BR112019010151B1 - Sistema de secagem e método para integrar uma montagem de bomba de calor que opera com um fluido primário em uma usina de secagem - Google Patents

Sistema de secagem e método para integrar uma montagem de bomba de calor que opera com um fluido primário em uma usina de secagem Download PDF

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Abstract

a invenção se refere a um sistema de secagem (1) que compreende uma usina de secagem (2) e uma montagem de bomba de calor (3) que compreende uma ou mais bombas de calor que operam com um fluido primário e que são conectadas a pelo menos duas fontes de calor e pelo menos um dissipador de calor por meio de diversos trocadores de calor em uma rede de fluido, na qual um fluido secundário circula. as fontes de calor podem compreender desumidificação de ponto de condensação em pelo menos um trocador de calor (41) de gás de processo que entra na usina de secagem; e recuperação em outro trocador de calor (42) de calor sensível e/ou latente de gás de escape que sai da usina de secagem. o dissipador de calor pode compreender pré-aquecimento em um trocador de calor (51) de gás de processo usado dentro da usina. ademais, um método de integrar uma montagem de bomba de calor em um sistema de secagem é desenvolvido. pela invenção, é possível aumentar a capacidade da usina de secagem enquanto se reduz a demanda de energia específica.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção, em um primeiro aspecto, se refere a um sistema desecagem que compreende uma usina de secagem e uma montagem de bomba de calor, em que a montagem de bomba de calor inclui pelo menos uma bomba de calor que opera com um fluido primário e que é conectada a pelo menos duas fontes de calor e pelo menos um dissipador de calor por meio de diversos trocadores de calor em uma rede de fluido, na qual um fluido secundário circula. A invenção se refere ainda a um método para integrar a dita montagem de bomba de calor por meio da dita rede de fluido em um sistema de secagem e para operar a dita rede de fluido de modo a aumentar a capacidade da usina de secagem e, ao mesmo tempo, reduzir a demanda de energia específica por unidade de peso de produto seco.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A secagem é um processo de transferência de massa que consiste naremoção de um solvente, em que o solvente é, por exemplo, água e/ou líquidos orgânicos, por evaporação de um produto sólido, semissólido ou líquido a ser seco (o produto a ser seco doravante designado como alimentação), em que todos os ingredientes dispersados na alimentação além do solvente são os sólidos totais (TS) da alimentação, e o solvente pode ser livre e/ou ligado no TS de alimentação. Uma fonte de calor e um agente para remover pelo menos parcialmente o vapor produzido pelo processo são, em geral, envolvidos. Para vaporizar solvente contido em uma alimentação, o calor latente de vaporização deve ser suprido. Há, desse modo, dois fatores de controle de processo importantes que tipicamente entram na operação de unidade de secagem: (a) transferência de calor para fornecer o calor latente necessário de vaporização, (b) movimento de solvente e/ou vapor de solvente através do produto a ser seco e, então, na direção contrária do mesmo para efetuar separação de pelo menos uma parte do solvente do TS. No caso mais comum, uma corrente de gás, por exemplo, ar (essa corrente de gás doravante designada como ar ou gás de processo), fornece o calor por convecção e se desloca na direção contrária ao vapor, por exemplo, no caso de água como umidade. Esse procedimento é aplicado em muitos processos de secagem diferentes que compreendem, porém, sem limitação, secagem por aspersão, secagem do tipo flash, secagem por fluidização em espiral, secagem por rotação, secagem por correia e secagem por convecção.
[003] Um processo de secagem por aspersão é definido como um processo emque uma alimentação a) tem ou uma consistência pastosa ou líquida, b) tem capacidade de ser transportada ou, de preferência, bombeada, c) tem capacidade de ser dispersada em uma corrente de gás, d) que consiste em um solvente e substâncias líquidas ou pastosas ou semissólidas ou sólidas dispersadas nesse solvente, é colocada em contato com uma entrada de gás de processo, que foi aquecida anteriormente a fim de fornecer energia térmica para a alimentação com o propósito de evaporação de uma parte do solvente e, subsequentemente, para absorver a parte evaporada do solvente para realizar o processo de secagem por aspersão no processo de exaustão de gás. As substâncias dispersadas e alguns resíduos do solvente formam um pó final, que é coletado do processo de secagem por aspersão, enquanto algum pó intermediário e/ou final pode ser reciclado dentro do processo de secagem por aspersão.
[004] As usinas de secagem por aspersão podem compreender dispositivos paramanipulação de ar para todas as correntes de ar necessários para o processo (isto é, aquecedor de ar, ventilador de fornecimento, desumidificadores, refrigeradores, e sistemas para limpeza de ar de escape etc., em que o equipamento no presente contexto é designado como unidade de manipulação de ar), manipulação de produto (isto é, bomba de alimentação, atomizador etc.), dispersor de ar, câmara de secagem, recuperação de calor, e recuperação de pó. Todos os sistemas podem ser dotados de equipamento de pós e pré-tratamento, por exemplo, evaporadores, homogeneizadores, secador/refrigerante de leito de fluido, aglomerador, despulverizador e transportador etc., de modo que a usina cumpra com especificações de produto individuais, segurança operacional, e exigências de proteção ambiental. Além disso, as usinas estão disponíveis em versões de ciclo asséptico, semifechado, aberto, fechado.
[005] Muitos tipos de produtos podem ser secos por aspersão dentro deaplicações de laticínios, alimentação, química, agroquímica, energia, biotecnologia, farmacêutica de cuidados com a saúde e muito mais aplicações.
[006] Características de secagem amplamente variáveis e exigências dequalidade dos milhares de produtos a serem secos por aspersão determinam a seleção da tecnologia de atomização (isto é, bocais, partes giratórias etc.), o padrão de fluxo de ar mais adequado, o projeto de câmara de secagem e a configuração de usina de secagem por aspersão que inclui os parâmetros de processo.
[007] As usinas de secagem por aspersão, por exemplo, para a produção de pósde alimento são, em geral, usinas intensivas de energia bem grandes com um consumo de energia específico alto no nível de temperatura alta acima, por exemplo, 250 °C, que é, portanto, a maior parte fornecidas por um processo de combustão de energia primária com altas emissões de CO2. O processo de combustão fornece energia de aquecimento para um gás de processo - na maior parte, ar ambiente - em uma temperatura tão alta quanto necessário para a entrada no processo de secagem, a maior parte, entre cerca de 150 °C e 230 °C, algumas vezes, ainda maior. O gás de processo fornece a energia para evaporar o solvente - mais comumente água - durante o processo de secagem e deixa o processo como gás de escape quente em um nível de temperatura baixo de no máximo entre 65 a 80 °C. Esse nível de temperatura baixo do gás de escape permitiria apenas uma recuperação de calor limitada por transferência de calor para o processo de secagem tão alta quanto 60 a 70% (dependendo da configuração de usina) da energia de aquecimento necessária é necessário em um nível de temperatura mais alto. Comumente, mais de cerca de 60% da energia de aquecimento é subsequentemente perdida com o gás de escape, particularmente na forma de calor latente. Portanto, a demanda de energia específica relacionada à emissão de produto seco é, em geral, mais de 1,1 kWh por kg de produto seco.
