CN109282615A - 一种mvr带式干燥系统及其干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MVR带式干燥系统及其干燥方法，包括带式干燥器和与所述带式干燥器相连的进出料单元、MVR循环单元、蒸汽再循环单元和余热回收循环单元。本发明的MVR带式干燥系统及其干燥方法可以改善干燥过程的热传递过程以增强干燥过程的稳定性和安全性。

Description

一种MVR带式干燥系统及其干燥方法

技术领域

本发明涉及干燥系统技术领域，尤其涉及一种MVR带式干燥系统及其干燥方法。

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、医药和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。干燥系统及其干燥工艺的优劣将直接影响物料的性能、质量、外观和成本。

膏状物料通常具有含水率高、固形物含量大、黏度大、亲水性强、透气性差等特性，难以实现快速高品质干燥。传统的干燥方法存在干燥时间长、能耗高、干燥温度高、品质差和生产效率低等缺点。机械蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompression，MVR)技术是利用干燥过程中产生的低品位二次蒸汽经压缩机机械做功提升为高品位的蒸汽热源。如此循环向干燥系统提供热源，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术)带式干燥是一种连续进料、出料的新型干燥方法，适应范围广，使传统的静态干燥转化为动态干燥，大大节约了干燥工时，克服了传统干燥方式膏状物料粘壁、干燥温度高、时间长、效率低、能耗高等缺陷。

常规MVR干燥工艺流程图如图1所示，干燥所需要的热量基本上由二次蒸汽提供，干燥出的蒸汽被压缩机进一步压缩。例如专利CN103708697 B中公开的实施案例中，没有考虑不凝性气体对压缩蒸汽的稳定性和高效的传热过程干扰严重，降低了干燥过程的安全性和稳定性，忽略了物料干燥过程中的火灾风险问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种MVR带式干燥系统，以解决提高干燥过程的热利用率以及安全性和稳定性的技术问题。

本发明的第二目的是提供一种MVR带式干燥方法，以解决提高干燥过程的热利用率以及安全性和稳定性的技术问题。

本发明的MVR带式干燥系统是这样实现的：

一种MVR带式干燥系统，包括：带式干燥器和与所述带式干燥器相连的进出料单元、MVR循环单元、蒸汽再循环单元和余热回收循环单元。

在本发明较佳的实施例中，所述进出料单元包括分别与带式干燥器相连的适于对进入带式干燥器前的湿物料进行前处理的进料部分，以及适于对经带式干燥器处理后的干物料进行后处理的出料部分。

在本发明较佳的实施例中，所述进料部分包括适于对湿物料进行预热的预热器；

所述出料部分包括适于对经带式干燥器处理后的干物料进行换热以使干物料冷却的换热器。

在本发明较佳的实施例中，所述MVR循环单元包括与所述带式干燥器相连接的压缩机；

所述压缩机适于对湿物料在带式干燥器中产生的部分二次蒸汽进行再压缩后形成压缩蒸汽又进入带式干燥器的加热室中进行热循环使用。

在本发明较佳的实施例中，所述蒸汽再循环单元包括与所述带式干燥器相连接的鼓风机；

所述鼓风机适于对湿物料在带式干燥器中产生的部分二次蒸汽进行再循环后又进入带式干燥器的干燥室中循环使用。

在本发明较佳的实施例中，所述余热回收循环单元包括在带式干燥器与预热器之间设有的再循环水回收通道、在预热器与换热器之间设置的再循环水流通通道，以及在换热器与带式干燥器之间设有的再循环水进水通道；

所述再循环水回收通道适于使从带式干燥器的加热室中冷凝相变的高温液态冷凝水进入预热器以对预热器中的湿物料进行预热；

所述再循环水进水通道适于使经换热器内的干物料进行换热冷却后的再循环水进入带式干燥器的加热室。

在本发明较佳的实施例中，所述再循环水进水通道与压缩机将二次蒸汽进行再压缩后形成的压缩蒸汽通入带式干燥器的通道交接以使得再循环水在压缩蒸汽进入带式干燥器前与其混合。

