CN103060989B - 恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机，烘干室下方设有回风口及排风口，排风口通过排风管通往箱体外，回风口和箱体上的补风口都与风机的吸风口相通，风机的出风口对准上方的换热器，换热器上方的出风口进入烘干室，高压换热器入口与供汽主管相连，高压换热器出口通过高压疏水阀接入中压换热器入口，中压换热器出口通过中压疏水阀接入低压换热器入口，低压换热器出口通过低压疏水阀接入冷凝水泵，新风预热器的预热风出口接入松弛热定型机的补风口，松弛热定型机排风接入新风预热器与新风进行间接换热。该定型机能实现排风与冷凝水余热的充分利用，热效率高。

Description

恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机

技术领域

本发明涉及一种松弛热定型机，特别涉及一种恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机。

背景技术

涤纶短纤维的后处理常使用松弛热定型机，松弛热定型机的箱体内腔设有风机、换热器及对产品进行定型烘干的烘干室，风机的吸风口与箱体上的补风口相通，风机的出风口对准上方的换热器，换热器上方的出风口进入烘干室，烘干室下方设有回风口及排风口，排风口通过排风管通往箱体外，排风管上安装有手动控制阀，回风口也与风机的吸风口相通。从补风口进入箱体内的新风与回风混合后经风机吹向换热器，换热器将其加热成为热风，热风进入烘干室对产品进行定型和烘干，然后一部分风进入排风口被排风，一部分风通过回风口回用。高压蒸汽管、中压蒸汽管和低压蒸汽管分别通过切断阀与供汽主管相连，供汽主管与换热器的入口相连，换热器的出口管道上设有疏水阀。

该松弛热定型机的不足之处在于：（1）根据产品不同，用汽压力有三个等级，却只安装一个疏水阀，疏水阀只能在某一个压力下正常工作，在非设计压力状态时，不能维持正常工作所需的压差，要么排量不够，要么蒸汽泄漏严重。（2）疏水阀所排冷凝水的余热需要外在用户加以利用，当无适当用户时，不可避免地被排空浪费。（3）回风携带的污染物极易在换热器沉积，恶化换热效率。（4）即使冷凝水余热被闪蒸利用，排放的冷凝水温度仍有130℃～150℃，余热损失量大。（5）高温排风余热未利用，排风量手动控制，排放量随机性大。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机，无论产品使用高压、中压或低压蒸汽，松弛热定型机自身均能实现余热的梯级、充分利用。

