CN107406289B - 用于改进的蒸发干燥的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于干燥物质190的设备100，该设备100包括：至少一个辊121，其能够围绕中心轴旋转；第一带112，其具有第一侧112’和第二侧112”，第一带112的第一侧112’适于接收物质190；以及多个热感应元件123，其被布置成在第一带112中感生出热量以加热物质190，在操作中，第一带112经由其第一侧112’朝向辊121的外圆周表面的一部分推动物质190，并且物质190被加热以从物质190中去除流体。

Description

用于改进的蒸发干燥的设备和方法

技术领域

本发明主要涉及用于对物质进行干燥的设备和方法，特别是但不限于对污泥的蒸发干燥的设备和方法。

背景技术

对本发明的背景进行的下列讨论旨在促进对于本发明的理解。然而，应该理解的是，该讨论并非承认或认可任何所提及的材料在本申请的优先权日被在任何司法管辖区内予以公布、获知或成为公知常识的一部分。

污泥(sludge)是一种半固体的悬浮液，其包括但不限于下水道污泥、沼气残渣、纸泥以及食品和饮料污泥。污泥变体可携带重金属、毒素、污染物和病原体。因此，如果在处置前未妥善处理污泥，则将会存在疾病蔓延、重金属中毒和环境破坏的风险。对废水处理厂产生的污水或废水污泥进行的处理通常包括下列步骤：增稠、脱水和干燥。通过热量进行干燥去除了污泥的湿气并且会破坏病原体并中和毒素。去除湿气和施加热量来干燥污泥会导致安全和容易地处理干燥后的污泥，用于进行下游处理/处置。

已经研发了若干种方法来干燥污泥，并且这些方法包括但不限于对流、辐射和间接(接触或传导)干燥方法。在对流方法中，加热后的干燥空气与滚筒或带式干燥机中的污泥相接触；在辐射方法中，由加热元件辐射的热量被用于干燥污泥，其中，这种热量可来自太阳辐射或红外线加热元件；并且在间接方法中，使污泥与由热源加热的表面相接触以进行干燥。

美国专利No.5,091,079公开了一种设备，该设备使用两个烤炉来提供感应热量，以便减少污泥(特别是那些含有重金属的污泥)，并且使用真空抽空室，用于从正被减少的污泥中抽取气体和蒸汽，其中，污泥沿着单个传送带行进通过该设备。

KR专利注册文献No.10-1005086和KR专利注册文献No.10-0976243公开了使用加热后的辊或滚筒来干燥污泥的污泥干燥设备。热油被用作加热介质，其中，热油被泵送到辊的内部，并将热量传导到辊的内圆周表面。传导的热量随后行进到辊的外圆周表面，正被干燥的污泥被经由带压靠在辊的外圆周表面上。存在与这些干燥设备相关联的若干个缺点。首先，将热量从污泥的与辊接触的一侧传导到另一侧，其中，湿气和蒸发出的蒸汽必须行进越过污泥的厚度以便逸出，这是因为辊将可能具有不可穿透的/无孔的表面以防止热油漏出。因此，由于仅在污泥的一侧传导热量的这种方式以及湿气和蒸汽从污泥的一侧到另一侧的相对长的逸出路线，导致限制了正被处理的污泥的厚度。其次，热油必须被从辊连续地再循环到锅炉/加热器以补充任何热损失。在这种再循环期间，沿着热油管道系统、锅炉/加热器和辊的并未用于干燥污泥的部分存在固有的热损失，从而导致能量效率低下。

第三，锅炉/加热器、热管道系统和用以循环油的大型泵将导致用于整个设备的大占地面积。第四，对于单辊或多辊构造而言，热油通常被从同一源(即单个锅炉)中抽取。因此，干燥温度不能在不同的干燥阶段被精确地控制和改变。第五，加热温度受到最大热油操作温度的限制。最后，需要相当长的时间(约1小时)来将该设备从室温升温至所需干燥温度。此外，由于在设备仍然很热的情况下进行维护和维修工作将是不安全的，因此需要相当长的时间来完全冷该却设备—通常超过3小时用以冷却并达到100℃。

因此，需要缓解现有技术中的问题，例如提高现有技术设备的干燥处理的效率，进一步降低处理过的污泥的含水量，提高最终产品的质量，降低现有设备的占地面积，以及改善加热和冷却所需的时间。

发明内容

在整个文档中，除非另有说明，否则术语“包括”、“由...组成”等将被解释为是非详尽的，或换句话说，意思是“包括但不限于”。

至少部分地满足了上述需要，并且通过根据本发明的设备做出了本领域中的改进。

根据本发明的一方面，存在一种用于干燥物质的设备，该设备包括：至少一个辊，其可围绕中心轴旋转；第一带，其具有第一侧和第二侧，第一带的第一侧适于接收物质；以及多个热感应元件，其被布置成在第一带中感生出热量以加热物质，在操作中，第一带经由其第一侧朝向辊的外圆周表面的一部分推动该物质，并且物质被加热以从该物质中去除流体。

