例中，浆料干燥设备1还可以包括脱水设备(未示出)，该脱水设备被布置成在浆料进入浆料入口2之前降低浆料中的水含量，例如，以确保浆料中的固体物质含量足够高，从而确保浆料的粘度足够高，从而确保更有效的干燥过程等。

由于浆料在干燥过程期间将通过蒸发不断产生更多蒸汽，因此不断产生过剩的蒸汽。可以借助于压力控制阀、安全阀或一些其他排放装置将过剩的蒸汽引出系统，但是在该实施例中，浆料干燥设备1还包括通过其引导过剩的蒸汽的冷凝设备19。在冷凝设备19中，过剩的蒸汽在大约100℃的温度下被冷凝，使得产生的热可以用于设施加热，可以用于其他热消耗过程，可以被供给到外部区域供热系统等。在优选实施例中，冷凝设备19将包括若干冷凝步骤，以避免蒸汽中的杂质堵塞冷凝设备19。

在该实施例中，冷凝水通向蓄水池20。

在该实施例中，压力调节泵30被连续地布置在冷凝设备19中，以将气体泵送出浆料干燥设备1，从而确保浆料干燥设备1内的蒸汽压力被基本上维持在大气压力下。实际上，在该实施例中，压力调节泵30被布置成通过将蒸汽压力维持在周围环境的精确大气压力以下约0.0005巴，将浆料干燥设备1内的蒸汽压力基本上维持在周围环境的大气压力下。

然而，在另一个实施例中，压力调节泵30可以被布置成将浆料干燥设备1内的蒸汽压力基本上精确地维持在大气压力下或略高于大气压力。此外，在另一个实施例中，压力调节泵30也可以或替代地位于浆料干燥设备1的不同位置，诸如直接与螺杆输送机腔室17、冷凝设备19、浆料加热装置6等相关。

离开浆料出口5的干燥的浆料现在可储存、分布在田间或其他地方，但在该实施例中，浆料干燥设备1还包括热处理设备15，在该实施例中，该热处理设备15被直接连续地布置在螺杆输送机腔室17中，使得当浆料进入热处理设备15时已经很热。然而，在另一个实施例中，热处理设备15可被布置成远离螺杆输送机腔室17，或热处理设备15和螺杆输送机腔室17可以一体地形成。

在该实施例中，进入热处理设备15的浆料首先通过气闸21，从而确保烟道气等不会逸回到螺杆输送机腔室17。

在热处理设备15中，干燥的浆料在该实施例中经历热解过程，因为浆料被传送通过螺杆输送机装置22，其类似于图2和图3中描述的装置。然而，在另一个实施例中，干燥的浆料也可以或替代地借助于单个螺杆输送机、耐火输送带、重力等被传送通过热处理设备15。

热解是在不存在氧气(或任何卤素)的情况下在升高的温度下热化学分解浆料中的有机材料，从而使有机材料炭化。温度必须升高多少取决于具体的浆料，但在这种情况下，热解过程在约350℃下发生。

在该实施例中，借助于热烟道气加热浆料，该热烟道气被引导通过包围热处理设备15的罩23。然而，在另一个实施例中，也可以或替代地借助于电加热设备、燃烧加热设备、热交换器等加热浆料。

热处理设备15中的热解过程产生高度可燃的热解气体，该热解气体通向燃烧室24，在该燃烧室中在通过空气入口25供应空气期间燃烧气体，并且热烟道气被引导通过罩23，以供应进行热解过程所需的热。

在该实施例中，浆料干燥设备1包括热传递装置16，用于将已经通过罩23的仍然非常热的气体传递到蒸汽加热装置14，其中热用于产生过热蒸汽。在该实施例中，蒸汽加热装置14和热传递装置16是相同的热交换器，但在另一个实施例中，这些过程可以至少部分地单独发生。而且，在另一个实施例中，离开罩23的气体的热可以用于另一目的。

