CN113739554A - 物料干燥系统及物料干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种物料干燥系统及物料干燥方法，属于物料干燥领域，其中，物料干燥系统包括：干燥机，用于干燥物料；蒸发器，用于吸收干燥机产生蒸汽的热能，蒸发器包括热流侧和冷流侧，热流侧的蒸汽入口与干燥机的蒸汽出口连通；分离器，用于气液分离，分离器包括多个入口，分离器的第一入口与冷流侧的出口连通；蒸汽压缩机，用于压缩蒸汽，蒸汽压缩机的吸气口与分离器的蒸汽出口连通，蒸汽压缩机的排气口与干燥机的夹套及空心热轴蒸汽入口连通。该物料干燥系统实现了干燥机排出热蒸汽的能源利用，提高了物料干燥系统的能源利用率。
Description
技术领域
本申请属于物料干燥技术领域，具体涉及一种物料干燥系统及物料干燥方法。
背景技术
干燥涉及化工、采矿、食品、制药、环保等多个行业，它是上述行业生产中不可或缺的基本环节，而且也整个生产过程中的主要耗能环节。
现有干燥过程一般以空气为介质，以过热蒸汽、电、烟气等高品位热源为热源，被加热的低湿度热空气与湿物料进行热、质交换，从而湿物料被干燥。整个干燥过程是一个能量净支出的过程能耗较高，经计算从湿物料中每蒸发出1千克水需要消耗3000～4000kJ热量、50～100kW电能，能耗过高。
发明内容
本申请的目的是提供一种物料干燥系统及物料干燥方法以解决现有干燥能耗过高、浪费能源的问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种物料干燥系统，该系统可以包括：
干燥机，用于干燥物料；
蒸发器，用于吸收干燥机产生蒸汽的热能，蒸发器包括热流侧和冷流侧，热流侧的蒸汽入口与干燥机的蒸汽出口连通；
分离器，用于气液分离，分离器包括多个入口，分离器的第一入口与冷流侧的出口连通；
蒸汽压缩机，用于压缩蒸汽，蒸汽压缩机的吸气口与分离器的蒸汽出口连通，蒸汽压缩机的排气口与干燥机的夹套及空心热轴蒸汽入口连通。
在本申请的一些可选实施例中，物料干燥系统还可以包括：
蒸发冷凝水罐，用于回收蒸发器产生的冷凝水，蒸发冷凝水罐的入口与热流侧的出口连通，蒸发冷凝水罐的顶部设置有不凝气出口，蒸发冷凝水罐的不凝气出口与干燥机的物料进口连通。
在本申请的一些可选实施例中，物料干燥系统还可以包括：
蒸发冷凝水泵，用于加速冷凝水的排出，蒸发冷凝水泵的入口与蒸发冷凝水罐的冷凝水出口连通。
在本申请的一些可选实施例中，物料干燥系统还可以包括：
强制循环泵，强制循环泵的入口与分离器的液体出口连通，强制循环泵的出口与冷流侧入口连通。
在本申请的一些可选实施例中，物料干燥系统还可以包括：
循环冷凝水罐，用于回收干燥机排出的冷凝水，循环冷凝水罐的入口分别与干燥机的空心热轴冷凝水出口和夹套冷凝水出口连通，循环冷凝水罐的设有闪蒸蒸汽出口，循环冷凝水罐的闪蒸蒸汽出口与干燥机的夹套蒸汽入口连通。
在本申请的一些可选实施例中，物料干燥系统还可以包括：
循环冷凝水泵，用于循环利用冷凝水，循环冷凝水泵的入口与循环冷凝水罐的冷凝水出口连通，循环冷凝水泵的出口与分离器的第二入口连通。
在本申请的一些可选实施例中，蒸发器还可以包括不凝气体排出口，蒸发器的不凝气体排出口用于排出热流侧的不凝气体。
在本申请的一些可选实施例中，物料干燥系统还可以包括：
排料输送机，用于排出干燥物料，排料输送机的入口与干燥机的物料出口连通。
在本申请的一些可选实施例中，物料干燥系统还可以包括：
进料输送机，用于输送待干燥物料，进料输送机的出口与干燥机的物料入口连通。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种物料干燥方法，该方法可以利用实施例第一方面所述的物料干燥系统对物料进行干燥。
本申请的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本申请实施例方法通过在干燥机的基础上增加蒸发器、分离器及蒸汽压缩机，其中，蒸发器包括热流侧和冷流侧，热流侧的蒸汽入口与干燥机的蒸汽出口连通，分离器的第一入口与冷流侧的出口连通，蒸汽压缩机的吸气口与分离器的蒸汽出口连通，蒸汽压缩机的排气口与干燥机的夹套及空心热轴蒸汽入口连通。从而实现干燥机排出热蒸汽的能源利用，提高了物料干燥系统的能源利用率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本申请一示例性实施例中物料干燥系统的结构示意图；
