专利名称：膏状物料干燥方法和/或膏状物料干燥装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及干燥膏状物料的方法和/或干燥膏状物料如淤泥的装置。所述淤 泥可包括含有已处理或未处理污水的半固体、泥渣和泥浆，或其它生物学废 料，或其它含有可蒸发液体的材料。所述可蒸发液体一般为水，但也不排除 水之外的其它液体。
背景技术：
淤泥，如来自城市企业的污水淤泥，例如来自工业工厂如纸浆和纸厂、食 品制造厂、炼油厂和废物处理厂如溶气气浮系统、厌氧消化、延时曝气和化
学选矿过程等，这些淤泥中可能包含大约1%~5%的固体含量。通常这些淤 泥都要经过脱水处理过程，例如机械过滤、离心过滤或才齐压，以制得基本上 除去了自由水分的淤泥。但这样制得的留存有基本结合水的淤泥中仍含有大 量水分。在这种淤泥中干燥固体的含量约为12-30%。为了制得可以运输的 没有病菌的淤泥，需要将所述淤泥中的水分含量降低到10%以下
发明内容
发明目的
因此本发明的目的是提供一种干燥膏状物料的方法和/或装置，该方法和/ 或装置将以简单但有效的方式至少在某种程度上满足上述需求，或者所述方 法和/或装置至少可为公众提供一个有用的选择。
发明综述
因此，本发明的一个方面为干燥膏状物料的方法，该方法包4舌以下步骤 使膏状物料在第一温度下经过第一干燥阶段，接着使该部分干燥的膏状物料 在第二温度下经过第二干燥阶段，所述第二温度低于所述第一温度。
优选地，所述第一干燥阶段通过尽量减少所述膏状物料结块的方式进行。
优选地，所述第一干燥阶段在旋转干燥器中进行，该第一干燥阶段在淤泥 的大量结块发生之前结束。
优选地，所述旋转干燥器为滚筒干燥器。
优选地，所述第二干燥阶段在不结块型干燥器上进行。
优选地，所述第二干燥阶^a在移动床干燥器上进^f亍。
优选地，将所述第二温度选为低于在干燥过程中或干燥后所述物料的爆炸 极限温度。
优选地，所述第一干燥阶段将所述膏状物料的核心温度力。热至至少5crc。
优选地，所述第一干燥阶段将所述膏状物料的核心温度加热至至少 雷c。
优选地，所述第一干燥阶段将所述膏状物料的核心温度加热至至少
180°C。
优选地，所述方法进一步包括处于所述第一干燥阶^a和第二干燥阶,爻之间 的膏状物料粉碎步骤。
优选地，所述方法进一步包括处于所述第 一干燥阶段之前的膏状物料粉碎 步骤。
优选地，所述方法进一步包括在所述第一干燥阶#更之前使所述膏状物料粉 碎成颗粒、并部分干燥所述颗粒的步骤。
本发明的另一个方面为膏状物料的干燥和杀菌方法，包括以下步骤使所 述膏状物料经过第 一 步加热杀菌过程，接着使其经过第二步加热干燥过程。
优选地，所述杀菌过程在膏状物料比较潮湿时开始。
优选地，所述水分含量大于15wt% (重量百分比)。
优选地，所述水分含量为70 ~ 88 wto/0。
本发明的又一个方面为干燥膏状物料的装置，该装置包括可在第一温度下 工作的第一干燥器，和在第二温度下工作的第二干燥器，所述第二温度低于 所述第一温度。
优选地，所述第一干燥器包括单程或多程干燥器。
优选地，所述第二干燥器包括单程或多程干燥器。
优选地，所述第一干燥器包括旋转干燥器。
优选地，所述旋转干燥器包括滚筒干燥器。
优选地，所述第二干燥器包括移动床干燥器。
优选地，所述第二温度低于干燥器上待干燥或已干燥物料的爆炸极限温度。
优选地，所述第一干燥器包括加热器，该加热器可使所述膏状物料的核心
温度升至至少ioo°c。
优选地，所述第一干燥器包括加热器，该加热器可^f吏所述膏状物料的核心
温度升至约180°C。
优选地，所述装置进一步包括位于所述第一和第二干燥器之间的粉碎机。
优选地，所述装置包括位于所述笫一干燥器之前的另一个粉碎机。
优选地，所述装置还包括另一个粉碎机，该粉碎机位于所述第一干燥器之 前、粉碎所述膏状物料。
优选地，在所述另一个粉碎机之前设有预干燥器，以至少部分干燥所述膏 状物料。
本发明的另一个方面是干燥膏状物料的方法，其中在进一步处理所述膏状 物料之前，先将该膏状物料破碎成颗粒和部分干燥，以形成至少部分覆盖每 个颗粒的硬壳。
本领域技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和 改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。本说明书公开的内容 为纯示例性的，不应构成对本发明保护范围的限制。
以下将结合附图来说明本发明的一个优选实施方式，该附图为根据本发明 一个优选实施方式的用于干燥膏状物料的装置的图解，且展示了根据本发明 一个优选实施例的干燥膏状物料的方法。
