CN108679932A - 应用燃气尾气的喷射干燥系统与喷射干燥方法 - Google Patents

应用燃气尾气的喷射干燥系统与喷射干燥方法 Download PDF

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张耀冬
何晓东
章海东
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Abstract

本发明提供了一种应用燃气尾气的喷射干燥系统以及一种喷射干燥方法，该喷射干燥系统包括有燃气轮机发电机组以及燃烧增温系统，燃气轮机发电机组与燃烧增温系统之间通过三通等部件耦合到一起，这样本发明就具有三种运行模式：燃气轮机发电机组与燃烧增温系统配合对干燥塔提供热能；或，由燃烧增温系统直接提供热能；或，降低稀料的喷射量。本发明由于额外设置了燃烧增温系统，其能够作为主要热源对干燥塔提供热能，又能够作为辅助热源配合燃气轮机发电机组进行使用，本发明不仅工作模式多样化，同时，系统运行的可靠性得到了提高，即使有设备发生故障停机，其他的系统仍能够提供热能保证系统持续、稳定地运行。

Description

应用燃气尾气的喷射干燥系统与喷射干燥方法
技术领域
本发明涉及物料干燥相关设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种应用燃气尾气的喷射干燥系统以及一种喷射干燥方法。
背景技术
喷射干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。喷射干燥的工作流程如下：于干燥室中将稀料经雾化后喷出，喷出的雾化稀料与热空气接触，稀料中的水分会迅速汽化，这样就可以得到干燥产品。喷射干燥能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，其可省去蒸发、粉碎等工序。
根据调查研究发现，目前在陶瓷行业中，已有的喷射干燥塔蒸发量比较大，燃气轮机尾气所排放出的热量以及温度不能完全匹配喷射干燥塔满负荷运行时的热量要求，这就需要增加燃烧器补燃装置进行热量和温度补偿。
对现有技术来说，燃气轮机尾气是喷射干燥塔的主要热量来源，燃烧器补燃装置中的燃料(天然气)是以燃气轮机的尾气作为氧源(燃机尾气约15％含氧量)进行燃烧，其只是起到补充热源的作用，一旦燃气轮机出现故障，此套系统(包括后端的喷射干燥塔)将全部停机，其严重地影响了物料干燥的效率。
综上所述，如何提供一种运行可靠性较高的干燥系统，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种运行稳定、使用可靠性较高的应用燃气尾气的喷射干燥系统。
本发明提供的技术方案如下：
一种应用燃气尾气的喷射干燥系统，包括：
燃气轮发电机组，所述燃气轮发电机组具有用于燃气尾气输出的尾气输出管路，所述尾气输出管路具有第一对接口以及第二对接口，与所述第一对接口对接有第一烟囱，与所述第二对接口对接有尾气导管；
燃烧增温系统，所述燃烧增温系统包括有增温系统主体，所述增温系统主体包括有高温烟气输出口、助燃空气输入口以及燃料进口，于所述增温系统主体内设置有燃烧器，于所述增温系统主体的外侧套设有混合套管，所述混合套管的内侧壁与所述增温系统主体的外侧壁之间间隔设置并形成有混合间隙，所述混合套管的侧壁上采用斜切入气的方式设置有斜切式入气管，所述斜切式入气管与所述混合间隙相连通，于所述混合套管上开设有与所述混合间隙相通的对接口，所述对接口与所述高温烟气输出口相对设置；
干燥塔，所述干燥塔具有干燥室，所述干燥室通过管路与所述对接口连接，与所述干燥塔连接有第二烟囱；
控制组件，所述控制组件包括有第一控制阀门以及第二控制阀门，所述第一控制阀门设置于所述第一对接口上、用于实现所述第一对接口的封闭与导通，所述第二控制阀门设置于所述第二对接口上、用于实现所述第二对接口的封闭与导通。
优选地，于所述助燃空气输入口上设置有鼓风机。
优选地，所述对接口为锥体型渐缩式开口结构。
优选地，于所述干燥塔与所述第二烟囱之间设置有引风机。
优选地，于所述第二对接口内还设置有用于辅助控制所述第二对接口导通或者封闭的第三调控阀门。
优选地，于所述干燥塔的顶部开设有干燥用高温气体输入的塔顶开口，所述塔顶开口与所述对接口通过管路对接，于所述塔顶开口处设置有温度传感器。