在该实施例中，在已经通过蒸汽加热装置14之后，气体将被引导通过烟道气热交换器26，借助于该烟道气热交换器26提取烟道气中的剩余热。

热处理设备15中的热解过程还产生热解的生物焦炭材料27，其现在在生物学上无活性、无味且易于储存。并且同时生物焦炭材料27的重量现在被减少到进入浆料干燥设备1的浆料重量的大约十分之一。

在该实施例中，生物焦炭材料27通向收集罐28，从该收集罐28可以将所述生物焦炭材料用作肥料、土壤改良剂，以用于碳封存等。

在另一个实施例中，热处理设备15也可以或替代地被布置成燃烧干燥的浆料的至少部分，使得在该燃烧过程中产生的热可以通向蒸汽加热装置14，其中热用于产生过热蒸汽。

图2示出从顶部看具有在相反方向上延伸的螺旋叶片7、8的两个啮合螺杆输送机3、4。

在该实施例中，浆料干燥设备1包括两个啮合螺杆输送机3、4，其被布置成分配浆料中的一些，同时在从浆料入口2到浆料出口5的传送方向上输送浆料。然而，在另一个实施例中，浆料干燥设备可以包括成对、四个一组等啮合的更多啮合螺杆输送机3、4，其成层地布置、并排布置等。

在该实施例中，螺杆输送机3、4各自均设置有电动马达形式的驱动装置29。然而，在另一个实施例中，更多螺杆输送机3、4可以由相同的驱动装置29驱动和/或驱动装置可以是另一种类型。

在该实施例中，第一螺杆输送机3的第一螺杆输送机螺旋叶片7围绕第一螺杆输送机旋转轴线9在第一方向上延伸，并且第二螺杆输送机4的第二螺杆输送机螺旋螺杆叶片8围绕第二螺杆输送机旋转轴线10在第二方向上延伸，其中第一方向与第二方向相反。因此，在该实施例中，第一螺杆输送机3被布置成在第二螺杆输送机4的相反方向上旋转，以产生螺杆输送机3、4的正确传送运动。

图3示出从顶部看具有在相同方向上延伸的螺旋叶片7、8的两个螺杆输送机3、4。

在该实施例中，两个螺杆输送机3、4基本上相同。因此，为了使啮合螺杆输送机3、4产生正确的传送运动并同时确保浆料在两个螺杆输送机3、4之间被引导以在该过程中被分配，在该实施例中，第一螺杆输送机3被布置成在与第二螺杆输送机4相同的方向上旋转。

在图2和图3中公开的实施例中，第一螺杆输送机螺旋叶片7和第二螺杆输送机螺旋叶片8二者均被形成为基本上连续的节段，其在两个或更多个啮合螺杆输送机3、4的有效长度中(即，在这种情况下，在螺杆螺旋叶片7、8的完全长度中)具有恒定且均匀的节距和直径。然而，在另一个实施例中，螺杆螺旋叶片7、8中的一个或多个可以至少部分地形成有可变节距、锥形外径、带状节段等或其任何组合。

以上参考浆料干燥设备1、螺杆输送机3、4、浆料加热装置6等的具体示例举例说明了本发明。然而，应该理解的是，本发明不限于上述特定示例，而是可以在权利要求中指定的本发明的范围内以多种方式设计和改变。

列表

1.浆料干燥设备

2.浆料入口

3.第一螺杆输送机

4.第二螺杆输送机

5.浆料出口

6.浆料加热装置

7.第一螺杆输送机螺旋叶片

8.第二螺杆输送机螺旋螺杆叶片

9.第一螺杆输送机旋转轴线

10.第二螺杆输送机旋转轴线

11.流动装置

12.蒸汽入口

13.蒸汽出口

14.蒸汽加热装置

15.热处理设备

16.热传递装置

17.螺杆输送机腔室

18.旋风设备

19.冷凝设备

20.蓄水池

21.气闸

22.螺杆输送机装置

23.罩

24.燃烧室

25.空气入口

26.烟道气热交换器

25.空气入口

27.生物焦炭材料

28.收集罐

29.驱动装置

30.压力调节泵