CN113758226A - 一种烘干机尾气余热回收装置及烘干机和余热回收方法 - Google Patents

一种烘干机尾气余热回收装置及烘干机和余热回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种烘干机尾气余热回收装置及烘干机和余热回收方法，包括沿尾气流出方向顺次布置且对尾气余热进行连续换热的板式换热器和二次换热器，板式换热器分别与烘干机的尾气管路和进气管路相连通，进气管路的进气温度低于尾气管路的尾气温度，二次换热器包括通过换热工质循环管路相连通的蒸发器和冷凝器，且蒸发器和冷凝器分别与尾气管路和进气管路相连通，一方面，利用板式换热器和二次换热器依次对尾气中的余热进行回收利用，形成对尾气余热的多级处理，保证了对尾气余热的充分利用；另一方面，进气依次经过蒸发器和板式换热器的逐级加热，使得进气逐渐升温，进而在烘干机的加热腔中无需消耗过多的能量，充分降低了烘干机的能耗。

Description

一种烘干机尾气余热回收装置及烘干机和余热回收方法
技术领域
本发明涉及余热回收技术领域，特别是涉及一种烘干机尾气余热回收装置及烘干机和余热回收方法。
背景技术
现有技术中，调质和烘干是饲料生产中的两道重要工序。所谓调质就是指粉料在高温、高压下通入饱和蒸汽使其熟化的过程，调质可以提升饲料成型能力，改善颗粒质量，提高颗粒饲料的耐水性，提高饲料的营养消化吸收率，减少成型能耗，杀灭有害病菌，便于液体添加；而烘干则主要是为了去除饲料中的多余水分，便于后续储存，防止霉变。目前，众多加工企业利用烘干机对饲料烘干后产生的高温高湿废气(温度在80至100℃之间)都未经利用直接排出，而烘干机进风口所抽入的空气全年温度只有20℃左右。要将20℃的空气加热到烘干饲料所需的100℃所需能耗极高，如将排气口排出的高温高湿尾气进行余热回收，提高进气口进气温度，则能极大的降低烘干机能耗，实现节能减排的效果。
在我国工业领域中，余热资源是普遍存在，特别在建材、冶金、饲料和制茶等行业的生产过程中，都存在着大量的余热资源。其中，茶叶干燥过程中余热资源占到干燥总能耗的35％～50％。(吴泽球等.回收利用茶叶烘干机废热的试验研究[J].农机化研究，2013，35(12)：141-144.)这与锗铸钢等研究人员在烘干稻谷时实验测得废气所带走的热量占32.8％，高达1/3左右，基本相同(诸铸刚.圆筒烘干机节能技术的研究[J].粮油仓储科技通讯，1987(04)：24-27.)，可以推测在烘干饲料中废气所带走的热量也相当之多。在吴泽求等人对茶叶烘干的实验中，实验人员采用管壳式换热器将烘干机的高温废气与烘干机进风口的冷空气进行热交换，将进风口冷空气从20℃提高到了约为42～47℃，从而使进入风机的空气初始温度提高了约20～25℃，热交换效果明显。根据文献资料(吴勇平等.吸收式湿热空气余热回收系统的模拟分析[J].热能动力工程，2014，29(05)：498-502+593.)可知，直接采用简单换热，一方面由于传热温差的存在，预热空气必然低于排气温度，另一方面排气中约70％的能量蕴含在水蒸气中，而其露点温度仅为61℃左右，因此只有在60℃以下才可能通过换热获得比较理想的能量回收率。
中国专利(公告号：CN205641936U)公开了一种饲料烘干机余热回收利用系统，虽然该装置可以将烘干机的余热进行一定程度上的吸收利用，但主要是将烘干机内部热量进行吸收，而排放尾气中所存在的热量却不能进行有效的利用。
