一种干燥进料装置的制作方法

本发明属于有机固废干燥，特别涉及一种干燥进料装置。

背景技术：

1、社会生产、生活会产生大量的有机固废(有机固体废弃物)，这些有机固废如果得不到有效处理，不仅会造成一系列严重的环境污染问题，还会导致大量的资源浪费，有机固废通过热解、燃烧等技术手段可以转化为燃料、化学品或热量被进一步利用，实现变废为宝。然而，很多种类的有机固废含水量高，特别是生活垃圾、工业糟渣、市政污泥、养殖粪便等，其热处理过程会受到水分的显著影响：一方面，水分含量高不利于有机固废原料受热升温；另一方面，大量水分的析出也会干扰反应过程或影响产品质量，降低处理效率，并最终增加处理成本。因此，对有机固废原料进行处理前进行有效的干燥是十分必要的。

2、热风干燥是最常见的干燥手段，间接加热的空气可以与有机固废原料直接接触，使原料升温并带走水蒸气。然而热风干燥系统的流动阻力较大，必须选用高压或中压通风机，动力消耗较大。由于热空气的气速高，流量大，经常需要选用尺寸大的旋风分离器、袋式除尘器等后续处理设备，造成尾气难处理、装置结构复杂、占地面积大等问题。相比热风、火焰、电加热等外部干燥方法，微波加热干燥是一种更高效的干燥手段，通过微波形成高频电场，使原料内部极性的水分子剧烈往复振动产生热量，最终使水的温度升高而直接离开原料。与热风等外部加热干燥方法不同，微波干燥属于内部加热方法，无需热传导过程即可直接加热原料内部的水分子，升温速率快且均匀，同时降低能量的损失。微波干燥技术具有高效、快速、节能等特点，在各领域获得越来越多的应用。

3、目前，大部分微波干燥过程都是采用独立的微波干燥设备。如中国专利文献cn109879576a中设计了利用微波实现干燥和热解两段式的处理工艺，禽畜粪便需要先经过微波干燥，再送入热解系统中进行后续分解反应。然而这种独立的干燥过程，需要同时配备干燥、输送、干料储存等装置，结构复杂、占地面积大，不利于技术的推广。由于微波加热效率高、干燥速率快，而螺旋进料器具有结构简单、工作可靠等特点，是热解、燃烧等装置主要的进料设备，微波加热具有和螺旋进料器直接结合的潜力。但是目前微波加热与螺旋进料器技术结合仍存在诸多问题。如中国专利文献cn102538425a公开的一种连续真空微波干燥装置，其微波干燥室的空间大，有利于水分的受热膨胀，但反而会导致微波的耗散，热量难以集中，干燥效率低；而在中国专利文献cn106738435a和cn111226577a中，螺旋叶片外缘紧贴干燥室管道壁面，仅通过小排气管释放水蒸气，可以降低热量的损失，但是这种排气过程只适用于含水率低的原料或慢速的传统加热方式，如果原料含水率较高，微波的迅速加热，会导致水分急剧释放，体积突增，无法及时排除，最终压力过大，堵塞管路并损害设备。

4、鉴于现有技术存在的以上问题，为了充分结合微波加热和螺旋进料的优势，实现有机固废原料的快速干燥，提高空间利用率，有必要开发新型的干燥装置。

技术实现思路

1、本发明要解决的是现有的微波装置无法在保证能量损耗小、干燥速率快且空间紧凑的前提下，实现有机固废原料快速、高效、安全脱水的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种干燥进料装置，包括给料系统、螺旋送料系统、微波加热系统和水蒸气导向系统，其中：

3、所述螺旋送料系统包括螺旋管、旋转轴、螺旋驱动单元和螺旋叶片，所述螺旋管为横向设置的空心圆管；所述螺旋管自一端向另一端分为依次连通的进料区、第一密封区、干燥区、第二密封区和出料区；所述螺旋管内同轴布置有从所述进料区贯通至所述出料区的所述旋转轴；所述旋转轴由所述螺旋驱动单元驱动，以所述旋转轴为轴固定设置有连续的所述螺旋叶片；所述螺旋叶片在所述进料区和所述出料区内的部分设置为用于推动物料的推料叶片，在所述第一密封区和所述第二密封区内的部分设置为用于保持密封的密封叶片，在所述干燥区的部分设置为用于搅拌物料的恒压叶片；所述密封叶片边缘设置有与所述螺旋管内壁贴合的密封片，在所述第一密封区和所述第二密封区内所述密封叶片与所述螺旋管内壁形成局部的密封结构；所述恒压叶片上开有作为水蒸气通道的恒压孔；

