CN110793308A - 具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统 - Google Patents

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周帅
魏小龙
张小波
杨佐卫
袁晓旭
周刚
张文祥
张晓丹
李应超
涂霜
倪剑
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Abstract

本发明涉及干燥工艺设备领域，旨在解决现有的干燥系统存在能源消耗高和/或排放污染大的问题，提供一种具有透平‑压缩机结构的干燥工艺系统，其包括透平压缩机一体结构、独立压缩机、喷雾流化干燥塔、交叉流脱湿装置以及第一除雾器；独立压缩机由电动机驱动；透平压缩机一体结构包括轴流透平和离心压缩机，离心压缩机由其轴流透平驱动；离心压缩机的出口连通独立压缩机，独立压缩机的出口连通喷雾流化干燥塔，喷雾流化干燥塔的出口连通交叉流脱湿装置，交叉流脱湿装置的出口连通第一除雾器，第一除雾器的出口连通透平压缩机一体结构的轴流透平的入口，以形成封闭循环。本发明的有益效果是能量利用率高，且排放污染小。

Description

具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统
技术领域
本发明涉及干燥工艺设备领域，具体而言，涉及具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统。
背景技术
干燥工艺在化学品制造以及材料、制药、食品、轻工、环保等行业有着广泛的应用，但传统生产干燥系统面临的共同问题是能耗高、废气粉尘治理难度大，即使达标排放也对大气环境质量带来不可忽视的影响，是过程工业众多生产部门技术升级的重要领域。
现有的干燥系统主要存在的问题有以下几点之一：
1)干燥气体直接排放大气、热量未得到充分利用、加热炉可能是潜在污染源；
2)除少数使用余热加热外，干燥气体通常需要火炉或电炉加热，鼓风机维持流动，投入设备和能源成本较高；
3)吸收水分后的干燥气体依然具有较高的温度，这部分能量未经充分利用就排入大气，造成能源浪费；
4)干燥处理后的气体可能残余部分产品颗粒，造成产品的浪费；
5)干燥处理后的气体还包含大量水分，排放时会产生明显的白烟，同时与夹带的产品颗粒形成气溶胶，是雾霾形成的重要来源。
发明内容
本发明旨在提供一种具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统，以解决现有的干燥系统存在能源消耗高和/或排放污染大的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统，其包括透平压缩机一体结构、独立压缩机、喷雾流化干燥塔、交叉流脱湿装置以及第一除雾器；所述独立压缩机由电动机驱动；所述透平压缩机一体结构包括由同一转子串设为一体的轴流透平和离心压缩机，所述透平压缩机一体结构的离心压缩机由其轴流透平驱动；所述透平压缩机一体结构的离心压缩机的出口连通所述独立压缩机，所述独立压缩机的出口连通所述喷雾流化干燥塔，所述喷雾流化干燥塔的出口连通所述交叉流脱湿装置，所述交叉流脱湿装置的出口连通所述第一除雾器，所述第一除雾器的出口连通所述透平压缩机一体结构的轴流透平的入口，以形成封闭循环。
本方案中的具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统使用时，起初由电动机带动独立压缩机压缩环境空气升温升压后进入封闭循环中进行空气处理；循环建立后，轴流透平的一部分输出功可以取代电动机的一部分耗功，从而形成整个封闭循环，在封闭循环中实现干燥效果。此外，该方案中，干燥气体实现内部封闭，系统无气体排放，降低任何气体污染；对于药品等需要使用特殊气体干燥的工艺，还能进一步降低成本；干燥气体封闭循环使得输入至系统中的能量被充分用于产品干燥，减少了干燥气体直接排放带来的能源浪费。
可选地，所述轴流透平的出口和所述离心压缩机的入口之间的管路上串设有第二除雾器，所述第二除雾器的出水口连通外界，以排出实现脱湿水分。设置在轴流透平和离心压缩机之间的第二除雾器能够使通过透平膨胀做功降温降压后析出水分能够通过第二除雾器排出，提高循环内的气体的湿度。
可选地，还包括凉水冷却塔和水泵；所述交叉流脱湿装置的出水口连通凉水冷却塔，所述凉水冷却塔的出口连通水泵，所述水泵的出口连通交叉流脱湿装置的循环进口；所述凉水冷却塔具有用于排液的排液口。通过凉水冷却塔和水泵供冷可实现对封闭循环内的气体的冷却除湿。
可选地，所述轴流透平和所述离心压缩机一体支撑设置于一整体机架之上。一体设置能够确保所述轴流透平和所述离心压缩机的相对位置的温度，使得传动平稳。
可选地，所述离心压缩机和所述独立压缩机的叶轮采用钛合金TC4、铝合金7055、30Cr2Ni4MoV中的任一种材料支撑；所述轴流透平采用05Cr17Ni4Cu4Nb制成。采用这些材料能够提高压缩机和轴流透平的耐腐蚀能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中提及之附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本实施例中的具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统的示意图；
图2为透平压缩机一体结构的三维视图；
图3为图2部分剖开展示的三维视图。