[008] No entanto, o gás de processo does não fornece apenas a energia paraevaporar o solvente, mas tem que remover simultaneamente o solvente evaporado enquanto cumpre os requisitos de qualidade de produto para o processo de secagem. Portanto, a capacidade de secagem do gás de processo é inversamente proporcional à pressão parcial de solvente no gás de processo que entra no processo de secagem, e variações dessa pressão parcial de solvente no gás de processo de entrada têm um forte impacto sobre a eficácia do processo de secagem. Posteriormente, a pressão parcial de solvente no gás de processo é designada como umidade e uma redução dessa umidade para um nível almejado designado como desumidificação. Como processos de secagem por aspersão na maior parte empregam configurações de ciclo aberto, as variações diurnas e sazonais das condições climáticas locais afetam amplamente o consumo de energia específico e capacidade do processo de secagem.
[009] Diversas soluções técnicas para reduzir o consumo de energia específicoe/ou aumentar a capacidade de produção de usinas de secagem por aspersão já foram investigadas.
[010] No documento WO 2011/107284 A1, um aparelho de secagem poraspersão é revelado, em que o calor é transferido por troca de calor direta do gás de escape com o propósito de regenerar um dispositivo de desumidificação de adsorção.
[011] O uso de uma bomba de calor para transferência de calor de gás de escapepara a única tarefa de pré-aquecimento de um gás de processo em uma usina de secagem por aspersão é um conceito bem conhecido (Jensen, J.K et al. (2015). A otimização exergoeconômica de uma bomba de calor de compressão de absorção híbrida de amônia-água para fornecimento de calor em uma usina de secagem por aspersão. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 6, 195 a 211).
[012] As soluções de técnica anterior, no entanto, fracassam em maximizarprodução enquanto minimiza concomitantemente consumo de energia específico por todo o tempo de serviço da usina de secagem e durante condições operacionais variáveis, como oscilações climáticas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[013] Em vista do descrito acima, é um objetivo da presente invenção forneceruma solução técnica para reduzir simultaneamente o consumo de energia específico e aumentar a capacidade de processos de secagem apesar de variar condições operacionais.
[014] Para cumprir esse objetivo, um sistema de secagem é fornecido quecompreende uma usina de secagem e uma montagem de bomba de calor, em que a montagem de bomba de calor inclui pelo menos uma bomba de calor que opera com um fluido primário e que é conectada a pelo menos duas fontes de calor e pelo menos um dissipador de calor por meio de diversos trocadores de calor em uma rede de fluido, na qual um fluido secundário circula.
[015] O termo “rede de fluido” deve ser tomado como designando a estruturaintegral criada pela conexão entre a montagem de bomba de calor, fontes de calor e dissipadores de calor por meio de tubulações, dispositivos de controle e trocadores de calor.
[016] Tal rede de fluido integrada tem capacidade de reduzir amplamente epossivelmente eliminar oscilações de capacidade de produção tipicamente ocasionadas por variações de umidade do gás de processo que entra no sistema de secagem e para configurações de ciclo aberto, especialmente causadas por variações climáticas durante todo o ano.
[017] De acordo com uma modalidade preferencial, as pelo menos duas fontesde calor mencionadas acima compreendem desumidificação de ponto de condensação em pelo menos um dos ditos trocadores de calor de gás de processo que entra na usina de secagem; e recuperação em pelo menos um dos ditos trocadores de calor de calor sensível e/ou latente do gás de escape que sai da usina de secagem.
[018] Em outra modalidade preferencial, o pelo menos um dissipador de calormencionado acima compreende pré-aquecimento em pelo menos um dos trocadores de calor de gás de processo usados dentro da usina de secagem.
[019] A montagem de bomba de calor é integrada no sistema de secagem comopara a) garantir que o gás de processo que entra na usina é desumidificado para um nível almejado, e b) os dissipadores de calor conectados à bomba de calor ou bombas de calor da montagem de bomba de calor são aquecidos para os níveis de temperatura necessários. A condição mais rigorosa entre esses dois critérios de dimensionamento deve ser satisfeita em todos os momentos. Portanto, a recuperação de calor do gás de escape que sai da usina é usada, em alguns momentos, quando a carga de desumidificação não é suficiente para fornecer calor suficiente para os dissipadores de calor através da bomba de calor. Consequentemente, isso é uma característica da integração de bomba de calor apresentada no presente documento para equilibrar as duas, ou mais, fontes de calor por todo o ano, resultando nos cenários seguintes: a) o gás de processo que entra na usina e o gás de escape que sai da usina são ambos desumidificados para um nível almejado, b) o gás de processo que entra na usina é desumidificado para um nível almejado enquanto apenas calor sensível é recuperado do gás de escape que sai da usina, c) apenas desumidificação do gás de processo que entra na usina é realizado a um nível almejado, d) apenas calor latente e/ou sensível do ar de escape que sai da usina é recuperado. Observe que os últimos dois cenários usam apenas uma das duas fontes de calor para fornecer toda a carga de aquecimento.
[020] Em uma modalidade adicional, um sistema de recuperação de caloradicional com o uso de um fluido secundário, de preferência, água, para transferir calor do gás de escape para pré-aquecimento do gás de processo é incluído. Essa solução facilita a recuperação de calor, na maior parte calor sensível, do gás de escape quando a quantidade de calor necessária pelo sistema de bomba de calor é significativamente menor que a máxima recuperação de calor possível, o que resultaria em dificuldades para operar a rede de fluido. Ao mesmo tempo, o pré- aquecimento fornecido por esse sistema de recuperação de calor adicional permite elevar a temperatura de gás de processo antes de pré-aquecimento adicional fornecido pela rede de fluido, com redução consequente da carga de aquecimento necessária da bomba de calor.
[021] Em uma modalidade adicional, um dissipador de calor é fornecido na formade pré-aquecimento do gás de processo em pelo menos um dos trocadores de calor antes da desumidificação de ponto de condensação a fim de impedir congelamento em áreas de entrada de gás de processo.
[022] Em uma modalidade adicional, um dissipador de calor é fornecido na formade aquecimento de gás de processo, ou outro gás, em pelo menos um dos trocadores de calor para regeneração de um dessecante de uma unidade de dessecação, em que o dessecante absorve água do gás de processo após a desumidificação de ponto de condensação. Um dispositivo de desumidificação de adsorção pode, desse modo, ser fornecido subsequentemente à desumidificação de ponto de condensação da invenção, em que um dessecante absorve água do gás de processo em uma temperatura de gás constantemente baixa de, por exemplo, entre 20 e 6 °C e uma umidade de, por exemplo, entre 15 e 6 g/kg para desumidificar a entrada de gás de processo ou uma parte do gás de processo para níveis de umidade que correspondem a pontos de condensação abaixo de 0 °C, mas com nenhuma formação de geada, com o propósito de aumentar mais a capacidade de secagem do processo de secagem por aspersão. Como as condições de saída após a desumidificação de ponto de condensação podem ser mantidas em um nível de umidade almejada independentemente de variações sazonais ou diurnas de condições climáticas locais, a desumidificação de adsorção pode ser dimensionada para condições quase constantes, o que permite o uso de um equipamento de dessecante de adsorção muito menor em comparação com usinas convencionais e/ou temperaturas de regeneração menores e/ou taxas de fluxo de ar de regeneração. A energia térmica para aquecer uma corrente de gás de processo usada para a regeneração do dessecante é fornecida pela bomba de calor desta invenção e pode ser considerada como um dissipador de calor fora do processo de secagem por aspersão sensu stricto, pelo qual a bomba de calor é dimensionada de tal maneira que esse calor de regeneração possa ser fornecido além da capacidade de aquecimento da bomba de calor necessária para esse processo. Isso resulta em uma taxa de recuperação de calor aumentada do gás de escape e fornece uma capacidade de secagem aumentada do processo de secagem por aspersão.