感应加热元件被布置成加热第一带的事实允许物质的与第一带的第一侧接触的一部分以比物质的其它部分更快的方式被加热，由此形成较短的湿气和蒸汽逸出路线，这是因为与第一带位于同一侧的湿气和蒸汽将首先蒸发，并通过毛细管压力，将更多的湿气和水抽取到该表面。此外，随着带将污泥压靠在辊的外圆周表面的一部分上，增大了施加到污泥上的压力。这增加了与加热带接触的污泥的压实度和表面积。结果，湿气和水以比现有技术中的设备高得多的速率蒸发。此外，可以处理较厚的污泥，从而提高了处理能力。此外，代替使用热流体，本发明使用优选的感应加热元件，这是因为首先，不再需要锅炉/加热器、管道系统和泵，从而导致该设备具有更好的能量效率(例如，对设备的其它部件的较少的不必要的热损失)并且占用较少的空间；其次，可以使用更高的工作温度，并且可以实现在各个干燥阶段具有精确和响应温度设置的更多控制；以及第三，可以在短时间内获得所需的工作温度，并且可以快速地冷却该设备。

优选地，至少一个辊基本上由非金属材料构成。更优选地，第一带包括金属，并且甚至更优选地，第一带由细金属纤维制成，并且第一带是多孔的。

优选地，至少一个热感应元件被布置在辊内，靠近并围绕辊的内圆周表面的一部分。优选地，至少一个热感应元件被靠近并围绕辊的外圆周表面的一部分布置，在操作中，物质和第一带在辊的外圆周表面的一部分和热感应元件之间被驱动。

优选地，该设备还包括适于拉紧第一带的至少一个拉紧装置。

优选地，该设备还包括用于从第一带中移出物质的移出装置。

优选地，该设备还包括第二带，其具有第一侧和第二侧，在操作中，物质被夹置在第一带的第一侧和第二带的第一侧之间，并且第一带经由其第一侧朝向辊的外圆周表面的一部分推动物质和第二带。

优选地，第二带包括金属，更为优选地，第二带由细金属纤维制成，并且第二带是多孔的。

优选地，这多个热感应元件被布置成在第二带中感生出热量以加热该物质。

优选地，该设备具有多个辊，在操作中，第二带经由其第一侧朝向至少一个辊的外圆周表面的一部分推动物质和第一带。

优选地，该设备还包括适于拉紧第二带的至少一个拉紧装置。

优选地，该设备还包括用于从第二带上移出物质的移出装置。

优选地，该设备还包括适于从设备中去除流体的排气装置。

优选地，该设备还包括适于从物质的表面上去除流体的通风机。

优选地，该设备还包括适于将物质分布在第一带的第一侧上的装置。

根据本发明的第二方面，存在一种用于在根据本发明的第一方面所述的设备中使用的辊，该辊包括多个突出部，其被布置在辊的外圆周表面的一部分上。

优选地，突出部由与辊的材料不同的材料构成。

优选地，多个突出部包括被基本上沿辊的长度布置在辊的外圆周表面上的脊。

优选地，多个突出部包括在辊的外圆周表面的一部分上和周围圆周地布置的脊。

优选地，辊的外圆周表面包括允许蒸汽逸出的通道。

优选地，多个突出部和通道被布置在套筒的表面上，并且该辊适于装配到套筒中。

优选地，辊包括位于辊的外圆周表面的一部分上的金属层。

根据本发明的第三方面，存在一种干燥物质的方法，该方法包括以下步骤：将物质分布在具有第一侧和第二侧的第一带上，第一带的第一侧适于接收物质；经由多个热感应元件在第一带中感生出热量；将物质经由第一带的第一侧朝向可围绕中心轴旋转的至少一个辊的外圆周表面的一部分推动；以及加热该物质以从该物质中去除流体。

优选地，至少一个热感应元件被布置在辊内，靠近并围绕辊的内圆周表面的一部分。

优选地，至少一个热感应元件被靠近并围绕辊的外圆周表面的一部分布置，并且其中，该方法还包括下一步骤：在辊的外圆周表面的一部分和至少一个热感应元件之间驱动物质和第一带。

