CN106500492B - 水循环式机械蒸汽再压缩mvr干燥系统及其方法 - Google Patents

水循环式机械蒸汽再压缩mvr干燥系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统及其方法，属于物料干燥技术领域。该系统由压缩机、一级干燥器、旋风除尘器、冷凝器组成过热蒸汽干燥循环回路；由冷凝水罐、循环泵、二级干燥器、空气加热器、冷凝器组成水循环回路；由二级干燥器、空气加热器、循环风机组成空气干燥循环回路；过热蒸汽干燥循环回路与水循环回路通过冷凝器耦合连接；水循环回路与空气干燥循环回路通过二级干燥器及空气加热器耦合连接。系统干燥速率快、节能高效、易于调控。

Description

水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种干燥系统，具体是一种水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统及其方法。
背景技术
干燥是工业生产中的重要工艺过程，在农业、食品、化工、陶瓷、医药、农副产品加工等几乎所有产业领域都涉及干燥环节。干燥过程的能量需求较大，开发高效、节能型干燥系统意义重大。
过热蒸汽干燥是近年来发展起来的一种全新干燥方法，具有干燥传热系数大、干燥效率高、传质阻力小、产品干燥质量好等优点。过热蒸汽的产生可采用加热法或蒸汽压缩法。机械蒸汽再压缩MVR干燥是指：由压缩机对干燥过程产生的二次蒸汽进行机械压缩并达到过热状态，之后将过热蒸汽再次用于干燥过程的加热。由于水蒸汽压缩机的压后过热度相对较小，如果过热蒸汽在干燥物料的过程中过热度消除，即达到饱和状态，干燥过程将无法继续进行，物料甚至会出现被饱和蒸汽加湿结露等现象，干燥物料很难获得较低的含水率。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供了一种水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统及其方法。
一种水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：包括压缩机，旋风除尘器，一级干燥器，冷凝器，冷凝水罐，循环泵，二级干燥器，空气加热器，循环风机；所述冷凝器具有蒸汽入口、蒸汽出口、循环水入口、循环水出口、冷凝水出口；第二干燥器设置有循环水流道夹层，第二干燥器具有空气入口、空气出口、循环水入口、循环水出口；空气加热器具有循环水入口、循环水出口、循环风入口、循环风出口；上述压缩机的出口与第一干燥器的入口相连，第一干燥器的出口与旋风除尘器的入口相连，旋风除尘器的出口分成第一支路和第二支路，其中第一支路与冷凝器的蒸汽入口相连，冷凝器的蒸汽出口与上述第二支路一起与压缩机的入口相连组成过热蒸汽干燥循环回路；压缩机出口至第一干燥器的管道上还接有生蒸汽管；上述冷凝器的凝水出口与冷凝水罐入口相连，冷凝水罐出口经过循环泵与第二干燥器的循环水入口相连，第二干燥器的循环水出口与空气加热器的循环水入口相连，空气加热器的循环水出口与冷凝器的循环水入口相连，冷凝器的循环水出口与冷凝水罐入口相连，组成水循环回路；上述二级干燥器的空气出口与空气加热器的循环风入口相连，空气加热器的循环风出口经过循环风机与二级干燥器的空气入口相连，组成空气干燥循环回路；空气干燥循环回路上分别设有排风阀与进风阀，进风阀进口位置设有进风风机；上述过热蒸汽干燥循环回路与水循环回路通过冷凝器耦合连接；水循环回路与空气干燥循环回路通过二级干燥器及空气加热器耦合连接。
所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统的干燥方法，其特征在于：系统启动后，开启生蒸汽加热一级干燥器内的物料，待物料被加热至干燥温度后，关闭生蒸汽，并开启压缩机，一级干燥器中物料水分气化生成的二次蒸汽经旋风除尘器脱除所携带的粉尘等杂质后，一部分去往冷凝器冷凝液化，另一部分返回至压缩机入口并与冷凝器出口的未凝蒸汽一起再次被压缩机增压升温，形成具有一定过热度的过热蒸汽，之后过热蒸汽进入一级干燥器，并实现对待干物料的热质交换；当一级干燥器内物料的含水率降至临界含水率，即物料的恒温干燥过程结束时，将一级干燥器内的物料转移至二级干燥器内，并将一级干燥器内重新放入新物料；一级干燥器内物料干燥产生的水分在冷凝器处冷凝，并流入冷凝水罐，在循环泵的作用下，高温冷凝水首先进入二级干燥器的循环水流道夹层，通过热传导方式加热物料，之后进入空气加热器，并加热循环空气，降温后的循环水返回冷凝器回收一级干燥器产生的二次蒸汽的冷凝潜热；第二干燥器内的空气通过空气加热器被加热升温，在循环风机的作用下进入第二干燥器并实现对物料的热湿交换，当循环空气的相对湿度增至设定值后，开启排风阀与进风阀，排除系统中的高湿空气，并补入新鲜的干空气;二级干燥器内的物料干燥通过循环水导热加热及空气对流加热的双重作用下进行。
所述压缩机可以为离心式压缩机或螺杆式压缩机或罗茨式压缩机。
所述一级干燥器和二级干燥器）可以均为箱式干燥器或滚筒干燥器。
所述冷凝器可以为翅片管式换热器或板式换热器。
所述冷凝器可以为接触式冷凝器，所述冷凝水出口和循环水出口可以为一个口。
所述空气加热器可以为翅片管式换热器或板式换热器。.
