CN103960763B - 滚筒烘丝机用尾气余热回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚筒烘丝机用尾气余热回收系统及方法，该系统包括新鲜风补充机构、滚筒烘丝机和尾气处理机构，在所述热风系统中设置工艺风热交换器，所述工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热。本发明通过余热回收的理念，将滚筒烘丝机除尘风的余热回收并应用于工艺风的预热，从而达到本机余热再利用的效果。该系统的余热应用于工艺需求，而减少了因为气候变化而带来热负荷的波动变化，能够提高余热回收效率；同时该系统结构简单，可以无需配备大容积水箱，能够向其他工序简单复制推广；并且余热回收系统根据主机启停的生产需求而调整运行状态，自动控制化程度较高。

Description

滚筒烘丝机用尾气余热回收系统及方法

技术领域

本发明涉及烟草加工及节能领域，尤其涉及一种滚筒烘丝机用尾气余热回收系统及方法。

背景技术

在烟草加工中，滚筒烘丝机是用来烘干烟丝的设备。烟丝由进料罩处进入滚筒内，经热交换脱水后，由出料罩排出，完成烟丝的烘干。烟丝干燥过程中产生的高温高湿的气体经除尘工序进行烟尘的物理分离，再经异味处理系统净化尾气，最后统一送入车间的集中余热回收系统。补充的新鲜风需要通过蒸汽热交换器提供补充热能，因此蒸汽热交换器的蒸汽加热器需要耗费大量的热能。另外，由于除尘风带有大量的热量，该热能基本由以水做除异味介质的异味处理单元吸收，这造成异味处理单元需要频繁换水以降低水温提高除异味效率，从而也进一步导致了水资源的严重浪费。

目前常规的余热回收系统如图1所示，只应用于与烟草工艺相关的辅助配套系统，例如将车间中真空回潮机或气流烘丝机等的尾气统一进行余热回收，并将回收的热能应用于车间环境空调取暖、职工浴室供热等。这种余热回收系统受季节变化影响较大，例如在夏天时还存在着排放多余热能的问题，无法最大效率的实现余热回收。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统余热回收系统的余热回收效率的不足，提出一种滚筒烘丝机用尾气余热回收系统及方法，能够应用在滚筒烘丝机的热风系统中，提高余热回收效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种滚筒烘丝机用尾气余热回收系统，应用于所述滚筒烘丝机的热风系统，所述热风系统包括新鲜风补充机构、滚筒烘丝机和尾气处理机构，在所述热风系统中设置工艺风热交换器，所述工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热。所述新鲜风补充机构包括新鲜风风机、蒸汽热交换器以及连接管路，所述蒸汽热交换器设置在所述新鲜风风机与所述滚筒烘丝机的进料罩之间的连接管路上，所述工艺风热交换器设置在所述新鲜风风机与所述蒸汽热交换器之间的连接管路上，利用除尘尾气对所述新鲜风风机输出的新鲜风进行预加热处理。所述尾气处理机构包括就地除尘单元、异味处理单元、除尘风机以及连接管路，所述就地除尘单元和异味处理单元依次设置在所述滚筒烘丝机的出料罩与所述除尘风机之间的连接管路上，所述工艺风热交换器设置在所述就地除尘单元和异味处理单元之间的连接管路上，利用新鲜风对就地除尘单元输出的除尘风进行冷却处理。

进一步地，所述新鲜风风机的进口和所述除尘风机的出口均连通大气。

同时，本发明提出了一种滚筒烘丝机用尾气余热回收方法，该方法应用于所述滚筒烘丝机的热风系统，所述热风系统包括新鲜风补充机构、滚筒烘丝机和尾气处理机构，该方法包括，通过所述热风系统中设置的工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热。所述新鲜风补充机构包括新鲜风风机、蒸汽热交换器以及连接管路，所述蒸汽热交换器设置在所述新鲜风风机与所述滚筒烘丝机的进料罩之间的连接管路上，所述通过所述热风系统中设置的工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热的操作具体为：通过设置在所述新鲜风风机与所述蒸汽热交换器之间的连接管路上的所述工艺风热交换器利用除尘尾气对所述新鲜风风机输出的新鲜风进行预加热处理。所述尾气处理机构包括就地除尘单元、异味处理单元、除尘风机以及连接管路，所述就地除尘单元和异味处理单元依次设置在所述滚筒烘丝机的出料罩与所述除尘风机之间的连接管路上，所述通过所述热风系统中设置的工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热的操作具体为：通过设置在所述就地除尘单元和异味处理单元之间的连接管路上的所述工艺风热交换器利用新鲜风对就地除尘单元输出的除尘风进行冷却处理。

进一步地，所述新鲜风风机的进口和所述除尘风机的出口均连通大气，经过冷却处理后的除尘风经过所述除尘风机排入大气。

本发明通过余热回收的理念，将滚筒烘丝机除尘风的余热回收并应用于工艺风的预热，从而达到本机余热再利用的效果。该系统的余热应用于工艺需求，而减少了因为气候变化而带来热负荷的波动变化，能够提高余热回收效率；同时该系统结构简单，可以无需配备大容积水箱，能够向其他工序简单复制推广；其次余热回收系统根据主机启停的生产需求而调整运行状态，自动控制化程度较高。