具体实施例方式
参见附图，将膏状物料，如干燥固体含量为20wt。/o的脱水淤泥，输入第 一干燥器1中。如果需要或者必要的话，可使所述脱水淤泥在进入所述第一
干燥器之前先通过第一粉碎机2。通常该粉碎机2将尺寸大于15mm的物料 块粉碎成块度范围在10 20mm之间的颗粒。基本上，粉碎机2粉碎所述物 料以形成相同粒径的颗粒提供给所述第一干燥器1。作为选择的，粉碎机2 可以是一个挤出机。
所述第 一干燥器可为单程或多程干燥器，该第 一干燥器可在较高的第 一温 度下运转，其优选形式为旋转干燥器，特别是滚筒干燥器。该第一干燥器包 括加热器3,该加热器3可加热所述脱水淤泥、使其核心温度升至优选至少 50°C、更优选100°C、更特别优选180°C,从而通过该加热过程快速、彻底 地消灭病菌。
在一个优选实施方式中，所述干燥器1为旋转干燥器，优选单程旋转滚筒 干燥器，该干燥器可在空气/进料比(air/feed product ratio)低于常规旋转滚 筒干燥器的条件下工作。该干燥器设有内隔板和推杆，且所述滚筒以最合适 的倾斜角度安装，以确保干燥器内的干燥过程以最有能效的方式实现，从而 使废气中的热损失最小化。该干燥器可在申请人处获得，被称之为"Flo-Dry Rotary Dryer"。
在所述第一干燥器1中，所述颗粒被干燥至干燥固体含量为40~60wt%, 因此所述物料不会完全凝聚或团聚成块。在所述第一干燥器1中形成的所有 块的直径通常都不会大于20mm。所述第一干燥器1由直接点火燃烧器供能， 该燃烧器所用的燃料如天然气、LPG (液化石油气)、石油干燥剂基液体燃 料(Petroleum Dryer base liquid fuel)、来自沼气池的沼气、来自发电机或 粉体燃料燃烧器的高温废气，所述粉体燃料燃烧器使用固体燃料包括本发明 输出的最终干燥淤泥。
所述热空气和燃烧气的输入温度最好在300~800°C,该温度大大高于现 有技术干燥器中采用的温度。这种温度不但降低了干燥过程中所用的气体的 量，而且可对所述淤泥进行杀菌，使其满足USEPA503A标准的要求或者更好。
在本发明的优选实施方式中，进入所述第一干燥器1的进料端4的物料被 热气加热，很快地达到核心温度50-180。C (至少100。C，优选约180。C), 保持这种温度足够长的时间，该时间相当于常规杀菌过程所需的时间(常规 杀菌过程需将最终干燥产物保持在80 90。C几分钟)，且超过USDA， E.U. 以及新西兰环境部门要求的病菌降低要求。
通向所述第一干燥器的高输入温度使得物料的核心温度很快上升。当核心 温度为100 18(TC时，完全杀灭病菌的时间只需几秒左右。让核心温度快速 上升的一个原因是在过程开始时就进行杀菌步骤，此时淤泥中的水分含量高， 例如在70 ~ 88%之间。这种高水分含量可提高热传导的导热特性——比热容， 且传入物料核心的总热量使所述物料被加热，在一个实施例中被加热到 180°C，而不会损害淤泥的有机热不稳定性，也不会有爆炸的危险。
在所述第一干燥器1的进料端4,所述高水分含量充分防止了粉尘的形成， 且随着对物料的加热，物料的过热被用来蒸发淤泥中的水分。
在现有技术中，加热杀菌结构被应用于所述过程的末端，此时水分含量一 般低于15wt。/。，且可低至10wt。/Q。在这种低水分含量的环境中，甚至加热到 80。C就会产生粉尘，并伴有爆炸的危险。在第一干燥器1中采用高输入温度 意味着所述第一干燥器1中使用的气体的量大大降低，这降低了所述第一干 燥器1内的绝对含氧量，又P争低了爆炸的危险，此外由于所用的气体减少，
因此也减小了所述干燥和相关设备如管道、风机和热交换i殳备等的尺寸。
从第一干燥器1的出口端5出来的物料进入另 一个粉碎机6中，该粉碎机 6再次将任何大块粒料粉碎至粒径约为5~ 15mm。所述粉碎机6中可设有一 根或两根ft速(例如3 30rpm)旋转轴，该旋转轴上装有刀具或刀片。对于 某些淤泥，可用挤出机来代替粉碎机6，所述挤出机可产生相同的物料条，该 物料条可被切成选择长度的产物。通常这种情况下的颗粒尺寸为直径约2~ 8mm,长度约5 20mm。
因此，从所述粉碎机6中出来的物料颗粒大致具有相同的尺寸。
从粉碎机6中出来的物料进入第二干燥器10,该第二干燥器10同样可以 是单程或多程干燥器。第二干燥器10在比第一干燥器低的温度下工作，且也 是不结块型的干燥器，这种干燥器的一个典型例子是带式干燥器。可用热气 加热所述带式干燥器，热气温度在30 150。C之间；所述第二干燥器10足够 长，因此其出口处的淤泥具有的干燥固体含量可达90 95wt。/。。将第二干燥 器中的温度选择到足够低，以排除粉尘爆炸的危险或使危险最小化。
