CN102445066A - 冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，烘箱内设有多组盘管换热器组，盘管换热器组的出口分别设有疏水阀，高温冷凝水接入一效闪蒸罐扩压产生一效闪蒸汽并接入空气预热器，一效闪蒸罐的冷凝水接入二效闪蒸罐继续闪蒸，二效闪蒸汽接入溴化锂制冷机，溴化锂制冷机的冷冻水出口与表面冷却除雾器的冷却器进水口连接，表面冷却除雾器的冷却器出水口与溴化锂制冷机的冷冻水进口连接；自然空气接入表面冷却除雾器除湿后，由鼓风机送入空气预热器，空气预热器的出风口接入空气干燥烘箱的烘箱进气口。该系统既能保证物料的干燥程度达到工艺要求，又能提高蒸汽的利用效率，降低单位产品的能耗。

Description

冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统

技术领域

本发明涉及一种干燥烘箱，特别涉及一种冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统。

背景技术

空气干燥烘箱上设有烘箱进气口、烘箱出气口、湿物料进口和干物料出口，烘箱内通常包括多组并联的盘管换热器组，各盘管换热器组由多个盘管换热器并联而成，各盘管换热器组的进口分别通过蒸汽截止阀与主蒸汽管相连，各盘管换热器的出口分别设有疏水阀，各疏水阀的出口分别接入总冷凝水管。蒸汽流过各盘管换热器时与空气换热而释放潜热后，冷凝成相同压力下的高温冷凝水，高温冷凝水经各疏水阀排入总冷凝水管；空气从烘箱进气口进入，流经各盘管换热器的外表面，经与蒸汽换热后，变成热空气，热空气和潮湿的物料进行热湿交换，带走湿物料的水分后从烘箱出气口流出，实现物料的烘干。

高温冷凝水进入总冷凝水管后，沿程不断压降，部分高温冷凝水闪蒸为蒸汽，体积膨胀1600余倍，流速增加约10倍，致使总冷凝水管中占主导地位的不是冷凝水，而是闪蒸蒸汽，极易形成汽阻；汽阻后疏水阀的背压增加，疏水阀两端压差降低，疏水阀排量下降，导致盘管换热器中产生的冷凝水不能及时排除，换热器效率下降，热空气温度不能达到工艺要求，从而影响正常生产。为保证生产，往往需要开启与疏水阀并联的进行直排，结果是，排出冷凝水的同时蒸汽泄漏，蒸汽顶着冷凝水在总冷凝水管流动，以克服汽阻阻力；虽保证了生产，但蒸汽利用率降低，单位产品蒸汽消耗增加。因此现有的系统要么不能正常生产，要么蒸汽浪费严重，且冷凝水显热没有得到充分利用。

自然空气由干空气和水蒸气组成，即自然空气中含有水分，尤其湿度高的季节，含湿量可达20g/Nm³以上，水在气态下比在液态下体积膨胀1600余倍，因此自然空气中的水分占据了一定的体积。空气的相对湿度达到100％时，空气中的水分达到饱和，不再具有从物料中吸湿的能力，此时的空气温度称为露点温度，空气温度下降到露点温度时，空气中的水蒸汽就会凝结成露。空气的相对湿度越低，对物料的干燥能力越强。烘箱在工作过程中，由鼓风机向烘箱内送风，鼓风机在送入干空气的同时，也将水蒸气送入烘箱内，水蒸气不但阻碍空气对物料的吸湿，降低空气的吸湿性能，自身还吸收盘管换热器散发的热量后作为废气排放，浪费了大量的热能；此外，由于水蒸气的存在，鼓风机需要送入更多的空气以满足热湿交换的需要，既增加了电耗，又增加了排风热损失。

