CN103940208B - 石膏板工业余热干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石膏板工业余热干燥系统，属于石膏板生产线技术领域，包括Ⅰ功能、Ⅱ功能和Ⅲ功能干燥区域，每个干燥区域均包括若干分干燥区域，在分干燥区域内设置若干层输送轨道，每层所述输送轨道的上下两侧均设有风盒，所述风盒沿横向延伸，所述风盒的热风出口垂直朝向所述输送轨道，每个所述分干燥区域均连接独立的风流循环系统；位于所述Ⅰ功能和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述风流循环系统的导热介质进口均连接工业余热热源供给管路；位于所述Ⅰ功能和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述导热介质出口均连接回收装置。本发明实施例不仅利用工业余热为热源，环保节能、CO₂零排放，而且使石膏板干燥均匀，干燥效率高，且干燥得到的石膏板的质量高。

Description

石膏板工业余热干燥系统

技术领域

本发明属于石膏板生产线技术领域，尤其涉及一种石膏板工业余热干燥系统。

背景技术

石膏板的干燥是石膏板生产工艺中非常重要的一个环节，直接影响到石膏板的性能和成本。干燥前的湿石膏板含水量约为45-35wt％，经过干燥后含水量降至1wt％以下。石膏板的传统干燥方式是采用热风干燥或导热油干燥。虽然导热油干燥能耗较低，热能利用率高，但导热油干燥的成本较高，且由于利用导热油进行高温作业存在安全隐患，对零部件的要求高，因此不利于无人操作。

热风干燥是利用锅炉烟气的热量，将锅炉烟气直接打入干燥室的热风循环管，再由热风循环管散热以干燥石膏板。热风干燥的方式具有设备成本低，投资少的优点，因此在石膏板的生产过程中得到了广泛的应用。

对于石膏板的热风干燥，通常来说，石膏板干燥系统具有三个功能干燥区域，每个干燥区域均设置有热风循环管，依据成熟的干燥过程模型，石膏板的干燥可分为三个阶段：高温干燥阶段(对应Ⅰ功能干燥区域)、恒温干燥区阶段(对应Ⅱ功能干燥区域)和低温干燥阶段(对应Ⅲ功能干燥区域)。每个干燥区域内的热风循环管的延伸方向均沿石膏板的运行方向，因此每个干燥区域内，热风的运行方向与石膏板的运行方向相对或相同，即配风方式为纵向平行配风。在干燥时，由于热风在运行时热量的损失，因而靠近热风进口处的石膏板干燥快，靠近热风出口处的石膏板干燥慢，并且每个干燥区域内仅设置一个进风口和一个出风口，因而石膏板干燥效率较低，干燥时间长，且干燥得到的石膏板的质量难以控制，废次品率偏高。

另外，几乎所有的石膏板干燥系统都是利用石化燃料(煤、天然气等)来满足石膏板生产过程中的热能需求，导致石膏板的干燥过程中产生废料废气，造成污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种环保节能、CO₂零排放的石膏板工业余热干燥系统，利用工业余热为热源，通过系统设计，使石膏板干燥均匀，干燥效率高，且干燥得到的石膏板的质量高。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：石膏板工业余热干燥系统，包括依次设置的Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域，以石膏板的运行方向为纵向，横向为垂直于石膏板的运行方向，所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均包括若干个沿纵向依次设置的分干燥区域，每个所述分干燥区域均连接独立的风流循环系统；所述分干燥区域均设有若干层上下平行设置用于输送石膏板的输送轨道，每层所述输送轨道的上下两侧均设有风盒，所述风盒沿横向延伸，所述风盒为中空结构且具有一倾斜的表面，且所述风盒的横截面沿热风进风方向逐渐缩小，所述风盒包括一热风进口和若干个热风出口，所述热风进口设置于所述风盒的大端面上，所述热风出口垂直朝向所述输送轨道，所述分干燥区域内与所述热风进口相对的一侧均设有第一乏风出口；所述风流循环系统包括与所述第一乏风出口连接的循环风机，所述循环风机连接有用于使导热介质与乏风进行热交换的热交换器，所述热交换器包括导热介质进口、导热介质出口、第一乏风进口和循环风出口，所述导热介质进口和导热介质出口连通，所述第一乏风进口和循环风出口连通，所述循环风出口连接所述热风进口；位于所述Ⅰ功能干燥区域和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述风流循环系统的导热介质进口均连接工业余热热源供给管路；位于所述Ⅰ功能干燥区域和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述导热介质出口均连接用于回收二次闪蒸汽和冷凝水的回收装置，所述回收装置包括二次闪蒸汽出口和冷凝水出口，所述二次闪蒸汽出口连接位于所述Ⅲ功能干燥区域内的每个所述风流循环系统的所述导热介质进口，所述冷凝水出口连接冷凝水回收装置。