图2是本申请一具体实施例中物料干燥系统的结构示意图。
附图标记
1：干燥机；2：蒸发器；3：强制循环泵；4：分离器；5：蒸汽压缩机；6：蒸发冷凝水罐；7：循环冷凝水罐；8：蒸发冷凝水泵；9：循环冷凝水泵；10：排料输送机；11：进料输送机。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
在附图中示出了根据本申请实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的物料干燥系统进行详细地说明。
如图1所示，在本申请实施例的第一方面，提供了一种物料干燥系统，该系统可以包括：
干燥机1，用于干燥物料；
蒸发器2，用于吸收干燥机1产生蒸汽的热能，蒸发器2包括热流侧和冷流侧，热流侧的蒸汽入口与干燥机1的蒸汽出口连通；
分离器4，用于气液分离，分离器4包括多个入口，分离器4的第一入口与冷流侧的出口连通；
蒸汽压缩机5，用于压缩蒸汽，蒸汽压缩机5的吸气口与分离器4的蒸汽出口连通，蒸汽压缩机5的排气口与干燥机1的夹套及空心热轴蒸汽入口连通。
上述实施例物料干燥系统可以是利用蒸汽机械再压缩(MVR)热泵干燥技术，通过在干燥机1的基础上引入蒸汽压缩机5，完全回收了干燥产生二次蒸汽的潜热，物料干燥系统在实施物料干燥的整个过程几乎不需要外界热源及循环冷却水，从而实现了干燥机1排出热蒸汽的能源再利用，大大提高了物料干燥系统的能源利用率。
本实施例中物料可以为污泥、煤泥、药渣、湿盐类等固体湿物料。
本实施例中干燥机1是实现物料干燥的机械设备。示例性的，干燥机1可选用盘式干燥机、管束干燥机、刮板干燥机、空心桨叶干燥机等；可以优选空心桨叶干燥机，由于空心桨叶干燥机干燥时所需热量是依靠热传导间接加热，因此干燥过程只需少量的气体以带走湿分，这就极大地减少了被气体带走的这部分热量的损耗，提高了热量的利用率，空心桨叶干燥机是一种节能型干燥设备。它适合颗粒状及粉末物料的干燥，对膏状物料也能顺利的进行干燥。
本实施例中蒸发器2是关键的热交换设备。示例性的，蒸发器2可选用板式换热器或管壳式换热器；可以优选管壳式换热器，这种换热器结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢。
本实施例中蒸汽压缩机5是二次蒸汽回收装置，通过对二次蒸汽进行压缩提高其温度压力，以达到再次利用的目的；示例性的，蒸汽压缩机5可以是螺杆式蒸汽压缩机、罗茨蒸汽压缩机或离心压缩机；可以优选离心压缩机，该压缩机能使气体获得较高压强，处理量较大，效率较高。
在一些实施例中，物料干燥系统还可以包括：
蒸发冷凝水罐6，用于回收蒸发器2产生的冷凝水，蒸发冷凝水罐6的入口与热流侧的出口连通，蒸发冷凝水罐6的顶部设置有不凝气出口，蒸发冷凝水罐6的不凝气出口与干燥机1的物料进口连通。
本实施例可以利用不凝气蓬松物料，辅助蒸发，同时减少了SO2、CO2、粉尘及干燥尾气的排放，节能及环保效益较为可观。
在一些实施例中，物料干燥系统还可以包括：
蒸发冷凝水泵8，用于加速冷凝水的排出，蒸发冷凝水泵8的入口与蒸发冷凝水罐6的冷凝水出口连通。
本实施例中蒸发冷凝水泵8为系统中关键的流体传送设备；优选离心泵，并采用变频控制。因为离心泵紧凑式结构，宽范围，流量和扬程范围宽，适用于轻度腐蚀性液体，多种控制选择，流量均匀、运转平稳、振动小。不需要特别减震的基础。并且，设备安装、维护检修费用较低。
在一些实施例中，物料干燥系统还可以包括：
强制循环泵3，强制循环泵3的入口与分离器4的液体出口连通，强制循环泵3的出口与冷流侧入口连通。
本实施例中强制循环泵3是增强蒸发器2换热及降低换热温差的主要动力设备，强制循环泵3优选卧式轴流泵，由于卧式轴流泵水力性能优异，效率高，抗汽蚀性能好。
在一些实施例中，物料干燥系统还可以包括：
