CN106052308B - 一种利用汽机乏汽的干燥系统以及干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于干燥设备领域，提供一种有效利用汽机乏汽废热干燥物料的干燥系统以及干燥方法，可提高能源利用率，降低能源损耗。所述干燥系统，包括汽机和流化床，所述流化床包括流化床壳体，在流化床壳体内部设有布风板，布风板上方的区域为流化室，在布风板下方设有换热区，在换热区内设置有换热装置，换热装置具有总入口和总出口，并且总入口和总出口分别从流化床壳体表面穿出；所述总入口通过管道与汽机的乏汽出口连通。通过设置换热区以及相应换热装置，并利用汽机乏汽对流化床干燥用的气流的加热，实现了对汽机乏汽废热再次利用，同时无需在设置额外的热源供应，可有效提高能源利用率，降低运营成本和设备建设成本。
Description
技术领域
本发明涉及干燥设备领域，尤其涉及一种利用汽机乏汽的干燥系统以及采用该干燥系统的干燥方法。
背景技术
烘干设备是通过一定技术手段，去除待干燥物料表面的水分或者其他液体的一系列机械设备的组合，目前设备配套的技术有微波干燥技术、真空超导技术等，但用于生物质电厂，其存在投资高、运行成本高的问题，在能源领域不适用。
生物质发电厂都面临燃料湿度大，导致锅炉燃烧稳定性差，热效率低，锅炉低温酸腐蚀等问题，因此，需要对生物质物料进行干燥。传统的干燥方法是使用燃煤或燃烧部分生物质对燃料进行干燥，或者使用蒸汽进行干燥。耗费了一次能源的同时，降低了发电厂的效益，还增加了SO2、NOx以及碳的排放。
另外，发电厂用于发电的传统凝汽式汽轮机的乏汽使用水冷或者空冷系统进行冷却，其温度在40℃左右，约占汽轮机输入总热量60％。冷却系统需要耗费大量的工业水及电能，这部分乏汽废热最终排放到周围环境中，存在极大的能源浪费。
由此可见，一方面干燥物料需要耗费高品位热能，另一方面凝汽器又会大量排放低品位热能，而且各自需要建设设备和构筑物，因此针对双方的缺点及系统自身的矛盾，迫切的希望能开发了一种可利用汽机乏汽废热用作生物质燃料干燥热源的系统以及相应的干燥方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种有效利用汽轮机乏汽废热干燥物料的干燥系统以及干燥方法，可提高能源利用率，降低能源损耗，同时可减低设备建设成本和运营成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用汽机乏汽的干燥系统，包括汽机和流化床，所述流化床包括流化床壳体，流化床壳体的底部设有进风口，其顶部设有出风口，在流化床壳体内部设有布风板，布风板上方的区域为流化室，其特征在于：在布风板下方设有换热区，换热区位于进风口上方，在换热区内设置有换热装置，换热装置具有总入口和总出口，并且总入口和总出口分别从流化床壳体表面穿出；所述总入口通过管道与汽机的乏汽出口连通。
进一步的是：所述换热装置包括至少一层换热管层，换热管层分别与总入口和总出口连通，每层换热管层由多根彼此平行且间隔设置的管束并联而成；当设置有多层换热管层时，多层换热管层在竖向方向上层叠设置。
进一步的是：每层换热管层具有一管层入口和一管层出口，多层换热管层的管层入口相互并联后与总入口连通，多层换热管层的管层出口相互并联后与总出口连通。
进一步的是：每层换热管层上的管层入口高于其管层出口，并且每层换热管层中的管束沿着其流向方向呈向下倾斜的设置；所述总出口低于任一换热管层的管层出口。
进一步的是：管束向下倾斜的坡度θ为1.5°至3°。
进一步的是：位于同一换热管层上相邻管束之间的缝隙L从位于中间的管束至两端管束的方向上逐渐增大。
