CN106123510B - 自回热木材干燥系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自回热木材干燥系统及方法，属能源与动力领域。系统包括：干燥罐（1）、压缩机（2）、加热盘管（3）、换热器（4）、第一气液分离器（5）、膨胀机（6）、冷凝器（7）、第二气液分离器（8）、风机（9）。该系统通过压缩机（2）压缩提高干燥出口（11）湿空气的露点温度，以间接换热方式回收干燥后空气中水蒸气的潜热，并利用木材与空气直接换热方式加速木材中水分蒸发，然后通过膨胀机做功回收压缩机压缩湿空气中干空气部分所消耗的能量，通过上述过程将干燥过程中吸收的热量传回干燥罐内空气以形成高程度的自回热，系统只需要补充部分压缩功和风机耗功即可实现运行，能耗低、无污染干燥速率快。

Description

自回热木材干燥系统及方法
技术领域
本发明涉及一种自回热木材干燥系统及工作方法，属于能源与动力领域。
背景技术
木材作为常见的建筑材料，广泛应用于生活的各个领域。为了方便木材的运输、储藏和直接加工利用，必须对其进行干燥，而现阶段多数的木材干燥过程是一个高能耗、高污染的过程。传统的木材干燥系统下，干燥过程的总能耗约占企业总能耗40%~70%，干燥效率仅为30%~40%，因此提高干燥效率，节约能源具有重大意义。
目前，国内外应用最广泛的木材干燥方法是利用常压湿空气为干燥介质，以蒸汽、热水、炉气或热油作为热媒，间接加热干燥介质进行干燥的一种室干方法。它的主要特点是以湿空气为干燥介质，传热方式以对流传热为主。但是经干燥后排出的湿空气温度较低，并携带大量潜热，由于传热温差的限制，无法有效回收干燥介质及水蒸气的潜热，造成了能量浪费。
发明内容
本发明的目的在于提出一种干燥速率高、能耗低、无需额外干燥蒸汽的木材干燥系统，可将干燥罐出来的湿空气通过加温加压的方式将干燥过程中吸收的热量传递回干燥罐中的空气，形成高程度的自回热，达到节能且提高干燥效果的目的。
该系统包括干燥罐、压缩机、膨胀机、冷凝器、第一气液分离器、风机、第二气液分离器、换热器和加热盘管；其中加热盘管位于干燥罐中；
上述换热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
上述气液分离器包括入口，气相出口和液相出口；
上述冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
上述干燥罐顶端的干燥空气出口与压缩机进口相连，压缩机出口连接加热盘管的热侧入口，加热盘管的热侧出口和换热器热侧入口相连，换热器的热侧出口连接第一气液分离器的入口，第二气液分离器的气相出口连接膨胀机入口，膨胀机出口经过冷凝器热侧连接第二气液分离器入口，第二气液分离器的气相出口经过风机连接换热器冷侧进口，换热器冷侧出口与干燥罐底部的干燥空气入口相连；其中第一气液分离器液相出口与环境相连，第二气液分离器液相出口与环境相连，冷却介质与冷凝器冷侧入口相连，冷凝器冷侧出口与环境相连。
一种自回热木材干燥方法，其特征在于包括以下过程：木材放置在干燥罐内的加热盘管上，从干燥罐底部干燥空气入口进入的空气吸收加热盘管内释放的热量的同时干燥加热盘管上的木材，干燥空气出口出来的湿空气经过压缩机压缩后进入加热盘管内释放热量;从加热盘管热端出口出来的气水混合物经过换热器预热，然后经过第一气液分离器后进入膨胀机做功，做功过后的空气依次经过冷凝器热侧、第二气液分离器、风机后进入换热器的冷端入口预热，预热过后的空气进入干燥罐继续干燥木材。
本发明干燥罐顶端出口湿空气经过压缩机压缩后温度提高，湿空气内的水蒸气露点提高，进入加热盘管换热释放潜热后的气水混合物进入换热器的热侧入口预热进入干燥罐底部的干燥空气，从干燥罐顶端出口出来的湿空气通过上述过程将在干燥过程中吸收的热量传回给干燥罐内的干燥空气以形成高程度的自回热。换热后的气水混合物进入第一气液分离器，第一气液分离器气相出口出来的空气进入膨胀机做功，回收一部分膨胀功，膨胀机出口出来的空气进入冷凝器降温使空气中的水蒸气进一步凝结，并进入第二气液分离器，第二气液分离器气相出口出来的空气经过风机加压，并进入换热器预热后再次通过干燥罐底端干燥空气入口进入干燥罐。
根据本发明所述的一种自回热木材干燥系统及方法，其特征在于：由于干燥罐出口湿空气温度很低无法直接利用，经压缩机压缩后能够提高湿空气的露点温度，压缩后的湿空气能够通过干燥罐内的加热盘管和换热器将热量传递回给干燥空气，形成高程度的自回热，达到低能耗的目的。干燥罐内的空气与加热盘管换热吸收热量的同时，又与木材换热提供木材内水蒸气蒸发所需要的热量，这两个换热过程的耦合进行大大提高了木材干燥的速度。干燥过程后的空气进入膨胀机做功，可以回收压缩机压缩湿空气中干空气部分所消耗的能量。整个干燥过程不需要外加热源，只需要少量压缩机和风机耗能就可以有效回收干燥介质及水蒸气的潜热，实现整个干燥过程能量自我回收利用，达到了低能耗的目的。
附图说明
图1是本发明提出的一种自回热木材干燥系统；
图中标号名称：1、干燥罐，2、压缩机，3、加热盘管，4、换热器，5、第一气液分离器，6、膨胀机，7、冷凝器，8、第二气液分离器，9、风机，10、干燥空气入口，11、干燥空气出口，12、冷却介质。
具体实施方式
下面参照图1说明自回热木材干燥系统的工作过程。
首先干燥空气经过换热器4预热后通过干燥罐1底部干燥空气入口10进入干燥罐，在干燥罐内干燥空气与加热盘管3换热的同时与木材换热提供水分蒸发需要的热量。干燥罐顶部干燥空气出口11出来的湿空气进入压缩机2压缩后进入加热盘管3放热，再进入换热器4预热干燥空气，然后经过第一气液分离器5分离掉水分后进入膨胀机6做功，回收部分膨胀功。膨胀过后的空气进入冷凝器7利用冷却介质12冷却后进入第二气液分离器8分离掉水分。第一气液分离器气相出口出来的空气经过风机9后进入换热器4预热。