4、所述给料系统出口连通所述进料区顶部用于输入物料；所述水蒸气导向系统连接在所述干燥区顶部用于排出所述干燥区内物料产生的水蒸气；

5、所述水蒸气导向系统包括箱体、透气隔板和水蒸气导向管；透气隔板设置在箱体内，分隔箱体内部空腔与干燥区，可阻挡干燥区内的物料并可供水蒸气通过，透气隔板在所述箱体内部的位置可上下调节，能根据物料膨胀体积设置高度，用于维持所述干燥区内的安全压力和控制物料的密度；所述水蒸气导向管设置于所述箱体顶部靠近所述出料区一端，用于将所述箱体内的水蒸气排出；

6、若干所述微波加热系统沿所述螺旋管轴向排列设置于所述干燥区侧部，用于向所述干燥区内的物料发射微波；所述出料区设置有出口，用于将物料输出至反应器进行后续反应。

7、优选地，所述干燥区温度设置为100～200℃。

8、优选地，所述螺旋叶片外径与所述螺旋管的内径相差不超过2mm。

9、优选地，所述第一密封区和/或所述第二密封区的长度不小于所述密封叶片的螺距。

10、作为微波加热系统的优选，所述微波加热系统包括微波发生器、微波导向管、法兰连接管、厚陶瓷片、密封圈和沉孔法兰；所述微波发生器用于生成微波；所述微波导向管一端连接所述微波发生器，另一端连接所述法兰连接管；所述法兰连接管依次通过所述厚陶瓷片和所述密封圈与所述沉孔法兰一端连接，所述沉孔法兰的另一端连通所述干燥区。

11、作为给料系统的优选，所述给料系统包括内径上大下小的料斗，所述料斗内部水平设置有搅拌器，所述搅拌器由搅拌轴、多根均布在搅拌轴上的搅拌桨叶及驱动装置构成。

12、本发明技术方案提供的一种干燥进料装置，其核心是实现干燥区域密封的密封叶片、允许水蒸气连通的恒压叶片、辅助水蒸气及时排出的水蒸气导向系统以及有效避免能量耗散的微波加热系统。作为物料的有机固废原料受推料叶片推动穿过密封区进入微波加热系统中，经微波加热和恒压叶片翻动迅速均匀脱除水分，物料自身膨胀，水蒸气通过恒压孔泄压以维持干燥区内压力的平衡；水蒸气由水蒸气导向系统排出，水蒸气中裹挟的有害物质，可在净化系统中被进一步催化分解后排空；无法穿过透气隔板的脱水物料，在螺旋叶片的推动作用下从出料区排出，进入反应室，发生后续反应。本发明实施例的上述技术方案的有益效果如下：

13、1.采用微波作为加热方式，能渗透进物料内部均匀加热，对于原料的尺寸和形状的要求较低，可降低破碎预处理的功耗，加热速率快、热量集中，穿透性强；即使针对含水率低于30％的低含水物料，也能通过微波快速干燥，能耗低；物料水分直接吸收微波升温，无需额外的换热工质，避免工质的二次污染，同时大大简化装置结构，清洁环保，空间利用率高，降低了设备和用地成本；微波仅能加热目标水分子，因此热惯性小，无热滞后效应，易于控制，可以及时调控温度和快速启停，灵活改变装置的工作状态，以适应物料组分的变化。

14、2.微波加热系统的圆弧管道利于微波反射，将微波限制在管道内，热损失小，加热效率高，加热范围集中，能量利用率高；物料内部水分直接被微波加热，迅速升温产生大量水蒸气并形成许多微小孔道，使原料膨胀变得疏松，不易出现粘结或堆积，可保证设备稳定运行，同时利于后续反应的发生；同时物料加热过程中保持持续翻动，避免局部过热，实现整体均匀升温。

15、3.该干燥进料装置采用独立的微波加热系统，避免由于单体微波设备出现问题影响装置的运行，易于更换与维修。

16、4.该干燥进料装置通过设置密封叶片形成密封区，能够有效阻止水分膨胀产生的压力溢散到螺旋管的干燥区外，抗压能力强；

17、5.该干燥进料装置可实现自动排气，保障安全运行，其利用物料水分加热后自身的膨胀作用，水蒸气通过恒压孔和透气隔板自动从水蒸气导向系统中排出，有效降低螺旋管内的气体压力；同时通过调节透气隔板的位置，控制物料的膨胀高度，避免由于压力过大，堵塞管路、损害设备。