为解决以上技术问题，本发明的一种恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机，松弛热定型机的箱体内腔设有风机、换热器及对产品进行定型烘干的烘干室，所述风机的吸风口与箱体上的补风口相通，风机的出风口对准上方的换热器，所述换热器上方的出风口进入所述烘干室，烘干室下方设有回风口及排风口，所述排风口通过排风管通往箱体外，所述回风口也与风机的吸风口相通，还包括新风预热器，所述新风预热器的下方设有新风入口，新风预热器的上方设有预热风出口，松弛热定型机的排风管接入新风预热器使排风与新风进行间接换热，所述新风预热器的预热风出口接入松弛热定型机的所述补风口；所述换热器包括由上向下依次叠置的高压换热器、中压换热器和低压换热器，所述高压换热器的入口与供汽主管相连，所述高压换热器的出口接入高压疏水阀，所述高压疏水阀的出口通过第一冷凝水回用管接入所述中压换热器的入口，中压换热器的出口接入中压疏水阀，中压疏水阀的出口通过第二冷凝水回用管接入所述低压换热器的入口，低压换热器出口通过低压疏水阀接入冷凝水泵。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：（1）松弛热定型机的排风接入新风预热器对新风进行预热，排风中的余热被回收，减少了排放的热污染和热损失，新风温度得以提高后送入松弛热定型机中，减小了松弛热定型机中换热器的蒸汽消耗；（2）将传统的单一换热器分为由上向下依次叠置的高压换热器、中压换热器和低压换热器；当产品工艺需要高压蒸汽时，仅需向其中的高压换热器供汽，高压蒸汽在高压换热器中释放潜热后成为高压冷凝水，高压冷凝水由高压疏水阀疏出后进入中压换热器，在中压换热器中高压冷凝水由于扩容而闪蒸，冷凝水压力下降，闪蒸汽与空气换热释放潜热后迅速冷凝，未闪蒸且压力下降的冷凝水与二次冷凝的冷凝水在中压换热器中继续释放显热后成为中压冷凝水从中压疏水阀疏出，中压疏水阀控制中压冷凝水的流量以保证冷凝水与混合风充分的热量交换；中压冷凝水由中压疏水阀疏出进入低压换热器，在低压换热器中，中压冷凝水由于扩容而再次闪蒸，冷凝水压力进一步下降，闪蒸汽与空气换热释放潜热后迅速冷凝，未闪蒸且压力进一步下降的冷凝水与三次冷凝的冷凝水在低压换热器中继续释放显热后成为低压冷凝水从低压疏水阀疏出，低压疏水阀控制低压冷凝水的流量以保证冷凝水与混合风充分的热量交换；（3）当产品工艺需要使用中压蒸汽时，高压换热器和中压换热器均使用外供的中压蒸汽，高压换热器和中压换热器产生的中压冷凝水经中压疏水阀进入低压换热器，在低压换热器中，中压冷凝水由于扩容而闪蒸，冷凝水压力下降，闪蒸汽释放潜热后迅速冷凝，未闪蒸且压力下降的冷凝水与二次冷凝的冷凝水在低压换热器中继续释放显热后成为低压冷凝水从低压疏水阀疏出，低压疏水阀控制低压冷凝水的流量以保证冷凝水与混合风充分的热量交换。（4）当产品工艺需要使用低压蒸汽时，高压换热器、中压换热器和低压换热器均使用外供的低压蒸汽，高压换热器、中压换热器和低压换热器产生的冷凝水均经低压疏水阀进入冷凝水泵。（5）当产品工艺需要高压蒸汽时，中压换热器和低压换热器无需使用外供汽，高压换热器产生的高压冷凝水和中压换热器产生的中压冷凝水无需依靠外在用户使用，松弛热定型机自身即实现了冷凝水余热的梯级利用，避免了冷凝水余热的排放浪费。同理，当产品工艺需要中压蒸汽时，低压换热器无需使用外供汽，高压换热器和中压换热器产生的中压冷凝水无需依靠外在用户使用，松弛热定型机自身即实现了冷凝水余热的充分利用，避免了冷凝水余热的排放浪费。（6）使用高压蒸汽时，新风先经过温度较低的排风预热，再由温度较高的低压换热器加热，然后由温度更高的中压换热器加热，最后由温度最高的高压换热器加热；使用中压蒸汽时，新风先经过温度较低的排风预热，再由温度较高的低压换热器加热，然后由温度更高的中压换热器和高压换热器加热；使用低压蒸汽时，新风先经过温度较低的排风预热，再由温度较高的低压换热器、中压换热器和高压换热器加热；在此过程中，新风的温度逐级提高，对其加热的介质的温度也是逐渐增高，这种逆流换热的方式总体保持了很高的换热效率。（7）本发明无需使用闪蒸罐、定压溢流阀和前压调节阀，降低了成本，节省了安装空间，减少了占地面积，避免松弛定型机过于庞大复杂，更利于在厂房中布置应用。饱和蒸汽和饱和冷凝水的压力和温度是一一对应的，闪蒸利用余热只是回收了冷凝水在原有压力下的显热与闪蒸压力下的显热之间的差值，且闪蒸压力越低，闪蒸汽流动动力越低，闪蒸汽利用越困难，故很难将冷凝水降低到100℃以下；与闪蒸回收冷凝水余热相比，本发明的中压换热器回收高压冷凝水显热、低压换热器回收中压冷凝水显热，冷凝水的排放温度可以降低到100℃以下，热能利用率得以进一步提高。