Claims (2)

1.一种自回热木材干燥系统，其特征在于：该系统包括干燥罐（1）、压缩机（2）、加热盘管（3）、换热器（4）、第一气液分离器（5）、膨胀机(6)、冷凝器（7）、第二气液分离器（8）、风机（9）；其中加热盘管（3）位于干燥罐（1）中；
上述换热器（4）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
上述第一气液分离器（5）包括入口，气相出口和液相出口；第二气液分离器（8）包括入口，气相出口和液相出口；
上述冷凝器（7）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
干燥罐（1）顶端的干燥空气出口（11）与压缩机（2）进口相连，压缩机出口连接加热盘管（3）的热侧入口，加热盘管的热侧出口和换热器（4）热侧入口相连，换热器的热侧出口连接第一气液分离器（5）的进口，第一气液分离器的气相出口连接膨胀机（6）入口，膨胀机出口经过冷凝器（7）热侧连接第二气液分离器（8）入口，第二气液分离器的气相出口经过风机（9）连接换热器（4）冷侧入口，换热器冷侧出口与干燥罐底部的干燥空气入口（10）相连；
其中第一气液分离器（5）液相出口与环境相连，第二气液分离器（8）液相出口与环境相连，冷却介质（12）与冷凝器（7）冷侧入口相连，冷凝器冷侧出口与环境相连。
2.一种自回热木材干燥方法，其特征在于包括以下过程：
木材（15）放置在干燥罐（1）内的加热盘管（3）上，从干燥罐底部干燥空气入口（10）进入的空气吸收加热盘管内释放的热量的同时干燥加热盘管上的木材，干燥空气出口(11)出来的湿空气经过压缩机（2）压缩后进入加热盘管内释放热量;
从加热盘管（3）热端出口出来的气水混合物经过换热器（4）预热，然后经过第一气液分离器（5）后进入膨胀机（6）做功，做功过后的空气依次经过冷凝器（7）热侧、第二气液分离器（8）、风机（9）后进入换热器（4）的冷端入口预热，预热过后的空气进入干燥罐继续干燥木材。
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