优选地，该方法还包括拉紧第一带。

优选地，该方法还包括下一步骤：从第一带中移出物质。

优选地，该方法还包括下一步骤：将物质夹置在第二带的第一侧和第一带的第一侧之间，并且经由第一带的第一侧朝向辊的外圆周表面的一部分推动物质和第二带。

优选地，该方法还包括下一步骤：经由热感应元件在第二带中感生出热量以加热物质。

优选地，该方法还包括下一步骤：经由第二带的第一侧朝向至少一个辊的外圆周表面的一部分推动物质和第一带，其中，存在多个辊。

优选地，该方法还包括拉紧第二带。

优选地，该方法还包括下一步骤：从第二带中移出物质。

优选地，该方法还包括下一步骤：经由排气装置去除流体。

优选地，该方法还包括下一步骤：经由通风机从物质表面上去除流体。

附图说明

现在将仅作为示例参照附图来描述本发明，在附图中：

图1示出了本发明的设备的第一实施例的示意图。

图2示出了图1的设备的辊的实施例的放大横截面视图。

图2a和图2b示出了图1的设备的辊的实施例。

图3示出了图1的设备的辊的另一实施例的放大横截面视图。

图4示出了本发明的设备的第二实施例的示意图。

图5示出了图4的设备的辊的实施例的放大横截面视图。

图5a和图5b示出了图4的设备的辊的其它实施例。

图6示出了本发明的设备的第三实施例的示意图。

图7示出了本发明的设备的第四实施例的示意图。

本发明的其它布置结构是可能的，并且因此，附图并不被理解为替代了对于本发明进行的前述描述的一般性。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的具体实施例。本文中使用的术语仅处于描述具体实施例的目的，而并不意在限制本发明的范围。本文中使用的所选术语的其它定义可以在对于本发明的详细描述内找到并且始终适用。另外，除非另有限定，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。在可能的情况下，为了清楚和一致性，在全部附图中使用相同的附图标记。

在整个专利说明书中使用的术语“物质”是指包含需要去除或减少的流体的一种或多种材料，并且这种材料包括但不限于工业废物(例如废水处理污泥)、食品和/或乳制品、食品废弃物和药物。在整个专利说明书中使用的“流体”包括液体(例如，水和湿气)和气体(例如，蒸汽)。

在整个说明书中使用的“加热元件”可以是在设备的诸如带之类的部件中产生、传导、对流、辐射和/或感应出热量的任何适用的元件，并且包括但不限于金属、陶瓷、复合加热元件。因此，在整个说明书中使用的术语“加热”包括通过传导、对流、辐射和感应进行加热。加热元件的示例是热感应元件(例如，感应加热线圈)或电加热线圈。

参照提供本发明的第一实施例的图1，干燥设备100包括进料器110、干燥室120、通风机130和排放站140。设备100还包括两个环形过滤带(上部(第二)带111和下部(第一)带112)、处理辊121和热感应元件123。如在整个说明书中所使用的那样，“热感应元件”是指由于通过它的交流电流导致产生振荡磁场的元件。振荡磁场能够感生磁通量并在相邻金属中产生涡流，这是相邻金属的电阻所导致的，在相邻金属中感生出热量。带111具有第一侧111’和第二侧111”，带112具有第一侧112’和第二侧112”。带111、112能够被连接到卷取辊114的两个轴端的气缸113拉紧。

带111和112由金属制成，该金属包括但不限于铝、铜、黄铜、铁、钢、合金及其复合材料。将会理解的是，选择用以形成带111和112的材料包括允许通过感应有效地产生热量的电阻材料和允许基本均匀地分布热量的传导材料。带111和112优选地具有孔隙和/或切口。优选地，带111和112由细金属丝制成，其中，带111、112是多孔的，具有非常细小的孔径。带111、112优选地是多孔的，使得由热感应元件123产生的磁场和感应电流可以有效地穿透带111、112并且有效地加热带111、112。然而，根据应用，将会理解的是，带111、112可以由能够结合可被通过热感应元件123经由感应加热的金属的诸如合成织物之类的其它适用的材料制成。

处理辊121优选地基本上由非金属材料构成，该非金属材料包括但不限于陶瓷、玻璃纤维及其复合材料。优选地，至少辊121的在本发明的操作期间将与带111、112相接触的圆柱形部分由非金属材料制成。更为优选地，处理辊121根本不包括金属。处理辊121中不存在金属或存在最少量的金属将确保通过热感应元件123并不会不必要地在辊121中感生出热量。这将允许设备100进行更为有效的能量传递和能量利用，这是因为热感应元件123将仅在带111、112中感生出热量用于加热污泥190。每个处理辊121均可以沿例如方向A围绕它们自己的中心轴旋转。根据处理辊121的放置，当从设备100的一侧观察时，所述辊可以沿顺时针或逆时针方向旋转—例如，如图1中所示，处理辊121a沿逆时针方向旋转。当操作时，马达(未示出)使处理辊121旋转，该处理辊121进而移动并驱动带有输入泥浆190的带111、112通过干燥室120。将会理解的是，带111、112可以由并非处理辊121的另一辊驱动，或者由任何其它适用的装置驱动。同样将会理解的是，只有一个驱动装置可涉及移动和驱动带111、112。