作为一种改进，每个所述风流循环系统还包括用于调节换热量的进风流量控制阀，所述进风流量控制阀设置在所述循环风出口与热风进口之间。

作为进一步的改进，所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均设有除湿装置，所述除湿装置一端连接每个所述风流循环系统的循环风机，所述除湿装置的另一端连接有除湿风机。

作为进一步的改进，所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均设有预热补风装置，所述预热补风装置包括与所述除湿风机相连的用于使乏风与补充风进行热交换的乏风热交换器，所述乏风热交换器包括补充风进口、补充风出口、第二乏风出口和与所述除湿风机相连的第二乏风进口，所述补充风进口和补充风出口连通，所述第二乏风进口和第二乏风出口连通，所述补充风进口连通外部大气空间，所述补充风出口连接补充风风机，所述补充风风机连接每个所述分干燥区域的所述热风进口，所述第二乏风出口连通外部大气空间。

作为进一步的改进，所述工业余热热源供给管路上设有热源稳流装置。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于石膏板工业余热干燥系统的Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均包括若干个沿纵向依次设置的分干燥区域，每个所述分干燥区域均连接独立的风流循环系统，与原来的仅设置三个功能干燥区域相比，使得石膏板的干燥更加均匀；

由于所述分干燥区域均设有若干层上下平行设置用于输送石膏板的输送轨道，每层所述输送轨道的上下两侧均设有风盒，因而石膏板的上方和下方均设有风盒，提高了石膏板的干燥效率；由于所述风盒沿横向延伸，所述风盒包括一热风进口和若干个热风出口，所述热风进口设置于所述风盒的大端面上，所述热风出口垂直朝向所述输送轨道，因此干燥时，热风的流向垂直于石膏板，即配风方式变成横向垂直风配置；由于所述风盒为中空结构且具有一倾斜的表面，且所述风盒的横截面沿热风进风方向逐渐缩小，分干燥区域内与热风进口相对的一侧均设有第一乏风出口，因而使得石膏板干燥均匀，且干燥得到的石膏板的质量高；

由于所述分干燥区域内与所述热风进口相对的一侧均设有第一乏风出口，所述风流循环系统包括与所述第一乏风出口连接的循环风机，所述循环风机连接有热交换器，所述热交换器包括导热介质进口、导热介质出口、第一乏风进口和循环风出口，所述循环风出口连接所述热风进口；

因而在热交换器内部乏风从第一乏风进口进入，然后从循环风出口输出，同时导热介质从导热介质进口进入，然后从导热介质出口输出，在热交换器内部实现了导热介质和乏风的热交换，使乏风变成高温热风；

在每个分干燥区域内，首先通过热交换器的循环风出口输出热风，热风通过热风进口进入风盒内部，然后通过热风出口垂直吹向石膏板，从而达到干燥石膏板的目的，而热风变成乏风，最后乏风从第一乏风出口通过循环风机进入热交换器，通过热交换器对乏风再次进行热交换，变成高温热风后再次从热交换器的循环风出口输出，实现风流的循环；

由于位于所述Ⅰ功能干燥区域和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述风流循环系统的导热介质进口均连接工业余热热源供给管路；采用工业余热作为Ⅰ功能干燥区域和Ⅱ功能干燥区域的热交换器的热源，与现有的将工业余热送到双曲线冷却塔或风冷塔使热量白白浪费相比，充分利用了工业余热；并且在石膏板干燥时，利用工业余热替代石化燃料作为热源，环保节能、CO₂零排放，有效避免了环境污染，实现了循环发展经济；

由于位于所述Ⅰ功能干燥区域和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述导热介质出口均连接回收装置，所述回收装置的二次闪蒸汽出口连接位于所述Ⅲ功能干燥区域内的每个所述风流循环系统的所述导热介质进口，所述所述回收装置的冷凝水出口连接冷凝水回收装置，因而通过冷凝水回收装置使冷凝水回收再利用，通过二次闪蒸汽出口将二次闪蒸汽作为Ⅲ功能干燥区域内的热源，使得二次闪蒸汽回收利用，大大提高了热能利用率。

