CN102506573B - 一种利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法，其工艺步骤为：（1）洗涤过程：将干燥器中放出的废热蒸汽通入洗涤塔进行洗涤；（2）闪蒸过程：将干燥器中加热物料的饱和蒸汽液化的冷凝水通入闪蒸罐中进行闪蒸；（3）蒸发过程：闪蒸后的冷凝水一部分进入蒸发器中由除尘后的气体作为热源进行加热成蒸汽；（4）压缩过程：经蒸发产生的蒸汽与闪蒸罐中的蒸汽混合后通入压缩机，压缩为过热蒸汽；（5）加湿过程：过热蒸汽通入加湿器中采用冷凝水将其加湿为饱和蒸汽；（6）循环过程：加湿后的饱和蒸汽与来自蒸汽总管的蒸汽混合后，返回干燥器进行循环利用。通过上述方法的能量回收利用，可节省65~70%左右的饱和蒸汽。
Description
技术领域
本发明属于干燥技术领域的节能环保新技术，具体的说是一种利用压缩式热泵将传导式干燥器中废气废热进行间接循环利用的方法。
背景技术
本发明所要解决的技术问题是提供了一种利用压缩式热泵将传导式干燥器的废气热量及冷凝液热量进行间接回收利用的新技术。物料干燥是许多行业重要的生产过程之一，其目的是利用加热的方式除去产品或半成品中的湿份，使物料更便于运输、储存或进一步加工和使用。干燥器按加热方式可以分为传导、对流、辐射、高频和微波等，其中传导式干燥器又称间接式干燥器，它利用传导方式由热源通过壁面向湿物料传递热量，物料干燥中产生的二次蒸汽中含有大量热量，而当前干燥行业中绝大部分将此蒸汽直接排放，造成很大的资源浪费和环境污染，能量利用率亟待提高。为此，一些工程技术人员对二次蒸汽的循环利用进行了探索，主要方法是振荡流热管换热器，利用振荡流热管换热器回收余热，自激振荡流热管是一种高效的传热元件，利用这种热管研制出的高效振荡流热管换热器可以用于干燥尾气的余热回收，但余热不能完全循环利用，回收率不高，设备费用较大。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种利用压缩式热泵，将低品质的纯净蒸汽压缩为高品质的蒸汽后，返回干燥器中循环利用的新方法，以促进传导式干燥器废气废热资源的回收利用和环境保护。
为解决上述技术问题，本发明的利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法，包括废气洗涤、闪蒸、换热、压缩、加湿和循环过程，该方法的工艺步骤为：
（1）废气洗涤：将湿物料连续的加入传导式干燥器中，再将来自蒸汽总管的饱和蒸汽通入干燥器中对湿物料加热，干物料由干燥器的底部排出，同时蒸发出一定量的废热蒸汽，此废热蒸汽含有粉尘颗粒、不凝气等杂质，通入洗涤塔进行除尘、除不凝气，洗涤塔顶部喷入与废热蒸汽等温的热水洗涤废气，将粉尘、部分不凝气清除，饱和的废热蒸汽则被引入蒸发器利用；
（2）闪蒸过程：干燥器排出的冷凝水通入闪蒸罐中，闪蒸出一定量低压蒸汽引入压缩机循环利用，剩余冷凝液送回蒸发器，这是冷凝液第一次利用；
（3）换热过程：经过除尘后的废热蒸汽，有时仍会含有腐蚀性介质，不宜直接进入压缩机，将其通入蒸发器中，作为热源将闪蒸后剩余的冷凝水加热，生成洁净二次蒸汽送入压缩机，实现冷凝水的二次利用；
（4）压缩过程：将闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽与经过蒸发器加热后的蒸汽在闪蒸罐混合后通入压缩机，压缩为过热蒸汽；
（5）加湿过程：压缩后的过热蒸汽通入加湿器中，利用闪蒸后的冷凝水将过热蒸汽加湿为饱和蒸汽，实现冷凝水再次利用；
（6）循环过程：加湿后的饱和蒸汽与来自蒸汽总管的蒸汽混合后，返回传导式干燥器循环利用。