[023] Em uma modalidade adicional, uma fonte de calor é fornecida na forma deresfriamento de gás de processo após regeneração de um sorvente de dessecante em pelo menos um dos trocadores de calor, em que o dito dessecante adsorve o vapor de solvente do gás de processo.
[024] De acordo com uma modalidade adicional, uma fonte de calor é fornecidana forma de resfriamento de uma corrente lateral de gás de processo em pelo menos um dos trocadores de calor, opcionalmente para resfriamento e/ou transporte pneumático de um produto seco intermediário e/ou final.
[025] Em uma modalidade adicional, a capacidade de resfriamento da rede defluido pode ser usada para resfriar uma parte do gás de processo após uma desumidificação de adsorção, em que o gás de processo é aquecido devido ao próprio processo de adsorção, para acomodar diversas necessidades de resfriamento no processo de secagem por aspersão, por exemplo, para resfriar o pó por meio de gás de processo frio com baixa umidade relativa.
[026] Em uma modalidade preferencial, a usina de secagem do sistema desecagem compreende um aparelho de secagem por aspersão conectado a pelo menos uma unidade de pré-tratamento e pelo menos uma unidade de recuperação de calor de escape.
[027] Desse modo, um sistema de rede de fluido controlado de modo flexível comuma bomba de calor é integrado a um processo de secagem por aspersão. Com o propósito de elevar o nível de temperatura de energia térmica disponível para pré- aquecer o gás de processo, a rede de fluido é combinada de modo variável com um sistema de desumidificação para a entrada de gás de processo com o propósito de controle de capacidade fornecendo-se a quantidade necessária de energia de resfriamento para a desumidificação de ponto de condensação mencionada acima - enquanto essa energia de resfriamento é recuperada através da bomba de calor - e um sistema de recuperação de calor para o processo de exaustão de gás que recupera possivelmente uma grande parte do calor latente do solvente evaporado. Isso resulta simultaneamente em uma alta taxa de recuperação de calor e uma capacidade de secagem consideravelmente aumentada, com emissão proporcionalmente aumentada de produto seco e baixa demanda de energia específica, bem como dimensões menores de CO2 por unidade de produto seco em comparação com processos de secagem por aspersão convencionais. Deve ser observado que, na presente invenção, uma parte do consumo de calor convencional é substituído por eletricidade que pode ser produzida com um impacto ambiental menor. Pela presente invenção, a demanda de energia específica do processo de secagem relacionada à emissão de produto seco pode ser reduzida em mais de 40% com componentes do estado da técnica e ainda mais com soluções emergentes em comparação com processos de secagem convencionais.
[028] Em uma modalidade adicional, o aparelho de secagem por aspersãocompreende uma câmara de secagem com uma entrada de gás de processo primário para secar gás conectado a pelo menos um dos trocadores de calor e uma entrada de gás de processo secundário em uma saída da câmara de secagem para transporte de material seco conectada a pelo menos um dos trocadores de calor.
[029] Em uma modalidade adicional, o aparelho de secagem por aspersãocompreende ainda pelo menos unidade pós-tratamento dotada de pelo menos uma entrada de gás terciário conectada a pelo menos um dos ditos trocadores de calor, de preferência, também uma entrada de gás quaternário conectada a pelo menos um dos ditos trocadores de calor.
[030] A rede de fluido com o uso de um fluido de transferência de calor que fluiatravés de diversos circuitos de fluido conectados, consequentemente pode ser integrada a múltiplas áreas do processo de secagem por aspersão, em que os processos de transferência de calor ocorrem, com o objetivo de reciclar tanto quanto possível da energia térmica adaptando-se de modo flexível os níveis de temperatura dos circuitos de fluido às fontes de calor e dissipadores de calor disponíveis.
[031] Em uma modalidade adicional, a rede de fluido é usada para conectar abomba de calor a outras usinas de processo além do secador por aspersão (por exemplo, linha de evaporação, resfriamento concentrado, pré-aquecedor de alimentação, linha de pasteurização, etc.) para cobrir as necessidades de resfriamento e/ou aquecimento consequentemente para os níveis de temperatura necessários, para ainda reduzir o consumo de energia em toda a usina que inclui equipamento de processamento a jusante a montante.
[032] Em uma modalidade adicional, uma fonte de calor é fornecida na forma deresfriamento de uma corrente de fluido auxiliar que é um gás ou um líquido.
[033] Em uma modalidade adicional, um dissipador de calor é fornecido na formade aquecimento de uma corrente de fluido auxiliar que é um gás ou um líquido.
[034] Em uma modalidade adicional, a montagem de bomba de calorcompreende pelo menos uma bomba de calor de temperatura alta, em que a bomba de calor ou bombas de calor tem capacidade de fornecer simultaneamente energia de refrigeração de uma temperatura abaixo de 20 °C no respectivo lado frio e energia de aquecimento no respectivo lado quente em níveis de temperatura diferentes para trocadores de calor diferentes, que compreendem pelo menos um nível intermediário entre cerca de 35 a 90 °C e nível de temperatura alta acima de 100 °C, de acordo com as limitações definidas pela bomba de calor específica.
[035] Em uma modalidade adicional, o sistema de secagem é um sistema de ciclofechado no qual o gás de processo é adaptado para ser reciclado na entrada da usina de secagem, e as pelo menos duas fontes de calor compreendem desumidificação de gás de processo em um trocador de calor e uma corrente auxiliar em outro trocador de calor.
[036] Em uma modalidade de tal sistema de ciclo fechado, o dissipador de calorcompreende pré-aquecimento de gás de processo usado dentro da usina de secagem em pelo menos um dos trocadores de calor.
[037] Em uma modalidade adicional, o sistema de secagem é um sistema de ciclo fechado no qual o gás de processo é adaptado para ser reciclado para a entrada da usina de secagem, e uma unidade de dessecação é fornecida, em que as ditas pelo menos duas fontes de calor compreendem desumidificação de gás de processo em um trocador de calor e uma corrente de ar de regeneração da dita unidade de dessecação em outro trocador de calor. O dissipador de calor pode compreender aquecimento da corrente de ar de regeneração para a unidade de dessecação em ainda outro trocador de calor.
[038] Em uma modalidade adicional, a montagem de bomba de calorcompreende pelo menos um dispositivo de controle para a pelo menos uma bomba de calor e tubulação que conecta a pelo menos uma bomba de calor aos trocadores de calor. Vantajosamente, a tubulação é dotada de pelo menos um dispositivo de controle para a operação do fluido secundário.