图2提供了图1的辊121、带111、112和污泥190的实施例的放大横截面视图。热感应元件123在辊121内被靠近和围绕辊121的内部圆周表面的一部分布置。安装在辊121内的热感应元件123的数量将取决于应用和需求。有利的是，将热感应元件123定位在辊121内，以便向辊121提供模块化，这允许更为容易地设置设备100，这是因为每个辊121均可被作为单个模块供应并安装在设备100中。作为辊121的模块化的结果，整个设备100将需要较少的操作空间。辊121的模块化能力还改善了辊121的用户定制化，其中，设备100中的每个辊121均可以具有不同的特征，例如，加热元件123的尺寸、数量和外圆周表面的特性。热感应元件123在设备100的操作期间优选地是静止的，使得在带111、112与辊121处于最大接触的部分处实现了最佳热感应。然而，根据应用，热感应元件123可以在操作时与辊121一起围绕辊121的中心轴旋转。辊121还包括：中空轴150，辊121在操作时围绕该中空轴150旋转并且辊121被附接到该设备100；以及入口151，其用于为热感应缆线123供电的缆线。将会理解的是，热感应元件123与辊121的内圆周表面之间的距离可以被根据应用和需求单独进行调节。

热感应元件123被连接到能够提供高频交流电(未示出)的高频电源的源。在热感应元件123处产生磁场和感应电流。美国专利No.5,133,402和美国公开文献No.2012/0318461 A1中描述了用于在带111、112中产生热量的适用的热感应元件的示例。将会理解的是，根据应用和需求，可以使用其它形式的感应加热方法和感应加热元件。将会理解的是，在本发明中也可以使用其它形式的加热元件(例如，经由对流、传导和/或辐射传递热量的电加热线圈)作为热感应元件123的替代物或优选地作为热感应元件123的添加物。使用热感应元件123允许干燥设备100从室温在几秒钟内非常快速地达到工作温度，并且还允许干燥设备100在几分钟内被非常快速地冷却，这可以通过本领域中已知的冷却装置(例如，风扇或鼓风机)来辅助进行。干燥设备100的工作温度可以为100℃到400℃，优选地为200℃到400℃，并且更为优选地为200℃到300℃。对于某些无机污泥而言，高达400℃的温度是优选的，更为优选的温度为350℃，而对于某些非污泥的干燥应用而言，低达100℃或略高于100℃的温度是优选的。

辊121的外圆周表面具有与辊121成一体且为一整体的突出部128。突出部128可以由辊121的外圆周表面构成。突出部128可被布置在辊121的整个外圆周表面或其一部分上。突出部128优选地具有如图2中所示的半球形横截面形状。因此，在操作中，带111、112的第二侧111”、112”将与半球形突出部128的顶端部分接触。然而，根据应用，突出部128可以具有其它横截面形状，例如，多边形横截面。当对带111、112加热时，位于污泥190的外侧的液体将变成蒸汽195a并通过带111、112逸出。蒸汽195a将通过外部带(即，距辊121最远的带，在图2中其为下部(第一)带112)逸出，如箭头B’所示，并且蒸汽195a将通过内部带(即，与辊121最为接近的带，在图2中其为上部(第二)带111)通过通道129逸出，如箭头B”所示。突出部128可以是离散的突出部，或者如图2a中所示，突出部128是在辊121的外圆周表面上基本上沿辊121的长度行进的脊128。脊128限定了通道129，通道129也在辊121的外圆周表面上基本上沿辊121的长度行进。在如图2b中所示的替代布置结构中，突出部128包括被沿圆周(即，横穿辊121的长度)布置在辊121的外圆周表面的一部分上及周围的脊128。通道129也在辊121的外圆周表面上及周围沿圆周行进。这种布置结构是优选的，这是因为在操作期间，与图2a中的脊128的布置结构相比，带111、112和脊128之间的剪切应力被减小。这进而降低了辊121、脊128和带111、112上的磨损。此外，图2b中的脊128的布置结构允许蒸汽195a从内带逸出，以便容易地例如在带111、112并不与辊121相接触的区域处经由通道129离开。将会理解的是，脊128和通道129可以被形成在单独的套筒160上，由此辊121适于装入套筒160中。这将提供辊121的外圆周表面的更为容易的用户定制化，使得设备100可适用于多种应用。

图3提供了辊121的另一实施例的横截面视图，其中，突出部128由与辊121的材料不同的材料形成。这是有利的，因为这导致了更好的用户定制化，其中，与形成辊121的材料相比，形成突出部128的材料可以具有不同的特性。例如，突出部128可以由能够承受高温(例如，100℃到400℃的温度)、耐磨损且抗磨蚀的材料制成，而辊121可以由能够承受高温(例如，100℃到400℃的温度)且是足够坚固以抗压的材料制成。优选地，形成突出部128的材料是非金属。突出部128可以由包括但不限于陶瓷、硅酮聚合物及其复合材料的材料形成，并且辊121可以由包括但不限于陶瓷、玻璃纤维或其组成物的材料形成。突出部128被通过本领域已知的方式嵌置、集成到以及粘结/附接到辊121的外圆周表面，这些方式包括但不限于焊接。如图3中所示，突出部128具有大致呈环形的横截面，其中，突出部128的横截面积的大致一半被沿着其外圆周表面嵌置在辊121中，并且突出部128的暴露的一半在操作期间与带111、112接触。突出部128可以呈如图2a和2b中所示的脊128的形式。