根据热力学第二定律，热不能自发地从低温物体转移到高温物体，要实现这个过程，必须消耗一定的功，才能使低温物体的温度更低，达到制冷的目的。溴化锂吸收式制冷机是一种以热源为动力的制冷机，主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器四大部分以及热交换器和溶液泵等设备组成。溴化锂制冷机内部为真空环境，例如蒸发器的壳程保持绝对压力为6.54mmHg，水在5℃沸腾，将冷剂水喷进去就会沸腾蒸发，当温度较高的冷冻水（例如为12℃）流经蒸发器的管程，那么喷淋在铜管外的冷剂水就要从铜管上吸收热量而蒸发，铜管内的冷冻水温度就降低了（12℃→7℃）；冷剂水蒸发后，蒸发器的压力就会升高，为了保持蒸发器内的压力很低（6.54mmHg），吸收器通过喷淋溴化锂浓溶液吸收水蒸汽，吸收水蒸汽后的溴化锂溶液变成稀溶液，浓度降低不能再吸收水蒸气；再通过发生器对稀溶液进行浓缩，发生器通常采用蒸汽为热源，对稀溶液进行加热，使稀溶液中的水分蒸发后溶液得到浓缩，保持吸收能力；发生器分离出的水蒸气在冷凝器中由冷却水进行间接冷却，重新变成液态的冷剂水进入蒸发器喷淋，如此循环不息。因此溴化锂制冷机的外接管路有冷冻水进口、冷冻水出口；冷却水进口、冷却水出口；蒸汽进口、制冷机冷凝水出口。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，既能保证物料的干燥程度和干燥速度达到工艺要求，又能提高蒸汽的利用效率，降低单位产品的能耗。

为解决以上技术问题，本发明所提供的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，包括空气干燥烘箱，所述空气干燥烘箱上设有烘箱进气口、烘箱出气口、湿物料进口和干物料出口，烘箱内设有由多个盘管换热器并联而成的盘管换热器组，各盘管换热器的进口分别通过蒸汽截止阀与主蒸汽管相连，盘管换热器组的出口分别设有疏水阀，其特征在于：还包括一效闪蒸罐、二效闪蒸罐、溴化锂制冷机、表面冷却除雾器、鼓风机和空气预热器，各盘管换热器的疏水阀出口分别接入高温冷凝水管，高温冷凝水管的出口接入一效闪蒸罐扩压产生一效闪蒸汽，一效闪蒸汽由一效闪蒸罐顶部的一效定压溢流阀流出后接入所述空气预热器的预热器进汽口，一效闪蒸罐闪蒸后产生的中温冷凝水接入二效闪蒸罐继续扩压产生二效闪蒸汽，二效闪蒸汽接入所述溴化锂制冷机的蒸汽进口，溴化锂制冷机的冷冻水出口与所述表面冷却除雾器的冷却器进水口连接，表面冷却除雾器的冷却器出水口与溴化锂制冷机的冷冻水进口连接；自然空气经空气过滤器过滤后接入表面冷却除雾器的湿空气入口，表面冷却除雾器的干空气出口接入所述鼓风机，鼓风机的出口接入所述空气预热器的进风口，空气预热器的出风口接入所述空气干燥烘箱的烘箱进气口。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：（1）当用户的主蒸汽压力高、冷凝水温度高余热量大时，即使对高温冷凝水进行一次闪蒸利用仍将面临困境：闪蒸压力高时，闪蒸率低、闪蒸量少、闪蒸汽温度高，闪蒸汽热能可得到比较充分的利用，但排放的冷凝水温度高，无法做到热能的吃干榨尽；闪蒸压力低时，闪蒸量大，闪蒸汽温度低，尽管排放的冷凝水温度也低，但闪蒸汽无法完全被溴化锂制冷机和空气预热器利用，进而导致系统憋压，影响设备正常运行；无论闪蒸压力高或低，都存在难以调和的矛盾。本发明可有效解决此矛盾。（2）在本发明中，盘管换热器使用主蒸汽，所排放的高温冷凝水温度最高接入一效闪蒸罐闪蒸，一效闪蒸汽的压力通过一效定压溢流阀设定，其温度和压力低于主蒸汽，被送至空气预热器对进入烘箱的空气进行预热，提高空气的温度及吸湿性能；（3）一效闪蒸罐闪蒸后产生的中温冷凝水接入二效闪蒸罐继续扩压产生二效闪蒸汽，二效闪蒸汽接入溴化锂制冷机，实现了余热的梯级利用，保证热能吃干榨尽，总体保持了很高的热效率。（4）溴化锂制冷机制得的冷冻水接入表面冷却除雾器，表面冷却除雾器由表面冷却器、除雾器合二为一组成，低温冷冻水进入表面冷却器，与流经表面冷却器的空气进行间接换热，将空气的温度冷却至露点温度以下，空气中的水蒸气凝结成水珠，并沿表冷器壁流入自动排水槽，空气骤冷产生的残余水雾则由除雾器捕捉进入自动排水槽；除湿冷却后的干空气进入鼓风机的吸风口，由鼓风机送往空气预热器，冷却后的干空气温度降低，密度增加，鼓风机效率提高，单位风量电耗降低；（5）空气经过去湿以后，水分含量大幅度下降，干空气含量增高，减少了送风量，也降低了鼓风机的电耗；（6）水蒸气不但阻碍空气对物料的吸湿，降低空气的吸湿性能，自身还吸收盘管换热器释放的热量后作为废气排放，浪费了大量的热能；空气经过去湿以后，经盘管换热器加热后排放到大气中的水蒸汽量下降，排风热损失大幅度下降；（7）从空气预热器出来的干空气进入烘箱中，由于其温度高、含湿量低，吸湿能力强，对物料的干燥效果更好。