进一步的是：相邻换热管层上的管束的长度方向呈相互交叉设置；每根管束的横截面呈椭圆形，并且椭圆形的长轴方向位于竖向上。
进一步的是：流化室包括流化段和扩大段，扩大段设置在流化段上方。
进一步的是：还包括鼓风机，通过鼓风机向流化床壳体底部的进风口鼓风；还包括螺旋给料机，所述螺旋给料机用于将待干燥物料加入到布风板上方的流化室内；还包括凝结水泵，所述凝结水泵连接到换热管的出口上。
另外，本发明还提供一种采用上述干燥系统的干燥方法，在该干燥方法中，要求控制从汽机的乏汽出口排出的乏汽的温度为81-94℃，控制从汽机的乏汽出口排出的乏汽的压强为0.05-0.08MPa。
本发明的有益效果是：通过在流化床内的下部设置换热区，同时在换热区内设置相应的换热装置，并且将换热装置与汽机的乏汽出口连通，这样可将乏汽引入到流化床下方的换热区内与从进风口进入的气流实现热量交换，既通过乏汽废热对流化床的干燥气流进行加热，被加热后的气流再向上至流化室内对待干燥物料进行干燥。因此，本发明可充分利用汽机的乏汽废热，而且从进风口进入的气流可以是未预热的自然空气，或含水分较少的低温烟气等。因而，本发明一方面可利用汽机乏汽的废热，另一方面无需在设置额外的热源供应，可有效提高能源利用率，同时降低运营成本和设备建设成本。另外换热装置可采用换热管层组成，并且换热管层可由多根管束排列而成，换热管层除了对气流进行加热外，还可起到对气流的预分布效果，使得从进风口进入的气流在经过布风板之前就被分布得更加均匀。另外，本发明中的干燥方法采用本法所述的干燥装置，进一步对从乏汽出口排出的乏汽的相应参数进行控制，可确保对待干燥物料具有较好的干燥效果。
附图说明
图1为本发明所述的一种利用汽机乏汽的干燥系统的结构示意图；
图2为多层换热装置层的三维示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为单层换热装置层的三维视图；
图5为图中P方向的视图；
图6为图5中A-A截面的剖视图。
图中标记为：汽机 1、乏汽出口 11、流化床壳体 2、进风口 21、出风口 22、换热区23、换热装置 3、总入口 31、总出口 32、鼓风机 4、布风板 5、流化室 6、流化段 61、扩大段62、螺旋给料机 7、换热管层 8、管层入口 81、管层出口 82、管束 83、端管 84、凝结水泵9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1中所示，本发明所述的一种利用汽机乏汽的干燥系统，包括汽机1和流化床，所述流化床包括流化床壳体2，流化床壳体2的底部设有进风口21，其顶部设有出风口22，在流化床壳体2内部设有布风板5，布风板5上方的区域为流化室6，其特征在于：在布风板5下方设有换热区23，换热区23位于进风口21上方，在换热区23内设置有换热装置3，换热装置具有总入口31和总出口32，并且总入口31和总出口32分别从流化床壳体2表面穿出；所述总入口31通过管道与汽机1的乏汽出口11连通。
上述汽机，是指利用高压过热蒸汽进行发电的汽轮机，其将高压过热蒸汽的热能转化为动能，然后进行发电。而高压过热蒸汽在被汽机利用后被排出，该排出的蒸汽即为乏汽，其通过乏汽出口11排放，而在乏汽中，通常还具有一定的热量，本发明正是将乏汽中的部分热量再次利用，以降低能源消耗。具体则是通过管道将乏汽出口11与设置在流化床内的换热装置3的总入口31连通。由于本发明中流化床干燥物料用的气流从进风口21进入后，可在换热区23内与换热装置3内的通过的乏汽进行换热，进而加热从进风口21进入的气流，被加热后的气流再向上经过布风板5后对物料进行干燥；因此实现了对乏汽中的废热进行再次利用，提高了能源利用率。