辊121的表面优选地是连续的，即不具有切口和/或孔隙，使得辊121的内部中的热感应元件123将并不暴露于流体，例如，由污泥190排出的蒸汽，这些流体可能损坏热感应元件123。

返回图1中的实施例，当操作时，进料器110将污泥190供给并分布到下部带112的第一侧112’上，并且上部带111的第一侧111’与污泥190接触，该污泥190在接触第一处理辊121a之前被保持在其间并且被带111、112夹置。当与第一辊121a接触时，热感应元件123经由通过热感应元件123产生的磁场在带111、112中感生出热量。优选地，在两个带111、112中同时产生热量。然而，会理解到的是，上部带111中的热量可以比下部带112中的热量产生得快，这是因为与下部带112相比，上部带111更为靠近热感应元件123。在这种情况下，上部带处的流体去除(例如，湿气的蒸发)速率可能高于下部带112中的流体去除速率。当被保持在带111、112之间的污泥190围绕处理辊121的外圆周表面的弧通过时，由于径向运动，导致污泥190被挤压，从而增大了污泥190上的压力冲击和剪切力，导致更高的紧密度和与带111、112更大的接触面积。使用处理辊121a作为示例，当操作时，下部带112经由其第一侧112’朝向所述处理辊121a的外圆周表面推动污泥190和上部带111，从而挤压和压实污泥190。带111、112朝向处理辊121的外圆周表面的推动机构通过气缸113和卷取辊114拉紧带111、112来实现。气缸113和卷取辊114可以保持或改变带111、112中的张力，并且影响污泥190的压实。

在干燥处理开始时，污泥190内的流体被通过与加热后的带111、112的第一侧111’、112’相接触而经由热传导蒸发掉。随着流体在污泥表面被加热掉(例如，湿气的蒸发)，在污泥表面形成低压区域，这将致使流体通过毛细管压力从污泥190的内部流到污泥190的与带111、112的第一侧111’、112’相接触的表面。

在第一处理辊121a之后，带111、112和污泥190前进到第二处理辊121b和热感应元件123。在这个阶段，类似于如上所述的在第一处理辊121a处进行的干燥处理，由带111、112中的热感应元件123再次产生热量并且污泥190内的流体被加热掉。

在随后的第三处理辊121c和第四处理辊121d中继续进行类似的加热和干燥处理。随着污泥190内的更多流体被例如沿着干燥处理经由蒸发加热掉，污泥190变薄，这允许热量更好地渗透到污泥190的中心中。

可以根据应用和需求增加或减少处理辊的数量。带111、112的移动速度以及由热感应元件123在带111、112中产生的温度是可调节的，这允许用户在干燥处理结束时容易地配置设备100以获得物质(例如，污泥190)的所需干燥度。干燥温度和干燥持续时间是实现物质的最佳干燥的两个主要参数。对于干燥诸如氢氧化物/金属污泥之类的无机污泥而言，以约200℃-400℃的高干燥温度持续短干燥持续时间会是优选的，其中，两到四个处理辊121将是足够的。为了干燥某些食品物质，以约100℃-200℃的干燥温度持续较长的干燥持续时间会是优选的，其中，四个或更多个处理辊121将是足够的。

在干燥处理刚刚完成之后，污泥190还是热的，并且诸如湿气和水蒸汽之类的流体被粘附到干燥后的污泥饼191的表面。在干燥处理刚刚完成之后，即刻安装湿气通风机130，以进一步提高污泥饼191的干燥度。湿气通风机130包括紧靠带111、112定位的两个罩131。鼓风机132安装于罩131的入口处，鼓风机131在污泥饼块191的表面上形成气流(airdraft)，从而去除粘附到污泥饼块191的表面的流体，并经由管道133将其排出到干燥设备100的罩134。在从污泥饼191的表面上去除流体的情况下，防止流体被干燥后的污泥饼再次吸收回来。

位于干燥室120的顶部上的罩134被连接到鼓风机(未示出)。在干燥处理过程中产生和积聚的蒸汽和气体被通过罩134去除以进行进一步的处理。

干燥后的污泥饼191在干燥设备100的末端前进到排出站140，在排出站140处，安装有两个电动刷141以将干燥后的污泥191从带111、112上刷掉，并且同时对带111、112进行清洁。在将其刷掉时，污泥饼191被碾压成小块192，特别是呈“薄饼”形的块，并且将最终落到排放滑槽142中。小块污泥饼192增大了总表面积，用于进一步蒸发残留液体，这由此提高了最终污泥饼的干燥度。

