潮湿物料快速粉碎干燥一体化方法及系统与流程

本发明涉及潮湿物料干燥技术，具体地指一种潮湿物料快速粉碎干燥一体化方法及其系统。

背景技术：

当需要把潮湿物料处理成干燥的粉末状物料时，由于潮湿物料含水率高，一般不能进行直接粉碎。如果直接进行粉碎，物料所含水分在粉碎过程中就会释放出来，与已粉碎的细粉结合成糊状，粘附在粉碎设备的粉碎刀具和分级部件上，使得粉碎工作无法进行。因此，一般常规的处理方法，都是先把潮湿物料进行切片切块处理，再对这些块状或片状物料进行干燥，待物料干燥之后才进行破碎。由于块状或片状的潮湿物料干燥难度大，干燥时间长，干燥能耗高，并且需要提供额外的场地进行堆积、放置，这些客观因素做成潮湿物料处理处置难度大、成本高。

目前，需要处理成干燥粉末状的典型潮湿物料为园林绿化的废弃物。园林绿化废弃物一般包括植物的枯树枝、湿腐根茎、落叶、败花、木屑及园林修剪残余物等，其中园林修剪残余物(树枝、树桠)为主，大约占70％。这些废弃物通常来源于乔木类、灌木类、草本花卉类等植物，本身高含量的生物有机质使其具备一定的热值，但其高含水率又使其处理成本变得极为高昂。以往的处理手段最常见的就是直接进行填埋。

然而，随着社会对园林绿化的需求逐渐加深，规模逐渐扩大，园林绿化废弃物也带来了重重的问题：一是产生量急剧增加和堆积，分类、放置、运输、消纳等过程的性质已经由单一转向繁难、工作量已经由少量变为巨量；二是土地成本上升，而园林绿化废弃物由于其体积巨大，对土地使用做成极大的压力；三是有机质资源的大量浪费极不满足当今社会节约型、低碳型、循环型利用的转型诉求。

虽然，有部分企业已经对园林废弃物进行加工利用，但由于园林绿化废弃物含水率高，处理难度大，成本高，目前常见的处理方式是把园林绿化废弃物切片之后自燃堆放，使其含水率降低到约30％之后直接送去电厂焚烧，利用途径单一、经济价值低，而且堆放这些物料需要占用非常大的场地，同时在堆放过程中，枯枝树叶又会脱落、发酵，产生难闻的气味和液体，对环境做成严重的二次污染。

园林绿化的废弃物可以加工成木粉，木粉用途广泛，是新型节能环保原料。木粉可作为蚊香、皮革、服装、造纸、电器、生活用品、涂料、猫砂、化工、绝缘材料、室外装饰材料、建筑材料等多种产品的原料，同时是培养食用菌，生产生物质颗粒，生产生物质合成油等的必须原材料。广泛应用于化工、建材、养殖、制造、能源等行业，市场需求广泛，经济价值高。把园林绿化废弃物加工成木粉无疑是最优的利用途径。

因此，如何快速、有效、经济地把园林绿化废弃物加工成木粉，却困扰着相关从业者，也限制着日益增多的园林绿化废弃物的处理。

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种潮湿物料快速粉碎干燥一体化方法及其系统，该方法及其系统通过将潮湿物料的破碎与干燥一体化结合，不仅能耗低、干燥效果好，而且干燥效率高，可以快速实现干燥脱水。

为实现上述目的，本发明提供了的潮湿物料快速粉碎干燥一体化方法，包括如下步骤：

1)物料换热粉碎：在潮湿物料破碎成物料颗粒的过程中，同时通入工作热风，物料颗粒与工作热风形成强烈紊流，潮湿物料中的大部分水分与工作热风换热变成水蒸汽，得到初步干燥的物料颗粒；