作为本发明的优选方案，高压蒸汽管、中压蒸汽管和低压蒸汽管分别通过第一切断阀、第二切断阀和第三切断阀与供汽主管相连；所述供汽主管与所述高压换热器的入口直接相连、通过第四切断阀与所述中压换热器的入口相连、通过第五切断阀与所述低压换热器的入口相连；所述第一冷凝水回用管上设有第六切断阀，所述第六切断阀的出口也与所述中压换热器的入口相连；所述第二冷凝水回用管上设有第七切断阀，所述第七切断阀的出口也与所述低压换热器的入口相连；所述高压换热器的出口管上设有第八切断阀，所述第八切断阀的后方串联有所述高压疏水阀；所述中压换热器的出口管上设有第十切断阀，所述第十切断阀的后方串联有所述中压疏水阀；所述第八切断阀与所述第十切断阀的入口之间跨接有第九切断阀，所述第十切断阀与所述低压疏水阀的入口之间跨接有第十一切断阀。（1）当产品工艺需要使用高压蒸汽时，打开第一切断阀、第六切断阀、第七切断阀、第八切断阀和第十切断阀，同时关闭第二切断阀、第三切断阀、第四切断阀、第五切断阀、第九切断阀和第十一切断阀；此时高压换热器使用的是外供的高压蒸汽，高压换热器的冷凝水经第八切断阀和高压疏水阀进入中压换热器，中压换热器的冷凝水经第十切断阀和中压疏水阀进入低压换热器，低压换热器产生的冷凝水经低压疏水阀进入冷凝水泵。（2）当产品工艺需要使用中压蒸汽时，打开第二切断阀、第四切断阀、第七切断阀、第九切断阀和第十切断阀，同时关闭第一切断阀、第三切断阀、第五切断阀、第六切断阀、第八切断阀和第十一切断阀，此时高压换热器和中压换热器均使用外供的中压蒸汽，高压换热器产生的冷凝水经第九切断阀、第十切断阀和中压疏水阀进入低压换热器，中压换热器产生的冷凝水经第十切断阀和中压疏水阀进入低压换热器，低压换热器产生的冷凝水经低压疏水阀进入冷凝水泵。（3）当产品工艺需要使用低压蒸汽时，打开第三切断阀、第四切断阀、第五切断阀、第九切断阀和第十一切断阀，同时关闭第一切断阀、第二切断阀、第六切断阀、第七切断阀、第八切断阀和第十切断阀，此时高压换热器、中压换热器和低压换热器均使用外供的低压蒸汽，高压换热器产生的冷凝水经第九切断阀、第十一切断阀和低压疏水阀进入冷凝水泵，中压换热器产生的冷凝水经第十一切断阀和低压疏水阀进入冷凝水泵，低压换热器产生的冷凝水直接经低压疏水阀进入冷凝水泵。通过阀门的切换，无论产品工艺需要高压、中压或低压蒸汽，换热器均为全面积使用、疏水阀均在设计工况工作，并且松弛热定型机自身就可以实现冷凝水余热的梯级利用。

作为本发明的优选方案，所述松弛热定型机的排风管上安装有受控于PLC控制器的排风控制阀，所述烘干室安装有湿度传感器，所述湿度传感器的信号线接入所述PLC控制器，所述PLC控制器根据所述湿度传感器提供的湿度信号调节排风控制阀的开度。烘干室内产品的水分不断被蒸发，烘干室相对湿度不断升高，过高的湿度将阻碍产品上水分的继续蒸发，必须借助于排风将湿空气排出箱体外，排风控制阀的开度太大则随排风损失的热量过多，排风控制阀的开度太小，则烘干室内的湿度达不到要求，由PLC控制器通过湿度传感器提供的烘干室的湿度来调整排风控制阀的开度，可以实现精确控制，既保证产品质量，又减少排风热损失。

作为本发明的优选方案，所述高压疏水阀、中压疏水阀和低压疏水阀的前后分别串联有前截止阀和后截止阀，所述前截止阀的入口和后截止阀的出口之间并联有旁通截止阀。前截止阀和后截止阀正常处于开启状态，当疏水阀出现损坏需要更换时，关闭前截止阀和后截止阀，打开旁通截止阀，即可在不中断生产的情况下更换疏水阀，当换热器使用冷凝水换热时，亦可通过调节前截止阀和后截止阀的开度控制流量。

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为本发明恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机的示意图。

图中：S1.高压蒸汽管；S2.中压蒸汽管；S3.低压蒸汽管；S4.供汽主管； E1.高压换热器；E2.中压换热器；E3.低压换热器；E4.新风预热器；W1.高压疏水管；W2.中压疏水管；W3.低压疏水管；W4.第一冷凝水回用管；W5.第二冷凝水回用管；V1.第一切断阀；V2.第二切断阀；V3.第三切断阀；V4.第四切断阀；V5.第五切断阀；V6.第六切断阀；V7.第七切断阀；V8.第八切断阀；V9.第九切断阀；V10.第十切断阀；V11.第十一切断阀；Vk.排风控制阀；Vt1.高压疏水阀；Vt2.中压疏水阀；Vt3.低压疏水阀；P1.冷凝水泵；F1.新风；F2.预热风；F3.混合风；F4.热风；F5.回风；F6.排风；Fy.风机；H1.湿度传感器。

具体实施方式

如图1所示，本发明恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机，松弛热定型机的箱体内腔设有风机Fy、烘干室和换热器，箱体外设有新风预热器E4，风机Fy的吸风口与箱体上的补风口相通，风机Fy的出风口对准上方的换热器，换热器上方的出风口进入烘干室，烘干室下方设有回风口及排风口，排风口通过排风管通往箱体外，回风口也与风机Fy的吸风口相通。