作为本发明的优选方案，所述空气预热器的预热器冷凝水出口也接入所述二效闪蒸罐。一效闪蒸汽在空气预热器中经与空气换热释放潜热后产生的中温冷凝水，继续到二效闪蒸罐扩压闪蒸，充分利用其余热。

作为本发明的优选方案，所述二效闪蒸罐的二效罐冷凝水出口及溴化锂制冷机的制冷机冷凝水出口均接入冷凝水泵，所述冷凝水泵的出口接入冷凝水回收系统。低温冷凝水基本没有压力，通过冷凝水泵加压为过冷水，沿程不再闪蒸，避免了汽阻；而且冷凝水温度越低，输送过程中热量损失越小。

作为本发明的优选方案，所述冷凝水泵为汽动冷凝水泵，所述主蒸汽管通过蒸汽截止阀与所述汽动冷凝水泵的蒸汽接口连接。采用汽动冷凝水泵可以使本发明的系统不依赖于电力即可运行。

作为本发明的优选方案，所述盘管换热器组在所述烘箱内设有多组且各组之间相互并联。可以根据负荷的大小，选择盘管换热器组的投用组数。

作为本发明的优选方案，各所述疏水阀的前后分别设有冷凝水截止阀。开启疏水阀前后的冷凝水截止阀后，疏水阀开始工作，关闭疏水阀前后的冷凝水截止阀，就可以对疏水阀进行维护或更换，不影响系统的运行；根据需要还可以同时关闭某盘管换热器的蒸汽截止阀和疏水阀前后的冷凝水截止阀，中止该盘管换热器的运行。

作为本发明的优选方案，所述一效闪蒸罐的一效罐冷凝水进口还与其它就近的换热器疏水阀出口连接。

作为本发明的优选方案，所述一效闪蒸罐底部的中温冷凝水通过前压调节阀组接入二效闪蒸罐，所述前压调节阀组包括前截止阀、前压自动调节阀及后截止阀，所述前截止阀、前压自动调节阀和后截止阀依次串联，所述前压自动调节阀根据一效闪蒸罐的压力高低自动调节开度。一效闪蒸罐和二效闪蒸罐之间的流量可以通过前压调节阀调节，一效闪蒸罐的压力高于设定值时，前压调节阀开度增加，一效闪蒸罐和二效闪蒸罐之间的流量增加；一效闪蒸罐的压力低于设定值时，前压调节阀开度减小，一效闪蒸罐和二效闪蒸罐之间的流量减小。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统的示意图。

图中：1主蒸汽管；2空气干燥烘箱；2a烘箱进气口；2a’烘箱出气口；2b湿物料进口；2b’干物料出口；3盘管换热器；3a蒸汽截止阀；3b疏水阀；3c冷凝水截止阀；4a高温冷凝水管；4b中温冷凝水管；4c低温冷凝水管；5一效闪蒸罐；5a一效罐冷凝水进口；5b一效定压溢流阀；5c前压自动调节阀；5d其他冷凝水；6二效闪蒸罐；6a二效罐冷凝水进口；6b二效定压溢流阀；6c二效罐冷凝水出口；7一效闪蒸汽管；8二效闪蒸汽管；9溴化锂制冷机；9a冷冻水进口；9a’冷冻水出口；9b冷却水进口；9b’冷却水出口；9c蒸汽进口；9c’制冷机冷凝水出口；10冷却塔；10a冷却塔上水管；10a’冷却塔出水管；11表面冷却除雾器；11a冷却器进水口；11a’冷却器出水口；11b湿空气入口；11b’干空气出口；11c自动排水槽；12空气过滤器；13鼓风机；14空气预热器；14a进风口；14a’出风口；14b预热器进汽口；14b’预热器冷凝水出口；15冷凝水泵；15a泵蒸汽接口；16冷凝水回收系统。