该系统的建立打破原有余热回收系统热能统一收集统一回用的模式，而采用独立系统余热自我回收自我消化的模式，该发明提高了制丝车间的热能利用率，降低了蒸汽消耗量，达到了节能减排的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有的余热回收系统的结构示意图。

图2为本发明滚筒烘丝机用尾气余热回收系统的一实施例的结构示意图。

附图标记说明：a1—原排放口蝶阀；a2—余热回收蝶阀；a3—止回阀；a4—管道泵；a5—过滤器；a6—热水水箱；a7—排污阀；a8—冷凝水热交换管；a9—液位计；a10—补水阀；a11—溢流口；a12—热交换器；1—除尘风机；2—异味处理单元；3—新鲜风风机；4—就地除尘单元；5—出料罩；6—滚筒烘丝机；7—蒸汽热交换器；8—进料罩；9—工艺风热交换器。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图2所示为本发明滚筒烘丝机用尾气余热回收系统一具体实施方式。如图2所示，本发明所提供的滚筒烘丝机用尾气余热回收系统，其能用于滚筒烘丝机的热风系统，该热风系统包括新鲜风补充机构、滚筒烘丝机6和尾气处理机构，该热风系统中设置有工艺风交换器9，该工艺风热交换器9对新鲜风补充机构中补充的新鲜风与尾气处理机构的除尘尾气进行换热。

该滚筒烘丝机用尾气余热回收系统包括对新鲜风预加热处理和对除尘风冷却处理。其中，新鲜风补充机构可以包括：新鲜风风机3、蒸汽热交换器7以及连接管路，蒸汽热交换器7设置在新鲜风风机3与滚筒烘丝机6的进料罩8之间的连接管路上，工艺风热交换器9设置在所述新鲜风风机3与所述蒸汽热交换器7之间的连接管路上，利用经过就地除尘单元4除尘的除尘尾气对所述新鲜风风机3输出的新鲜风进行预加热处理；尾气处理机构可以包括：就地除尘单元4、异味处理单元2、除尘风机1以及连接管路，所述就地除尘单元4和异味处理单元2依次设置在所述滚筒烘丝机6的出料罩5与所述除尘风机1之间的连接管路上，所述工艺风热交换器9设置在所述就地除尘单元4和异味处理单元2之间的连接管路上，利用新鲜风补充机构中补充的新鲜风对就地除尘单元4输出的除尘风进行冷却处理。

下面，对该滚筒烘丝机用尾气余热回收系统的运行过程进行阐述。总体上，通过所述热风系统中设置的工艺风热交换器9对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热；通过设置在所述新鲜风风机3与所述蒸汽热交换器7之间的连接管路上的所述工艺风热交换器9利用除尘尾气对所述新鲜风风机3输出的新鲜风进行预加热处理；通过设置在所述就地除尘单元4和异味处理单元2之间的连接管路上的所述工艺风热交换器9利用新鲜风对就地除尘单元4输出的除尘风进行冷却处理；经过冷却处理后的除尘风经过所述除尘风机1排入大气。

具体地，通过新鲜风风机3将新鲜风补充到系统当中，新鲜风经蒸汽热交换器7加热后，经管道接入位于滚筒烘丝机6入口处的进料罩8中，待烘烤烟丝从进料罩8进入滚筒烘丝机6内，加热的气体将烟丝在滚筒烘丝机6中经过交换脱水后，由出料罩5排出，完成烟丝的烘干。烟丝干燥过程中产生的高温高湿的气体由除尘风机1提供动力，经就地除尘单元4进行烟尘的就地除尘后形成除尘尾气，通入设置在就地除尘单元4和异味处理单元2之间的连接管路上的工艺风热交换器9中。此时，由新鲜风风机3新补入的新鲜风就和该除尘尾气实现换热，即：此时补充入系统的新鲜风被除尘尾气的热量加热，而除尘尾气被新补入系统的新鲜风冷却。经工艺风热交换器9预热的新鲜风经蒸汽热交换器7加热后进入下一循环；而经工艺风热交换器9冷却的除尘风经异味处理单元2处理后，温度降低。由于新鲜风风机3的进口和除尘风机1的出口均连通大气，因此经过冷却处理后的除尘风经过所述除尘风机1排入大气。

上述的工艺风热交换器9可以为但不限于：管壳式、板式、板翅式或板壳式换热器。

另外根据实际情况的需要，本发明的除尘风机的出口也可以连接至常规的尾气余热回收系统，以尽可能地充分储存和利用总体热能，高车间的总体热能使用效率。

下面提供一组实际工艺参数，用以与传统滚筒烘丝机热风系统进行对比，以体现本发明的较高的余热利用效率：

原滚筒烘丝机热风系统的工艺参数：

原热风系统需将20℃的环境风加热至90℃的工艺风，该热能完全由蒸汽热交换器提供，由此可计算该系统的蒸汽消耗量：

$M_1=\frac{V\·(T_2-T_1)\·Cp}{h_{fg}}=\frac{10000\·(90-20)\·1.3}{2133}=426.63kg/h$