优选地，所述燃烧器于所述增温系统主体内靠近所述高温烟气输出口的位置设置，所述燃料进口开设于所述增温系统主体的侧壁上并靠近所述助燃空气输入口设置。
本发明提供了一种喷射干燥方法，在该喷射干燥方法中，其使用了如上述的应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷射干燥，具体地，其干燥步骤为：保证燃气轮机发电机组满负荷运行，同时，停止燃烧增温系统的运行，通过降低稀料的喷射量以满足干燥塔的运行要求。
本发明提供了一种喷射干燥方法，在该喷射干燥方法中，其使用了如上述的应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷射干燥，具体地，其干燥步骤为：停止燃气轮机发电机组的运行，根据稀料的喷射量调整燃烧增温系统的运行以满足干燥塔的运行要求。
本发明提供了一种喷射干燥方法，在该喷射干燥方法中，其使用了如上述的应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷射干燥，具体地，其干燥步骤为：当燃气轮机发电机组运行时，根据混合温度来调整燃烧增温系统的运行以满足干燥塔的运行要求。
优选地，在上述的喷射干燥方法中，当燃气轮机发电机组运行时、其产生的燃气尾气温度在480℃-520℃之间，则控制燃烧增温系统产生730℃-780℃的高温烟气，将燃气尾气与高温烟气混合形成有温度在640℃-660℃之间的混合气体。
通过上述结构设计，在本发明提供的喷射干燥方法中，其使用了应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷雾干燥，该喷射干燥系统包括有燃气轮机发电机组以及燃烧增温系统，燃气轮机发电机组与燃烧增温系统之间通过三通等部件耦合到一起，当燃气轮机发电机组正常运行时，关闭第一控制阀门(关闭第一烟囱)，第二控制阀门打开，燃机尾气排入后端，天然气与鼓风机鼓入空气在燃烧器内燃烧，产生高温烟气(约750℃)与燃机尾气(约500℃)混合，混合烟气通过混流板充分均匀，烟气达到最佳温度(约650℃)进入喷雾干燥塔。当燃气轮机发电机组出现故障时，第二控制阀门以及第三控制阀门关闭，第一控制阀门打开(打开第一烟囱)，燃机尾气通过第一烟囱排入大气，同时，增大天然气燃烧量，喷雾干燥塔所需热量完全由天然气通过燃烧器燃烧获得。本发明由于额外设置了燃烧增温系统，其能够作为主要热源对干燥塔提供热能，又能够作为辅助热源配合燃气轮机发电机组进行使用，本发明不仅工作模式多样化，同时，系统运行的可靠性得到了提高，即使有设备发生故障停机，其他的系统热能够进行使用，保证系统能够持续运行。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本申请的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明一种实施例中应用燃气尾气的喷射干燥系统的结构示意图；
附图标号说明：
燃气轮发电机组1、尾气输出管路2、第一对接口2a、第二对接口2b、第一烟囱3、尾气导管4、增温系统主体5、高温烟气输出口5a、助燃空气输入口5b、燃料进口5c、燃烧器6、混合套管7、斜切式入气管8、干燥塔9、第二烟囱10、第一控制阀门11、第二控制阀门12、鼓风机13、引风机14、第三调控阀门15。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
请参考图1，图1为本发明一种实施例中应用燃气尾气的喷射干燥系统的结构示意图。
本发明提供了一种应用燃气尾气的喷射干燥系统，用于实现陶瓷原料稀料的喷射干燥，从而使得陶瓷原料稀料直接干燥成粉末颗粒。
在本发明中，该应用燃气尾气的喷射干燥系统包括有如下组件：
1、用于提供燃气尾气的燃气轮发电机组
燃气轮发电机组1以燃气为燃料，燃气与空气(氧气)混合后进入燃烧室燃烧，燃烧生成的尾气经过透平后，能够驱动透平旋转，从而带动外置的发电机组进行发电。尾气经过透平后输出，具体地，燃气轮发电机组1具有用于燃气尾气输出的尾气输出管路2。
在现有技术中，燃气尾气会直接作为氧源参与下一级天然气的燃烧从而提高其温度供给干燥塔9进行稀料的喷射干燥。
在本发明中，燃气尾气则具有两种输出方式，分别为直接排放与参与干燥，因此，本发明将尾气输出管路2设计成为具有两个接口的结构形式，分别为：第一对接口2a以及第二对接口2b，与第一对接口2a对接有第一烟囱3，与第二对接口2b对接有尾气导管4。