在本发明较佳的实施例中，所述预热器还与一冷凝水排出管相连。

本发明的MVR带式干燥方法是这样实现的：

一种MVR带式干燥方法，包括：

步骤S1：带式干燥器对湿物料进行干燥；

步骤S2：MVR循环单元对带式干燥器产生的部分二次蒸汽进行再压缩后形成压缩蒸汽又进入带式干燥器的加热室中循环使用；

步骤S3：蒸汽再循环单元对带式干燥器产生的部分二次蒸汽进行再循环后又进入带式干燥器的干燥室中循环使用；

步骤S4：余热回收循环单元对带式干燥器的加热室中冷凝相变的高温液态冷凝水进行预热回收以及对经带式干燥器干燥后的干物料的冷却热回收进行再利用。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明的MVR带式干燥系统及其干燥方法，MVR循环单元能够将从带式干燥器出来的二次蒸汽进行直接压缩，提高二次蒸汽的压力和冷凝温度，作为带式干燥器的热源，充分利用了再压缩二次蒸汽的冷凝潜热，同时减小了生蒸汽和冷却水的消耗，提高了热利用率。相对传统干燥工艺流程而言，本发明的MVR带式干燥系统具有连续进料和出料、操作环境封闭、干燥温度低、料层薄、干燥快、物料受热时间短、动态操作等优点，可大大提高生产效率。

进一步的，通过蒸汽再循环单元可有效调节再循环蒸汽流量，对MVR循环单元实现平衡控制，改善了干燥过程的热传递过程，增加了干燥过程的稳定性和安全性。

又进步的，通过余热回收循环单元对再循环水进行控制，可以实现低品位余热回收，进一步提高热利用率，使得整体的干燥过程更加高效节能，更趋稳定。

附图说明

图1为现有技术中的MVR带式干燥系统的结构示意图；

图2为本发明的MVR带式干燥系统的结构示意图。

图中：湿物料M1、预热器H1、带式干燥器DG、换热器H2、干物料M2、压缩机C、MVR循环单元CY-1、鼓风机B、蒸汽再循环单元CY-2，余热回收循环单元CY-3，冷凝水排出管W、再循环水回收通道T1、再循环水流通通道T2、再循环水进水通道T3。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图2所示，本实施例提供了一种MVR带式干燥系统，特别适用于膏状物料的干燥，但是不局限于膏状物料的干燥。具体的，本实施例的MVR带式干燥系统包括：带式干燥器DG和与带式干燥器DG相连的进出料单元、MVR循环单元CY-1、蒸汽再循环单元CY-2和余热回收循环单元CY-3。

进出料单元包括分别与带式干燥器DG相连的适于对进入带式干燥器DG前的湿物料M1进行前处理的进料部分，以及适于对经带式干燥器DG处理后的干物料M2进行后处理的出料部分。其中，进料部分包括适于对湿物料M1进行预热的预热器H1；出料部分包括适于对经带式干燥器DG处理后的干物料M2进行换热以使干物料M2冷却的换热器H2。

需要说明的是，预热器H1中使用的是由带式干燥器DG所产生的压缩蒸汽经冷凝后的冷凝水热量，这个过程会在后续的余热回收循环单元CY-3详细说明。湿物料M1经预热器H1预热到一定温度，在该预热过程中，进行显热交换，在完成预热器H1的预热后的湿物料M1进入带式干燥器DG进行干燥处理，在此干燥处理过程中，湿物料M1所含有的水分会因膏状物料的干燥而转化为二次蒸汽，此处需要说明的是，在带式干燥器DG中干燥阶段中与预热器H1的预热阶段不同的是，在压缩蒸汽的冷凝热和湿物料M1中水的干燥热之间发生潜热交换。随后，经带式干燥器DG干燥后的高温干物料M2进入换热器H2，与余热回收循环单元CY-3中的再循环水进行显热交换，冷却后即为干物料M2。

带式干燥器DG在对膏状物料进行干燥的过程中，膏状物料所含有的水份因膏状物料的逐渐干燥而转化成二次蒸汽。排出的二次蒸汽被分离成两股物流：净化蒸汽和再循环蒸汽。其中净化蒸汽进入MVR循环单元CY-1，而再循环蒸汽则进入蒸汽再循环单元CY-2。

具体的，MVR循环单元CY-1包括与带式干燥器DG相连接的压缩机C；压缩机C适于对湿物料M1在带式干燥器DG中产生的净化蒸汽进行再压缩后形成压缩蒸汽又进入带式干燥器DG的加热室中进行热循环使用。压缩蒸汽进入带式干燥器DG的加热室中，并用作下一个干燥过程的热源。对带式干燥器DG中产生的净化蒸汽进行再压缩的目的是提高净化蒸汽的能量，使得可以在压缩蒸汽的冷凝热和来自湿物料M1的水的干燥热之间进行有效的潜热交换和耦合。此处需要说明的是，压缩量(也即压缩比)取决于带式干燥器DG的性能，其是由热交换所需的最低温度来决定。带式干燥器DG越接近最低温度，所需的压缩比越低，这意味着较低的压缩功。此外，压缩蒸汽的温度在压缩之后增加，并且增加的幅度也取决于压缩量。