[039] Para alcançar o objetivo mencionado acima, um método para integrar umamontagem de bomba de calor que opera com um fluido primário em um sistema de secagem que compreende uma usina de secagem é fornecido, em que o dito método compreende as etapas de: se conectar por meio de diversos trocadores de calor em uma rede de fluido, na qual um fluido secundário circula, a) pelo menos duas fontes de calor, em que as ditas fontes de calor compreendem desumidificação de ponto de condensação de gás de processo que entra na usina de secagem, e recuperação de calor sensível e/ou latente de gás de escape que sai da usina de secagem, respectivamente, e b) pelo menos um dissipador de calor que compreende pré- aquecimento de gás de processo usado dentro da usina de secagem, para a montagem de bomba de calor; e controlar a dita rede de fluido por fluxo e temperatura nas respectivas partes da dita rede de fluido para gerenciar a transferência de calor das fontes de calor para o fluido e do fluido para os dissipadores de calor com um objetivo de otimizar a capacidade da usina de secagem e a demanda de energia específica por unidade de peso de produto.
[040] O sistema é, desse modo, controlado por fluxo, direção de fluxo, pressão etemperatura nas respectivas partes da dita rede de fluido para gerenciar transferência de calor de cada uma das diferentes fontes de calor para o fluido, do fluido para o lado de evaporação frio da bomba de calor, de qualquer lado quente da bomba de calor para o fluido, e do fluido para cada um dos trocadores de calor diferentes nas respectivas partes da dita rede de fluido.
[041] Em uma modalidade preferencial, o sistema de secagem é um sistema deciclo aberto e é levada em consideração a umidade absoluta e temperatura do ar ambiente na localidade do sistema de secagem ao otimizar a capacidade da usina de secagem e a demanda de energia específica por unidade de peso de produto.
[042] Em uma modalidade alternativa, o sistema de secagem é um sistema deciclo fechado, e uma corrente auxiliar é fornecida.
[043] Em uma modalidade adicional, uma unidade de dessecação é fornecida, euma corrente de ar de regeneração é fornecida através da unidade de dessecação.
[044] Em uma modalidade adicional, a montagem de bomba de calor é fornecidacomo um aparelho de retromontagem que incorpora um dispositivo de controle e tubulação, e o método compreende ainda as etapas de conectar a tubulação aos trocadores de calor para formar a rede de fluido.
[045] A rede de fluido com múltiplos circuitos integrados que formam um sistemade circuito é flexivelmente controlada por diversos dispositivos de controle, por exemplo, controladores de fluxo, controladores de temperatura, controladores de pressão, tubulações, vasos, bombas, trocadores de calor, e/ou válvulas, de tal maneira que circuitos únicos e/ou combinados possam ser controlados por fluxo, direção de fluxo, pressão e temperaturas. Portanto, a mesma pode ser flexivelmente adaptada a exigências térmicas variantes do processo de secagem que resulta de condições operacionais diferentes, em que as condições dependem de ou são independentemente influenciadas por a) o tipo de produto a ser seco, b) a capacidade como quantidade por unidade de tempo de produto a ser seco, c) condições de usina de secagem além de secagem de produto, d) variações diurnas e sazonais da temperatura de entrada de gás de processo e umidade com o resultado de que as condições de temperatura e umidade do gás de processo que entra na usina de secagem após a desumidificação de ponto de condensação devem ser consideradas como mais ou menos constantes em um nível controlado e ajustável. Essa maneira de controlar a rede de fluido, portanto, sempre fornece possivelmente capacidade de resfriamento variante necessária para desumidificação de ponto de condensação da entrada de gás de processo para manter a umidade de ar de secagem em todos os momentos sob um valor controlado. Ao mesmo tempo, o lado frio da bomba de calor fornece gás de processo seco, frio o suficiente se necessário para propósitos de resfriamento diferentes no processo de secagem por aspersão, por exemplo, para resfriamento e/ou transporte pneumático do pó final e/ou intermediário. Juntos, isso resulta em um aumento de capacidade de secagem considerável do processo de secagem por aspersão.
[046] A energia de refrigeração para a desumidificação de ponto de condensaçãoda entrada de gás de processo é fornecida por uma parte do sistema de circuito integrado com o uso do fluido resfriado que é o dito fluido secundário, o resfriamento desse fluido é fornecido pelo lado de evaporação frio da bomba de calor, o que permite reciclar a energia térmica de um nível de temperatura baixo e o torna disponível em níveis mais altos de temperatura. A bomba de calor pode exigir mais capacidade de resfriamento para propósitos de aquecimento que o necessário para a desumidificação de ponto de condensação desejada da entrada de gás de processo. As variações em níveis de desumidificação de ponto de condensação da entrada de gás de processo podem ser adaptadas modificando-se o fluxo e/ou temperatura do fluido de transferência de calor frio do sistema de circuito integrado. Calor adicional pode ser pelo menos parcialmente obtido do processo de exaustão de gás a fim de recuperar energia térmica em tal nível de temperatura baixo que o mesmo seria, de outro modo, considerado energia de resíduo perdida. O uso combinado de cargas térmicas para a desumidificação de ponto de condensação da entrada de gás de processo e o resfriamento do processo de exaustão de gás juntos em uma rede de fluido integrada aumenta consideravelmente o nível de recuperação de calor em comparação com processos de secagem por aspersão convencionais enquanto também fornece uma capacidade de produção aumentada.
[047] A rede de fluido é controlada de modo que calor suficiente seja extraídodas fontes de calor para fornecer a quantidade necessária de calor para pré- aquecimento do ar de processo para a temperatura máxima permitida pela bomba de calor, de acordo com as necessidades de processo de secagem e, possivelmente, pré-aquecimento também de correntes adicionais e/ou auxiliares. Tanto a desumidificação de ponto de condensação da entrada de gás de processo quanto a recuperação de calor do processo de exaustão de gás, bem como todos os processos de transferência de calor, em que uma corrente lateral de gás de processo é resfriada pela rede de fluido, devem ser considerados como fontes de calor do processo de secagem por aspersão. Os dissipadores de calor do processo de secagem por aspersão também são todas operações de transferência de calor, em que a entrada de gás de processo ou outras correntes laterais de gás de processo, que são necessárias para a operação do processo de secagem por aspersão, são aquecidos pela rede de fluido sistema, por exemplo, um pré-aquecimento inicial da entrada de gás de processo a pelo menos acima 6 °C, quando o ar ambiente está abaixo de, por exemplo, 4 °C devido a condições diurnas ou sazonais, a fim de impedir congelamento nas áreas de entrada de gás de processo.
[048] Em geral, o equilíbrio de energia do processo de secagem por aspersãomostra que mais energia térmica está disponível a partir de fontes de calor de temperatura baixa do processo de secagem por aspersão em comparação com a energia térmica, que é transferível para os dissipadores de calor do processo de secagem por aspersão, uma vez que o fator limitante para essa recuperação de calor é a temperatura máxima que pode ser fornecida pela bomba de calor.