2)物料气流干燥：对步骤1)所得的物料颗粒与工作热风进一步换热处理，得到干燥颗粒；

3)旋风收料：将步骤2)所得的干燥颗粒与工作热风进行气固分离处理，分离出干燥颗粒和尾气；

4)除尘及余料收集：将步骤3)所得的尾气进行除尘处理，得到无尘尾气，同时收集余下部分的干燥颗粒。

进一步地，还包括步骤5)无尘尾气循环：将步骤4)所得的无尘尾气与外界大气混合后，循环用于步骤1)中，以调节工作热风的气流量和控制温度，并实现尾气零排放。

进一步地，所述步骤1)中，工作热风由无尘尾气、外界大气以及高温热风混合而成，所述高温热风的温度为100～1000℃。

进一步地，所述步骤1)或步骤2)或步骤3)中，系统内的工作热风的压强为-0.01～-0.09mpa。

进一步地，所述步骤1)或步骤2)或步骤3)中，系统内的工作热风的温度为50～80℃。

进一步地，所述步骤1)中，潮湿物料为富含木质纤维的物料。

进一步地，所述步骤1)中，潮湿物料为园林绿化废弃物，优选为，块状或片状的枯树枝、湿腐根茎、落叶、败花、木屑及园林修剪残余物。

进一步地，所述步骤1)中，潮湿物料的含水率为20～80％；所述步骤2)中，干燥颗粒的含水率≤20％。

进一步地，所述步骤1)中，物料颗粒的粒径为3～8mm。

进一步地，所述步骤2)中，在干燥处理之前对物料颗粒进行二次粉碎处理，粉碎至粒径为1～5mm。

本发明还提供一种为实现上述的方法而设计的潮湿物料快速粉碎干燥一体化系统，包括热源装置、调压式热风混合室、输料装置、破碎机、气流干燥机、旋风收料器、除尘器、以及抽风机；

所述调压式热风混合室上设置有高温热风进口、工作热风出口及调压控温口；所述高温热风进口与热源装置的出风口连接，所述工作热风出口与破碎机的进风口连接；

所述破碎机的进料口与输料装置的出料口连接，所述破碎机的出料口与气流干燥机的进料口连接，所述气流干燥机的出料口与旋风收料器的进料口连接；

所述旋风收料器的出气口与除尘器的进气口连接，所述除尘器的出风口与抽风机的进风口连接，所述抽风机的出风口与外界大气汇流后与调压式热风混合室的进风口连接。

进一步地，它还包括物料提升装置，所述物料提升装置的装置出料口与输料装置的进料口连接。

进一步地，所述气流干燥机的进料口处设置有用于对干燥物料进行二次破碎处理的破碎器。

进一步地，所述调压式热风混合室的调压控温口与抽风机的进风口之间的管路上设置有外界空气进气管和调压阀，所述外界空气进气管上设置有自动控制阀。

再进一步地，所述旋风收料器和除尘器分别设置有用于供干燥颗粒输出的第一出料口、第二出料口。

更进一步地，所述热源装置为直燃式加热器，所述物料提升装置为带式提升机，所述输料装置为螺旋输送机，所述除尘器为高湿纳米除尘器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

其一、本发明的破碎和干燥工艺一体化，互为有益补充，不仅能使破碎能顺利进行，而且可以让干燥效率迅速提高，将热风通入破碎机，使破碎机变为干燥机的一部份，实现了对潮湿物料的连续破碎，而破碎的过程，使物料迅速颗粒化，并同时起到破壁的作用，让水分大量的释放出来，既增大了物料与热风的接触面积，也能够让干燥过程变更非常迅速，只需20～30秒即可完成把潮湿物料进行破碎并干燥至含水率20％以下的整个过程，大大同时提高了干燥和破碎的效率。

其二、本发明的系统能大幅节省能耗，现有技术中对于物料的干燥需要很高的温度才能迅速干燥，或者使用较低的温度长时间干化；而本系统的干燥过程，得益于前端的破碎工序，配合系统的负压环境，能够以50～80℃的低温，对物料进行迅速的干燥，带来了极大的节能效果；另外，由于抽风机设置在系统的尾端，从抽风机出来的无尘尾气接到调压式热风混合室后还可以进一步循环利用，气流阻尼大大降低，这些都是增加能源利用率的高效手段。