在本发明的一个优选实施方式中，用于第二干燥器10的热能由来自干燥 器1的蒸出水和气体中所含的热量供给，可用热交换器系统11来浓缩和/或 冷却所述蒸出水和气体，以提供温度约35 95。C的热水。如果需要，可将来 自干燥器1的所述蒸出水和气体中所含的热量交换给空气，以产生第二干燥 器10所需的热空气。因此，使从管道12出来的约10(TC的气体通过热交换 器13，以在14处提供热水，该热水的温度例如为80°C。热交换器15在16 处提供的气体例如为70°C,且如果需要的话，可设置辅助或补充的气体加热 器17,以在18处提供约90。C的气体，该气体在19处输入干燥器10中。从
第二干燥器10出来的物料在冷却部分中被冷却至约40°C，该冷却部分位于 所述第二干燥器10内部或外部。可在气体换热器21中，用来自大气的冷空 气(该冷空气的温度例如为5~30°C )来冷却所述最终干燥物料。
风机、冷凝器和热泵的使用使得热量可被保存起来。引风机(IDfan)30 使从第二干燥器10排出的温度约40 ~ 105。C的湿气能够通过气/水冷凝器31, 最后，如果需要，可在生物过滤器或任何其它的气味处理装置(图中32处) 中对所述的被(冷凝器31)冷却除湿的气体进行处理，以除去排气中的臭味。
从第二干燥器10中排出的气体中的一部分在气/水换热器15中被加热， 并再用于第二干燥器10中。从干燥器1中排出的水汽和气体通过冷凝器13, 该冷凝器13为气/水换热器，所述除湿后的气体被用作第一干燥器1的输入 气。气体换热装置如热泵40和41、换热器42及引风机43被用来平衡所述 热回收系统11。来自第一干燥器1中的最终废气在50处被送入生物过滤器 (图中51处)。
对于某些淤泥比较有利的是，脱水处理之前先在粉碎机55中将湿淤泥预 碎为粒度约为25 ~ 50mm的颗粒。
这些颗粒接着可在加热器56中预热，该加热器56可为传送带式干燥器， 该干燥器利用来自下游干燥过程的回收热量。加热的其它形式如红外、；敞波 或电热等。目标是加热所述预碎颗粒的外部、使其形成石更壳，以防止淤泥成 团或使成团最小化，否则这种团块就会出现在粉碎机2或干燥器1中。这使 得粉尘的产生最小化，使输入的湿淤泥中的粉尘含量低至1wt%。这种预热形 成了至少部分覆盖每个淤泥颗粒的表面的硬壳，优选全部覆盖。
因此，本发明提供了用于干燥膏状物料的方法和/或装置，至少在本发明
的优选实施方式中，所述方法和/或装置具有优势即可以以有效率的方式干燥 膏状物料，以减少能量消耗、使膏状物料在干燥过程中结块的风险降到最小， 从而使养护要求降到最小，特别地，这也使粉尘爆炸的危险降到最小。所述 装置在养护效率高的同时，空间效率和能效也高。
由于干燥过的物料不需要再循环，因此能量需求P争低且不需要被干燥物料 的循环路径，从而使所述操作过程的"足迹"缩短。
通过使用从第一干燥阶段排出的热量，能量需求可被降到最低。相信与现 有系统相比，本发明可大大降低热能和电能的消耗。
在所述过程的开始提供高热量输入可(使产物)满足相关标准的要求。
所述过程也可生产出粒状、基本无粉尘的产物。
权利要求
1.干燥膏状物料的方法，该方法包括以下步骤使膏状物料在第一温度下经过第一干燥阶段，接着使部分干燥的膏状物料在第二温度下经过第二干燥阶段，所述第二温度低于所述第一温度。
2. 权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一干燥阶段通过尽量减少所 述膏状物料结块的方式进行。
3. 权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第一干燥阶段在旋转干燥 器中进行，该第一干燥阶段在淤泥的结块发生之前结束。
4. 权利要求3所述的方法，其特征在于所述;J炎转干燥器为滚筒干燥器。
5. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述第二干燥阶段通 过不结块型干燥器进4亍。
6. 权利要求5所述的方法，其特征在于所述第二干燥阶段通过移动床干燥 器进行。
7. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述第二温度选低于 在干燥过程中或干燥后所述物料的爆炸极限温度。
8. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述第一干燥阶段将 所述膏状物料的核心温度加热至至少5CTC。
9. 权利要求8所述的方法，其特征在于所述第一干燥阶段将所述膏状物料 的核心温度加热至至少100°C。
10. 权利要求9所述的方法，其特征在于所述第一干燥阶段将所述膏状物 料的核心温度加热至约180°C。
11. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述方法进一步包括 处于所述第一干燥阶段和第二干燥阶段之间的膏状物料粉碎步骤。
12. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述方法进一步包括 处于所述第一干燥阶段之前的膏状物料粉碎步骤。
13. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述方法进一步包括 在所述第一干燥阶段之前使所述膏状物料粉碎成颗粒、并部分干燥所述颗粒 的步骤。
14. 膏状物料的干燥和杀菌方法，包括以下步骤使所述膏状物料经过第一步 加热杀菌过程，接着使其经过第二步加热干燥过程。
15. 权利要求14所述的方法，其特征在于所述杀菌过程在膏状物料比较潮 湿时开始。
16. 权利要求15所述的方法，其特征在于所述水分含量大于15wt%。
17. 权利要求16所述的方法，其特征在于所述水分含量为70~88wt%。
18. 用于干燥膏状物料的装置，该装置包括可在第一温度下工作的第一干燥 器，和在第二温度下工作的第二干燥器，所述第二温度4氐于所述第一温度。
19. 权利要求18所述的装置，其特征在于所述第一干燥器包括单程或多程 干燥器。
20. 权利要求18或19所述的装置，其特征在于所述第二干燥器包括单程 或多程干燥器。
21. 权利要求18 20中任一项所述的装置，其特征在于所述第一干燥器包 括旋转干燥器。
22. 权利要求18-21中任一项所述的装置，其特征在于所述旋转干燥器包 括滚筒干燥器。
23. 权利要求18~22中任一项所述的装置，其特征在于所述第二干燥器包 括移动床干燥器。
24. 权利要求18-23中任一项所述的装置，其特征在于所述第二温度低于 干燥器上待干燥或已干燥物料的爆炸极限温度。
25. 权利要求18~24中任一项所述的装置，其特征在于所述第一干燥器包 括加热器，该加热器可使所述膏状物料的核心温度升至至少10CTC。
26. 权利要求18-25中任一项所述的装置，其特征在于所述第一干燥器包 括加热器，该加热器可使所述膏状物料的核心温度升至约180°C。
27. 权利要求18-26中任一项所述的装置，其特征在于所述装置进一步包 括位于所述第一和第二干燥器之间的粉碎机。
28. 权利要求18~27中任一项所述的装置，其特征在于所述装置包括位于 所述第一干燥器之前的另一个粉碎机。
29. 权利要求28所述的装置，其特征在于所述装置还包括4分碎所述膏状物 料的另一个粉碎机，该粉碎机位于所述第一干燥器之前。
30. 权利要求28或29所述的装置，其特征在于在所述另一个粉碎机之前 设有至少部分干燥所述膏状物料的预干燥器。
31. 干燥膏状物料的方法，其特征在于在进一步处理所述膏状物料之前，先 将该膏状物料粉碎成颗粒并部分干燥，以形成至少部分覆盖每个颗粒的硬壳。
32. 权利要求1所述的方法，其特征在于该方法如关于附图的描述所述。
33. 权利要求14所述的方法，其特征在于该方法如关于附图的描述所述。
34. 权利要求18所述的装置，其特征在于该装置如关于附图的描述所述。
35. 权利要求31所述的方法，其特征在于该方法如关于附图的描述所述。
全文摘要
本发明包括用于干燥膏状物料的方法和设备。所述膏状物料先在第一温度下经过第一干燥阶段(1)，接着部分干燥的膏状物料在第二温度下经过第二干燥阶段(10)。所述第二温度低于所述第一温度。本发明还涉及膏状物料的干燥和杀菌方法，包括以下步骤使所述膏状物料经过第一步加热杀菌过程(1)，接着使其经过第二步加热干燥过程(10)。本发明还涉及干燥膏状物料的方法，其中，在进一步处理所述膏状物料之前，先将该膏状物料粉碎(55)并部分干燥(56)，以形成至少部分覆盖每个碎粒的硬壳。
文档编号C02F11/12GK101365655SQ200680033765
公开日2009年2月11日 申请日期2006年7月24日 优先权日2005年7月25日
发明者帝沙·菲南多, 迈克尔·罗伯特·克文科 申请人:弗洛干燥工程有限公司