CN102500116B - 高效节能闭式循环喷雾干燥方法与干燥系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效节能闭式循环喷雾干燥方法与干燥系统，喷雾干燥塔、除尘分离器与尾气冷凝器顺序串联，在除尘分离器与冷凝器之间增加设置余热换热器，余热换热器的冷媒通路中为冷凝器尾气，冷媒出口连通至加热器，而热媒通路中为除尘分离器尾气，热媒出口连通至冷凝器的热媒入口。本发明将分离器尾气作为热媒对冷凝器输出的尾气进行预热，也有效降低了进入冷凝器的尾气温度，充分利用了尾气本身的热能，一举两得，同时实现了气体加热、溶剂冷凝两方面的节能；节能效果明显。通过实际运行对比，相同机组可节能30%以上，大大降低了干燥机运行成本，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

高效节能闭式循环喷雾干燥方法与干燥系统
技术领域
本发明涉及干燥设备领域，尤其是闭式循环喷雾干燥系统。
背景技术
喷雾干燥系统通常用来将液态溶液物料进行雾化、同时进行热风干燥，从而形成溶质粉末，通常分为开式喷雾干燥系统和闭式喷雾干燥系统。开式喷雾干燥系统的尾气直接向大气排放，因尾气温度较高，通常在80～140℃，有些尾气温度甚至在200℃以上，故尾气排放的过程中也排出了大量的热能，排放出的热能占干燥总能耗的40～70%，能耗成本非常高。闭式喷雾干燥系统采用封闭的惰性气体（通常为氮气）循环系统，将干燥过程中排出的尾气进行溶剂回收后再次循环，从而避免粉尘对大气的污染，也避免发生燃烧或爆炸等安全事故，同时也拓宽了物料的溶剂使用范围。
现有的闭式喷雾干燥系统如专利“CN200610038012.9---闭式循环干燥系统”所公开的结构，其基本工作原理如图1所示，系统尾气中会产生大量高温气体，必须将这部分高温尾气进行再次冷凝，用于溶剂回收，这一过程需要大量能耗。然后将这一部分冷凝后的尾气重新循环返回至加热器中再次进行加热。因而，目前的闭式循环干燥系统中不仅需要在加热过程中耗能，同时在冷凝过程中也需要耗能。因此现有喷雾干燥系统的工作原理与工艺设备，其干燥过程中的高能耗问题相当突出。
发明内容
本申请人针对上述现有闭式喷雾干燥系统需要对尾气先冷凝以回收溶剂，然后再重新加热使用，导致能耗高的缺点，提供一种高效节能闭式循环喷雾干燥方法与干燥系统，从而可以大大降低工作能耗，取得节能降耗、绿色环保的效果。
本发明所采用的技术方案如下：
一种高效节能闭式循环喷雾干燥方法，喷雾干燥塔对溶液进行干燥、除尘分离器对干燥塔尾气实现固气分离，尾气冷凝器对除尘分离器尾气进行冷凝，实现溶剂回收，利用除尘分离器尾气对冷凝器尾气进行预热，预热后的冷凝器尾气与气源气体混合后加热，输入干燥塔进行干燥作业；降温后的除尘分离器尾气再进入冷凝器进行冷凝。
一种高效节能闭式循环喷雾干燥系统，喷雾干燥塔、除尘分离器与尾气冷凝器顺序串联，在除尘分离器与冷凝器之间增加设置余热换热器，余热换热器的冷媒通路中为冷凝器尾气，冷媒出口连通至加热器，而热媒通路中为除尘分离器尾气，热媒出口连通至冷凝器的热媒入口。
其进一步特征在于：所述余热换热器为管式换热器结构，除尘分离器尾气自下而上通过管程，冷凝器尾气自上而下通过壳程，在余热换热器底部设置有溶剂回收通路。
 [0008] 本发明的有益效果如下：
本发明在常规的闭式循环喷雾干燥系统的分离器与冷凝器之间增加设置余热换热器，将分离器尾气作为热媒对冷凝器输出的尾气进行预热，同时也有效降低了进入冷凝器的尾气温度，充分利用了尾气本身的热能，一举两得，同时实现了气体加热、溶剂冷凝两方面的节能；节能效果明显。通过实际运行对比，相同机组可节能30%以上。以5000m3/h风量的机组为例，每小时可节电至少100KW，大大降低了干燥机运行成本，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为现有的闭式喷雾干燥系统的工作原理图。
图2为本发明的工作原理图。
图3为本发明的干燥系统的示意图。
图4为本发明的余热换热器的结构图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图2、图3所示，本发明所述的高效节能闭式循环喷雾干燥系统的喷雾干燥塔2从塔体顶部的供液管1进行溶液供给，同时从塔体顶部通入经过加热器7加热的惰性气体9，惰性气体9的温度为160～200℃，溶液通过雾化器的雾化后形成雾滴，在热空气的干燥作用下，雾滴中的溶剂蒸发形成固体微粒；干燥塔尾气11通过抽风管道，进入旋风分离器3进行固气分离；旋风分离器尾气12随后进入后续布袋除尘器4，进一步对残留的小部分固体颗粒进行过滤与收集。