中国专利(公告号：CN210135801 U)公开了一种膨化饲料烘干机余热回收利用装置，该装置对于烘干机尾气余热进行了一定的回收利用，但采取的是简单的换热器一级回收尾气余热，最后回收的是较高温度的液体，对烘干机余热回收不充分，并且未对尾气进行处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种烘干机尾气余热回收装置及烘干机和余热回收方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用板式换热器和二次换热器，对烘干机产生的尾气余热进行二重回收，减少烘干物料所需要的能耗，节能高效。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种烘干机尾气余热回收装置，包括沿尾气流出方向顺次布置且对尾气余热进行连续换热的板式换热器和二次换热器，所述板式换热器分别与烘干机的尾气管路和进气管路相连通，所述进气管路的进气温度低于所述尾气管路的尾气温度，所述二次换热器包括通过换热工质循环管路相连通的蒸发器和冷凝器，且所述蒸发器和冷凝器分别与所述尾气管路和所述进气管路相连通。
优选的，所述蒸发器和所述冷凝器分别设有供尾气和进气流通的的蒸发腔和冷凝腔，所述换热工质循环管路贯穿设置在所述蒸发腔和所述冷凝腔中。
优选的，所述二次换热器还包括用于压缩换热工质的压缩机、减压所述换热工质的膨胀阀，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器和所述膨胀阀沿所述换热工质流动方向依次连通。
还提供一种烘干机，包括烘干机本体、所述尾气管路、所述进气管路和所述烘干机余热二重回收装置，所述烘干机本体包括用于加热进气和烘干物料的加热腔，所述尾气管路和所述进气管路均与所述加热腔相连通。
优选的，所述加热腔的出气口处设有湿度传感器，所述湿度传感器电连接有根据其检测值开启对所述加热腔抽气的出气风机，所述出气风机设置在所述尾气管路上。
优选的，所述进气管道上设有用于将空气引入所述加热腔的进气风机，所述进气风机与所述出气风气同步联动设置。
优选的，所述尾气管路上设有用于过滤尾气中尘粒的旋风分离器，所述旋风分离器位于所述加热腔与所述板式换热器之间。
优选的，所述旋风分离器与所述板式换热器之间设有用于过滤尾气中微尘的过滤器。
优选的，所述尾气管路上连通有若干组设有所述过滤器的过滤管道，各所述过滤管道位于所述过滤器两侧的位置处均设有截止阀。
还提供一种烘干机的余热回收方法，包括如下过程：
加热腔内引入空气：根据湿度传感器检测加热腔出口处的湿度达到指标值，开启进气风机和出气风机，将空气经进气管道引入加热腔，将尾气经尾气管路引出加热腔；
板式换热器换热：将尾气和空气引入板式换热器的中，利用尾气的余热对进入加热腔前的空气进行预热；
二次换热器换热：将流出所述尾气换热腔的尾气引入蒸发器的蒸发腔中，所述蒸发腔内的尾气与换热工质循环管路内的换热工质进行换热，所述换热工质受热后形成低压高温蒸气，低压高温蒸气通过换热工质循环管路流动至压缩机内，通过压缩机将低压高温蒸气加压升温后形成高温高压蒸气，将高温高压蒸气通入冷凝器中，并与冷凝腔内的空气进行换热，换热后的空气流入所述板式换热器内，所述高温高压蒸气换热后冷凝为高压低温液体，高压低温液体经膨胀阀成为低温低压液体，随后回流至蒸发器中进行循环利用。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
第一，板式换热器和二次换热器沿尾气流出方向顺次布置，且依次对尾气余热进行连续换热，板式换热器分别与烘干机的尾气管路和进气管路相连通，进气管路的进气温度低于尾气管路的尾气温度，二次换热器包括通过换热工质循环管路相连通的蒸发器和冷凝器，且蒸发器和冷凝器分别与尾气管路和进气管路相连通，从尾气流动方向上来说，一方面，利用板式换热器和二次换热器依次对尾气中的余热进行回收利用，形成对尾气余热的多级处理，另一方面，二次换热器采用蒸发器和冷凝器结合换热工质循环管路的方式，即利用换热工质对经过板式换热器的尾气中的余热进行回收，由于经过板式换热器的尾气中的余热已经充分弱化，那么利用换热工质的受热易挥发特性，即使尾气中的余热含量降低也能够对其进行充分收集，在对换热工质进行处理后利用蒸发器对其热量进行释放，保证了对尾气余热的充分利用；从进气流动方向上来说，进气依次经过蒸发器和板式换热器的逐级加热，使得进气逐渐升温，进而在烘干机的加热腔中无需消耗过多的能量，即能够将进气加热到所需的烘干温度，充分降低了烘干机的能耗。