其三，本发明的系统的真空度可调性，调压式热风混合室的调压控温口安装有调压阀，针对调压阀在一个较大的区间内设置一个特定的开闭程度，即可获得不同的相应的系统负压强度，这样对灵活控制系统生产条件有极佳的作用；操作者可以通过对工作热风的调节获得所需的一定函数关系所对应的内部真空度，大大增加了系统控制的灵活性和科学性。

其四，本发明的系统将抽风机设置在干燥阶段和收料除尘阶段的下游环节，即可使得上游的设备腔体内获得低于外界大气压的压力，这一工作条件不仅大大提高了干燥的效能，同时也使得设备不会有粉尘外溢，工作条件安全卫生。

附图说明

图1为一种潮湿物料快速粉碎干燥一体化系统的结构示意图；

图2为本发明潮湿物料快速粉碎干燥一体化方法工艺流程图；

图中，热源装置1、调压式热风混合室2(高温热风进口2.1、工作热风出口2.2、调压控温口2.3)、物料提升装置3、输料装置4、破碎机5、气流干燥机6、旋风收料器7、第一出料口7.1、除尘器8、第二出料口8.1、抽风机9、外界空气进气管10、调压阀11、自动控制阀12、破碎器13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图所示的一种潮湿物料快速粉碎干燥一体化系统，包括热源装置1、调压式热风混合室2、物料提升装置3、输料装置4、破碎机5、气流干燥机6、旋风收料器7、除尘器8、以及抽风机9；调压式热风混合室2上设置有高温热风进口2.1、工作热风出口2.2及调压控温口2.3；高温热风进口2.1与热源装置1的出风口连接，工作热风出口2.2与破碎机5的进风口连接；物料提升装置3的装置出料口与输料装置4的进料口连接，破碎机5的进料口与输料装置4的出料口连接，破碎机5的出料口与气流干燥机6的进料口连接，气流干燥机6的出料口与旋风收料器7的进料口连接；旋风收料器7的出气口与除尘器8的进气口连接，除尘器8的出风口与抽风机9的进风口连接，抽风机9的出风口与外界大气汇流后与调压式热风混合室2的进风口连接。气流干燥机6的进料口处设置有用于对干燥物料进行二次破碎处理的破碎器13。调压式热风混合室2的调压控温口2.3与抽风机9的进风口之间的管路上设置有外界空气进气管10和调压阀11，外界空气进气管10上设置有自动控制阀12。旋风收料器7和除尘器8分别设置有用于供干燥颗粒输出的第一出料口7.1、第二出料口8.1。热源装置1为直燃式加热器，物料提升装置3为带式提升机，输料装置4为螺旋输送机，除尘器8为高湿纳米除尘器。

本发明的工作过程，包括如下步骤：

1)热源装置1源源不断地向调压式热风混合室2输入高温热风；

2)调压式热风混合室2通过调压阀11的控制混合所需的冷风量，以达到整个系统所需的真空度和温度；真空度通常在-0.01～-0.09mpa，优选为-0.08～-0.04mpa；根据实际工作需要调节无尘尾气、外界大气的气流量与高温热风进行混合，达到所需温度、压强的工作热风后送入破碎机5；

3)在进行步骤1)和步骤2)的同时，源源不断地向物料提升装置3加入待干燥处理的块状或杆状的潮湿物料；物料提升装置3可将块状潮湿物料提升至与破碎机5入料口相连接的螺旋输送机中，螺旋输送机将物料添加至破碎机5内腔中；