因此，原热风系统的蒸汽热交换器每小时消耗约426.63公斤蒸汽，而同时除尘风带走大量的热能却无法回收利用，绝大部分的余热由设备自带的异味处理单元污水排放而浪费。

新增一套除尘风和新鲜风热交换器后，该工艺风热交换器能将20℃的环境风温提高至约60℃，而尾气风也从90℃降低至40℃：

位于工艺风热交换器后端的蒸汽热交换器的蒸汽消耗量为：

$M_2=\frac{V\·(T_2-T_3)\·Cp}{h_{fg}}=\frac{10000\·(90-60)\·1.3}{2133}=182.84kg/h$

由此可知，增设工艺风热交换器进行工艺风预热后，蒸汽热交换器的消耗量由426.63kg/h降低至182.82kg/h，大大降低了蒸汽消耗量。

以滚筒式烘丝机每天生产约10小时、每年有效工作日为260天计算：

每年可节约蒸汽(426.63-182.82)*10*260＝634吨

按照每生产一吨蒸汽需消耗重油317.5元计算，共能节省317.5*634＝20.1295万元

由以上核算可看出，增加一套工艺风热交换器后，每年减少蒸汽消耗约20万元，因此该系统能够满足余热回收的目的，从而提高系统的热交换效率，达到节能减排的目的。

综上所述，该发明实现了滚筒烘丝机热风系统的余热回收功能，该系统能够满足工艺热风的余热回收，利用尾气的余热加热新鲜风，实现新鲜风的预热功能，对于相同的工艺风温下，提高蒸汽热交换器的进气温度，从而降低蒸汽热交换器的热负荷，减少蒸汽消耗，满足余热回收的自我转化功能，提高工厂内的热能使用效率。同时，该系统的配备也一定程度上降低了异味处理的水箱温度，避免因水箱温度升高带来的异味处理效率降低的问题，达到减少污水排放的目的；其次，系统控制简单，余热回收系统根据配备主机的启停而调整运行参数，实现自动控制而无需人工干预；最后，该系统移植性较强，方案灵活多变，可根据不同的热负荷调整不同的余热回收配置，以提高车间的总体热能使用效率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种滚筒烘丝机用尾气余热回收系统，应用于所述滚筒烘丝机的热风系统，所述热风系统包括新鲜风补充机构、滚筒烘丝机和尾气处理机构，其特征在于，在所述热风系统中设置工艺风热交换器，所述工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热，所述新鲜风补充机构包括新鲜风风机、蒸汽热交换器以及连接管路，所述蒸汽热交换器设置在所述新鲜风风机与所述滚筒烘丝机的进料罩之间的连接管路上，所述工艺风热交换器设置在所述新鲜风风机与所述蒸汽热交换器之间的连接管路上，利用除尘尾气对所述新鲜风风机输出的新鲜风进行预加热处理；

所述尾气处理机构包括就地除尘单元、异味处理单元、除尘风机以及连接管路，所述就地除尘单元和异味处理单元依次设置在所述滚筒烘丝机的出料罩与所述除尘风机之间的连接管路上，所述工艺风热交换器设置在所述就地除尘单元和异味处理单元之间的连接管路上，利用新鲜风对就地除尘单元输出的除尘风进行冷却处理。

2.根据权利要求1所述的滚筒烘丝机用尾气余热回收系统，其特征在于，所述新鲜风风机的进口和所述除尘风机的出口均连通大气。

3.一种滚筒烘丝机用尾气余热回收方法，应用于所述滚筒烘丝机的热风系统，所述热风系统包括新鲜风补充机构、滚筒烘丝机和尾气处理机构，其特征在于，包括：通过所述热风系统中设置的工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热，所述新鲜风补充机构包括新鲜风风机、蒸汽热交换器以及连接管路，所述蒸汽热交换器设置在所述新鲜风风机与所述滚筒烘丝机的进料罩之间的连接管路上，所述通过所述热风系统中设置的工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热的操作具体为：通过设置在所述新鲜风风机与所述蒸汽热交换器之间的连接管路上的所述工艺风热交换器利用除尘尾气对所述新鲜风风机输出的新鲜风进行预加热处理；

所述尾气处理机构包括就地除尘单元、异味处理单元、除尘风机以及连接管路，所述就地除尘单元和异味处理单元依次设置在所述滚筒烘丝机的出料罩与所述除尘风机之间的连接管路上，所述通过所述热风系统中设置的工艺风热交换器对所述新鲜风补充机构中补充的新鲜风与所述尾气处理机构的除尘尾气进行换热的操作具体为：通过设置在所述就地除尘单元和异味处理单元之间的连接管路上的所述工艺风热交换器利用新鲜风对就地除尘单元输出的除尘风进行冷却处理。

4.根据权利要求3所述的滚筒烘丝机用尾气余热回收方法，其特征在于，所述新鲜风风机的进口和所述除尘风机的出口均连通大气，经过冷却处理后的除尘风经过所述除尘风机排入大气。