[049] A bomba de calor é dimensionada para fornecer em qualquer momentopelo menos tal capacidade de pré-aquecimento que é possível para transferência para os dissipadores de calor do processo de secagem por aspersão de acordo com os níveis de temperatura disponíveis fornecidos pelo lado quente da bomba de calor. Se a bomba de calor ainda fornecer energia térmica para outros propósitos de aquecimento fora do processo de secagem por aspersão, a bomba de calor pode ser dimensionada em conformidade. De modo subsequente, a bomba de calor é dimensionada de modo que a mesma possa fornecer, em qualquer momento, pelo menos tal capacidade de resfriamento, que é necessária para a desumidificação de ponto de condensação da entrada de gás de processo a fim de aumentar a capacidade de secagem do processo de secagem por aspersão. Qualquer necessidade por carga térmica adicional para fornecer a capacidade de aquecimento necessária que resulta do dimensionamento da bomba de calor pode ser consequentemente coberta recuperando-se energia térmica de fontes de calor do processo de secagem por aspersão ou para outros propósitos de resfriamento fora do processo de secagem por aspersão.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[050] A invenção será descrita em maiores detalhes abaixo por meio deexemplos não limitantes de modalidades atualmente presenciais e em referência aos desenhos esquemáticos, nos quais:A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema de secagem de técnica anterior;A Figura 2 mostra uma vista esquemática dos componentes principais de um sistema de secagem em uma primeira modalidade da presente invenção;A Figura 3 mostra uma vista esquemática dos componentes principais em um sistema de secagem de ciclo aberto em uma segunda modalidade da invenção;A Figura 4 mostra uma vista esquemática dos componentes principais em um sistema de secagem de ciclo fechado em uma terceira modalidade da invenção;A Figura 5 mostra uma vista esquemática dos componentes principais em um sistema de secagem de ciclo aberto que incorpora uma unidade de dessecação, em uma quarta modalidade da invenção;A Figura 6 mostra uma vista esquemática dos componentes principais em um sistema de secagem de ciclo fechado que incorpora uma unidade de dessecação, em uma quinta modalidade da invenção; A Figura 7 mostra uma vista esquemática de um sistema de secagem em uma sexta modalidade, que incorpora uma usina de secagem por aspersão; eA Figura 8 mostra uma vista esquemática de um sistema de secagem em uma sétima modalidade, que incorpora uma usina de secagem por aspersão e uma unidade de dessecação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[051] A Figura 1 mostra uma vista esquemática dos componentes principais deuma usina de secagem que compreende um aparelho de secagem por aspersão 2.
[052] De uma maneira conhecida por si só, o aparelho de secagem por aspersão2 compreende uma câmara de secagem 21 e uma entrada primária 22 para ar/gás de processo, que tipicamente inclui um dispersor de ar/gás. É observado que o termo “gás” será usado junto com o termo “ar” como “ar/gás” e deve ser interpretado como abrangendo qualquer gás que é adequado como gás de processo em tal aparelho de secagem por aspersão.
[053] A câmara de secagem 21 também incorpora meios de atomização (nãomostrado), como bocais e/ou uma roda atomizadora. O termo “usina de secagem” se destina a abranger tais usinas na qual um material particulado ou em pó é processado. O material pode ou ser fornecido como uma alimentação de material particulado ou em pó, ou como uma alimentação líquida a ser seca. A usina de secagem também se destina a cobrir resfriamento do material particulado. Além disso, ou em alternativa ao aparelho de secagem por aspersão descrito, tal usina poderia incluir um ou mais leitos de fluido, secadoras do tipo flash etc.
[054] Na extremidade inferior da câmara de secagem 21, uma saída 23 paramaterial intermediário seco ou semisseco é fornecida. No aparelho de secagem por aspersão mostrado 2, uma unidade pós-tratamento na forma de leito de fluido vibratório ou estático 24 é fornecida. Em uma extremidade, o leito de fluido vibratório ou estático 24 recebe material seco ou semisseco da saída 23 da câmara de secagem 21 para tratamento adicional do material, que deve, então, ser coletado em uma saída na outra extremidade do leito de fluido vibratório ou estático 24.
[055] Além disso, o aparelho de secagem por aspersão 2 compreende uma sériede unidades de recuperação de pó que incluem diversas unidades de filtro, ciclones e/ou filtros de bolsa, ou qualquer combinação dos mesmos. No sistema de técnica anterior da Figura 1, um ciclone 25 é mostrado, no qual gás de processo dispendido com partículas arrastadas no gás de processo é conduzido. O gás de processo conduzido para o ciclone 25 pode, como mostrado, se originar da câmara de secagem 21 ou do leito de fluido vibratório ou estático 24. O ciclone 25 é conectado a um filtro de bolsa 26, tanto com o propósito de recuperar ou coletar partículas do gás de processo dispendido (não mostrado), a partir do qual o gás de escape é descarregado, ou para os arredores ou para ser reciclado, por exemplo, no caso de um sistema de ciclo fechado no qual o gás de escape que sai do aparelho de secagem por aspersão é reutilizado como gás de processo.
[056] Diversas linhas de transporte conectam as unidades de operação entre side uma maneira conhecida por si só e não serão descritas em detalhes.
[057] A montante do aparelho de secagem por aspersão 2, diversas unidades deoperação para lidar com gás de processo recebido são fornecidas. A configuração de tais unidades de operação depende do gás de processo utilizado na usina de secagem. Em usinas de ciclo aberto, o gás de processo é tipicamente ar ambiente extraído dos arredores da usina de secagem, enquanto nas usinas de ciclo fechado ou ciclo semifechado, o gás de processo ou uma parte do mesmo é o gás de escape que sai da usina de secagem na extremidade a jusante, possivelmente após tratamento subsequente.
[058] Na usina de secagem de técnica anterior mostrada na Figura 1, asunidades de operação a montante do aparelho de secagem por aspersão 2 incluem um ambiente de ar 80 com um filtro 81 ao qual o gás de processo é suprido na forma de ar ambiente dos arredores.
[059] A fim de pré-aquecer o gás de processo, isto é, a fim de proteger a usinade secagem de congelamento, um trocador de calor 61a é acoplado a um fornecimento de calor externo (não mostrado).
[060] A jusante do ambiente de ar 80, outro trocador de calor 61b é acoplado aum fornecimento de calor externo (não mostrado) que fornece ar de secagem a ser suprido através da entrada de gás de processo primário 22 e para a câmara de secagem 21 do aparelho de secagem por aspersão 2. Tais usinas de secagem por aspersão, por exemplo, para a produção de pós de alimento são, em geral, usinas intensivas de energia bem grandes com um consumo de energia específico alto em nível de temperatura alta de acima, por exemplo, de 250 °C. O fornecimento de calor externo para o trocador de calor 61b é tipicamente fornecido por um processo de combustão de energia primária com altas emissões de CO2. O processo de combustão fornece energia de aquecimento para um gás de processo - na maior parte, ar ambiente - em uma temperatura tão alta quanto necessário para a entrada no processo de secagem, a maior parte, entre cerca de 150 °C e 230 °C, algumas vezes, ainda maior. O gás de processo fornece a energia para evaporar o solvente - na maior parte água - durante o processo de secagem e sai do processo como gás de escape quente em um nível de temperatura baixo de, em grande parte, entre 65 a 80 °C.