4)破碎机5内部安装具有强力破碎功能的机械装置，以及不同孔径的分级装置，可将块状物料破碎至粒径为1～8mm不等的物料颗粒，为了提高破碎机的处理能力，把物料颗粒直接破碎至3～8mm为宜。在传统的情况下，潮湿物料经破碎装置破碎后，会和自身所带的水分结合成粘糊状的物料，粘附在破碎装置以及分级装置上，导致物料无法有效排出，积压在破碎机中，导致破碎过程无法继续进行。在本步骤中，同时往破碎机中通入工作热风，强力破碎装置使块状的物料迅速变成小颗料的物料颗粒，与工作热风形成强烈的紊流，同时整个系统处于负压的状态，物料中的水分与热风发生充分的接触并进行热交换，能够非常迅速的气化，粉碎后的物料得到初步的干燥后，不再形成糊状物，能够顺利的通过分级机构，使得破碎工序能够顺利的进行；在此过程中，工作热风会瞬速的变成50～80℃的气流，携带着破碎后的物料颗粒进入下一环节。

5)破碎后的物料颗粒随气流进入气流干燥机6以后，形成自下而上的旋流，让水分得到进一步的蒸发；经过气流干燥处理以后，物料的含水率即可降低至10～20％；

上述干燥过程，由于都是在负压的情况下进行，并且物料经过破碎后已经变成小颗粒的物料颗粒，与热空气接触非常充分，且接触面积巨大，非常有利于水分的蒸发，因此，此步干燥过程，一般只需约20～30秒即可完成，干燥效率非常高；

6)完成干燥后的物料颗粒随气流继续进入旋风收料器7后，在内部发生气体和固体的分离：分离后的固体(即干燥后的干燥颗粒)则在底部沉积下来；不断沉积的干燥颗粒即可在旋风收料器4的底部进行收集；分离后气体继续进入下一环节，这部分气体为干燥的尾气，一般还会夹带少量的微型颗粒进入除尘器8(滤板孔径小于0.1微米)，尾气中的颗粒物几乎都不能够通过其滤板，这样在除尘器8中还能够收集一次最终截留下来的干燥颗粒；而排出的则几乎是无尘的尾气进入到了下一环节；因此，本套干燥系统几乎无粉尘外溢，是非常卫生环保的生产设备；

6)抽风机9是全套系统内部获得“负压”的动力来源，将专门将抽风机设置在干燥阶段和收料除尘阶段的下游环节，即可使得上游的设备腔体内获得低于外界大气压的压力，这一工作条件不仅如前所述地提高了干燥的效能，同时也使得设备不会有粉尘外溢，十分安全卫生；系统的尾气回流管的右端包含两个支管，一个支管连通外界大气，通过自动控制阀12进行通断的控制，另一个支管连接抽风机9的最终尾气管；尾气回流管的左端则连接调压式热风混合室2。

以上，就是一个完整的物料干燥闭环回路系统的干燥方法和干燥工作流程。另外，为了获得更细小粒径的产品，气流干燥机6还有一种可选的方式，可以在破碎机5的底部安装有破碎器13，采用破碎器13的高速旋转的刀具将原本已经达到3～8mm粒径物料进行二次破碎至1～5mm左右粒径或者更为细小的物料。

实施例1：

对含水率为50％的潮湿物料(枯树枝、湿腐根茎)进行快速粉碎干燥一体化方法，包括如下步骤：

1)物料换热粉碎：在潮湿物料破碎成物料颗粒(粒径为3～4mm)的过程中，同时通入工作热风，物料颗粒与工作热风形成强烈紊流，潮湿物料中的大部分水分与工作热风换热变成水蒸汽，得到初步干燥的物料颗粒；

2)物料气流干燥：对步骤1)所得的物料颗粒与工作热风进一步换热处理，得到干燥颗粒；

3)旋风收料：将步骤2)所得的干燥颗粒与工作热风进行气固分离处理，分离出干燥颗粒和尾气，干燥颗粒的含水率≤15％；

4)除尘及余料收集：将步骤3)所得的尾气进行除尘处理，得到无尘尾气，同时收集余下部分的干燥颗粒。

5)无尘尾气循环：将步骤4)所得的无尘尾气通过抽风机抽出后与外界大气引入调压式热风混合室2与高温气体进行混合，使得从调压式热风混合室2出来的热风温度为70℃，压强为-0.06mpa，即：利用尾气调节步骤1)、步骤2)、步骤3)及步骤4)的真空度和温度，实现尾气零排放。