在本发明的如图4中所示的第二实施例中，干燥设备200包括具有处理辊221和热感应元件223的干燥室220。在该实施例中，热感应元件223被靠近并围绕处理辊221的外圆周表面的一部分布置。除了带211、212在操作中在热感应元件223和处理辊221之间移动或在其间受到驱动以外，干燥设备200以与干燥设备100类似的方式操作。热感应元件223将经由通过热感应元件223产生的磁场在带211、212中感生出热量。优选地，在两个带211、212中同时产生热量。然而，将会理解的是，与更远离热感应元件223的带中的热量相比，更为接近热感应元件223的带中的热量可被以更快的速率感生出。在这种情况下，一个带(即，加热较快的带)处的流体去除(例如，湿气的蒸发)速率可能高于另一带中的流体去除速率。

图5提供了图5的辊221、带211、212和污泥290的放大横截面视图。热感应元件223被靠近并围绕处理辊221的外圆周表面的一部分布置。热感应元件223和带211、212之间的距离可以被单独地调节(D)以获得所需的干燥结果。根据应用和需求，该距离可能会有所不同。该距离也可以被预先确定，使得一旦确定了最佳距离，则热感应元件223和带211、212之间的距离就将不会改变。

当在带211、212中感生出热量时，从污泥290中驱动出诸如湿气之类的流体。污泥290的外侧的蒸汽295a经由带212中的切口/孔隙穿过最外面的带212逸出(竟会理解的是，这将取决于带211、212定位在哪个处理辊221上)，如箭头C’所示，并且污泥290的最靠近处理辊221的内侧的蒸汽295a经由带211的切口/孔隙和处理辊221的壁的切口或孔隙222穿过最内部的带(例如，带211)逸出，如箭头C”所示。

图5a和图5b示出了图4的处理辊221的第一实施例和第二实施例。在图5a中，处理辊221具有带有一系列切口222的圆周表面224。切口222允许蒸汽、气体和/或湿气从污泥290的最为接近辊221的一部分逸出。在图5b中，处理辊221具有杆226，这些杆226被以预定距离连结到外凸缘227上，以便在处理辊221的圆周表面上产生切口222，这些切口222允许蒸汽、气体和/或湿气从污泥290的最为接近辊221的一部分逸出。辊221可经由芯棒或轴225安装在设备200中。辊221可围绕其中心轴旋转，这些中心轴穿过芯棒或轴225纵向行进。

辊221优选地基本上由非金属材料构成，该非金属材料包括但不限于陶瓷及其复合材料。优选地，至少辊221的在设备200的操作期间带211、212将与其接触的圆柱形部分由非金属材料制成。甚至更为优选地，处理辊221根本不包括金属。处理辊221中不存在金属或存在最少量的金属将确保通过热感应元件223不会在辊221中不必要地感生出热量。这将允许设备200的更为有效的能量传递和能量利用，这是因为热感应元件223将仅在带211、212中感生出热量，用于加热污泥290。

在本发明的如图6中所示的第三实施例中，干燥设备300包括具有处理辊321和热感应元件323的干燥室320。在该实施例中，热感应元件323并未布置在处理辊321的外圆周处或其周围，相反，热感应元件323被沿着并靠近带311、312的第二侧311”、312”布置在相邻的处理辊321之间。在这种布置结构中，污泥390依次经历通过两个带311、312进行加热，并且通过带311、312和处理辊321进行压缩。在这种布置结构中，具有至少一个感应加热元件323是优选的，这是因为干燥可能发生在污泥390的两侧上，这允许每次处理较厚的污泥。因此，污泥处理能力提高。对污泥390的与带311、312的第一侧311’、312’接触的表面进行加热同时发生，这是因为通过位于带311、312的两侧处的热感应元件323在带311、312中同时感生出热量。然而，将会理解的是，仅在一个带的一侧处布置一组热感应元件可能足以在两个带311、312中同时感生出热量。除了如上所述的干燥室320、干燥室220和干燥室120之间的差异之外，干燥设备300以与干燥设备100和干燥设备200类似的方式操作。

在图7中提供了本发明的第四实施例，其中，干燥设备400包括被围绕处理辊421驱动的一个环形过滤带412。带412由金属制成，该金属包括但不限于铝、铜、黄铜、铁、钢、合金及其复合材料。将会理解的是，被选择用以形成带412的材料包括：电阻材料，其允许通过感应而有效地产生热量；以及传导材料，其允许基本均匀地分布热量。带412优选地具有孔隙和/或切口。优选地，带412由细金属线制成，其中，带412是多孔的，具有非常细小的孔隙尺寸。带412优选地是多孔的，使得由热感应元件423产生的磁场和感应电流可以有效地穿透带412并有效地加热带412。然而，根据应用，将会理解的是，带412可以由诸如合成织物之类的其它适用的材料制成，该材料可结合诸如金属之类的材料，以便允许经由带412中的热感应元件423感生出热量。带412具有第一侧412’和第二侧412”。

处理辊421优选地基本上由非金属材料构成，该非金属材料包括但不限于陶瓷、玻璃纤维及其复合材料。优选地，辊421在其外圆周表面上包括金属层(未示出)。该金属层可以是辊421适合于装配其中的套筒。该金属层将允许仅在辊421的外圆周表面处感生出热量，用于加热与辊421接触的污泥490。辊421的外圆周表面可以包括突出部(未示出)，与图2a、图2b和图3中的突出部128一样。