另外，由于从进风口21进入的气流可在流化床内部被加热，因此进入进风口21的气流可以是自然的空气，这样，本发明可直接设置鼓风机4，通过鼓风机4向流化床壳体2底部的进风口21鼓风；鼓风机4直接向流化床内鼓入自然气流即可。
具体的，换热装置3可采用至少一层换热管层8组成，例如附图2中所示的采用三层换热管层8并且按照层叠方式堆叠而成。当然，按照常理，换热管层8的布置方式应当是管层与从进风口21进入的气流的方向大致呈垂直角度；以使气流穿过换热管层8。每层换热管层8具体可由多根彼此平行且间隔设置的管束83并联而成；如图4中所示；当然，相应的可在管束83的端部设置端管84以将各管束83的端部进行并联，然后再设置相应的管层入口81和管层出口82。
当上述采用多层换热管层8时，相邻换热管层上的管束83的长度方向可设置为呈相互交叉的分布。例如附图3中所示，这样设置的好处是可增加管束83与气流的换热效果。
另外，当设置有多层的换热管层8时，可先将不同层的换热管层8上的管层入口81进行并联后与总入口31连通；同理，也可先将不同层的换热管层8上的管层出口81进行并联后与总出口32连通。
另外，考虑到乏汽在通过换热装置3的过程中，随着温度的降低，将冷凝出部分冷凝水，为了便于冷凝水的排出，一般要求设置换热装置3从其总入口31端至其总出口32端是大致呈向下倾斜的设置；例如，在上述采用换热管层8的结构时，每层换热管层8上的管层入口81高于其管层出口82，并且每层换热管层中的管束83沿着其流向方向呈向下倾斜的设置；并且设置总出口32低于任一换热管层8的管层出口82。更具体的，可设置管束83倾斜的坡度θ为1.5°至3°的区间内。
另外，更具体的，上述的管束83可采用横截面呈椭圆形的管束，并且椭圆形的长轴方向位于竖向上。具体可参照图6中所示，这样设置的好处的，一方面当气流穿过管束83时可增加换热接触面积，同时在管束83内冷凝出的冷凝水将主要积在椭圆形的底部，而上部则更便于蒸汽通过，因此不容易造成对管束83的堵塞情况。
在上述同一层换热管层8中，当采用管束83平行且间隔排列时，相邻管束83之间的间距L可设置为等间距。当然，本发明还进一步优选如下设置：设置相邻管束83之间的缝隙L从位于中间的管束83至两端管束83的方向上逐渐增大，例如图6中所示。这样设置的好处是：从下方的进风口21进入的气流，其中间气流速度往往大于边缘气流的速度；通过上述设置，可对气流进行适当调节，使得经过换热管层8后的气流得到预分布的效果，进而使气流在经过布风板5之前就已经被均匀分布。
更具体的，为了提高流化室6的流化效果，可设置流化室6包括流化段61和扩大段62，扩大段62设置在流化段61上方。扩大段62的作用是使得气流进入扩大段后的流速降低，这样气流中夹带的部分含水较高的物料在通过扩大段62时，由于气流速度降低无法将其带出，将再次返回流化段61内继续被干燥。
另外，本发明还包括螺旋给料机7，所述螺旋给料机7用于将待干燥物料加入到布风板5上方的流化室6内。如图1中所示，螺旋给料机7的出料端穿过流化床壳体2后伸入到其内部，并且位于布风板5的上方。这样，加入到流化室6内的物料将具有较高的分散性，避免物料堆积的情况发生。
另外，本发明还包括凝结水泵9，所述凝结水泵9连接到总出口32上。凝结水泵9的作用是驱动管束83内的冷凝水，上述以得知在换热装置3内将冷凝出不能冷凝水，而冷凝水将严重阻碍管道内气流的流动，因此，为了提高管道内冷凝水的流速，额外设置凝结水泵9为其提供抽吸动力。
