本发明涉及工业矿粉烘干装备领域，尤其是一种矿粉烘干装置。
背景技术：
现有的工业矿粉烘干一般采用开式回转窑干燥器工艺，其回转窑转筒略带倾斜，按一定的转速旋转，湿物料从一端上部进入，干物料从另一端下部收集。热风从进料端或出料端进入，从另一端上部排出。筒内装有顺向抄板，滚筒转动时使物料在筒体回转过程中不断抄起又洒下，使其充分与热气流接触，以提高干燥效率并使物料向前移动。热空气的产生是通过燃烧煤炭、天然气、人工煤气、重油等化石燃料，近年来，也有部分采用生物质燃料。这种工艺的缺点主要是能耗高、烟气和尾气对大气产生污染。随着国家对节能环保的要求提高，传统的靠燃烧燃料的烘干工艺，烟气的净化需要脱硝、脱硫、脱白等措施，不但增加了投资，而且还增加了运行成本，有些物料比如‘浮选钛精矿’，在选矿时添加的柴油和其他浮选剂在高温烘干时分解的气体很难处理，弥漫到大气中，带来严重的空气污染。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种消除矿粉烘干时气体外逸，从而有效保护空气环境的矿粉烘干装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：矿粉烘干装置，包括转筒干燥器，转筒干燥器的中心轴线为倾斜设置，其中，转筒干燥器的筒头高于筒尾，包括水源高温热泵、喷淋塔和风冷冷水机组，所述水源高温热泵通过高温风管与转筒干燥器的筒尾连通，转筒干燥器的筒头通过转筒干燥器出风管道与喷淋塔底部连通，喷淋塔顶部通过冷风出风管道与风冷冷水机组底部连通，风冷冷水机组顶部通过回风管与水源高温热泵连通，所述水源高温热泵、转筒干燥器、喷淋塔和风冷冷水机组构成密闭的气体循环通道。
进一步的是，所述水源高温热泵与喷淋塔之间通过温水出水管道和温水循环水出水管道构成封闭的水循环通道。
进一步的是，所述转筒干燥器的筒尾的出料口处设置有物料换热器，所述物料换热器设置于温水循环水出水管道的通道上。
进一步的是，所述水源高温热泵包括彼此连通的涡旋压缩机、热泵冷凝器、热泵膨胀阀和热泵管壳蒸发器，其中，温水出水管道和温水循环水出水管道与热泵管壳蒸发器连通。
进一步的是，喷淋塔内包括温水喷头和冷水喷头，其中，所述冷水喷头设置于温水喷头上方。
进一步的是，所述温水喷头和冷水喷头之间设置有单向气体通道，单向气体通道的气体流动方向为由温水喷头一侧流向冷水喷头一侧。
进一步的是，单向气体通道将喷淋塔分割为温水喷头腔室和冷水喷头腔室，其中，冷水喷头所在的冷水喷头腔室与风冷冷水机组之间通过冷水出水管和冷水回水管连通。
进一步的是，所述风冷冷水机组包括彼此连通的风冷冷水机组压缩机、风冷冷水机组冷凝器、风冷冷水机组膨胀阀和风冷冷水机组管壳式蒸发器，其中，冷水出水管和冷水回水管与风冷冷水机组管壳式蒸发器连通。
进一步的是，冷水出水管上设置有冷水循环泵。
进一步的是，冷水循环泵与冷水喷头所在的冷水喷头腔室之间设置有冷水过滤器。