本发明提供的石膏板工业余热干燥系统，不仅利用工业余热为热源，环保节能、CO₂零排放，而且通过系统设计，使石膏板干燥均匀，干燥效率高，且干燥得到的石膏板的质量高。

由于每个所述风流循环系统还包括进风流量控制阀，通过进风流量控制阀调节换热量，进而控制分干燥区域内的温度。

由于所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均设有除湿装置，所述除湿装置一端连接每个所述风流循环系统的循环风机，所述除湿装置的另一端连接有除湿风机，因而通过除湿装置方便的调节分干燥区域内的湿度。

由于所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均设有预热补风装置，所述预热补风装置包括与所述除湿风机相连的乏风热交换器，所述乏风热交换器包括补充风进口、补充风出口、第二乏风出口和与所述除湿风机相连的第二乏风进口，所述补充风进口连通外部大气空间，所述补充风出口连接补充风风机，所述补充风风机连接每个所述分干燥区域的所述热风进口，所述第二乏风出口连通外部大气空间，

因而外部大气空间的补充风从补充风进口进入乏风热交换器内部，然后从补充风出口输出，同时乏风从第二乏风进口进入乏风热交换器内部，然后从第二乏风出口直接排放到外部大气空间，在乏风热交换器内，实现乏风与补充风的热交换；通过乏风热交换器对补充风进行预热，进一步提高了热能利用率。

由于所述工业余热热源供给管路上设有热源稳流装置，通过热源稳流装置使热源的流速和压力保持恒定，避免热源的流速和压力变化对石膏板工业余热干燥系统的影响。

附图说明

图1是本发明实施例中Ⅰ功能干燥区域的配风工艺示意图

图2是分干燥区域和风流循环系统的结构示意图；

图3是图2中A-A剖视示意图；

图4是图2中B处放大结构示意图；

图中：1、Ⅰ功能干燥区域，2、Ⅱ功能干燥区域，3、Ⅲ功能干燥区域，4、分干燥区域，41、输送轨道，42、风盒，421、热风进口，422、热风出口，43、第一乏风出口，5、风流循环系统，51、循环风机，52、热交换器，521、导热介质进口，522、导热介质出口，523、第一乏风进口，524、循环风出口，53、进风流量控制阀，6、工业余热热源供给管路，61、热源稳流装置，7、回收装置，71、二次闪蒸汽出口，72、冷凝水出口，8、除湿装置，9、除湿风机，10、预热补风装置，101、乏风热交换器，102、补充风进口，103、补充风出口，104、第二乏风进口，105、第二乏风出口，106、补充风风机；

图1中虚线代表补充风走向；点划线代表工业余热走向；双点划线代表冷凝水走向；方框内的箭头代表二次闪蒸汽走向，实心箭头代表热风走向；空心箭头代表乏风走向。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4共同所示，一种石膏板工业余热干燥系统，包括依次设置的Ⅰ功能干燥区域1、Ⅱ功能干燥区域2和Ⅲ功能干燥区域3，以石膏板的运行方向为纵向，横向为垂直于石膏板的运行方向，Ⅰ功能干燥区域1、Ⅱ功能干燥区域2和Ⅲ功能干燥区域3均包括若干个沿纵向依次设置的分干燥区域4，每个分干燥区域4均连接独立的风流循环系统5；与原来的仅设置三个功能干燥区域相比，使得石膏板的干燥更加均匀。

下面以Ⅰ功能干燥区域1为例，详细介绍本发明实施例的具体结构。图1中的分干燥区域4仅示出两个，其数量可根据实际情况具体选择。

分干燥区域4均设有若干层上下平行设置用于输送石膏板的输送轨道41，每层输送轨道41的上下两侧均设有风盒42，在每个分干燥区域4内，风盒42沿纵向可设置多个，图3中仅示出一个，其数量可根据实际情况具体选择；因而石膏板的上方和下方均设有风盒42，提高了石膏板的干燥效率；风盒42沿横向延伸，风盒42包括一热风进口421和若干个热风出口422，热风进口421设置于风盒42的大端面上，热风出口422垂直朝向输送轨道41，因此干燥时，热风的流向垂直于石膏板，即配风方式变成横向垂直风配置；风盒42为中空结构且具有一倾斜的表面，且风盒42的横截面沿热风进风方向逐渐缩小，优选的，风盒42可为四棱锥台形，当然，也可以设置成其它形状，分干燥区域4内与热风进口421相对的一侧均设有第一乏风出口43；因而使得石膏板干燥均匀，且干燥得到的石膏板的质量高。