循环冷凝水罐7，用于回收干燥机1排出的冷凝水，循环冷凝水罐7的入口分别与干燥机1的空心热轴冷凝水出口和夹套冷凝水出口连通，循环冷凝水罐7的设有闪蒸蒸汽出口，循环冷凝水罐7的闪蒸蒸汽出口与干燥机1的夹套蒸汽入口连通。
在一些实施例中，物料干燥系统还可以包括：
循环冷凝水泵9，用于循环利用冷凝水，循环冷凝水泵9的入口与循环冷凝水罐7的冷凝水出口连通，循环冷凝水泵9的出口与分离器4的第二入口连通。
本实施例中循环冷凝水泵9为系统中关键的流体传送设备；可以优选离心泵，并采用变频控制。因为离心泵紧凑式结构，宽范围，流量和扬程范围宽，适用于轻度腐蚀性液体，多种控制选择，流量均匀、运转平稳、振动小。不需要特别减震的基础。并且，设备安装、维护检修费用较低。
在一些实施例中，蒸发器2还可以包括不凝气体排出口，蒸发器2的不凝气体排出口用于排出热流侧的不凝气体。
由于被干燥的物料成分复杂，蒸发产生的二次蒸汽可能含有易挥发不凝气体、粉尘颗粒、有机物等，会影响压缩机运行稳定性，复杂的气体组分会影响系统换热降低效率，还可能会存在腐蚀性物质将影响系统可靠性急剧缩短使用寿命。因此充分利用MVR技术的节能特点，并且解决物料复杂组分对系统的不利影响，是干燥过程达到节能环保目标的关键。本实施例中的不凝气体可以为SO2、CO2、粉尘及干燥尾气中的一种或多种组合。
在一些实施例中，物料干燥系统还可以包括：
排料输送机10，用于排出干燥物料，排料输送机10的入口与干燥机1的物料出口连通。
在一些实施例中，物料干燥系统还可以包括：
进料输送机11，用于输送待干燥物料，进料输送机11的出口与干燥机1的物料入口连通。
上述实施例中进料输送机11和排料输送机10是原料和成品物料的输送装置，优选螺旋式输送机；因为，螺旋式输送机能水平、倾斜或垂直输送，具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作方便、维修容易、便于封闭运输等优点。
如图2所示，在本申请一具体实施例中，提供一种物料干燥系统，该系统可以包括：
干燥机1，用于干燥物料；
蒸发器2，用于吸收干燥机1产生蒸汽的热能，蒸发器2包括热流侧和冷流侧，热流侧的蒸汽入口与干燥机1的蒸汽出口连通；
分离器4，用于气液分离，分离器4包括多个入口，分离器4的第一入口与冷流侧的出口连通；
蒸汽压缩机5，用于压缩蒸汽，蒸汽压缩机5的吸气口与分离器4的蒸汽出口连通，蒸汽压缩机5的排气口与干燥机1的夹套及空心热轴蒸汽入口连通；
蒸发冷凝水罐6，用于回收蒸发器2产生的冷凝水，蒸发冷凝水罐6的入口与热流侧的出口连通，蒸发冷凝水罐6的顶部设置有不凝气出口，蒸发冷凝水罐6的不凝气出口与干燥机1的物料进口连通；
蒸发冷凝水泵8，用于加速冷凝水的排出，蒸发冷凝水泵8的入口与蒸发冷凝水罐6的冷凝水出口连通；
强制循环泵3，强制循环泵3的入口与分离器4的液体出口连通，强制循环泵3的出口与冷流侧入口连通；
循环冷凝水罐7，用于回收干燥机1排出的冷凝水，循环冷凝水罐7的入口分别与干燥机1的空心热轴冷凝水出口和夹套冷凝水出口连通，循环冷凝水罐7的设有闪蒸蒸汽出口，循环冷凝水罐7的闪蒸蒸汽出口与干燥机1的夹套蒸汽入口连通；
循环冷凝水泵9，用于循环利用冷凝水，循环冷凝水泵9的入口与循环冷凝水罐7的冷凝水出口连通，循环冷凝水泵9的出口与分离器4的第二入口连通；
蒸发器2还可以包括不凝气体排出口，蒸发器2的不凝气体排出口用于排出热流侧的不凝气体。
排料输送机10，用于排出干燥物料，排料输送机10的入口与干燥机1的物料出口连通；
进料输送机11，用于输送待干燥物料，进料输送机11的出口与干燥机1的物料入口连通。
本实施例物料干燥系统设计合理、结构简单，可实现全流程自动化控制。具备常规蒸汽机械再压缩(MVR)干燥系统的节能特点，通过间接换热隔离了湿物料水分蒸发产生的有腐蚀、固含量高的二次蒸汽与压缩机及后续系统设备的直接接触，从而使本实施例的物力干燥系统对比传统干燥系统具有更好的稳定性、设备结构更加简单可靠、使用寿命更长、整体造价更低等优点。即能够兼顾蒸汽机械再压缩(MVR)技术节能环保的优点，还能有效解决常规机械蒸汽再压缩(MVR)干燥系统运行不稳定，使用寿命低等问题。