另外，本发明还提供一种利用汽机乏汽的干燥方法，采用上述本发明所述的汽机乏汽的干燥系统，并且进一步控制从汽机1的乏汽出口11排出的乏汽的一些参数，这些参数至少包括乏汽的温度和乏汽的压强，其中乏汽的温度控制为81-94℃，乏汽的压强控制为0.05-0.08MPa。本发明通过对乏汽出口11排出的乏汽的上述参数进行控制，确保了乏汽携带的废热能满足流化床干燥物料所需的能量。当然，相应的，可能需要在乏汽出口11处设置用于检测温度的传感器和检测压强的传感器等。
另外，本发明所述的利用汽机乏汽的干燥系统以及相应的干燥方法，其理论上可适用于各种可利用流化床进行干燥的产品，其中优选用于对酒糟、药渣等颗粒均匀、湿度大于50％以上的生物质燃料。
Claims (8)
1.一种利用汽机乏汽的干燥系统，其特征在于：包括汽机(1)和流化床，所述流化床包括流化床壳体(2)，流化床壳体(2)的底部设有进风口(21)，其顶部设有出风口(22)，在流化床壳体(2)内部设有布风板(5)，布风板(5)上方的区域为流化室(6)，其特征在于：在布风板(5)下方设有换热区(23)，换热区(23)位于进风口(21)上方，在换热区(23)内设置有换热装置(3)，换热装置具有总入口(31)和总出口(32)，并且总入口(31)和总出口(32)分别从流化床壳体(2)表面穿出；所述总入口(31)通过管道与汽机(1)的乏汽出口(11)连通；所述换热装置(3)包括至少一层换热管层(8)，换热管层(8)分别与总入口(31)和总出口(32)连通，每层换热管层(8)由多根彼此平行且间隔设置的管束(83)并联而成；当设置有多层换热管层(8)时，多层换热管层(8)在竖向方向上层叠设置；位于同一换热管层(8)上相邻管束(83)之间的缝隙L从位于中间的管束(83)至两端管束(83)的方向上逐渐增大。
2.如权利要求1所述的利用汽机乏汽的干燥系统，其特征在于：每层换热管层(8)具有一管层入口(81)和一管层出口(82)，多层换热管层(8)的管层入口(81)相互并联后与总入口(31)连通，多层换热管层(8)的管层出口(82)相互并联后与总出口(32)连通。
3.如权利要求2所述的利用汽机乏汽的干燥系统，其特征在于：每层换热管层(8)上的管层入口(81)高于其管层出口(82)，并且每层换热管层中的管束(83)沿着其流向方向呈向下倾斜的设置；所述总出口(32)低于任一换热管层(8)的管层出口(82)。
4.如权利要求3所述的利用汽机乏汽的干燥系统，其特征在于：管束(83)向下倾斜的坡度θ为1.5°至3°。
5.如权利要求1所述的利用汽机乏汽的干燥系统，其特征在于：相邻换热管层(8)上的管束(83)的长度方向呈相互交叉设置；每根管束(83)的横截面呈椭圆形，并且椭圆形的长轴方向位于竖向上。
6.如权利要求1所述的利用汽机乏汽的干燥系统，其特征在于：流化室(6)包括流化段(61)和扩大段(62)，扩大段(62)设置在流化段(61)上方。
7.如权利要求1至6中任一项所述的利用汽机乏汽的干燥系统，其特征在于：还包括鼓风机(4)，通过鼓风机(4)向流化床壳体(2)底部的进风口(21)鼓风；还包括螺旋给料机(7)，所述螺旋给料机(7)用于将待干燥物料加入到布风板(5)上方的流化室(6)内；还包括凝结水泵(9)，所述凝结水泵(9)连接到换热管的出口(32)上。
8.一种利用汽机乏汽的干燥方法，其特征在于：采用上述权利要求1至7中任一项所述的汽机乏汽的干燥系统，控制从汽机(1)的乏汽出口(11)排出的乏汽的温度为81-94℃，控制从汽机(1)的乏汽出口(11)排出的乏汽的压强为0.05-0.08MPa。
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