在操作期间，带412通过被连接到卷取辊414的轴端的两个气缸413拉紧。处理辊421可围绕其自身的中心轴旋转。马达(未示出)使处理辊421旋转，该处理辊421进而使带有输入污泥490的带412移动以及将其驱动穿过干燥室420。将会理解的是，带412可以由并非处理辊421的另一辊驱动，或通过任何适用的装置驱动。同样将会理解的是，在移动和驱动带412时可能仅涉及一个驱动装置。进料器410将污泥490供给并分布在带412的第一侧412’上。

热感应元件432位于处理辊421的内部、围绕内圆周表面的一部分并且还位于处理辊421的外部、靠近和围绕外圆周表面的一部分。将会理解的是，内和外圆周表面的设置有热感应元件423的部分可以是相当大的一部分，由此热感应元件423覆盖内和外圆周表面的大部分。热感应元件423被连接到高频能源(未示出)。在热感应元件423处产生磁场和感应电流。使用热感应元件423允许干燥设备400从室温在几秒钟内非常快速地达到工作温度，并且还允许干燥设备400在几分钟内非常快速地冷却，这可以通过本领域已知的冷却装置(例如，风扇或鼓风机)来辅助进行。带412和处理辊421紧邻热感应元件423，因此带412和辊421上的金属层被通过来自热感应元件432的磁场通过感应加热。根据应用，热感应元件423的数量可以变化。

当被保持在带412和处理辊421之间并且由两者所夹置的污泥490围绕处理辊421的圆周表面的弧通过时，带412经由其第一侧412’朝向处理辊421的外圆周表面推动污泥490，使得污泥490由于径向运动而被挤压，从而增大了污泥490上的压力冲击和剪切力，由此导致更高的压实度和与带412和处理辊421更大的接触面积。带412朝向处理辊421的外圆周表面的推动机构通过气缸413和卷取辊414拉紧带412来实现。气缸413和卷取辊414可以保持或改变带412中的张力，并且影响污泥490的压实。

在带412和辊421上的金属层中感生出的热量被直接传递到压实的输入污泥490以及污泥蒸发物内的湿气。

在干燥处理开始时以及在干燥处理期间，与传送带412的第一侧412’和处理辊421的外圆周表面上的金属层接触的污泥490内的流体被通过热传导去除。随着流体在污泥表面处被加热去掉(例如，湿气的蒸发)，在污泥表面形成低压区域，这将致使流体通过毛细管压力从污泥490的内部流到污泥490的与带412的第一侧412’和处理辊421上的金属层相接触的表面。

在干燥处理结束时，处理辊421上的干燥后的污泥被利用滚筒刮板445和电动刷441从处理辊421上刮去，以刷掉带412的第一侧412’上的污泥490。最终的干燥污泥492掉落到螺旋输送器446中并且被从干燥设备400的该侧排出。

将会理解到的是，仅作为本发明的示例提供上述实施例，例如下文中详述的那些实施例，并且对于相关领域的技术人员而言会是明显的对于这些实施例作出的其它修改和改进被认为落在所描述的本发明的广泛范围和界限内。特别地，在不背离本发明的范围的情况下，可以作出下列添加和/或修改：

·湿气通风机可以被根据应用和需求省略掉，或者它可以被另一适用的装置或设备所代替。

·处理辊的直径以及因此处理辊的横截面周长可以根据应用和需求而变化。

·带的拉紧无需仅通过气缸和卷取辊来实现，并且可以通过本领域已知的其它适用的方式来实现。

·干燥设备中的气缸和卷取辊的数量将取决于应用和需求。

·带的宽度(从带的一端到其另一端的距离，其中，所述距离垂直于驱动该带所沿的方向)可以等于或小于处理辊的沿处理辊围绕其旋

转的中心轴的长度，即从处理辊的一端到另一端的距离。

此外，虽然已经讨论了各个实施例，但是将会理解到的是，本发明同样涵盖已经讨论的实施例的组合。

本文描述的本发明可以包括一个或多个数值范围(例如距离和温度)。数值范围将被理解为包括该范围内的所有值，包括限定该范围的值以及邻近于该范围的值，这些值产生了与限定该范围的边界的值紧邻的值相同或基本相同的结果。

Claims (35)