松弛热定型机的排风管上安装有受控于PLC控制器的排风控制阀Vk，烘干室安装有湿度传感器H1，湿度传感器H1的信号线接入PLC控制器，PLC控制器根据湿度传感器H1提供的湿度信号调节排风控制阀Vk的开度。排风管接入新风预热器E4使排风F6与新风F1进行间接换热后排放。冷凝水泵P1的出口接入冷凝水回收系统，新风预热器E4的下方设有新风入口，新风预热器E4的上方设有预热风出口，预热风出口接入松弛热定型机的补风口。

松弛热定型机的排风F6接入新风预热器E4对新风F1进行预热，排风F6中的余热被回收，新风F1温度得以提高成为预热风F2，预热风F2送入松弛热定型机的补风口。从补风口进入的预热风F2和烘干室的回风F5共同进入风机Fy的吸风口，风机Fy吹出的风经换热器加热后成为热风F4进入烘干室，烘干室里的湿空气一部分作为排风通过排风管排出，另一部分作为回风F5参与循环。

换热器包括由上向下依次叠置的高压换热器E1、中压换热器E2和低压换热器E3。混合风F3由风机Fy吹出，当产品工艺需要使用高压蒸汽时，混合风F3先经过温度较高的低压换热器E3加热，然后由温度更高的中压换热器E2加热，最后由温度最高的高压换热器E1加热；当产品工艺需要使用中压蒸汽时，混合风F3先经过温度较高的低压换热器E3加热，然后由温度更高的中压换热器E2和高压换热器E1加热。在此过程中，空气的温度逐级提高，对其加热的蒸汽温度也是逐渐增高。

高压蒸汽管S1、中压蒸汽管S2和低压蒸汽管S3分别通过第一切断阀V1、第二切断阀V2和第三切断阀V3与供汽主管S4相连。供汽主管S4与高压换热器E1的入口直接相连、通过第四切断阀V4与中压换热器E2的入口相连、通过第五切断阀V5与低压换热器E3的入口相连。

高压换热器E1出口的高压疏水管W1上依次串联有第八切断阀V8和高压疏水阀Vt1，高压疏水阀Vt1的出口通过第一冷凝水回用管W4和第六切断阀V6接入中压换热器E2的入口。

中压换热器E2出口的中压疏水管W2上依次串联有第十切断阀V10和中压疏水阀Vt2，中压疏水阀Vt2的出口通过第二冷凝水回用管W5和第七切断阀V7接入低压换热器E3的入口。

低压换热器E3出口的低压疏水管W3上设有低压疏水阀Vt3，低压疏水阀Vt3的出口接入冷凝水泵P1。第八切断阀V8与第十切断阀V10的入口之间跨接有第九切断阀V9，第十切断阀V10与低压疏水阀Vt3的入口之间跨接有第十一切断阀V11。

高压疏水阀Vt1、中压疏水阀Vt2和低压疏水阀Vt3的前后分别串联有前截止阀和后截止阀，前截止阀的入口和后截止阀的出口之间并联有旁通截止阀。

当产品工艺需要使用高压蒸汽时，打开第一切断阀V1、第六切断阀V6、第七切断阀V7、第八切断阀V8和第十切断阀V10，同时关闭第二切断阀V2、第三切断阀V3、第四切断阀V4、第五切断阀V5、第九切断阀V9和第十一切断阀V11；此时高压换热器E1使用的是外供的高压蒸汽，高压换热器E1的高压冷凝水经第八切断阀V8和高压疏水阀Vt1疏出，再经第一冷凝水回用管W4和第六切断阀V6进入中压换热器E2。在中压换热器E2中高压冷凝水由于扩容而闪蒸，冷凝水压力下降，闪蒸汽与空气换热释放潜热后迅速冷凝，未闪蒸且压力下降的冷凝水与二次冷凝的冷凝水在中压换热器E2中继续释放显热后成为中压冷凝水，中压冷凝水经第十切断阀V10和中压疏水阀Vt2疏出，再经第二冷凝水回用管W5和第七切断阀V7进入低压换热器E3，中压疏水阀Vt2控制中压冷凝水的流量以保证冷凝水与混合风充分的热量交换。在低压换热器E3中，中压冷凝水由于扩容而再次闪蒸，冷凝水压力进一步下降，闪蒸汽与空气换热释放潜热后迅速冷凝，未闪蒸且压力进一步下降的冷凝水与三次冷凝的冷凝水在低压换热器E3中继续释放显热后成为低压冷凝水从低压疏水阀Vt3疏出，低压疏水阀Vt3控制低压冷凝水的流量以保证冷凝水与混合风充分的热量交换。