在本申请实施例的第二方面，提供一种物料干燥方法，该方法可以利用实施例第一方面所述的物料干燥系统对物料进行干燥。
为了更清楚对本实施例方法的说明，以图2为例，进行具体说明，该物料干燥过程及原理是待处理湿物料由进料输送机11输送至干燥机1物料进口，在干燥机1干燥腔内被加热，水分受热蒸发产生的二次蒸汽由腔体顶部二次蒸汽出口排出后进入蒸发器2热流侧与循环冷凝水换热；二次蒸汽换热后成为冷凝水进入蒸发冷凝水罐6；其余可能存在的不凝气体从蒸发器2热侧排出系统；蒸发冷凝水从蒸发冷凝水罐冷凝水出口进入蒸发冷凝水泵8后排出系统；蒸发冷凝水罐6内闪蒸蒸汽及不凝气体由出口进入干燥机1干燥腔辅助物料干燥；物料经干燥机1干燥达到要求含水率后由干燥机1出口排出经排料输送机10排出系统；蒸发器2冷流侧经加热进入分离器4，分离产生的二次蒸汽由分离器4顶部二次蒸汽出口排出后进入蒸汽压缩机5，剩余液体由底部循环液出口先进入强制循环泵3后进入蒸发器2继续受热蒸发；二次蒸汽经蒸汽压缩机5压缩提升其温度与压力后分为两路，分别进入干燥机2的空心热轴蒸汽入口和夹套蒸汽入口作为热源加热物料，放热后冷凝成水由空心热轴冷凝水出口和夹套冷凝水出口排出后进入循环冷凝水罐7；循环冷凝水由循环冷凝水罐出口流出经循环冷凝水泵9打回分离器4。
由于该方法具备实施例第一方面物料干燥系统的所有优点，在此不再过多赘述。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种物料干燥系统，其特征在于，包括：
干燥机，用于干燥物料；
蒸发器，用于吸收所述干燥机产生蒸汽的热能，所述蒸发器包括热流侧和冷流侧，所述热流侧的蒸汽入口与所述干燥机的蒸汽出口连通；
分离器，用于气液分离，所述分离器包括多个入口，所述分离器的第一入口与所述冷流侧的出口连通；
蒸汽压缩机，用于压缩蒸汽，所述蒸汽压缩机的吸气口与所述分离器的蒸汽出口连通，所述蒸汽压缩机的排气口与所述干燥机的夹套及空心热轴蒸汽入口连通。
2.根据权利要求1所述的物料干燥系统，其特征在于，所述物料干燥系统还包括：
蒸发冷凝水罐，用于回收所述蒸发器产生的冷凝水，所述蒸发冷凝水罐的入口与所述热流侧的出口连通，所述蒸发冷凝水罐的顶部设置有不凝气出口，所述蒸发冷凝水罐的不凝气出口与所述干燥机的物料进口连通。
3.根据权利要求2所述的物料干燥系统，其特征在于，所述物料干燥系统还包括：
蒸发冷凝水泵，用于加速冷凝水的排出，所述蒸发冷凝水泵的入口与所述蒸发冷凝水罐的冷凝水出口连通。
4.根据权利要求1所述的物料干燥系统，其特征在于，所述物料干燥系统还包括：
强制循环泵，所述强制循环泵的入口与所述分离器的液体出口连通，所述强制循环泵的出口与所述冷流侧入口连通。
5.根据权利要求1所述的物料干燥系统，其特征在于，所述物料干燥系统还包括：
循环冷凝水罐，用于回收干燥机排出的冷凝水，所述循环冷凝水罐的入口分别与所述干燥机的空心热轴冷凝水出口和夹套冷凝水出口连通，所述循环冷凝水罐的设有闪蒸蒸汽出口，所述循环冷凝水罐的闪蒸蒸汽出口与所述干燥机的夹套蒸汽入口连通。
6.根据权利要求5所述的物料干燥系统，其特征在于，所述物料干燥系统还包括：
循环冷凝水泵，用于循环利用冷凝水，所述循环冷凝水泵的入口与所述循环冷凝水罐的冷凝水出口连通，所述循环冷凝水泵的出口与所述分离器的第二入口连通。
7.根据权利要求1所述的物料干燥系统，其特征在于，所述蒸发器还包括不凝气体排出口，所述蒸发器的不凝气体排出口用于排出所述热流侧的不凝气体。
8.根据权利要求1-7任一项所述的物料干燥系统，其特征在于，所述物料干燥系统还包括：
排料输送机，用于排出干燥物料，所述排料输送机的入口与所述干燥机的物料出口连通。
9.根据权利要求1-7任一项所述的物料干燥系统，其特征在于，所述物料干燥系统还包括：
进料输送机，用于输送待干燥物料，所述进料输送机的出口与所述干燥机的物料入口连通。
10.一种物料干燥方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的物料干燥系统对物料进行干燥。
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