2、用于提供高温烟气或者对燃气尾气进行温度补偿的燃烧增温系统
具体地，燃烧增温系统包括有增温系统主体5，增温系统主体5根据传统燃烧炉进行结构设计，增温系统主体5可以采用耐高温陶瓷或者耐火砖堆砌而成，增温系统主体5的主体结构采用竖着的圆筒形结构，在增温系统主体5上开设有用于高温烟气输出的高温烟气输出口5a、用于参与天然气燃烧的氧源气体输入的助燃空气输入口5b以及用于燃料输入的燃料进口5c。
在本发明中燃烧增温系统所使用的燃料为天然气，因此，本发明还可以配置一套天然气供给系统，天然气供给系统通过管路与燃料进口5c对接，在燃料进口5c上安装有电子控制阀门，用于实现天然气供给量的电子控制。
由上述结构设计可知，增温系统主体5为一个竖直设置的圆筒形结构，于增温系统主体5内设置有燃烧器6，燃烧器6于增温系统主体5内靠近高温烟气输出口5a的位置设置，燃料进口5c开设于增温系统主体5的侧壁上并靠近助燃空气输入口5b设置。
燃料进口5c与助燃空气输入口5b相互靠近，这样能够保证天然气以及助燃空气在进入到增温系统主体5内部后就可以快速混合进行燃烧，然后高温烟气由高温烟气输出口5a输出。燃烧器6于增温系统主体5内靠近高温烟气输出口5a 的位置设置，这样能够降低高温烟气在增温系统主体5内的滞留时间，这样能够有效提高增温系统主体5的使用寿命，还能够减小高温烟气的热量损失。
为了保证氧气的供给量，本发明于助燃空气输入口5b上还设置有一台鼓风机13，利用鼓风机13对空气进行加压然后输送至增温系统主体5内，由于氧气量供给充足，其能够保证天然气充分燃烧。
3、用于燃气尾气以及高温烟气进行混合的混合套管
混合套管7设置于增温系统主体5的外侧，混合套管7的内侧壁与增温系统主体5的外侧壁之间间隔设置并形成有混合间隙，混合套管7的侧壁上采用斜切入气的方式设置有斜切式入气管8，斜切式入气管8与混合间隙相连通，于混合套管7上开设有与混合间隙相通的对接口，对接口与高温烟气输出口5a相对设置。
混合套管7的主体为圆柱形结构，其以金属构架作为龙骨骨架，在其内部设置耐高温材料，例如耐火砖，混合套管7套设在增温系统主体5的外侧并与增温系统主体5同轴设置，这样可以避免混合间隙出现局部紧促、局部宽松的情况。
在本发明中，混合套管7为本发明的一个重要组成部件，其作用为实现燃气尾气以及高温烟气的混合。
在混合套管7的侧壁上采用斜切入气的方式设置有斜切式入气管8，尾气导管4与斜切式入气管8连通，这样燃气尾气就能够采用切入方式进入到混合间隙内，由于采用斜切方式进入到混合间隙内，燃料尾气进入到混合间隙内就会撞击到混合套管7的内侧壁，这样会使得燃料尾气沿螺旋路径上升。同时，燃烧增温系统生成的高温烟气也能够进入到混合间隙内，燃料尾气的螺旋运动方式可以使其快速与高温烟气进行混合。
自此限定：对接口为锥体型渐缩式开口结构，这样在对接口位置能够提高混合气体的压力，保证混合气体顺利输入到干燥塔9内。
4、用于对稀料进行喷射干燥的干燥塔
干燥塔9具有干燥室，干燥室通过管路与对接口连接，与干燥塔9连接有第二烟囱10，混合的高温气体能够通过对接口进入到干燥室内，在干燥塔9内设置有稀料喷射系统，稀料喷射系统的喷射口朝向对接口方向设置，这样喷射出的稀料喷雾与高温混合气体对冲，可以提高稀料的干燥速度。
与干燥塔9连接有第二烟囱10，第二烟囱10用于干燥室内尾气的输出，具体地，于干燥塔9与第二烟囱10之间设置有引风机14，利用引风机14能够快速将干燥室内的尾气抽出，避免干燥室内低温的尾气影响稀料的干燥。
5、具有系统控制功能用于对燃气轮发电机组1生成的燃气尾气进行导流控制的控制组件
控制组件包括有第一控制阀门11以及第二控制阀门12，第一控制阀门11设置于第一对接口2a上、用于实现第一对接口2a的封闭与导通，第二控制阀门12 设置于第二对接口2b上、用于实现第二对接口2b的封闭与导通。
具体地，于第二对接口2b内还设置有用于辅助控制第二对接口2b导通或者封闭的第三调控阀门15。设置第三调控阀门15，能够在第二调控阀门关闭不严的情况下，提高第二对接口2b封闭的气密性，保证第二对接口2b能够完全关闭，使得本发明的可靠性得到保障。
具体地，在本发明中，第一调控阀门8为三通阀用控制阀芯，第二调控阀门9为流量调节阀，第三调控阀门16为手动切断阀。将第一调控阀门8(三通阀用控制阀芯)安装到调控三通5上，能够使得调控三通5形成有一个与三通阀功能相同的控制阀装置。