具体实施方式

如图1所示本发明的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，包括空气干燥烘箱2、一效闪蒸罐5、二效闪蒸罐6、溴化锂制冷机9、表面冷却除雾器11、鼓风机13和空气预热器14，空气干燥烘箱2上设有烘箱进气口2a、烘箱出气口2a’、湿物料进口2b和干物料出口2b’，烘箱内设有盘管换热器组，盘管换热器组可以为一组，也可以多组并联。各盘管换热器组由多个盘管换热器3并联而成，各盘管换热器3的进口分别通过蒸汽截止阀3a与主蒸汽管1相连，盘管换热器组的出口分别设有疏水阀3b，各疏水阀3b的前后分别设有冷凝水截止阀3c。

各疏水阀3b出口分别接入高温冷凝水管4a，高温冷凝水管4a的出口接入一效闪蒸罐5的一效罐冷凝水进口5a，就近的其他换热器产生的温度较高的其他冷凝水5d也可以进入一效闪蒸罐5闪蒸利用。一效闪蒸罐5顶部的一效定压溢流阀5b出口通过一效闪蒸汽管7接入空气预热器14的预热器进汽口14b，空气预热器14的预热器冷凝水出口14b’接入二效闪蒸罐6。

一效闪蒸罐5底部的中温冷凝水通过前压调节阀组接入中温冷凝水管4b，中温冷凝水管4b的出口接入二效闪蒸罐6的二效罐冷凝水进口6a。前压调节阀组包括前截止阀、前压自动调节阀5c及后截止阀，前截止阀、前压自动调节阀5c和后截止阀依次串联，前压自动调节阀5c根据一效闪蒸罐5的压力高低自动调节开度。一效闪蒸罐5和二效闪蒸罐6之间的流量可以通过前压调节阀调节，一效闪蒸罐5的压力高于设定值时，前压调节阀开度增加，一效闪蒸罐5和二效闪蒸罐6之间的流量增加；一效闪蒸罐5的压力低于设定值时，前压调节阀开度减小，一效闪蒸罐5和二效闪蒸罐6之间的流量减小。

二效闪蒸罐6顶部的二效定压溢流阀6b的出口通过二效闪蒸汽管8接入溴化锂制冷机9的蒸汽进口9c，溴化锂制冷机9的冷冻水出口9a’与表面冷却除雾器11的冷却器进水口11a连接，表面冷却除雾器11的冷却器出水口11a’与溴化锂制冷机9的冷冻水进口9a连接；溴化锂制冷机9中蒸汽冷凝所释放的热量及冷冻水降温所释放的热量由冷却水带走，溴化锂制冷机9的冷却水出口9b’与冷却塔10的冷却塔上水管10a相连接，冷却塔出水管10a’与溴化锂制冷机9的冷却水进口9b连接。

空气过滤器12的出口接入表面冷却除雾器11的湿空气入口11b，表面冷却除雾器11的干空气出口11b’接入鼓风机13，鼓风机13的出口接入空气预热器14的进风口14a，空气预热器14的出风口14a’接入空气干燥烘箱2的烘箱进气口2a。

工作时，自然空气经空气过滤器12过滤后进入表面冷却除雾器11，表面冷却除雾器11由表面冷却器、除雾器合二为一组成，低温冷冻水进入表面冷却器，与流经表面冷却器的空气进行间接换热，将空气的温度冷却至露点温度以下，空气中的水蒸气凝结成水珠，并沿表冷器壁流入自动排水槽11c，空气骤冷产生的残余水雾则由除雾器捕捉进入自动排水槽11c。去湿后的冷空气由鼓风机13送入空气预热器14，预热后的空气进入烘箱，流经各盘管换热器3的外表面，经与蒸汽换热后，温度进一步升高，热空气和潮湿的物料进行热湿交换，带走湿物料的水分后从烘箱出气口2a’流出，实现物料的烘干。