所述循环风机及进风风机可以均为轴流风机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，结合应用了过热蒸汽干燥技术与热空气干燥技术。通过水循环系统回收过热蒸汽干燥循环蒸汽的凝结潜热，循环水回收的热量一部分通过热传导方式加热二级干燥器的物料，另一部分用于加热空气干燥循环回路的空气，热空气在循环风机的带动下通过对流方式加热二级干燥器的物料。降温后的循环水返回至冷凝器被再次加热升温，同时实现对过热蒸汽干燥循环蒸汽的冷凝除湿。物料采用分段干燥方式，物料的恒速干燥在一级干燥器内通过过热蒸汽的对流加热完成，物料的降速干燥在二级干燥器内通过循环水对物料的热传导加热与热空气对物料的对流加热的双重作用下完成，系统具有干燥速率快、节能高效、易于调控等特点。
附图说明
图1为实施例一的系统原理图；
图2为实施例一应用的二级干燥器结构示意图；
图3为实施例二的系统原理图；
图4为实施例三的系统原理图。
图中，1为压缩机，2为旋风除尘器，3为一级干燥器，4为冷凝器，5为冷凝水罐，6为循环泵，7为二级干燥器，8为空气加热器，9为循环风机，10为进风阀，11为进风风机，12为排风阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一：
图1 为本发明的原理图。水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，包括压缩机1，旋风除尘器2，一级干燥器3，冷凝器4，冷凝水罐5，循环泵6，二级干燥器7，空气加热器8，循环风机9，进风阀10，进风风机11，排风阀12。
系统由过热蒸汽干燥循环、水循环、空气干燥循环三个子回路组成。由压缩机1、一级干燥器3、旋风除尘器2、冷凝器4依次首尾相连组成过热蒸汽干燥循环回路，在此循环回路上将旋风除尘器的出风口与压缩机入口联通，压缩机出口至一级干燥器的管路上设生蒸汽进管。所述冷凝器设有排水管，并通至冷凝水罐5。由冷凝水罐5、循环泵6、二级干燥器7、空气加热器8、冷凝器4依次首尾相连组成水循环回路。由二级干燥器7、空气加热器8、循环风机9依次首尾相连组成空气干燥循环回路，回路上分别设有排风阀12与进风阀10，进风阀进口位置设有进风风机11。过热蒸汽干燥循环回路与水循环回路通过冷凝器耦合连接；水循环回路与空气干燥循环回路通过二级干燥器及空气加热器耦合连接。
所述压缩机1采用离心式压缩机，一级干燥器3采用箱式干燥器，冷凝器4及空气加热器8采用翅片管式换热器；如图2所示，二级干燥器采用箱式干燥器，物料盘下部设置循环水流道夹层；循环风机9及进风风机11采用轴流风机。
本发明的工作原理如下：
系统启动后，开启生蒸汽加热一级干燥器3内的物料，待物料被加热至干燥温度后，关闭生蒸汽，并开启压缩机1。一级干燥器中物料水分气化生成的二次蒸汽经旋风除尘器2脱除所携带的粉尘等杂质后，一部分去往冷凝器4冷凝液化，另一部分返回至压缩机入口并与冷凝器出口的未凝蒸汽一起再次被压缩机增压升温，形成具有一定过热度的过热蒸汽，之后过热蒸汽进入一级干燥器，并实现对待干物料的热质交换。当一级干燥器内物料的含水率降至临界含水率，即物料的恒温干燥过程结束时，将一级干燥器内的物料转移至二级干燥器7内，并将一级干燥器内重新放入新物料。一级干燥器内物料干燥产生的水分在冷凝器4处冷凝，并流入冷凝水罐5，在循环泵6的作用下，高温冷凝水首先进入二级干燥器通过热传导方式加热物料，之后进入空气加热器8，并加热循环空气，降温后的循环水返回冷凝器回收一级干燥器产生的二次蒸汽的冷凝潜热。二级干燥器内的物料干燥通过循环水导热加热及空气对流加热的双重作用下进行。
实施例二：
系统原理如图3所示，本实施例的系统组成与工作原理与实施例一相同。
本实施例中的压缩机1采用螺杆式压缩机，一级干燥器3采用滚筒干燥器，冷凝器4及空气加热器8采用板式换热器，二级干燥器7采用内置循环水夹层的滚筒干燥器，循环风机9及进风风机11采用轴流风机。
实施例三：
系统原理如图4所示，本实施例的系统组成与工作原理与实施例一相同。
本实施例中的压缩机1采用罗茨式压缩机；一级干燥器3采用滚筒干燥器；二级干燥器7采用内置循环水夹层的滚筒干燥器；冷凝器4采用接触式冷凝器，回流的循环水喷入冷凝器，并与一级干燥器产生的二次蒸汽直接接触换热，实现对蒸汽凝结潜热的回收；空气加热器8采用翅片管式换热器；循环风机9及进风风机11采用轴流风机。
本发明将物料的干燥过程分为两段完成，恒速干燥段采用过热蒸汽循环干燥，降速干燥段采用热空气循环干燥。系统通过过热蒸汽循环的高温冷凝水加热二级干燥器内的物料及循环空气。系统具有干燥速率快、节能高效、易于调控等特点。