第二，蒸发器和冷凝器分别设有供尾气和进气流通的的蒸发腔和冷凝腔，换热工质循环管路贯穿设置在蒸发腔和冷凝腔中，换热工质通过换热工质循环管路流动在蒸发腔和冷凝腔中，不仅能够保证对蒸发腔和冷凝腔内气体经过换热工质循环管路进行换热，而且能够保证换热工质封闭流动在换热工质循环管路中，避免其更换流动管路容易造成换热工质的泄漏。
第三，二次换热器还包括用于压缩换热工质的压缩机、减压换热工质的膨胀阀，蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀沿换热工质流动方向依次连通，将换热工质在蒸发器中对尾气进行换热后形成低压高温蒸气，利用压缩机对其进行压缩形成高温高压蒸气，以进一步提升换热工质的温度，保证在冷凝器中对进气的升温效果，再者经过冷凝后的高温高压蒸气形成低温高压液体，利用膨胀阀将低温高压液体形成低温低压液体，保证其在蒸发器内流动速度降低，以充分利用换热工质对尾气进行换热。
第四，加热腔的出气口处设有湿度传感器，湿度传感器电连接有根据其检测值开启对加热腔抽气的出气风机，出气风机设置在尾气管路上，在温度传感器检测到加热腔中的出气湿度达到预定值时才会开启出气风机，避免出气风机在湿度未达到预定值时仍然开启，无需通入空气时仍然开启出气风机，导致能耗增加。
第五，尾气管路上连通有若干组设有过滤器的过滤管道，各过滤管道位于过滤器两侧的位置处均设有截止阀，通过过滤器对尾气进行充分过滤，避免尾气排出时污染外界气体，而且在需要对过滤器进行清理时，能够通过截止阀将待清理的过滤器的管路进行关闭，只利用其余过滤管路进行尾气过滤，保证尾气余热的持续回收，避免因清理过滤器导致尾气回收工作停止，造成烘干效率低。
附图说明
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图；
其中，1-烘干机本体、2-出气风机、3-旋风分离器、4-过滤管道、5-截止阀、6-过滤器、7-板式换热器、8-蒸发器、9-尾气管路、10-进气管路、11-进气风机、12-压缩机、13-冷凝器、14-膨胀阀。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明的目的是提供一种烘干机尾气余热回收装置及烘干机和余热回收方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用板式换热器和二次换热器，对烘干机产生的尾气余热进行二重回收，减少烘干物料所需要的能耗，节能高效。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，其中，本发明提供一种烘干机尾气余热回收装置，包括沿尾气流出方向顺次布置且对尾气余热进行连续换热的板式换热器7和二次换热器，板式换热器7分别与烘干机的尾气管路9和进气管路10相连通，其中，板式换热器7包括供尾气流通的尾气换热腔，尾气换热腔内设有供烘干机进气的进气换热管，尾气换热腔与尾气管路9相连通，进气换热器与进气管路10相连通，优选进气换热管可以为蛇形结构设置在尾气换热腔中，还可以设置换热翅片等，进气管路10的进气温度低于尾气管路9的尾气温度；二次换热器包括通过换热工质循环管路相连通的蒸发器8和冷凝器13，且蒸发器8和冷凝器13分别与尾气管路9和进气管路10相连通；从尾气流动方向上来说，一方面，利用板式换热器7和二次换热器依次对尾气中的余热进行回收利用，形成对尾气余热的多级处理，另一方面，二次换热器采用蒸发器8和冷凝器13结合换热工质循环管路的方式，即利用换热工质对经过板式换热器7的尾气中的余热进行回收，由于经过板式换热器7的尾气中的余热已经充分弱化，那么利用换热工质的受热易挥发特性，即使尾气中的余热含量降低也能够对其进行充分收集，在对换热工质进行处理后利用蒸发器8对其热量进行释放，保证了对尾气余热的充分利用；从进气流动方向上来说，进气依次经过蒸发器8和板式换热器7的逐级加热，使得进气逐渐升温，进而在烘干机的加热腔中无需消耗过多的能量，即能够将进气加热到所需的烘干温度，充分降低了烘干机的能耗，具体的，烘干机烘干介质为空气，直接加热未经预热的空气所需能耗大于加热经过预热的空气。例如将常温20℃的空气加热到90℃，和将预热后50℃的空气加热到90℃两种情况对比，后者所需能耗降低。