在空气干燥烘箱2中，蒸汽流过各盘管换热器3时与空气换热而释放潜热后，冷凝成相同压力下的高温冷凝水，高温冷凝水经各疏水阀3b排入总冷凝水管，然后进入一效闪蒸罐5扩压产生一效闪蒸汽，一效闪蒸汽由一效闪蒸罐5顶部的一效定压溢流阀5b流出后接入空气预热器14，一效闪蒸汽在空气预热器14中释放潜热后产生的中温冷凝水，继续到二效闪蒸罐6扩压闪蒸成为二效闪蒸汽，二效闪蒸汽由二效闪蒸罐6顶部的二效定压溢流阀6b流出后进入溴化锂制冷机9，溴化锂制冷机9的制冷机冷凝水出口9c’接入低温冷凝水管4c，低温冷凝水管4c接入冷凝水泵15，二效闪蒸罐6的二效罐冷凝水出口6c也接入冷凝水泵15，冷凝水泵15的出口接入冷凝水回收系统16。冷凝水泵15优选为汽动冷凝水泵，主蒸汽管1通过蒸汽截止阀3a与汽动冷凝水泵的泵蒸汽接口15a连接。

以上所述者，仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利范围，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，例如，在鼓风机前设置空气加热器，从溴化锂制冷机9中出来的高温冷却水首先送至空气加热器，在空气加热器中，高温冷却水与冷空气进行间接换热，冷空气的温度得以提升，而高温冷却水释放热量后温度下降，再进入冷却塔冷却，经冷却塔降温后的冷却水从冷却塔出水管流出，重新进入溴化锂制冷机的冷却水进口，空气加热器既回收了高温冷却水的余热，使冷空气温度得到提升，又减轻了冷却塔的负荷，加大了溴化锂制冷机的冷却水进出口温差，降低了冷却塔风机的电耗，又可以减轻冷却水循环泵的功耗。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，包括空气干燥烘箱，所述空气干燥烘箱上设有烘箱进气口、烘箱出气口、湿物料进口和干物料出口，烘箱内设有由多个盘管换热器并联而成的盘管换热器组，各盘管换热器的进口分别通过蒸汽截止阀与主蒸汽管相连，盘管换热器组的出口分别设有疏水阀，其特征在于：还包括一效闪蒸罐、二效闪蒸罐、溴化锂制冷机、表面冷却除雾器、鼓风机和空气预热器，各盘管换热器的疏水阀出口分别接入高温冷凝水管，高温冷凝水管的出口接入一效闪蒸罐扩压产生一效闪蒸汽，一效闪蒸汽由一效闪蒸罐顶部的一效定压溢流阀流出后接入所述空气预热器的预热器进汽口，一效闪蒸罐闪蒸后产生的中温冷凝水接入二效闪蒸罐继续扩压产生二效闪蒸汽，二效闪蒸汽接入所述溴化锂制冷机的蒸汽进口，溴化锂制冷机的冷冻水出口与所述表面冷却除雾器的冷却器进水口连接，表面冷却除雾器的冷却器出水口与溴化锂制冷机的冷冻水进口连接；自然空气经空气过滤器过滤后接入表面冷却除雾器的湿空气入口，表面冷却除雾器的干空气出口接入所述鼓风机，鼓风机的出口接入所述空气预热器的进风口，空气预热器的出风口接入所述空气干燥烘箱的烘箱进气口。

2.根据权利要求1所述的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，其特征在于：所述空气预热器的预热器冷凝水出口也接入所述二效闪蒸罐。

3.根据权利要求1所述的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，其特征在于：所述二效闪蒸罐的二效罐冷凝水出口及溴化锂制冷机的制冷机冷凝水出口均接入冷凝水泵，所述冷凝水泵的出口接入冷凝水回收系统。

4.根据权利要求3所述的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，其特征在于：所述冷凝水泵为汽动冷凝水泵，所述主蒸汽管通过蒸汽截止阀与所述汽动冷凝水泵的蒸汽接口连接。

5.根据权利要求1所述的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，其特征在于：所述盘管换热器组在所述烘箱内设有多组且各组之间相互并联。

6.根据权利要求1所述的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，其特征在于：各所述疏水阀的前后分别设有冷凝水截止阀。

7.根据权利要求1所述的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，其特征在于：所述一效闪蒸罐的一效罐冷凝水进口还与其它就近的换热器疏水阀出口连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝水余热二效闪蒸自然空气除湿预热干燥烘箱系统，其特征在于：所述一效闪蒸罐底部的中温冷凝水通过前压调节阀组接入二效闪蒸罐，所述前压调节阀组包括前截止阀、前压自动调节阀及后截止阀，所述前截止阀、前压自动调节阀和后截止阀依次串联，所述前压自动调节阀根据一效闪蒸罐的压力高低自动调节开度。

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