风流循环系统5包括与第一乏风出口43连接的循环风机51，循环风机51连接有用于使导热介质与乏风进行热交换的热交换器52，热交换器52包括导热介质进口521、导热介质出口522、第一乏风进口523和循环风出口524，导热介质进口521和导热介质出口522连通，第一乏风进口523和循环风出口524连通，循环风出口524连接热风进口421。

在热交换器52内部乏风从第一乏风进口523进入，然后从循环风出口524输出，同时导热介质从导热介质进口521进入，然后从导热介质出口522输出，在热交换器52内部实现了导热介质和乏风的热交换，使乏风变成高温热风。

在每个分干燥区域内，首先通过热交换器52的循环风出口524输出热风，热风通过热风进口421进入风盒42内部，然后通过热风出口422垂直吹向石膏板，从而达到干燥石膏板的目的，而热风变成乏风，最后乏风从第一乏风出口43通过循环风机51进入热交换器52，通过热交换器52对乏风再次进行热交换，变成高温热风后再次从热交换器52的循环风出口524输出，实现风流的循环。

位于Ⅰ功能干燥区域1和Ⅱ功能干燥区域2内的每个风流循环系统5的导热介质进口521均连接工业余热热源供给管路6；采用工业余热作为Ⅰ功能干燥区域1和Ⅱ功能干燥区域2的热交换器52的热源，优选的，工业余热为热电厂的四工段余热，与现有的将工业余热送到双曲线冷却塔或风冷塔使热量白白浪费相比，充分利用了工业余热；并且在石膏板干燥时，利用工业余热替代石化燃料作为热源，环保节能、CO₂零排放，有效避免了环境污染，实现了循环发展经济。

位于Ⅰ功能干燥区域1和Ⅱ功能干燥区域2内的每个导热介质出口522均连接用于回收二次闪蒸汽和冷凝水的回收装置7，回收装置7包括二次闪蒸汽出口71和冷凝水出口72，二次闪蒸汽的产生是由于回收装置7内部的压力低于Ⅰ功能干燥区域1和Ⅱ功能干燥区域2的导热介质出口522处的压力，二次闪蒸汽出口71连接位于Ⅲ功能干燥区域3内的每个风流循环系统5的导热介质进口521，通过二次闪蒸汽出口71将二次闪蒸汽作为Ⅲ功能干燥区域3内的热源，使得二次闪蒸汽回收利用，大大提高了热能利用率；冷凝水出口72连接冷凝水回收装置(图中未标出)，因而通过冷凝水回收装置将冷凝水返回热电厂，使冷凝水回收再利用。

为了便于控制分干燥区域内的温度，每个风流循环系统5还包括进风流量控制阀53，进风流量控制阀53设置在循环风出口524与热风进口421之间，通过进风流量控制阀53调节换热量。

为了便于调节分干燥区域4内的湿度，Ⅰ功能干燥区域1、Ⅱ功能干燥区域2和Ⅲ功能干燥区域3均设有除湿装置8，除湿装置8一端连接每个风流循环系统5的循环风机51，除湿装置8的另一端连接有除湿风机9。除湿装置8包括除湿热交换器，其具体结构为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

为了进一步提高热能利用率，Ⅰ功能干燥区域1、Ⅱ功能干燥区域2和Ⅲ功能干燥区域3均设有预热补风装置10，预热补风装置10包括与除湿风机9相连的用于使乏风与补充风进行热交换的乏风热交换器101，乏风热交换器101包括补充风进口102、补充风出口103、第二乏风出口105和与除湿风机9相连的第二乏风进口104，补充风进口102和补充风出口103连通，第二乏风进口104和第二乏风出口105连通，补充风进口102连通外部大气空间，补充风出口103连接补充风风机106，补充风风机106连接每个分干燥区域4的热风进口421，第二乏风出口105连通外部大气空间。