本发明的有益效果是：在实际使用时，转筒干燥器内的物料随着转筒干燥器的旋转而由筒头向筒尾翻滚运动，此时，源自水源高温热泵的干燥热风逆向物料移动方向对物料进行加热烘干，之后，携带水分的热风进入喷淋塔底部，并在喷淋塔内完成除尘、冷却和脱水，然后气体进入风冷冷水机组初步预热升温，并在随后再次进入水源高温热泵升温、加压后返回转筒干燥器，由于烘干气体首先实现了密闭循环，彻底杜绝了气体的外排，大大降低了整个生产过程中对环境的污染。本发明由于是闭式循环，效率与外界环境温度无关，不受地域和季节的限制。另外，由于用于烘干的介质是热风，不像燃烧燃料的烟气那样污染被干燥的物料，外排烟气污染环境，对在干燥时有挥发性气体的物料尤为适宜，节能效果明显。本发明尤其适用于热泵烘干钛精矿、球团矿及其它细颗粒以及粉状物料之中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中标记为：进料口1、筒头2、转筒干燥器3、支撑环4、驱动齿环5、筒尾6、出料口7、变频驱动电机8、上支撑柱9、下支撑柱10、回风管11、水源高温热泵12、物料换热器出水管13、热泵管壳蒸发器14、热泵冷凝器15、涡旋压缩机16、高温送风机17、物料换热器18、热泵膨胀阀19、温水冷凝水溢流管20、高温风管21、转筒干燥器出风管道22、中温送风机23、冷风出风管道24、喷淋塔25、冷水喷头26、冷水喷头填料27、全自动过滤嘴器28、温水循环水泵29、固体粉尘排出管30、温水出水管道31、冷水循环泵32、冷水过滤器33、单向气体通道34、冷水冷凝水溢流管35、冷水出水管36、风冷冷水机组管壳式蒸发器37、冷水回水管38、风冷冷水机组压缩机39、风冷冷水机组冷凝器40、风冷冷水机组41、风冷冷水机组出风口42、温水喷头43、温水喷头填料44、温水循环水出水管道45。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示的矿粉烘干装置，包括转筒干燥器3，转筒干燥器3的中心轴线为倾斜设置，其中，转筒干燥器3的筒头2高于筒尾6，包括水源高温热泵12、喷淋塔25和风冷冷水机组41，所述水源高温热泵12通过高温风管21与转筒干燥器3的筒尾6连通，转筒干燥器3的筒头2通过转筒干燥器出风管道22与喷淋塔25底部连通，喷淋塔25顶部通过冷风出风管道24与风冷冷水机组41底部连通，风冷冷水机组41顶部通过回风管11与水源高温热泵12连通，所述水源高温热泵12、转筒干燥器3、喷淋塔25和风冷冷水机组41构成密闭的气体循环通道。
本发明的核心构成为转筒干燥器3、水源高温热泵12、喷淋塔25和风冷冷水机组41，正是由于水源高温热泵12、转筒干燥器3、喷淋塔25和风冷冷水机组41构成密闭的气体循环通道，保证了在烘干物料的同时，也防止了气体的外逸，从而兼顾了生产效率和环保要求。在实际使用时，物料通过转筒干燥器3的进料口1进入，通过转筒干燥器3的出料口7排出，整个过程中，转筒干燥器3内的逆向流动的干燥气体对物料进行干燥，从而保证了整个烘干过程的高效率和烘干品质。
为了实现水源高温热泵12与喷淋塔25之间能量的传递，可以选择这样的方案：所述水源高温热泵12与喷淋塔25之间通过温水出水管道31和温水循环水出水管道45构成封闭的水循环通道。在上述方案基础上，为了进一步优化能量传递的效率，优选所述转筒干燥器3的筒尾6的出料口7处设置物料换热器18，所述物料换热器18设置于温水循环水出水管道45的通道上。一般的，优选所述水源高温热泵12包括彼此连通的涡旋压缩机16、热泵冷凝器15、热泵膨胀阀19和热泵管壳蒸发器14，其中，温水出水管道31和温水循环水出水管道45与热泵管壳蒸发器14连通。