1.一种用于干燥物质的设备，所述设备包括：

至少一个非金属辊，所述至少一个非金属辊能够围绕中心轴旋转；

第一金属带，所述第一金属带具有第一侧和第二侧，所述第一金属带的所述第一侧适于接收所述物质；以及

一个或多个热感应元件，所述一个或多个热感应元件被靠近并围绕所述辊的表面的一部分布置，

在操作中，所述一个或多个热感应元件在所述第一金属带中感生出热量以便加热所述物质，从而从所述物质中去除流体，并且所述热感应元件并不在所述辊中感生出热量，并且所述第一金属带经由其第一侧朝向所述辊的外圆周表面的一部分推动所述物质。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一金属带由细金属纤维制成，并且所述第一金属带是多孔的。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，至少一个热感应元件被布置在所述辊内，靠近以及围绕所述辊的内圆周表面的一部分。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，至少一个热感应元件被靠近以及围绕所述辊的所述外圆周表面的所述一部分布置，在操作中，所述物质和所述第一金属带在所述辊的所述外圆周表面的所述一部分与所述热感应元件之间被驱动。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备还包括适于拉紧所述第一金属带的至少一个拉紧装置。

6.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备还包括用于从所述第一金属带上移出所述物质的移出装置。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括第二金属带，所述第二金属带具有第一侧和第二侧，在操作中，所述物质被夹持在所述第一金属带的第一侧和所述第二金属带的第一侧之间，并且所述第一金属带经由其第一侧朝向所述辊的所述外圆周表面的所述一部分推动所述物质和所述第二金属带。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第二金属带由细金属纤维制成，并且所述第二金属带是多孔的。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，在操作中，所述多个热感应元件在所述第二金属带中感生出热量以加热所述物质并且并不在所述辊中感生出热量。

10.根据权利要求7或8所述的设备，其中，所述设备具有多个辊，在操作中，所述第二金属带经由其第一侧朝向至少一个辊的外圆周表面的一部分推动所述物质和所述第一金属带。

11.根据权利要求7或8所述的设备，其中，所述设备还包括适于拉紧所述第二金属带的至少一个拉紧装置。

12.根据权利要求7或8所述的设备，其中，所述设备还包括用于从所述第二金属带移出所述物质的移出装置。

13.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备还包括适于从所述设备中去除蒸汽的排气装置。

14.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备还包括适于从所述物质的表面上去除流体的通风机。

15.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备还包括适于将所述物质分布在所述第一金属带的所述第一侧上的装置。

16.根据权利要求1所述的设备，所述非金属辊包括多个突出部和多个通道，所述多个突出部和所述多个通道被布置在所述非金属辊的所述外圆周表面的一部分上，其中，所述通道适于允许待从所述物质中去除的所述流体在操作期间从所述物质中逸出。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述非金属辊能够在100℃到400℃的温度范围下操作。

18.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述突出部由与所述非金属辊的材料不同的材料构成。

19.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述多个突出部包括被基本上沿所述非金属辊的长度布置在所述非金属辊的所述外圆周表面上的脊。

20.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述多个突出部包括在所述非金属辊的所述外圆周表面的一部分上和周围圆周地布置的脊。

21.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述突出部包括杆，并且所述通道包括切口。

22.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述非金属辊进一步包括位于其所述外圆周表面上的套筒，并且所述多个突出部和通道被布置在所述套筒的外表面上。

23.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述非金属辊包括位于所述非金属辊的所述外圆周表面的一部分上的金属层。

24.一种干燥物质的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述物质分布在具有第一侧和第二侧的第一金属带上，所述第一金属带的所述第一侧适于接收所述物质；

经由靠近并围绕能够围绕中心轴旋转的至少一个非金属辊的表面的一部分设置的一个或多个热感应元件在所述第一金属带中感生出热量，以便加热所述物质，从而从所述物质去除流体，其中，通过所述一个或多个热感生元件并不在所述辊中感生出热量；以及

将所述物质经由所述第一金属带的所述第一侧朝向所述辊的外圆周表面的一部分推动。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，至少一个热感应元件被布置在所述辊内，靠近并围绕所述辊的内圆周表面的一部分。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中，至少一个热感应元件被靠近并围绕所述辊的所述外圆周表面的所述一部分布置，并且所述方法还包括下一步骤：在所述辊的所述外圆周表面的所述一部分和所述至少一个热感应元件之间驱动所述物质和所述第一金属带。

27.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述方法还包括拉紧所述第一金属带。

28.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述方法还包括下一步骤：从所述第一金属带上移出所述物质。

29.根据权利要求26所述的方法，其中，所述方法还包括下一步骤：将所述物质夹置在第二金属带的第一侧和所述第一金属带的第一侧之间，并且经由所述第一金属带的第一侧朝向所述辊的所述外圆周表面的一部分推动所述物质和所述第二金属带。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述方法还包括下一步骤：经由所述一个或多个热感应元件在所述第二金属带中感生出热量以加热所述物质，其中，通过所述一个或多个热感应元件并不在所述辊中感生出热量。

31.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述方法还包括下一步骤：经由所述第二金属带的第一侧朝向至少一个辊的外圆周表面的一部分推动所述物质和所述第一金属带，其中，存在多个辊。

32.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述方法还包括拉紧所述第二金属带。

33.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述方法还包括下一步骤：从所述第二金属带中移出所述物质。

34.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述方法还包括下一步骤：经由排气装置去除蒸汽。

35.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述方法还包括下一步骤：经由通风机从所述物质的表面上去除流体。