实施例2：

对含水率为80％的潮湿物料(落叶、败花)进行快速粉碎干燥一体化方法，包括如下步骤：

1)物料换热粉碎：

在潮湿物料破碎成物料颗粒(粒径为4～5mm)的过程中，同时通入工作热风，物料颗粒与工作热风形成强烈紊流，潮湿物料中的大部分水分与工作热风换热变成水蒸汽，得到初步干燥的物料颗粒；

2)物料气流干燥：对步骤1)所得的物料颗粒与工作热风进一步换热处理，得到干燥颗粒；

3)旋风收料：将步骤2)所得的干燥颗粒与工作热风进行气固分离处理，分离出干燥颗粒和尾气，干燥颗粒的含水率≤20％；

4)除尘及余料收集：将步骤3)所得的尾气进行除尘处理，得到无尘尾气，同时收集余下部分的干燥颗粒。

5)无尘尾气循环：将步骤4)所得的无尘尾气通过抽风机抽出后与外界大气引入调压式热风混合室2与高温气体进行混合，使得从调压式热风混合室2出来的热风温度为50℃，压强为-0.04mpa，即：利用尾气调节步骤1)、步骤2)、步骤3)及步骤4)的真空度和温度，实现尾气零排放。

实施例3：

对含水率为60％的潮湿物料(树枝树桠)进行快速粉碎干燥一体化方法，包括如下步骤：

1)物料换热粉碎：在潮湿物料破碎成物料颗粒(粒径为6～7mm)的过程中，同时通入工作热风，物料颗粒与工作热风形成强烈紊流，潮湿物料中的大部分水分与工作热风换热变成水蒸汽，得到初步干燥的物料颗粒；

2)物料气流干燥：对步骤1)所得的物料颗粒进行二次粉碎处理，粉碎至粒径为4～5mm，与工作热风进一步换热处理，得到干燥颗粒；

3)旋风收料：将步骤2)所得的干燥颗粒与工作热风进行气固分离处理，分离出干燥颗粒和尾气，干燥颗粒的含水率≤10％；

4)除尘及余料收集：将步骤3)所得的尾气进行除尘处理，得到无尘尾气，同时收集余下部分的干燥颗粒。

5)无尘尾气循环：将步骤4)所得的无尘尾气通过抽风机抽出后与外界大气引入调压式热风混合室2与高温气体进行混合，使得从调压式热风混合室2出来的热风温度为80℃，压强为-0.09mpa，即：利用尾气调节步骤1)、步骤2)、步骤3)及步骤4)的真空度和温度，实现尾气零排放。

实施例4：

对含水率为70％的潮湿物料(树枝树桠)进行快速粉碎干燥一体化方法，包括如下步骤：

1)物料换热粉碎：在潮湿物料破碎成物料颗粒(粒径为7～8mm)的过程中，同时通入工作热风，物料颗粒与工作热风形成强烈紊流，潮湿物料中的大部分水分与工作热风换热变成水蒸汽，得到初步干燥的物料颗粒；

2)物料气流干燥：对步骤1)所得的物料颗粒进行二次粉碎处理，粉碎至粒径为1～2mm，与工作热风进一步换热处理，得到干燥颗粒；

3)旋风收料：将步骤2)所得的干燥颗粒与工作热风进行气固分离处理，分离出干燥颗粒和尾气，干燥颗粒的含水率≤12％；

4)除尘及余料收集：将步骤3)所得的尾气进行除尘处理，得到无尘尾气，同时收集余下部分的干燥颗粒。

5)无尘尾气循环：将步骤4)所得的无尘尾气通过抽风机抽出后与外界大气引入调压式热风混合室2与高温气体进行混合，使得从调压式热风混合室2出来的热风温度为60℃，压强为-0.04mpa，即：利用尾气调节步骤1)、步骤2)、步骤3)及步骤4)的真空度和温度，实现尾气零排放。