图标：10-具有透平-压缩机结构的干燥工艺系；11-透平压缩机一体结构；12-独立压缩机；13-喷雾流化干燥塔；14-交叉流脱湿装置；15-第一除雾器；16-电动机；17-转子；18-轴流透平；19-离心压缩机；20-第二除雾器；21-凉水冷却塔；22-水泵；23-整体机架；K1-出水口；K2-出水口；K3-循环进口；K4-排液口；L1-封闭循环。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”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，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参见图1-图3，本实施例提供一种具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统10，其包括透平压缩机一体结构11、独立压缩机12、喷雾流化干燥塔13、交叉流脱湿装置14以及第一除雾器15；独立压缩机12由电动机16驱动；透平压缩机一体结构11包括由同一转子17串设为一体的轴流透平18和离心压缩机19，透平压缩机一体结构11的离心压缩机19由其轴流透平18驱动；透平压缩机一体结构11的离心压缩机19的出口连通独立压缩机12，独立压缩机12的出口连通喷雾流化干燥塔13，喷雾流化干燥塔13的出口连通交叉流脱湿装置14，交叉流脱湿装置14的出口连通第一除雾器15，第一除雾器15的出口连通透平压缩机一体结构11的轴流透平18的入口，以形成封闭循环L1。
本方案中的具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统10使用时，起初由电动机16带动独立压缩机12压缩环境空气升温升压后进入封闭循环L1中进行空气处理；循环建立后，轴流透平18的一部分输出功可以取代电动机16的一部分耗功，从而形成整个封闭循环L1，在封闭循环L1中实现干燥效果。此外，该方案中，干燥气体实现内部封闭，系统无气体排放，降低任何气体污染；对于药品等需要使用特殊气体干燥的工艺，还能进一步降低成本；干燥气体封闭循环L1使得输入至系统中的能量被充分用于产品干燥，减少了干燥气体直接排放带来的能源浪费。
本方案中，轴流透平18的出口和离心压缩机19的入口之间的管路上串设有第二除雾器20，第二除雾器20的出水口K1连通外界，以排出实现脱湿水分。设置在轴流透平18和离心压缩机19之间的第二除雾器20能够使通过透平膨胀做功降温降压后析出水分能够通过第二除雾器20排出，提高循环内的气体的湿度。可选地，轴流透平18和离心压缩机19一体支撑设置于一整体机架23之上。一体设置能够确保轴流透平18和离心压缩机19的相对位置的温度，使得传动平稳。可选地，离心压缩机19和独立压缩机12的叶轮采用钛合金TC4、铝合金7055、30Cr2Ni4MoV中的任一种材料支撑；轴流透平18采用05Cr17Ni4Cu4Nb制成。采用这些材料能够提高压缩机和轴流透平18的耐腐蚀能力。
本方案中，具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统10还包括凉水冷却塔21和水泵22；交叉流脱湿装置14的出水口K2连通凉水冷却塔21，凉水冷却塔21的出口连通水泵22，水泵22的出口连通交叉流脱湿装置14的循环进口K3；凉水冷却塔21具有用于排液的排液口K4。通过凉水冷却塔21和水泵22供冷可实现对封闭循环L1内的气体的冷却除湿。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统，其特征在于：
包括透平压缩机一体结构、独立压缩机、喷雾流化干燥塔、交叉流脱湿装置以及第一除雾器；
所述独立压缩机由电动机驱动；所述透平压缩机一体结构包括由同一转子串设为一体的轴流透平和离心压缩机，所述透平压缩机一体结构的离心压缩机由其轴流透平驱动；
所述透平压缩机一体结构的离心压缩机的出口连通所述独立压缩机，所述独立压缩机的出口连通所述喷雾流化干燥塔，所述喷雾流化干燥塔的出口连通所述交叉流脱湿装置，所述交叉流脱湿装置的出口连通所述第一除雾器，所述第一除雾器的出口连通所述透平压缩机一体结构的轴流透平的入口，以形成封闭循环。
2.根据权利要求1所述的具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统，其特征在于：
所述轴流透平的出口和所述离心压缩机的入口之间的管路上串设有第二除雾器，所述第二除雾器的出水口连通外界，以排出实现脱湿水分。
3.根据权利要求1所述的具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统，其特征在于：
还包括凉水冷却塔和水泵；
所述交叉流脱湿装置的出水口连通凉水冷却塔，所述凉水冷却塔的出口连通水泵，所述水泵的出口连通交叉流脱湿装置的循环进口；所述凉水冷却塔具有用于排液的排液口。
4.根据权利要求1所述的具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统，其特征在于：
所述轴流透平和所述离心压缩机一体支撑设置于一整体机架之上。
5.根据权利要求1所述的具有透平-压缩机结构的干燥工艺系统，其特征在于：
所述离心压缩机和所述独立压缩机的叶轮采用钛合金TC4、铝合金7055、30Cr2Ni4MoV中的任一种材料支撑；
所述轴流透平采用05Cr17Ni4Cu4Nb制成。
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