CN101430161A

CN101430161A - 一种冷凝式干燥方法

Info

Publication number: CN101430161A
Application number: CNA2008102388707A
Authority: CN
Inventors: 吕清刚; 高鸣; 朱建国; 李诗媛; 李云玉; 那永洁; 包绍麟
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2009-05-13

Abstract

本发明公开了一种冷凝式干燥方法，涉及干燥技术，其包括步骤：A)将锅炉排出的热烟气和待干燥的物料分别引入间壁式换热器，锅炉排出的热烟气中的水蒸气含量高于30％；B)使烟气在换热器中冷却至露点，使烟气中的水蒸气凝结；待干燥的物料吸收烟气降温释放的显热和水蒸气凝结释放的潜热，温度升高，水分蒸发，从而被干燥；C)将干燥后的物料，烟气、从物料中蒸发出来的水蒸气、烟气的冷凝液分别引出换热器。本发明方法，充分利用烟气的余热，达到节能、减少成本的目的。

Description

一种冷凝式干燥方法

技术领域

本发明涉及干燥技术领域，是一种物料冷凝式干燥方法。

背景技术

热干燥是一类常用的干燥方法，随着能源供应的紧张和能源价格的上涨，其能耗也成为技术发展的关键之一。

现有技术中常利用余热为热干燥过程提供热量。比如利用换热介质从锅炉烟气中吸热，在干燥器中放热，使物料升温、干燥。但现有的锅炉烟气余热利用大都只利用烟气的显热，烟气降温后温度仍高于水蒸气露点，水蒸气不会凝结下来，而是随烟气排放，这样水蒸气就会带走大量的汽化潜热。

虽然通过用冷媒介质，如冷水、冷空气等可以使烟气温度降至露点以下，回收烟气的显热和潜热，但普通锅炉排烟中的水蒸气含量(以体积计)一般不会超过20％，此时烟气的露点低于60℃，利用途径非常有限，常用的烟气余热利用途径，如加热生活热水、低温地板辐射采暖、加热采暖系统回水、加热补给水、预热空气及热风利用等，利用温度都与60℃的露点温度温差较小，因此通常仅能回收较少的热量。因此，利用途径的局限，是烟气余热深度利用中主要的障碍。

同时由于普通锅炉燃用的燃料中含硫，排烟温度若降至露点以下，会带来低温腐蚀，与采用抗腐蚀材料制作换热器的成本的增加相比，回收的烟气余热显得得不偿失。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷凝式干燥方法，可以深度利用锅炉排烟的余热干燥高含水率物料，充分利用烟气的余热，达到节能的目的。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种冷凝式干燥方法，将锅炉排出的热烟气和待干燥的物料分别引入间壁式换热器，使烟气在换热器中冷却至露点，使烟气中的水蒸气凝结；待干燥的物料吸收烟气降温释放的显热和水蒸气凝结释放的潜热，温度升高，水分蒸发，从而被干燥；将干燥后的物料，烟气、从物料中蒸发出来的水蒸气、烟气的冷凝液分别引出换热器；其中，锅炉排出的热烟气中的水蒸气含量>30％，待干燥的物料吸收的水蒸气凝结释放的潜热多于其吸收的烟气降温释放的显热。

所述的冷凝式干燥方法，其所述锅炉排出的热烟气为经除尘器除尘后的烟气。

所述的冷凝式干燥方法，其所述烟气从间壁式换热器引出后，与经过预热的空气混合，再经烟囱排放。

所述的冷凝式干燥方法，其所述烟气从间壁式换热器引出，其部分或全部经尾部烟道再热后，再经烟囱排放。

所述的冷凝式干燥方法，其所述待干燥的物料为含水率>60％的湿污泥、褐煤、生物质燃料。

所述的冷凝式干燥方法，其所述锅炉用的燃料，为经间壁式换热器干燥过的物料。

本发明方法，充分利用烟气的余热，达到节能、减少成本的目的。

附图说明

图1是本发明的方法示意图；

图2是本发明的实施例示意图。

具体实施方式

见图1，为本发明方法的示意图，其原理是：

由于燃料中含水，或是燃料中氢的燃烧，锅炉的烟气中含有或多或少的水蒸气。锅炉的排烟温度通常为100～250℃，烟气中的水蒸气还处于过热蒸汽状态。如果使烟气温度降到露点温度以下，其中的一部分水蒸气将凝结，释放出大量汽化潜热。燃用含水率较高的燃料的锅炉，或者天热气锅炉，烟气中水蒸气含量较多，常常超过30％，可供回收利用的汽化潜热数量可观，因此可以利用这部分汽化潜热来预干燥燃料、提高入炉燃料的热值，或用来干燥高含水率的物料。