蒸汽再循环单元CY-2包括与带式干燥器DG相连接的鼓风机B；鼓风机B适于对湿物料M1在带式干燥器DG中产生的再循环蒸汽进行再循环后又进入带式干燥器DG的干燥室中循环使用。在湿物料M1干燥过程中，为了在分布和均匀性方面改善热传递过程，同时降低不凝性气体对压缩蒸汽的稳定性和传热干扰，进行蒸汽再循环。再循环蒸汽的流量在整个干燥过程中是恒定的。再循环蒸汽在带式干燥器DG内的存在具有一些益处，包括蒸汽的搅动和热传递。此外，蒸汽再循环还增加了干燥过程的安全性和稳定性，它可以最小化物料干燥过程中的火灾风险，这是由于其高氧反应性引起的物料的一个不利特性。

再具体的，余热回收循环单元CY-3包括在带式干燥器DG与预热器H1之间设有的再循环水回收通道T1、在预热器H1与换热器H2之间设置的再循环水流通通道T2，以及在换热器H2与带式干燥器DG之间设有的再循环水进水通道T3。

再循环水回收通道T1适于使从带式干燥器DG的加热室中冷凝相变的高温液态冷凝水进入预热器H1以预热器H1中的湿物料M1进行预热；再循环水进水通道T3适于使经换热器H2内的干物料M2进行换热冷却后的再循环水进入带式干燥器DG的加热室。再循环水进水通道T3与压缩机C将二次蒸汽进行再压缩后形成的压缩蒸汽通入带式干燥器DG的通道交接以使得再循环水在压缩蒸汽进入带式干燥器DG前与其混合。需要说明的是，此处的“交接”是指的再循环水进水通道T3与压缩机C将二次蒸汽进行再压缩后形成的压缩蒸汽通入带式干燥器DG的通道在与带式干燥器DG相连接之前实现再循环水进水通道T3与压缩机C将二次蒸汽进行再压缩后形成的压缩蒸汽通入带式干燥器DG的通道的连接，使得两者连接形成一个共同的通道后再与带式干燥器DG相连接。

从带式干燥器DG的加热室中冷凝相变的高温液态冷凝水通过再循环水回收通道T1进入预热器H1，以对预热器H1内的湿物料M1进行预热，而由预热器H1排出的总冷凝水被分成两股物流：冷凝水和再循环水，其中冷凝水由与换热器H2相连的冷凝水排出管W排出。为了回收干燥膏状物料的显热，再循环水则被再循环，此处需要说明的是，再循环水的量取决于由压缩机C实现的压缩量，在通过干燥固体物料预热之后，再循环水在压缩蒸汽进入干燥器之前与其混合。这种混合的目的是改善热流上的物料平衡，因此减少压缩功。此外，压缩蒸汽的温度可以降低，导致热流(压缩蒸汽)和冷流(湿物料M1)之间的适度的温差，以避免任何局部加热(过干燥)。此外，向压缩蒸汽中添加最佳量的水可改善干燥器内的热传递性能。在干燥期间，压缩的蒸汽冷凝并流向预热器H1以预热湿物料M1。在整个干燥过程中，相同类型的热的热耦合是重要的，包括显热和潜热。这种热耦合将导致最佳的热回收，这最终与干燥过程的能量消耗的减少有关。本实施例的MVR带式干燥系统不仅仅集中在压缩蒸汽冷凝后的潜热回收，而且还集中在涉及整个过程(包括水和膏状物料)的显热的有效回收。潜热和显热的回收通过有效的热耦合来进行，以减小的破坏。