尽管上文结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：
包括压缩机（1），旋风除尘器（2），一级干燥器（3），冷凝器（4），冷凝水罐（5），循环泵（6），二级干燥器（7），空气加热器（8），循环风机（9）；
所述冷凝器（4）具有蒸汽入口、蒸汽出口、循环水入口、循环水出口、冷凝水出口；
二级干燥器（7）设置有循环水流道夹层，二级干燥器具有空气入口、空气出口、循环水入口、循环水出口；
空气加热器（8）具有循环水入口、循环水出口、循环风入口、循环风出口；
上述压缩机（1）的出口与一级干燥器（3）的入口相连，一级干燥器（3）的出口与旋风除尘器（2）的入口相连，旋风除尘器（2）的出口分成第一支路和第二支路，其中第一支路与冷凝器（4）的蒸汽入口相连，冷凝器（4）的蒸汽出口与上述第二支路一起与压缩机（1）的入口相连组成过热蒸汽干燥循环回路；压缩机（1 ）出口至一级干燥器（3）的管道上还接有生蒸汽管；
上述冷凝器（4）的冷凝水出口与冷凝水罐（5）入口相连，冷凝水罐（5）出口经过循环泵（6）与二级干燥器（7）的循环水入口相连，二级干燥器（7）的循环水出口与空气加热器（8）的循环水入口相连，空气加热器（8）的循环水出口与冷凝器（4）的循环水入口相连，冷凝器（4）的循环水出口与冷凝水罐（5）入口相连，组成水循环回路；
上述二级干燥器（7）的空气出口与空气加热器（8）的循环风入口相连，空气加热器（8）的循环风出口经过循环风机（9）与二级干燥器（7）的空气入口相连，组成空气干燥循环回路；空气干燥循环回路上分别设有排风阀（12）与进风阀（10），进风阀进口位置设有进风风机（11）；
上述过热蒸汽干燥循环回路与水循环回路通过冷凝器（4）耦合连接；水循环回路与空气干燥循环回路通过二级干燥器（7）及空气加热器（8）耦合连接。
2.根据权利要求1所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：所述压缩机（1）为离心式压缩机或螺杆式压缩机或罗茨式压缩机。
3.根据权利要求1所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：所述一级干燥器（3）和二级干燥器（7））均为箱式干燥器或滚筒干燥器。
4.根据权利要求1所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：所述冷凝器（4）为翅片管式换热器或板式换热器。
5.根据权利要求1所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：所述冷凝器（4）为接触式冷凝器，所述冷凝器（4）的冷凝水出口和循环水出口为一个口。
6.根据权利要求1所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：所述空气加热器（8）为翅片管式换热器或板式换热器。
7.根据权利要求1所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统，其特征在于：所述循环风机（9）及进风风机（11）均为轴流风机。
8.根据权利要求1所述的水循环式机械蒸汽再压缩MVR干燥系统的干燥方法，其特征在于：
系统启动后，开启生蒸汽加热一级干燥器（3）内的物料，待物料被加热至干燥温度后，关闭生蒸汽，并开启压缩机（1），一级干燥器（3）中物料水分气化生成的二次蒸汽经旋风除尘器（2）脱除所携带的粉尘后，一部分去往冷凝器（4）冷凝液化，另一部分返回至压缩机入口并与冷凝器的蒸汽出口的未凝蒸汽一起再次被压缩机增压升温，形成具有一定过热度的过热蒸汽，之后过热蒸汽进入一级干燥器（3），并实现对待干物料的热质交换；当一级干燥器内物料的含水率降至临界含水率时，物料的恒温干燥过程结束，将一级干燥器（3）内的物料转移至二级干燥器（7）内，并将一级干燥器（3）内重新放入新物料；
一级干燥器内物料干燥产生的水分在冷凝器（4）处冷凝，并流入冷凝水罐（5），在循环泵（6）的作用下，高温冷凝水首先进入二级干燥器（7）的循环水流道夹层，通过热传导方式加热物料，之后进入空气加热器（8），并加热循环空气，降温后的循环水返回冷凝器（4）回收一级干燥器产生的二次蒸汽的冷凝潜热；
二级干燥器（7）内的空气通过空气加热器（8）被加热升温，在循环风机（9）的作用下进入二级干燥器（7）并实现对物料的热湿交换，当循环空气的相对湿度增至设定值后，开启排风阀（12）与进风阀（10），排除系统中的高湿空气，并补入新鲜的干空气；二级干燥器（7）内的物料干燥通过循环水导热加热及空气对流加热的双重作用下进行。
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