具体地，在本发明中，第一调控阀门、第二调控阀门、第三调控阀门还可以通过其他的实现方式实现。第一调控阀门8和第二调控阀门9集成为一个三通阀用控制阀芯，通过该三通阀用控制阀芯同时控制第二对接口和第三对接口的导通或封闭。进一步地，在燃气尾气输出通道上进一步设置流量调节阀，可以调节输出通道内的烟气尾气的流量，以及辅助控制燃气尾气输出通道的导通或封闭。进一步地，在燃气尾气输出通道上再设置第三调控阀门，该第三调控阀门为手动切断阀，以进一步辅助燃气尾气输出通道的导通和关闭。
具体地，在本发明中，第一调控阀门为一个三通阀，第二调控阀门为流量调节阀，第三调控阀门15为手动切断阀。
本发明将燃气尾气以及高温烟气进行混合，其目的在于对混合气体的温度进行调节，因此，本发明于干燥塔9的顶部开设有干燥用高温气体输入的塔顶开口，塔顶开口与对接口通过管路对接，于塔顶开口处设置有温度传感器，通过温度传感器获取塔顶开口处混合气体的温度，并将该温度信号作为控制参数通过系统控制器实现本发明的自动化控制。
基于上述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，本发明提出了如下三种喷射干燥方法：
在第一种喷射干燥方法中，其使用如上述的应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷射干燥；其干燥步骤为：保证燃气轮机发电机组满负荷运行，同时，停止燃烧增温系统的运行，通过降低稀料的喷射量以满足干燥塔9的运行要求。
在第二种喷射干燥方法中，其使用如上述的应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷射干燥；其干燥步骤为：停止燃气轮机发电机组的运行，根据稀料的喷射量调整燃烧增温系统的运行以满足干燥塔9的运行要求。
在第三种喷射干燥方法中，其使用如上述的应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷射干燥；其干燥步骤为：当燃气轮机发电机组运行时，根据混合温度来调整燃烧增温系统的运行以满足干燥塔9的运行要求。
具体地，当燃气轮机发电机组运行时、其产生的燃气尾气温度在480℃ -520℃之间，则控制燃烧增温系统产生730℃-780℃的高温烟气，将燃气尾气与高温烟气混合形成有温度在640℃-660℃之间的混合气体。
本发明提供的应用燃气尾气的喷射干燥系统具有如下三种运行方式：
一、燃气轮机满负荷运行，燃烧器6不运行的情况；后端喷雾干燥塔9稍作调整可继续运行(调整稀料的喷射量)；
二、燃气轮机不运行，燃烧器6运行的情况；后端喷雾干燥塔9可满负荷运行；
三、燃气轮机满负荷或者部分负荷运行，燃烧器6(负荷也可调节)运行的情况；可通过调节两者比例，喷雾干燥塔9满负荷运行。
对于第一种调节方式，可在天然气通路出现问题，或者燃烧器出现故障时，或者喷射干燥塔内的不需要大量的高温烟气时，可关闭天然气通路，只通过燃气轮机的余热尾气进行干燥即可。一般情况下，燃气轮机基本上都满负荷运行，因此，对于第二种调节方式基本上使用的很少，第二种调节方式只是作为燃气轮机出现故障时或者燃机检修时的备用方案。对于第三种运行方式，本发明可在干燥塔2的顶端设置有温度传感器，系统内的控制单元通过温度来调节天然气的燃烧量。本发明的三种调节方式可根据实际情况自由选择切换。
通过上述结构设计，在本发明提供的喷射干燥方法中，其使用了应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷雾干燥，该喷射干燥系统包括有燃气轮机发电机组以及燃烧增温系统，燃气轮机发电机组与燃烧增温系统之间通过三通等部件耦合到一起，当燃气轮机发电机组正常运行时，关闭第一控制阀门11(关闭第一烟囱3)，第二控制阀门以及第三控制阀门打开，燃机尾气排入后端，天然气与鼓风机13鼓入空气在燃烧器6内燃烧，产生高温烟气(约750℃)与燃机尾气(约500℃)混合，混合烟气通过混流板充分均匀，烟气达到最佳温度 (约650℃)进入喷雾干燥塔9。当燃气轮机发电机组出现故障时，第二控制阀门12以及第三控制阀门关闭，第一控制阀门11打开(打开第一烟囱3)，燃机尾气通过第一烟囱3排入大气，同时，增大天然气燃烧量，喷雾干燥塔9所需热量完全由天然气通过燃烧器6燃烧获得。本发明由于额外设置了燃烧增温系统，其能够作为主要热源对干燥塔9提供热能，又能够作为辅助热源配合燃气轮机发电机组进行使用，本发明不仅工作模式多样化，同时，系统运行的可靠性得到了提高，即使有设备发生故障停机，其他的系统热能够进行使用，保证系统能够持续运行。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，包括：