当产品工艺需要使用中压蒸汽时，打开第二切断阀V2、第四切断阀V4、第七切断阀V7、第九切断阀V9和第十切断阀V10，同时关闭第一切断阀V1、第三切断阀V3、第五切断阀V5、第六切断阀V6、第八切断阀V8和第十一切断阀V11，此时高压换热器E1和中压换热器E2均使用外供的中压蒸汽。高压换热器E1产生的中压冷凝水经第九切断阀V9排出后，与中压换热器E2产生的中压冷凝水共同经第十切断阀V10和中压疏水阀Vt2疏出，中压冷凝水再经第二冷凝水回用管W5和第七切断阀V7进入低压换热器E3，在低压换热器E3中，中压冷凝水由于扩容而闪蒸，冷凝水压力下降，闪蒸汽与空气换热释放潜热后迅速冷凝，未闪蒸且压力下降的冷凝水与二次冷凝的冷凝水在低压换热器E3中继续释放显热后成为低压冷凝水从低压疏水阀Vt3疏出，低压疏水阀Vt3控制低压冷凝水的流量以保证冷凝水与混合风充分的热量交换。

当产品工艺需要使用低压蒸汽时，打开第三切断阀V3、第四切断阀V4、第五切断阀V5、第九切断阀V9和第十一切断阀V11，同时关闭第一切断阀V1、第二切断阀V2、第六切断阀V6、第七切断阀V7、第八切断阀V8和第十切断阀V10，此时高压换热器E1、中压换热器E2和低压换热器E3均使用外供的低压蒸汽。高压换热器E1产生的低压冷凝水经第九切断阀V9、第十一切断阀V11和低压疏水阀Vt3疏出，中压换热器E2产生的低压冷凝水经第十一切断阀V11和低压疏水阀Vt3疏出，低压换热器E3产生的低压冷凝水直接经低压疏水阀Vt3疏出。

以上所述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保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。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 (2)

1.一种恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机，松弛热定型机的箱体内腔设有风机、换热器及对产品进行定型烘干的烘干室，所述风机的吸风口与箱体上的补风口相通，风机的出风口对准上方的换热器，所述换热器上方的出风口进入所述烘干室，烘干室下方设有回风口及排风口，所述排风口通过排风管通往箱体外，所述回风口也与风机的吸风口相通，其特征在于：还包括新风预热器，所述新风预热器的下方设有新风入口，新风预热器的上方设有预热风出口，松弛热定型机的排风管接入新风预热器使排风与新风进行间接换热，所述新风预热器的预热风出口接入松弛热定型机的所述补风口；所述换热器包括由上向下依次叠置的高压换热器、中压换热器和低压换热器，所述高压换热器的入口与供汽主管相连，所述高压换热器的出口接入高压疏水阀，所述高压疏水阀的出口通过第一冷凝水回用管接入所述中压换热器的入口，中压换热器的出口接入中压疏水阀，中压疏水阀的出口通过第二冷凝水回用管接入所述低压换热器的入口，低压换热器出口通过低压疏水阀接入冷凝水泵；高压蒸汽管、中压蒸汽管和低压蒸汽管分别通过第一切断阀、第二切断阀和第三切断阀与供汽主管相连；所述供汽主管与所述高压换热器的入口直接相连、通过第四切断阀与所述中压换热器的入口相连、通过第五切断阀与所述低压换热器的入口相连；所述第一冷凝水回用管上设有第六切断阀，所述第六切断阀的出口也与所述中压换热器的入口相连；所述第二冷凝水回用管上设有第七切断阀，所述第七切断阀的出口也与所述低压换热器的入口相连；所述高压换热器的出口管上设有第八切断阀，所述第八切断阀的后方串联有所述高压疏水阀；所述中压换热器的出口管上设有第十切断阀，所述第十切断阀的后方串联有所述中压疏水阀；所述第八切断阀与所述第十切断阀的入口之间跨接有第九切断阀，所述第十切断阀与所述低压疏水阀的入口之间跨接有第十一切断阀。

2.根据权利要求1所述的恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机，其特征在于：所述松弛热定型机的排风管上安装有受控于PLC控制器的排风控制阀，所述烘干室安装有湿度传感器，所述湿度传感器的信号线接入所述PLC控制器，所述PLC控制器根据所述湿度传感器提供的湿度信号调节排风控制阀的开度。

3.根据权利要求1或2所述的恒湿型分级换热疏水及水风显热梯级利用松弛热定型机，其特征在于：所述高压疏水阀、中压疏水阀和低压疏水阀的前后分别串联有前截止阀和后截止阀，所述前截止阀的入口和后截止阀的出口之间并联有旁通截止阀。