外部大气空间的补充风从补充风进口102进入乏风热交换器101内部，然后从补充风出口103输出，同时乏风从第二乏风进口104进入乏风热交换器101内部，然后从第二乏风出口105直接排放到外部大气空间，在乏风热交换器101内，实现乏风与补充风的热交换；因而通过乏风热交换器101对补充风进行预热。

为了避免热源的流速和压力变化对石膏板工业余热干燥系统的影响，工业余热热源供给管路6上设有热源稳流装置61，通过热源稳流装置61使热源的流速和压力保持恒定，热源稳流装置61可采用减压与流量控制阀，其具体结构为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

Ⅱ功能干燥区域2的配风与图1相同，在此不再赘述；Ⅲ功能干燥区域3的配风与图1基本相同，其不同之处在于，将Ⅰ功能干燥区域内1的工业余热热源供给管路6替换成二次闪蒸汽管路，然后将回收装置7变成冷凝水回收装置即可。

石膏板在干燥时，将湿石膏板通过输送轨道41依次通过Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域内的分干燥区域，最终完成石膏板的干燥。

本发明提供的石膏板工业余热干燥系统，不仅利用工业余热为热源，环保节能、CO₂零排放，而且通过系统设计，使石膏板干燥均匀，干燥效率高，且干燥得到的石膏板的质量高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.石膏板工业余热干燥系统，包括依次设置的Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域，以石膏板的运行方向为纵向，横向为垂直于石膏板的运行方向，其特征在于，

所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均包括若干个沿纵向依次设置的分干燥区域，每个所述分干燥区域均连接独立的风流循环系统；

所述分干燥区域均设有若干层上下平行设置用于输送石膏板的输送轨道，每层所述输送轨道的上下两侧均设有风盒，所述风盒沿横向延伸，所述风盒为中空结构且具有一倾斜的表面，且所述风盒的横截面沿热风进风方向逐渐缩小，所述风盒包括一热风进口和若干个热风出口，所述热风进口设置于所述风盒的大端面上，所述热风出口垂直朝向所述输送轨道，所述分干燥区域内与所述热风进口相对的一侧均设有第一乏风出口；

所述风流循环系统包括与所述第一乏风出口连接的循环风机，所述循环风机连接有用于使导热介质与乏风进行热交换的热交换器，所述热交换器包括导热介质进口、导热介质出口、第一乏风进口和循环风出口，所述导热介质进口和导热介质出口连通，所述第一乏风进口和循环风出口连通，所述循环风出口连接所述热风进口；

位于所述Ⅰ功能干燥区域和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述风流循环系统的导热介质进口均连接工业余热热源供给管路；

位于所述Ⅰ功能干燥区域和Ⅱ功能干燥区域内的每个所述导热介质出口均连接用于回收二次闪蒸汽和冷凝水的回收装置，所述回收装置包括二次闪蒸汽出口和冷凝水出口，所述二次闪蒸汽出口连接位于所述Ⅲ功能干燥区域内的每个所述风流循环系统的所述导热介质进口，所述冷凝水出口连接冷凝水回收装置。

2.根据权利要求1所述的石膏板工业余热干燥系统，其特征在于，每个所述风流循环系统还包括用于调节换热量的进风流量控制阀，所述进风流量控制阀设置在所述循环风出口与热风进口之间。

3.根据权利要求1或2所述的石膏板工业余热干燥系统，其特征在于，所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均设有除湿装置，所述除湿装置一端连接每个所述风流循环系统的循环风机，所述除湿装置的另一端连接有除湿风机。

4.根据权利要求3所述的石膏板工业余热干燥系统，其特征在于，所述Ⅰ功能干燥区域、Ⅱ功能干燥区域和Ⅲ功能干燥区域均设有预热补风装置，所述预热补风装置包括与所述除湿风机相连的用于使乏风与补充风进行热交换的乏风热交换器，所述乏风热交换器包括补充风进口、补充风出口、第二乏风出口和与所述除湿风机相连的第二乏风进口，所述补充风进口和补充风出口连通，所述第二乏风进口和第二乏风出口连通，

所述补充风进口连通外部大气空间，所述补充风出口连接补充风风机，所述补充风风机连接每个所述分干燥区域的所述热风进口，所述第二乏风出口连通外部大气空间。

5.根据权利要求4所述的石膏板工业余热干燥系统，其特征在于，所述工业余热热源供给管路上设有热源稳流装置。