所述的废气洗涤过程，采用湿法等温洗涤，理想状态下，在洗涤塔内与废热蒸汽不发生热、质交换，洗涤水由洗涤塔的中上部进入，再从洗涤塔的底部排出进入循环泵循环利用，同时废热蒸汽则从洗涤塔的顶部进入，经过洗涤除尘、除不凝气后，由洗涤塔的中下部排出，进入蒸发器。
所述的闪蒸过程是将系统中产生的冷凝水进行二次利用，将其通入闪蒸罐侧部，闪蒸的气体与来自蒸发器中的气体混合后从顶部排出，闪蒸后剩余的冷凝水从闪蒸罐底部排出，与闪蒸气体的温度相同。
所述的换热过程废热蒸汽从蒸发器的上部进入，将闪蒸后的冷凝液加热后由蒸发器的下部排出。来自闪蒸罐的冷凝液由蒸发器的顶部进入，加热气化为蒸汽，经蒸发器的下部返回闪蒸罐。此过程使废热蒸汽进行了一级换热，热利用率有所降低，但是换热所生成的为纯净蒸汽，不含不凝气等杂气，也可以作为生蒸汽使用，其换热效率高。同时回收了部分冷凝液的热量。
所述的加湿过程加湿后的饱和蒸汽温度与来自蒸汽总管的饱和蒸汽温度相同，加湿液体采用闪蒸罐剩余冷凝液，回收冷凝液热量。
除尘设备按作用原理不同可以分为机械式除尘、湿法除尘、过滤式除尘、静电除尘、和磁力除尘等。工业界对微粉级含尘气体一般普遍采用过滤式除尘（布袋除尘），对气体湿度很敏感，易于糊袋而降低除尘效果，且通常为降温洗涤。本专利采用湿法等温洗涤，一方面解决袋滤器易于糊袋问题，同时又保持废气温度不下降，再次还利用水蒸气和杂气的密度差，将废热蒸汽中的部分不凝气排出，提高废气热能利用价值。
与现有技术相比，本发明具有很大的灵活性和实用性，此系统引入蒸发器，使废热蒸汽进行了一级换热，热利用率有所降低，同时增加了设备费用，但是换热所生成的为纯净的蒸汽，不含不凝气等杂气，也可以作为生蒸汽使用，其换热效率高，故可节省65~70%左右的饱和蒸汽。
本发明可广泛应用于盘式干燥机、桨叶干燥机等传导式干燥器中，能很大程度上提高能量利用率，有效的节约能量，减少废气排放，将成为干燥行业未来的发展趋势。将压缩式热泵应用于干燥系统能极大的推动干燥技术的发展，促进干燥废气废热资源回收和保护环境，获得可观的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
实现该工艺的主要设备为干燥机1、洗涤塔2、循环泵3、蒸发器4、闪蒸罐5、冷凝液泵6、压缩机7、加湿器8，适用于由传导式干燥器中排放出的废热蒸汽成分复杂，不宜直接进入压缩机进行压缩的工况。
具体实施方式
（1）废气洗涤：将湿物料连续加到干燥器1中，再将来自蒸汽总管的温度为110~120℃，压力为0.04~0.1MPaG的饱和蒸汽通入干燥器1中，对物料加热后转化为冷凝水。干物料由干燥器1的底部排出，同时蒸发出常压下温度为100℃左右的废热蒸气，由干燥器1顶部排出，此蒸汽夹带了一定量的灰尘、和不凝气等杂质，故首先将其通入洗涤塔2中进行除尘、除不凝气。
洗涤塔2中的洗涤水采用常压下100℃水，由洗涤塔2的中上部进入，再从洗涤塔2的底部排出进入循环泵3循环洗涤，同时废热蒸汽则从洗涤塔2的顶部进入，经过除尘、除不凝气后，由洗涤塔2的中下部排出，进入蒸发器4。理想状态下，洗涤塔2内不发生任何热、质交换。
（2）闪蒸过程：干燥器排出的冷凝水通入压力为-0.1~0MPaG、温度为90~100℃的闪蒸罐5中，闪蒸出一定量的同温度、同压力的蒸汽，由闪蒸罐5的顶部排出。闪蒸后剩余的冷凝水通过冷凝液泵6分为三部分，一部分进入蒸发器4，由除尘后的废热气体加热并生成洁净蒸汽回用，另一部分通入加湿器8中对过热蒸汽加湿，剩余部分则加热物料或者回锅炉回用。
（3）换热过程：在蒸发器4中，常压下100℃的废热蒸汽从蒸发器4的上部进入，将闪蒸后的液体加热后冷凝为同温度、同压力下的冷凝水，由蒸发器的下部排出。压力为-0.1~0MPaG、温度为90~100℃的闪蒸液由蒸发器的顶部进入，加热后气化为同温度、同压力下的蒸汽，由蒸发器的下部排出进入闪蒸罐5中，与闪蒸蒸汽混合后，进入压缩机7中进行压缩。