进一步的，蒸发器8和冷凝器13分别设有供尾气和进气流通的的蒸发腔和冷凝腔，换热工质循环管路贯穿设置在蒸发腔和冷凝腔中，换热工质通过换热工质循环管路流动在蒸发腔和冷凝腔中，不仅能够保证对蒸发腔和冷凝腔内气体经过换热工质循环管路进行换热，而且能够保证换热工质封闭流动在换热工质循环管路中，避免其更换流动管路容易造成换热工质的泄漏，优选的可以在位于蒸发腔和冷凝腔内的换热工质循环管路外壁上设有换热翅片等，提高换热效率。
其中，二次换热器还包括用于压缩换热工质的压缩机12、减压换热工质的膨胀阀14，蒸发器8、压缩机12、冷凝器13和膨胀阀14沿换热工质流动方向依次连通，将换热工质在蒸发器8中对尾气进行换热后形成低压高温蒸气，利用压缩机12对其进行压缩形成高温高压蒸气，以进一步提升换热工质的温度，保证在冷凝器13中对进气的升温效果，再者经过冷凝后的高温高压蒸气形成低温高压液体，利用膨胀阀14将低温高压液体形成低温低压液体，保证其在蒸发器8内流动速度降低，以充分利用换热工质对尾气进行换热。
进一步的，还提供一种烘干机，尤其是针对膨化饲料进行烘干的烘干机，包括烘干机本体1、尾气管路9、进气管路10和烘干机余热二重回收装置，烘干机本体1包括用于加热进气和烘干物料的加热腔，尾气管路9和进气管路10均与加热腔相连通，其中，烘干机有进气口和出气口，进气口和出气口分别与进气管路10和尾气管路9相连，优选的尾气管路9、进气管路10、位于蒸发器8和冷凝器13外侧的换热工质循环管路哈桑均包覆有保温层，以降低各气体在管道流动中热能的损耗。作为发明优选的实施方式，进气口位于加热腔的底部，出气口位于加热腔的顶部，使得空气能够逐渐漫延整个加热腔，保证对加热腔内充气的效果，优选的进气口与加热腔之间设有均布的排气通路，以进一步将进气均匀烘干整个加热腔内的物料，优选的在出气口处的尾气管路9形成弯折段，以将加热湿气在尾气管路9内形成的冷凝水聚集在弯折段，避免其回流至加热腔中。
作为本发明优选的实施方式，加热腔的出气口处设有湿度传感器，湿度传感器电连接有根据其检测值开启对加热腔抽气的出气风机2，形成反馈调节，出气风机2设置在尾气管路9上，通过加热腔的出气口将高温高湿的气体抽出，在温度传感器检测到加热腔中的出气湿度达到预定值时才会开启出气风机2，避免出气风机2在湿度未达到预定值时仍然开启，无需通入空气时仍然开启出气风机2，导致能耗增加。
优选的，进气管道上设有用于将空气引入加热腔的进气风机11，进气风机11与出气风气同步联动设置，保证对烘干机内加热腔的进气量。
作为本发明优选的实施方式，尾气管路9上设有用于过滤尾气中尘粒的旋风分离器3，加热腔的出气口通过部分尾气管路9与旋风分离器3相连，旋风分离器3位于加热腔与板式换热器7之间，经旋风除尘后，尾气中直径大于5μm的颗粒物基本被完全除去。
进一步的，旋风分离器3与板式换热器7之间设有用于过滤尾气中微尘的过滤器6，过滤器6采用耐高温高效的过滤器6，滤芯使用耐高温玻璃纤维，对0.3μm细小尘粒过滤效率达到99.99％，可持续运行在高温280℃工作环境下。通过过滤器6对尾气进行充分过滤，避免尾气排出时污染外界气体，先使用旋风除尘器将尘粒，即较大的颗粒物(直径>5μm)除去，可达到90％的除尘效果。再使用过滤器6对微尘，即细小尘粒(直径为0.3μm左右)进行过滤，避免粉尘进入换热器中对换热过程的影响。进而，经过旋风除尘和过滤器6过滤，以及二重换热冷凝后的烘干机尾气基本不含微小颗粒杂质和水分，实现了余热回收后的无污染排放。