为了实现更好的喷淋除尘、脱水效果，可以选择这样的方案：喷淋塔25内包括温水喷头43和冷水喷头26，其中，所述冷水喷头26设置于温水喷头43上方。一般，下段塔的温水喷头43可将由转筒干燥器3出来的含有水分和粉尘的热风喷淋降温、除尘，上段塔的冷水喷头26的循环冷水通过喷淋进一步降温，达到脱除循环风水分的目的。为了保证气体流动效率，优选所述温水喷头43和冷水喷头26之间设置单向气体通道34，单向气体通道34的气体流动方向为由温水喷头43一侧流向冷水喷头26一侧。
为了实现冷水喷头腔室与风冷冷水机组41之间的能量交换，可以选择这样的方案：单向气体通道34将喷淋塔25分割为温水喷头腔室和冷水喷头腔室，其中，冷水喷头26所在的冷水喷头腔室与风冷冷水机组41之间通过冷水出水管36和冷水回水管38连通。其中，优选所述风冷冷水机组41包括彼此连通的风冷冷水机组压缩机39、风冷冷水机组冷凝器40、风冷冷水机组膨胀阀和风冷冷水机组管壳式蒸发器37，其中，冷水出水管36和冷水回水管38与风冷冷水机组管壳式蒸发器37连通。
为了保证冷水的循环效率，优选冷水出水管36上设置冷水循环泵32。为了防止杂质堵塞管路，优选冷水循环泵32与冷水喷头26所在的冷水喷头腔室之间设置有冷水过滤器33。
就具体的设计构思而言，本发明的水源高温热泵12，是干燥系统的热源，将由风冷冷水机组41送来的经过脱除水分并预热的循环风由40℃加热到70℃，由高温送风机17输送到转筒干燥器3干燥物料，此过程压缩机消耗电能压缩制冷剂蒸汽产生高温。涡旋压缩机16将管热泵管壳蒸发器14出来的制冷剂蒸汽压缩成高温高压的制冷剂气体，该制冷剂气体通过热泵冷凝器15冷凝，同时放出热量通过加热循环风用于干燥物料，冷凝后的制冷剂通过热泵膨胀阀19节流降压再次回到热泵管壳蒸发器14。其中，优选水源高温热泵12本体带有plc，同时整个系统设有工控机，包括各点的温度、湿度、流量、转速等，通过程序自动控制。工控机采集各部位的参数按设定的程序自动运行，并根据进来的物料含水量和需要最终物料的干燥度自动调整各个系统的参数。而且，还可以故障报警以及数据储存，以及远程监控。
所述转筒干燥器3，在变频驱动电机8的带动下，按一定的转速转动，使物料在内部流态化；由于配有变频驱动电机8带动转筒干燥器3旋转，而且可以根据物料的湿度调整转速，转筒干燥器3内设有不同角度的抄板，使物料均匀翻抄，此过程干燥的热风和物料进行传热传质，干燥热空气吸收物料的水蒸气，达到干燥效果。
所述喷淋塔，将转筒干燥器3出来的含有粉尘的热空气，通过循环系统的喷淋，除去粉尘、初步降温，同时喷淋系统也吸收了循环风的热量。可以把循环风由50℃降低到30℃左右。喷淋塔25上下两段分别设有冷水喷头填料27和温水喷头填料44，可增加气液接触面积和时间，更好的传热传质。喷淋塔采用外部保温，防止热量损失。
所述风冷冷水机组41，产生7℃冷水供喷淋塔25喷淋，同时可以将喷淋塔25出来的除去水分的循环风进行预热。通过制冷循环，产生7℃冷水，可以把循环风降温到15℃左右，此过程脱除循环风的水分，达到干燥循环风的目的，同时循环冷水吸收循环风的热量，再把这部分热量通过风冷冷水机组冷凝器40传递到循环风里，将循环风预热到40℃。
本发明所涉及的闭环式热泵连续烘干矿粉装置，其热量循环使用，不外排热量，也不再外逸气体，符合当下环保的要求，市场推广前景广阔。
技术特征：