[061] Trocadores de calor adicionais 61c, 61d e 61e são fornecidos na saída 23da câmara de secagem 21 e nas extremidades de entrada e saída, respectivamente, do fluidizante 24. Todos esses trocadores de calor 61c-61e são também conectados a fornecimentos de calor externos. O trocador de calor 61e é precedido por um trocador de calor 61f acoplado a um fornecimento de resfriamento externo (não mostrado) que oferece resfriamento do ar que sai do ambiente de ar 80 no caso de a temperatura do ar nesse estágio ser muito alta ou se o ar precisar ser desumidificado.
[062] Equipamento a montante ou a jusante também pode estar presente, masnão é relevante para a presente invenção a ser descrita a seguir. Quaisquer componentes do aparelho de secagem por aspersão 2, como descrito em detalhes acima em referência à Figura 1, serão referenciados a seguir, mesmo se não representados nas Figuras 2 a 8.
[063] Na Figura 2, os componentes principais de um sistema de secagem, emgeral, designados como 1 em uma primeira modalidade da presente invenção são mostrados.
[064] O sistema de secagem 1 compreende uma usina de secagem, em geral,designada como 2, que pode compreender um aparelho de secagem por aspersão como na usina de secagem de técnica anterior descrita acima.
[065] A usina de secagem 2 é conectada a uma montagem de bomba de calor 3que inclui pelo menos uma bomba de calor 30 que opera com um gás de ciclo como fluido primário.
[066] No sistema de secagem 1 dessa primeira modalidade, a bomba de calor 30da montagem de bomba de calor 3 é conectada a um dispositivo de controle 31 e através de tubulação 32 como parte de uma rede de fluido para duas fontes de calor e um dissipador de calor por meio de diversos trocadores de calor na dita rede de fluido.
[067] Na modalidade mostrada, o dispositivo de controle 31 é mostrado integradoà montagem de bomba de calor 3, por exemplo, a fim de formar parte de uma montagem complementar a ser conectada com a usina de secagem como um aparelho de retromontagem. No entanto, o dispositivo de controle também pode ser fornecido separadamente. De modo correspondente, a dita rede de fluido ou partes da mesma, como a tubulação associada 32, também pode ser fornecida como parte da montagem de bomba de calor 3.
[068] Um fluido secundário circula na rede de fluido para fornecer a transferênciade calor entre as fontes de calor e o dissipador de calor. O fluido de transferência de calor pode ser escolhido de acordo com as exigências específicas e um exemplo é uma solução à base de água que presenta uma capacidade de calor específica alta entre aproximadamente 3,0 a 4,19 kJ/kgK enquanto tem capacidade de operar entre 0 °C e a temperatura máxima permitida pela bomba de calor.
[069] A montagem de bomba de calor 3 compreender pelo menos uma bombade calor de temperatura alta, em que a bomba de calor ou bombas de calor têm capacidade de fornecer simultaneamente energia de refrigeração de uma temperatura abaixo de 20 °C no respectivo lado frio e energia de aquecimento no respectivo lado quente em níveis de temperatura diferentes para trocadores de calor diferentes, que compreende pelo menos um nível intermediário entre cerca de 35 a 90°C um nível de temperatura alta que excede 100 °C.
[070] As duas fontes de calor da primeira modalidade compreendemdesumidificação de ponto de condensação de gás de processo que entra na usina de secagem em um primeiro trocador de calor de fonte de calor 41; e recuperação de calor sensível e/ou latente de gás de escape que sai da usina de secagem em um segundo trocador de calor de fonte de calor 42.
[071] O dissipador de calor da primeira modalidade compreende pré-aquecimento de gás de processo usado dentro da usina de secagem em um primeiro trocador de calor de dissipador de calor 51.
[072] Agora, em referências às modalidades adicionais do sistema de secagemda presente invenção, é observado que elementos que têm a mesma função ou função análoga como na usina de secagem da Figura 1 e na primeira modalidade mostrada na Figura 2 têm os mesmos números de referência por todo o documento, mesmo se variações estiverem presentes. Apenas diferenças entre as modalidades serão descritas em detalhes.
[073] Na segunda modalidade mostrada no fluxograma da Figura 3, o sistema desecagem 1 é um sistema de secagem de ciclo aberto no qual desumidificação do gás de processo de entrada é utilizada como uma primeira fonte de calor, como retratado no primeiro trocador de calor de fonte de calor 41, e o gás de escape que sai da usina de secagem 2 é recuperado como a segunda fonte de calor por meio do segundo trocador de calor de fonte de calor 42. A energia de calor gerada pela montagem de bomba de calor 3 é utilizada no presente documento para pré-aquecimento do gás de processo no primeiro trocador de calor de dissipador de calor 51. A fim de obter a temperatura necessária do gás de secagem a ser introduzido como gás de processo primário na usina de secagem 2, um fornecimento de calor externo 62 aquece o gás de processo através do trocador de calor 61.
[074] Agora, em relação à terceira modalidade mostrada na Figura 4, o sistema de secagem 1 é um sistema de ciclo fechado, no qual o gás de processo é adaptado para ser reciclado para a entrada da usina de secagem. Nessa modalidade, as duas fontes de calor compreendem desumidificação de gás de processo em um primeiro trocador de calor de fonte de calor 41 e uma corrente auxiliar em um terceiro trocador de calor de fonte de calor 43. Como na segunda modalidade, o dissipador de calor compreende pré-aquecimento de gás de processo usado dentro da usina de secagem no primeiro trocador de calor de dissipador de calor 51, após o qual um fornecimento de calor externo 62 através do trocador de calor 61 fornece o aumento de temperatura final do gás de processo.
[075] A Figura 5 representa uma quarta modalidade do sistema de secagem 1 deacordo com a invenção. Nesse sistema de secagem, uma unidade de dessecação 7 é fornecida, por exemplo, que compreende uma roda de dessecante que é bem conhecida como tal. O dessecante adsorve a água do gás de processo após uma desumidificação de ponto de condensação. As fontes de calor incluem, como na primeira e na segunda modalidades, umidificação de ponto de condensação e recuperação de escape por meio de trocadores de calor 41, 42. Um dissipador de calor está, como apresentado acima, no pré-aquecimento realizado no trocador de calor 51. Além disso, um dissipador de calor é fornecido na forma de aquecimento de ar no trocador de calor pré-dessecante 58.
[076] Na Figura 6, uma quinta modalidade do sistema de secagem 1 inclui oscomponentes da quarta modalidade; no entanto, como um sistema de ciclo fechado. As duas fontes de calor compreendem desumidificação de gás de processo em um trocador de calor 41 e uma corrente de ar de regeneração da unidade de dessecação 7 em outro trocador de calor, quarto trocador de calor de fonte de calor 44. O dissipador de calor compreende aquecimento da corrente de ar de regeneração para a unidade de dessecação 7 no trocador de calor pré-dessecante 59.
[077] Nas Figuras 7 e 8, a integração de uma montagem de bomba de calor 3 emuma usina de secagem, como representado no aparelho de secagem por aspersão de técnica anterior 2 da Figura 1, é mostrada.