对于水蒸气含量达到30％的烟气，露点接近70℃；水蒸气含量达到50％时，则露点可达80℃；由于烟气中含有微量粉尘和酸性气体，露点还可能上升至90℃。同时，由于高含水率物料的干燥过程，主要是物料中的水分的蒸发过程，此过程需要吸收大量的汽化潜热，同时保持温度不变，这恰恰可以与烟气中的水蒸气凝结过程相互匹配：换热器中一侧发生冷凝放热，另一侧发生蒸发吸热，同时保持温差基本不变。因此，利用这种冷凝与蒸发的相互匹配发明的冷凝式干燥方法为深度利用烟气余热找到了很好的利用途径。

由于天热气含硫极少，对普通锅炉而言，烟气中的水蒸气冷凝导致的低温腐蚀困扰，就不复存在了。而对于燃用污泥的锅炉或焚烧炉，采用冷凝式干燥对污泥进行的预干燥，可使其含水率降低几个百分点，这几个百分点若正处于湿污泥能否自持燃烧的分界点上，对于污泥焚烧炉的意义就是是否需要设置辅助燃料系统的重大差别，因此，在污泥焚烧炉中，深度利用烟气的余热，具有重要的经济价值和现实意义。同时，对于燃用高含水率褐煤的锅炉，深度利用烟气余热对褐煤进行预干燥，则可改善其可磨性、提高入炉褐煤的热值；对于高含水率的生物质，深度利用烟气余热进行预干燥，也可提高其热值，从而提高增加经济性。

由于间壁式换热器排出烟气为饱和状态，烟气在烟囱中将会有水蒸气随着温度降低而继续冷凝，为了避免这个问题，需对烟气进行加温后再经烟囱排放。对烟气加温的手段可以是与经过预热的热空气混合，也可以是将部分或全部的烟气进行加热。无论是空气的预热，还是烟气的再热，热量都来自于通入间壁式换热器之前的温度较高的烟气。由于通入间壁式换热器之前的烟气中含有较多的水蒸气，因此焓值较高，从中吸收部分热量用于直接或通过间接加热水蒸气大量冷凝后的烟气，并不会使其温度大幅度降低。

因此，本发明的冷凝式干燥方法，巧妙利用了冷凝与蒸发过程的相互匹配关系，深度利用了锅炉烟气余热，干燥高含水率物料，节约能源，有利于提高系统经济性。

实施例

见图2，将燃用污泥的锅炉排出的150℃、湿度为50％的烟气11，经除尘器2除尘后，通入间壁式换热器1的一侧，同时将25℃、含水率为80％的湿污泥21送入间壁式换热器的另一侧。

烟气11被污泥冷却，降温至露点，水蒸气冷凝，被过冷至70℃引出间壁式换热器1。污泥21被烟气11间接加热，水分蒸发，被干燥至含水率75％、85℃，排出间壁式换热器1。

烟气11中水蒸气冷凝而成的冷凝液13从换热器1底部引出，污泥21中的水蒸气23从换热器1顶部引出。

将经间壁式换热器1干燥后的污泥22送入锅炉炉膛燃烧，污泥22中剩余的水分随烟气11排出锅炉；含有大量水蒸气的烟气11在间壁式换热器1中冷凝放热，干燥待焚烧的湿污泥21。

为避免间壁式换热器1排出的水蒸气饱和的烟气12在烟囱4中进一步冷凝，加入预热到250℃的热空气31，使烟气12升温至远离露点温度，再经烟囱4排放；热空气31来自于设置在锅炉尾部烟道中的空气加热器，利用流经间壁式干燥器1之前的烟气11进行加热。也可以将部分烟气12送回锅炉尾部烟道再热，再与其余烟气12混合，使烟气升温至远离露点温度。还可以直接将全部烟气12送回锅炉尾部烟道再热。

Claims

1.一种冷凝式干燥方法，其特征在于，将锅炉排出的热烟气和待干燥的物料分别引入间壁式换热器，使烟气在换热器中冷却至露点，使烟气中的水蒸气凝结；待干燥的物料吸收烟气降温释放的显热和水蒸气凝结释放的潜热，温度升高，水分蒸发，从而被干燥；将干燥后的物料，烟气、从物料中蒸发出来的水蒸气、烟气的冷凝液分别引出换热器；其中，

锅炉排出的热烟气中的水蒸气含量>30％，待干燥的物料吸收的水蒸气凝结释放的潜热多于其吸收的烟气降温释放的显热。

2.按权利要求1所述的冷凝式干燥方法，其特征在于，所述锅炉排出的热烟气为经除尘器除尘后的烟气。

3.按权利要求1所述的冷凝式干燥方法，其特征在于，所述烟气从间壁式换热器引出后，与经过预热的空气混合，再经烟囱排放。

4.按权利要求1所述的冷凝式干燥方法，其特征在于，所述烟气从间壁式换热器引出，其部分或全部经尾部烟道再热后，再经烟囱排放。

5.按权利要求1所述的冷凝式干燥方法，其特征在于，所述待干燥的物料为含水率>60％的湿污泥、褐煤、生物质燃料。

6.按权利要求5所述的冷凝式干燥方法，其特征在于，所述锅炉用的燃料，为经间壁式换热器干燥过的物料。