燃气轮发电机组(1)，所述燃气轮发电机组具有用于燃气尾气输出的尾气输出管路(2)，所述尾气输出管路具有第一对接口(2a)以及第二对接口(2b)，与所述第一对接口对接有第一烟囱(3)，与所述第二对接口对接有尾气导管(4)；
燃烧增温系统，所述燃烧增温系统包括有增温系统主体(5)，所述增温系统主体包括有高温烟气输出口(5a)、助燃空气输入口(5b)以及燃料进口(5c)，于所述增温系统主体内设置有燃烧器(6)，所述燃烧器于所述增温系统主体内靠近所述高温烟气输出口的位置设置，所述燃料进口开设于所述增温系统主体的侧壁上并靠近所述助燃空气输入口设置，于所述增温系统主体的外侧套设有混合套管(7)，所述混合套管的内侧壁与所述增温系统主体的外侧壁之间间隔设置并形成有混合间隙，所述混合套管的侧壁上采用斜切入气的方式设置有斜切式入气管(8)，所述斜切式入气管与所述混合间隙相连通，于所述混合套管上开设有与所述混合间隙相通的对接口，所述对接口与所述高温烟气输出口相对设置；
干燥塔(9)，所述干燥塔具有干燥室，所述干燥室通过管路与所述对接口连接，与所述干燥塔连接有第二烟囱(10)；
控制组件，所述控制组件包括有第一控制阀门(11)以及第二控制阀门(12)，所述第一控制阀门设置于所述第一对接口上、用于实现所述第一对接口的封闭与导通，所述第二控制阀门设置于所述第二对接口上、用于实现所述第二对接口的封闭与导通。
2.根据权利要求1所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，
于所述助燃空气输入口上设置有鼓风机(13)。
3.根据权利要求1所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，
所述对接口为锥体型渐缩式开口结构。
4.根据权利要求1所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，
于所述干燥塔与所述第二烟囱之间设置有引风机(14)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，
于所述第二对接口内还设置有用于辅助控制所述第二对接口导通或者封闭的第三调控阀门(15)。
6.根据权利要求5所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，
于所述干燥塔的顶部开设有干燥用高温气体输入的塔顶开口，所述塔顶开口与所述对接口通过管路对接，于所述塔顶开口处设置有温度传感器。
7.根据权利要求5所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，
所述燃烧器于所述增温系统主体内靠近所述高温烟气输出口的位置设置，所述燃料进口开设于所述增温系统主体的侧壁上并靠近所述助燃空气输入口设置。
8.根据权利要求5所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统，其特征在于，
所述第一调控阀门为三通阀用控制阀芯，所述第二调控阀门为流量调节阀，所述第三调控阀门为手动切断阀；
或者，
所述第一调控阀门和所述第二调控阀门集成为三通阀用控制阀芯。
9.一种喷射干燥方法，其特征在于，
使用如权利要求1至6任一项所述的应用燃气尾气的喷射干燥系统对稀料进行喷射干燥；
当燃气轮机发电机组满负荷运行，同时，停止燃烧增温系统的运行，通过降低稀料的喷射量以满足干燥塔的运行要求；
当燃气轮机发电机组停止运行时，根据稀料的喷射量调整燃烧增温系统的运行以满足干燥塔的运行要求；
当燃气轮机发电机组运行时，根据混合温度来调整燃烧增温系统的运行以满足干燥塔的运行要求。
10.根据权利要求9所述的喷射干燥方法，其特征在于，
当燃气轮机发电机组运行时、其产生的燃气尾气温度在480℃-520℃之间，则控制燃烧增温系统产生730℃-780℃的高温烟气，将燃气尾气与高温烟气混合形成有温度在640℃-660℃之间的混合气体。
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