实施例2：

在实施例1的MVR带式干燥系统的基础上，本实施例提供了一种MVR带式干燥方法，采用实施例1的MVR带式干燥系统，具体包括：

步骤S1：带式干燥器DG对湿物料M1进行干燥；

步骤S2：MVR循环单元CY-1对带式干燥器DG产生的部分二次蒸汽进行再压缩后形成压缩蒸汽又进入带式干燥器DG的加热室中循环使用；

步骤S3：蒸汽再循环单元CY-2对带式干燥器DG产生的部分二次蒸汽进行再循环后又进入带式干燥器DG的干燥室中循环使用；

步骤S4：余热回收循环单元CY-3对带式干燥器DG的加热室中冷凝相变的高温液态冷凝水进行预热回收以及对经带式干燥器DG干燥后的干物料M2的冷却热回收进行再利用。

需要说明的是，对于本发明实施例2的MVR带式干燥方法所包括的步骤S2、步骤S3和步骤S4三者之间的步骤没有绝对的先后顺序，三个步骤均随着物料干燥的过程同时进行的，因此，本实施例的步骤所表示的数字的先后不代表步骤的先后顺序。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (9)

1.一种MVR带式干燥系统，其特征在于，包括：带式干燥器(DG)和与所述带式干燥器(DG)相连的进出料单元、MVR循环单元(CY-1)、蒸汽再循环单元(CY-2)和余热回收循环单元(CY-3)。

2.根据权利要求1所述的MVR带式干燥系统，其特征在于，所述进出料单元包括分别与带式干燥器(DG)相连的适于对进入带式干燥器(DG)前的湿物料(M1)进行前处理的进料部分，以及适于对经带式干燥器(DG)处理后的干物料(M2)进行后处理的出料部分。

3.根据权利要求2所述的MVR带式干燥系统，其特征在于，所述进料部分包括适于对湿物料(M1)进行预热的预热器(H1)；

所述出料部分包括适于对经带式干燥器(DG)处理后的干物料(M2)进行换热以使干物料(M2)冷却的换热器(H2)。

4.根据权利要求3所述的MVR带式干燥系统，其特征在于，所述MVR循环单元(CY-1)包括与所述带式干燥器(DG)相连接的压缩机(C)；

所述压缩机(C)适于对湿物料(M1)在带式干燥器(DG)中产生的部分二次蒸汽进行再压缩后形成压缩蒸汽又进入带式干燥器(DG)的加热室中进行热循环使用。

5.根据权利要求1或4任一项所述的MVR带式干燥系统，其特征在于，所述蒸汽再循环单元(CY-2)包括与所述带式干燥器(DG)相连接的鼓风机(B)；

所述鼓风机(B)适于对湿物料(M1)在带式干燥器(DG)中产生的部分二次蒸汽进行再循环后又进入带式干燥器(DG)的干燥室中循环使用。

6.根据权利要求4所述的MVR带式干燥系统，其特征在于，所述余热回收循环单元(CY-3)包括在带式干燥器(DG)与预热器(H1)之间设有的再循环水回收通道(T1)、在预热器(H1)与换热器(H2)之间设置的再循环水流通通道(T2)，以及在换热器(H2)与带式干燥器(DG)之间设有的再循环水进水通道(T3)；

所述再循环水回收通道(T1)适于使从带式干燥器(DG)的加热室中冷凝相变的高温液态冷凝水进入预热器(H1)以对预热器(H1)中的湿物料(M1)进行预热；

所述再循环水进水通道(T3)适于使经换热器(H2)内的干物料(M2)进行换热冷却后的再循环水进入带式干燥器(DG)的加热室。

7.根据权利要求6所述的MVR带式干燥系统，其特征在于，所述再循环水进水通道(T3)与压缩机(C)将二次蒸汽进行再压缩后形成的压缩蒸汽通入带式干燥器(DG)的通道交接以使得再循环水在压缩蒸汽进入带式干燥器(DG)前与其混合。

8.根据权利要求6或7任一项所述的MVR带式干燥系统，其特征在于，所述预热器(H1)还与一冷凝水排出管(W)相连。

9.一种MVR带式干燥方法，其特征在于，包括：

步骤S1：带式干燥器(DG)对湿物料(M1)进行干燥；

步骤S2：MVR循环单元(CY-1)对带式干燥器(DG)产生的部分二次蒸汽进行再压缩后形成压缩蒸汽又进入带式干燥器(DG)的加热室中循环使用；

步骤S3：蒸汽再循环单元(CY-2)对带式干燥器(DG)产生的部分二次蒸汽进行再循环后又进入带式干燥器(DG)的干燥室中循环使用；

步骤S4：余热回收循环单元(CY-3)对带式干燥器(DG)的加热室中冷凝相变的高温液态冷凝水进行预热回收以及对经带式干燥器(DG)干燥后的干物料(M2)的冷却热回收进行再利用。