本发明在常规的闭式循环喷雾干燥系统的固气分离器与冷凝器6之间设置有余热换热器5，余热换热器5直接利用布袋除尘器尾气13作为热媒，对冷凝尾气14进行换热。如图4所示，余热换热器5的结构与常规的管式换热器相类似，圆柱形筒体筒壁设置有保温层5-3，筒体由上下管板5-9分隔为上筒体5-1、中筒体5-4与下筒体5-6，管束5-2均布在中筒体5-4腔体内，与上筒体5-1与下筒体5-6形成换热通路一（称之为管程）,而管束5-2外部的中筒体5-4形成换热通道二(称之为壳程)。实际工作时，布袋除尘器尾气13的气体温度约为80～90℃，从热媒进口5-7进入下筒体5-6，并沿着管束5-2自下而上通过管程；同时，从后部冷凝器6输出的冷凝尾气14（0～10℃）从余热换热器5的上部的待预热气体进口5-10进入，自上而下通过壳程，在管束5-2的管壁进行热交换，温度升高至50℃左右的预热尾气16从预热气体出口5-5输出，而管束5-2内部的气体温度降至50℃左右，汇集至上筒体5-1并通过热媒出口5-8输出换热后尾气15进入冷凝器6。
冷凝器6的基本结构与余热换热器5相同，换热后尾气15进入冷凝器6的上筒体并通过管程向下流动，冷媒（通常采用冷冻水）从冷媒入口6-2进入，并从冷媒出口6-3流出，自下而上通过壳程，对管束内的换热后尾气（50℃左右）冷却为冷凝尾气14（0～10℃）并输入至余热换热器5进行预热。余热换热器5与冷凝器6的底部设置有溶剂出口，尾气冷凝后析出的溶剂从溶剂出口流出并汇入溶剂收集器17中。
预热尾气16（50℃左右）与氮气气源10（室温）相混合，通过加热器7进行加热，升温至160～200℃的混合气体9，输入喷雾干燥塔2进行干燥作业。整套闭式循环喷雾干燥系统由控制模块8进行控制。
应用本发明余热利用技术的闭式循环喷雾干燥机组，在实际运行中所测得的数据如下：
运行条件为：干燥系统以5000m3/h风量，溶剂为异丙醇为例，进塔气体温度150℃，出塔气体温度85℃，余热利用换热器出口温度50℃，冷凝塔出口温度0℃，异丙醇蒸发量200kg/h； Q1 Q2 Q3 Q4为实测值。则：
(1) 加热系统节省能耗：ΔQ热=Q1-Q3= 48522.2Kal/h
(2) 冷凝系统节省能耗：ΔQ冷=Q2-Q4= 38258.06 Kal/h
(3) 节能效果：  
η = (ΔQ热+ΔQ冷)/(Q1 +Q2)x100% 
= 86780.26/ 272144.5 x100%
= 31.88%
其中：Q1为现有技术的加热能耗，Q3为本发明的加热能耗，ΔQ热为两者的差值，即利用余热后节省的加热能耗； 
Q2为现有技术的冷凝能耗，Q4为本发明的冷凝能耗，ΔQ冷为两者的差值，即利用余热后节省的冷凝能耗；
η为节能效率。
通过以上数据对比，利用本发明的余热回收技术，可以节能30%以上。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (3)

1.一种高效节能闭式循环喷雾干燥方法，喷雾干燥塔对溶液进行干燥、除尘分离器对喷雾干燥塔尾气实现固气分离，尾气冷凝器对除尘分离器尾气进行冷凝，实现溶剂回收，其特征在于：利用除尘分离器尾气对尾气冷凝器尾气进行预热，预热后的尾气冷凝器尾气与气源气体混合后加热，输入喷雾干燥塔进行干燥作业；降温后的除尘分离器尾气再进入尾气冷凝器进行冷凝。
2.一种按照如权利要求1所述方法进行工作的高效节能闭式循环喷雾干燥系统，喷雾干燥塔（2）、除尘分离器与尾气冷凝器（6）顺序串联，其特征在于：在除尘分离器与冷凝器（6）之间增加设置余热换热器（5），余热换热器（5）的冷媒通路中为尾气冷凝器尾气，冷媒出口连通至加热器（7），而热媒通路中为除尘分离器尾气，热媒出口连通至尾气冷凝器（6）的热媒入口；尾气冷凝器尾气与气源气体混合并通过加热器（7）加热升温后，通入喷雾干燥塔（2）的塔体顶部。
3.按照权利要求2所述的高效节能闭式循环喷雾干燥系统，其特征在于：所述余热换热器（5）为管式换热器结构，除尘分离器尾气自下而上通过热媒通路，尾气冷凝器尾气自上而下通过冷媒通路，在余热换热器（5）底部设置有溶剂回收通路。
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