[078] Na sexta modalidade da Figura 7, diversos dissipadores de calor sãoutilizados, a saber, para pré-aquecimento da entrada de gás de processo primário 22 para secar gás para a câmara de secagem 21 por meio de trocadores de calor 51, 52; como aquecedores de uma corrente lateral para entrada de gás de processo secundário na saída 23 da câmara de secagem 21 para transporte de material seco ou semisseco por meio de trocador de calor 54; e para aquecimento de correntes laterais para uma respectiva extremidade do fluidizante 24 em uma entrada de gás terciário e quaternário por meio de trocadores de calor 53, 55.
[079] Na sétima modalidade mostrada na Figura 8, uma fonte de calor adicionalé fornecida por resfriamento de uma corrente lateral de gás de processo em um quinto trocador de calor de fonte de calor 45.
[080] O indivíduo versado na técnica percebe que a presente invenção não é, denenhuma maneira, limitada às modalidades preferenciais descritas acima. Pelo contrário, muitas modificações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações anexas.NÚMEROS DE REFERÊNCIA1 sistema de secagem2 usina de secagem / aparelho de secagem por aspersão21 câmara de secagem22 entrada de gás de processo primário23 saída de câmara de secagem24 fluidizante25 ciclone26 filtro de bolsa27 montagem de bomba de calor30 bomba de calor31 dispositivo de controle para montagem de bomba de calor32 tubulação para montagem de bomba de calor41 primeiro trocador de calor de fonte de calor 42 segundo trocador de calor de fonte de calor43 terceiro trocador de calor de fonte de calor44 quarto trocador de calor de fonte de calor45 quinto trocador de calor de fonte de calor51 primeiro trocador de calor de dissipador de calor52 segundo trocador de calor de dissipador de calor53 terceiro trocador de calor de dissipador de calor54 quarto trocador de calor de dissipador de calor55 quinto trocador de calor de dissipador de calor56 sexto trocador de calor de dissipador de calor57 sétimo trocador de calor de dissipador de calor58 trocador de calor pré-dessecante59 trocador de calor pré-dessecante61a-f trocadores de calor para aquecimento/resfriamento externo na técnica anterior61 trocador de calor para fornecimento de calor externo62 fornecimento de calor externo63 trocador de calor externo64 unidade de dessecação80 ambiente de ar81 filtro

Claims (13)

1. Sistema de secagem (1) caracterizado por compreender uma usina de secagem (2) e uma montagem de bomba de calor (3), em que a usina de secagem opera com um gás de processo e a montagem de bomba de calor (3) inclui pelo menos uma bomba de calor (30) que opera com um fluido primário e que é conectada a pelo menos duas fontes de calor e pelo menos um dissipador de calor por meio de diversos trocadores de calor (41-45, 51-59) em uma rede de fluido com circuitos fisicamente interconectados, na qual um fluido secundário circula,em que o sistema é configurado para ser controlado por fluxo, direção de fluxo, pressão e temperatura nas respectivas partes da dita rede de fluido para gerenciar transferência de calor de cada uma das diferentes fontes de calor para o fluido secundário, do fluido secundário para o lado da evaporação fria da bomba de calor, de um lado quente da bomba de calor para o fluido secundário e do fluido secundário para cada um dos diferentes dissipadores de calor nas respectivas partes da dita rede de fluido,em que as ditas pelo menos duas fontes de calor compreendem- desumidificação de ponto de condensação em pelo menos um dos ditos trocadores de calor (41) de gás de processo que entra na usina de secagem; e- recuperação em pelo menos um dos ditos trocadores de calor (42) de calor sensível e/ou latente de gás de escape que sai da usina de secagem,em que o dito pelo menos um dissipador de calor compreende pré- aquecimento em pelo menos um dos ditos trocadores de calor (51) de gás de processo usado dentro da usina de secagem.
2. Sistema de secagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um dissipador de calor ser fornecido na forma de pré-aquecimento do dito gás de processo em pelo menos um dos ditos trocadores de calor (56) antes da dita de- sumidificação de ponto de condensação a fim de impedir congelamento em áreas de entrada de gás de processo.
3. Sistema de secagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um dissipador de calor ser fornecido na forma de aquecimento de gás de processo em pelo menos um dos ditos trocadores de calor (57, 58) para regeneração de um dessecante de uma unidade de dessecação (7), em que o dito dessecante absorve água do dito gás de processo após a dita desumidificação de ponto de condensação.
4. Sistema de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o resfriamento de ar ser fornecido em um trocador de calor externo (63) após regeneração de um sorvente dessecante, em que o dito dessecante sorve o vapor de solvente do dito gás de processo após a condensação.
5. Sistema de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por uma fonte de calor ser fornecida na forma de resfriamento de uma corrente lateral de gás de processo em pelo menos um dos ditos trocadores de calor (45), opcionalmente para resfriamento e/ou transporte pneumático de um produto seco intermediário e/ou final.
6. Sistema de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a usina de secagem do sistema de secagem compreender um aparelho de secagem por aspersão (2) conectado a pelo menos uma unidade de pré-tratamento e pelo menos uma unidade de recuperação de calor de escape.
7. Sistema de secagem, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o aparelho de secagem por aspersão (2) compreender uma câmara de secagem (21) com uma entrada de gás de processo primário (22) para secar gás conectada a pelo menos um dos ditos trocadores de calor (51, 52) e uma entrada de gás de processo secundário em uma saída (22) da câmara de secagem (21) para transporte de material seco conectado a pelo menos um dos ditos trocadores de calor (54).
8. Sistema de secagem, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o aparelho de secagem por aspersão (2) compreender ainda pelo menos unidade pós-tratamento (24) dotada de pelo menos uma entrada de gás terciário conectada a pelo menos um dos ditos trocadores de calor (53), de preferência, também uma entrada de gás quaternário conectada a pelo menos um dos ditos trocadores de ca- lor (45, 55).
9. Sistema de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por a montagem de bomba de calor (3) compreender pelo menos uma bomba de calor de temperatura alta (30), em que a bomba de calor ou bombas de calor têm capacidade de fornecer simultaneamente energia de refrigeração de uma temperatura abaixo de 20 °C no respectivo lado frio e energia de aquecimento no respectivo lado quente em níveis de temperatura diferentes para trocadores de calor diferentes, que compreende pelo menos um nível intermediário entre cerca de 35 a 90 °C um nível de temperatura alta que excede 100 °C.
10. Sistema de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a montagem de bomba de calor (3) compreender pelo menos um dispositivo de controle (31) para a pelo menos uma bomba de calor (30) e tubulação (32) que conecta a pelo menos uma bomba de calor (30) aos trocadores de calor (41-45, 51-59).