（4）压缩过程：蒸汽经过压缩机7压缩后成为温度为170~190℃的过热蒸汽，压缩比为1.5~2.0，消耗功率40-50kW左右。
（5）加湿过程：通常干燥器中采用饱和蒸汽对物料进行加热，具有换热效率高的优点，因此要将过热蒸汽通入加湿器8中采用闪蒸罐5中的冷凝水将其加湿为饱和蒸汽。
（6）循环过程：加湿后温度为110~120℃，压力为0.04~0.1MPaG，此蒸汽与来自蒸汽总管道的蒸汽混合后返回干燥器1进行循环利用，此时蒸汽总管只需补充少量的蒸汽，即可节省65%~70%左右的饱和蒸汽。
Claims (5)
1.一种利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法，包括废气洗涤、闪蒸、换热、压缩、加湿和循环过程，其特征在于该方法的工艺步骤为：
（1）废气洗涤过程：将湿物料连续的加入传导式干燥器中，再将来自蒸汽总管的饱和蒸汽通入干燥器中对湿物料加热，干物料由干燥器的底部排出，同时蒸发出一定量的废热蒸汽，此废热蒸汽通过洗涤塔，由洗涤塔顶部喷入的热水洗涤，生成的饱和废热蒸汽引入蒸发器利用；所述的废气洗涤过程采用湿法等温洗涤，洗涤水由洗涤塔的中上部进入，再从洗涤塔的底部排出进入循环泵循环利用，同时废热蒸汽则从洗涤塔的顶部进入，经过洗涤除尘、除不凝气后，由洗涤塔的中下部排出，进入蒸发器；
（2）闪蒸过程：干燥器排出的冷凝水通入闪蒸罐中，闪蒸出一定量低压蒸汽引入压缩机循环利用，剩余冷凝液送回蒸发器；所述的闪蒸过程是将系统中产生的冷凝水进行二次利用，将其通入闪蒸罐侧部，闪蒸的气体与来自蒸发器中的气体混合后从顶部排出，闪蒸后剩余的冷凝水从闪蒸罐底部排出，与闪蒸气体的温度相同；
（3）换热过程：经过除尘后的废热蒸汽通入蒸发器中，作为热源将闪蒸后剩余的冷凝水加热，生成洁净二次蒸汽送入压缩机；所述的换热过程，废热蒸汽从蒸发器的上部进入，将闪蒸后的冷凝液加热后由蒸发器的下部排出，来自闪蒸罐的冷凝液由蒸发器的顶部进入，加热气化为蒸汽，经蒸发器的下部返回闪蒸罐；
（4）压缩过程：将闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽与经过蒸发器加热后的蒸汽在闪蒸罐混合后通入压缩机，压缩为过热蒸汽；
（5）加湿过程：压缩后的过热蒸汽通入加湿器中，利用闪蒸后的冷凝水将过热蒸汽加湿为饱和蒸汽，实现冷凝水再次利用；所述的加湿过程，加湿后的饱和蒸汽温度与来自蒸汽总管的饱和蒸汽温度与压力相同，加湿液体采用闪蒸罐剩余冷凝液，回收冷凝液热量；
（6）循环过程：加湿后的饱和蒸汽与来自蒸汽总管的蒸汽混合后，返回传导式干燥器循环利用。
2. 根据权利要求1所述的一种利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法，其特征在于所述的闪蒸过程中闪蒸出压力为-0.1～0MPaG、温度为90～100℃的蒸汽。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法，其特征在于所述的压缩机过程中过热蒸汽温度为175～185℃，压缩比为1.5～2.0。
4. 根据权利要求1或2所述的一种利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法，其特征在于所述的加湿过程，加湿后的饱和蒸汽温度为110～120℃，压力为0.04～0.1MPaG。
5. 根据权利要求3所述的一种利用压缩式热泵间接回收干燥器废气废热的方法，其特征在于所述的加湿过程，加湿后的饱和蒸汽温度为110～120℃，压力为0.04～0.1MPaG。
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