1.矿粉烘干装置，包括转筒干燥器(3)，转筒干燥器(3)的中心轴线为倾斜设置，其中，转筒干燥器(3)的筒头(2)高于筒尾(6)，其特征在于：包括水源高温热泵(12)、喷淋塔(25)和风冷冷水机组(41)，所述水源高温热泵(12)通过高温风管(21)与转筒干燥器(3)的筒尾(6)连通，转筒干燥器(3)的筒头(2)通过转筒干燥器出风管道(22)与喷淋塔(25)底部连通，喷淋塔(25)顶部通过冷风出风管道(24)与风冷冷水机组(41)底部连通，风冷冷水机组(41)顶部通过回风管(11)与水源高温热泵(12)连通，所述水源高温热泵(12)、转筒干燥器(3)、喷淋塔(25)和风冷冷水机组(41)构成密闭的气体循环通道。
2.如权利要求1所述的矿粉烘干装置，其特征在于：所述水源高温热泵(12)与喷淋塔(25)之间通过温水出水管道(31)和温水循环水出水管道(45)构成封闭的水循环通道。
3.如权利要求2所述的矿粉烘干装置，其特征在于：所述转筒干燥器(3)的筒尾(6)的出料口(7)处设置有物料换热器(18)，所述物料换热器(18)设置于温水循环水出水管道(45)的通道上。
4.如权利要求2或3所述的矿粉烘干装置，其特征在于：所述水源高温热泵(12)包括彼此连通的涡旋压缩机(16)、热泵冷凝器(15)、热泵膨胀阀(19)和热泵管壳蒸发器(14)，其中，温水出水管道(31)和温水循环水出水管道(45)与热泵管壳蒸发器(14)连通。
5.如权利要求1、2或3所述的矿粉烘干装置，其特征在于：喷淋塔(25)内包括温水喷头(43)和冷水喷头(26)，其中，所述冷水喷头(26)设置于温水喷头(43)上方。
6.如权利要求5所述的矿粉烘干装置，其特征在于：所述温水喷头(43)和冷水喷头(26)之间设置有单向气体通道(34)，单向气体通道(34)的气体流动方向为由温水喷头(43)一侧流向冷水喷头(26)一侧。
7.如权利要求6所述的矿粉烘干装置，其特征在于：单向气体通道(34)将喷淋塔(25)分割为温水喷头腔室和冷水喷头腔室，其中，冷水喷头(26)所在的冷水喷头腔室与风冷冷水机组(41)之间通过冷水出水管(36)和冷水回水管(38)连通。
8.如权利要求7所述的矿粉烘干装置，其特征在于：所述风冷冷水机组(41)包括彼此连通的风冷冷水机组压缩机(39)、风冷冷水机组冷凝器(40)、风冷冷水机组膨胀阀和风冷冷水机组管壳式蒸发器(37)，其中，冷水出水管(36)和冷水回水管(38)与风冷冷水机组管壳式蒸发器(37)连通。
9.如权利要求7所述的矿粉烘干装置，其特征在于：冷水出水管(36)上设置有冷水循环泵(32)。
10.如权利要求9所述的矿粉烘干装置，其特征在于：冷水循环泵(32)与冷水喷头(26)所在的冷水喷头腔室之间设置有冷水过滤器(33)。
技术总结
本发明涉及工业矿粉烘干装备领域，尤其是一种消除矿粉烘干时气体外逸，从而有效保护空气环境的矿粉烘干装置，包括转筒干燥器，转筒干燥器的中心轴线为倾斜设置，其中，转筒干燥器的筒头高于筒尾，包括水源高温热泵、喷淋塔和风冷冷水机组，水源高温热泵通过高温风管与转筒干燥器的筒尾连通，转筒干燥器的筒头通过转筒干燥器出风管道与喷淋塔底部连通，喷淋塔顶部通过冷风出风管道与风冷冷水机组底部连通，风冷冷水机组顶部通过回风管与水源高温热泵连通，所述水源高温热泵、转筒干燥器、喷淋塔和风冷冷水机组构成密闭的气体循环通道。本发明节能效果明显，尤其适用于热泵烘干钛精矿、球团矿及其它细颗粒以及粉状物料之中。
技术研发人员：周道选
受保护的技术使用者：攀枝花钢城集团瑞通制冷设备有限公司
技术研发日：.11.20
技术公布日：.02.28