11. Método para integrar uma montagem de bomba de calor que opera com um fluido primário em uma usina de secagem, que resulta em um sistema de secagem, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito método é caracterizado por compreender as etapas de- conectar por meio de diversos trocadores de calor em uma rede de fluido, na qual um fluido secundário circula, a) pelo menos duas fontes de calor, em que as ditas fontes de calor compreendem desumidificação de ponto de condensação de gás de processo que entra na usina de secagem, e recuperação de calor sensível e/ou latente de gás de escape que sai da usina de secagem, respectivamente, e b) pelo menos um dissipador de calor que compreende pré-aquecimento de gás de processo usado dentro da usina de secagem, para a montagem de bomba de calor;- controlar a dita rede de fluido por fluxo e temperatura nas respectivas partes da dita rede de fluido para gerenciar transferência de calor das fontes de calor para o fluido e do fluido para os dissipadores de calor com uma vista para otimizar a capacidade da usina de secagem e a demanda de energia específica por unidade de peso de produto.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o sistema de secagem ser um sistema de ciclo aberto, e em que é levada em consideração a umidade absoluta e a temperatura do ar ambiente na localidade do sistema de secagem ao otimizar a capacidade da usina de secagem e a demanda de energia específica por unidade de peso de produto.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado por a montagem de bomba de calor ser fornecida como um aparelho de retromontagem que incorpora um dispositivo de controle e tubulação, e em que o método compreende ainda as etapas de que conectam a tubulação aos trocadores de calor para formar a rede de fluido.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020003232A2 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 Solwa S.R.L. A drying apparatus for wet matrices and a relative drying method of wet matrices
JP7205165B2 (ja) * 2018-10-31 2023-01-17 日本製鉄株式会社 木質バイオマス原料の乾燥設備
WO2021129926A1 (en) 2019-12-23 2021-07-01 Gea Process Engineering A/S An apparatus for providing a crystaline powder of a material
DE102021123631A1 (de) 2021-09-13 2023-03-16 Lübbers Anlagen- und Umwelttechnik GmbH Trocknungsvorrichtung zum Bereitstellen eines Prozessgases für eine Trockneranlage
WO2023083423A1 (en) 2021-11-12 2023-05-19 Gea Process Engineering A/S An efficient heat pump-based heating system with heat recovery
SE2251074A1 (en) * 2022-09-15 2024-03-16 Munters Netherlands B V A spray dryer arrangement and a method of controlling such an arrangement

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1391485A (fr) 1964-04-28 1965-03-05 Procédé et installation de séchage de bois
US3965696A (en) 1973-12-21 1976-06-29 Thomason Harry E Crop drying (food preserving) apparatus
US4173924A (en) * 1978-03-01 1979-11-13 Schweitzer Industrial Corporation Paint spray booth with air supply system
DE2922179C2 (de) 1979-05-31 1986-05-28 GEA Luftkühlergesellschaft Happel GmbH & Co KG, 4630 Bochum Einrichtung zum Temperieren der durch eine Horde beim Hordendarren landwirtschaftlicher Güter hindurchgeführten Trockungsluft
JPS6019430B2 (ja) 1980-07-03 1985-05-16 三菱電機株式会社 乾燥装置
FR2535445B1 (fr) * 1982-10-28 1987-10-16 Conditionair Sa Installation de sechage
JPS61291871A (ja) 1985-06-18 1986-12-22 株式会社 前川製作所 空気の除湿乾燥用のヒ−トポンプ装置
DE3612907A1 (de) * 1986-04-17 1987-11-12 Thermo Consulting Heidelberg Anlage zur rueckgewinnung von in der abluft der trockner von papiermaschinen enthaltener abwaerme
DE4003446A1 (de) * 1989-05-17 1991-08-08 Curtius Friedrich Verfahren zur erzeugung von kaelte und zur umwandlung des vorhandenen energiepotential in nutzbare waerme und energie
JP3197988B2 (ja) 1993-06-11 2001-08-13 株式会社前川製作所 ヒートポンプ利用の塗型乾燥方法及び装置
ES2194965T3 (es) * 1996-10-09 2003-12-01 Sulzer Chemtech Ag Instalacion de destilacion.
JPH1163818A (ja) * 1997-08-27 1999-03-05 Iseki & Co Ltd 穀物乾燥装置
DE19804949A1 (de) 1998-02-07 1999-08-12 Lurgi Entsorgungstechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von organischen Abfällen
SG83158A1 (en) * 1998-12-12 2001-09-18 Univ Singapore A modular heat pump system for drying and air-conditioning
DE20008740U1 (de) 2000-05-17 2000-08-24 Platsch Hans G Heißluft-Trockeneinrichtung
JP3693582B2 (ja) 2001-03-02 2005-09-07 株式会社荏原製作所 乾燥貯蔵装置及び貯蔵物の乾燥方法
US6644059B2 (en) * 2001-05-16 2003-11-11 Ebara Corporation Dehumidifying apparatus
JP2003130493A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Arai Yasuhiko 除湿機
JP2004116899A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプ式乾燥機
US20090113752A1 (en) * 2005-09-30 2009-05-07 Australian Choice Timber Supplies Pty Ltd Factory 6 Method of and System for Controlling a Kiln
CN101240977A (zh) * 2008-03-18 2008-08-13 刘昂峰 自然能源双路循环气流干燥系统
JP5116042B2 (ja) 2008-11-28 2013-01-09 中部電力株式会社 塗装乾燥装置
KR101077183B1 (ko) * 2009-03-09 2011-10-27 김봉석 냉동장치를 이용한 건조기
DK177772B1 (en) 2010-03-05 2014-06-23 Cotes As SPRAY DRYING DEVICE
JP5723132B2 (ja) 2010-10-06 2015-05-27 中電プラント株式会社 洗濯乾燥機
JP2012137201A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 乾燥設備用ヒートポンプシステム、及びこれを備えた乾燥設備、並びに、乾燥設備用ヒートポンプシステムの制御方法
CN202199134U (zh) * 2011-08-12 2012-04-25 启东神农机械有限公司 一种压力喷雾干燥塔
JP5881338B2 (ja) 2011-08-31 2016-03-09 三菱重工業株式会社 熱融通支援装置および熱融通支援システム
CN202521937U (zh) * 2012-03-19 2012-11-07 北京科技大学 热泵循环系统及干燥系统
CN103322725B (zh) * 2012-03-20 2016-01-20 北京科技大学 热泵系统及干燥系统以及方法
JP6068826B2 (ja) * 2012-05-07 2017-01-25 株式会社大川原製作所 乾燥空気の除湿機構が具えられた乾燥システム
EP2796533A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-29 Danieli Corus BV System and method for conditioning particulate matter
CN103277985B (zh) 2013-06-04 2015-04-15 无锡市阳光干燥设备有限公司 多级喷雾流化干燥设备
CN103307866A (zh) * 2013-06-05 2013-09-18 广州德能热源设备有限公司 一种热回收自动除湿的高温热泵烘干机组
CN203572174U (zh) * 2013-06-05 2014-04-30 广州德能热源设备有限公司 一种热回收自动除湿的高温热泵烘干机组
CN203642644U (zh) * 2013-12-26 2014-06-11 陕西国防工业职业技术学院 一种热泵除湿干燥系统
CN105021013B (zh) * 2014-04-23 2017-11-24 中国科学院理化技术研究所 一种带显热回收和多效除湿功能的热泵干燥系统
CN204141974U (zh) * 2014-10-17 2015-02-04 合肥天鹅制冷科技有限公司 快速预热型空气源热泵烘干机
KR101613962B1 (ko) * 2014-11-20 2016-04-20 엘지전자 주식회사 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치 및 이의 제어방법
CN105043077B (zh) * 2015-07-28 2017-05-17 南京航空航天大学 高效回收废热的生物质空气干燥系统及工作方法

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