进一步的，尾气管路9上连通有若干组设有过滤器6的过滤管道4，各组过滤管道4共同连通在旋风分离器3的出口处，经过过滤器6后合为一路连接到板式换热器7的进气口处，各过滤管道4位于过滤器6两侧的位置处均设有截止阀5，具体的，使用一个过滤器6，发生堵塞时会影响整个系统的正常运行，因为在具体进行清理时，需要将过滤器6拆卸，拿到室外使用吹风机清理滤网上附着的粉尘。而且在需要对过滤器6进行清理时，能够通过截止阀5将待清理的过滤器6的管路进行关闭，只利用其余过滤管路进行尾气过滤，即形成交替使用，保证尾气余热的持续回收，避免因清理过滤器6导致尾气回收工作停止，造成烘干效率低。具体的，烘干机尾气中所附带的微小颗粒物较多，过滤器6易发生堵塞。当过滤器6附着粉尘过多时，可使用水对滤芯进行清洗，清洗温度在30-60℃，浸泡清洗的时间30-60分钟。
还提供一种烘干机的余热回收方法，包括如下过程：
加热腔内引入空气：根据湿度传感器检测加热腔出口处的湿度达到指标值，开启进气风机11和出气风机2，将空气经进气管道引入加热腔，将尾气经尾气管路9引出加热腔；
板式换热器7换热：将尾气和空气引入板式换热器7的中，利用尾气的余热对进入加热腔前的空气进行预热；
二次换热器换热：将流出尾气换热腔的尾气引入蒸发器8的蒸发腔中，蒸发腔内的尾气与换热工质循环管路内的换热工质进行换热，换热工质受热后形成低压高温蒸气，低压高温蒸气通过换热工质循环管路流动至压缩机12内，通过压缩机12将低压高温蒸气加压升温后形成高温高压蒸气，将高温高压蒸气通入冷凝器13中，并与冷凝腔内的空气进行换热，换热后的空气流入板式换热器7内，高温高压蒸气换热后冷凝为高压低温液体，高压低温液体经膨胀阀14成为低温低压液体，随后回流至蒸发器8中进行循环利用。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种烘干机尾气余热回收装置，其特征在于，包括沿尾气流出方向顺次布置且对尾气余热进行连续换热的板式换热器和二次换热器，所述板式换热器分别与烘干机的尾气管路和进气管路相连通，所述进气管路的进气温度低于所述尾气管路的尾气温度，所述二次换热器包括通过换热工质循环管路相连通的蒸发器和冷凝器，且所述蒸发器和冷凝器分别与所述尾气管路和所述进气管路相连通。
2.根据权利要求1所述的烘干机尾气余热回收装置，其特征在于，所述蒸发器和所述冷凝器分别设有供尾气和进气流通的的蒸发腔和冷凝腔，所述换热工质循环管路贯穿设置在所述蒸发腔和所述冷凝腔中。
3.根据权利要求1或2所述的烘干机尾气余热回收装置，其特征在于，所述二次换热器还包括用于压缩换热工质的压缩机、减压所述换热工质的膨胀阀，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器和所述膨胀阀沿所述换热工质流动方向依次连通。
4.一种应用如权利要求1至3任一项所述的烘干机尾气余热二重回收装置的烘干机，其特征在于，包括烘干机本体、所述尾气管路、所述进气管路和所述烘干机余热二重回收装置，所述烘干机本体包括用于加热进气和烘干物料的加热腔，所述尾气管路和所述进气管路均与所述加热腔相连通。
5.根据权利要求4所述的烘干机，其特征在于，所述加热腔的出气口处设有湿度传感器，所述湿度传感器电连接有根据其检测值开启对所述加热腔抽气的出气风机，所述出气风机设置在所述尾气管路上。
6.根据权利要求5所述的烘干机，其特征在于，所述进气管道上设有用于将空气引入所述加热腔的进气风机，所述进气风机与所述出气风气同步联动设置。
7.根据权利要求4至6任一项所述的烘干机，其特征在于，所述尾气管路上设有用于过滤尾气中尘粒的旋风分离器，所述旋风分离器位于所述加热腔与所述板式换热器之间。
8.根据权利要求7所述的烘干机，其特征在于，所述旋风分离器与所述板式换热器之间设有用于过滤尾气中微尘的过滤器。
9.根据权利要求8所述的烘干机，其特征在于，所述尾气管路上连通有若干组设有所述过滤器的过滤管道，各所述过滤管道位于所述过滤器两侧的位置处均设有截止阀。
10.一种烘干机的余热回收方法，其特征在于，包括如下过程：
加热腔内引入空气：根据湿度传感器检测加热腔出口处的湿度达到指标值，开启进气风机和出气风机，将空气经进气管道引入加热腔，将尾气经尾气管路引出加热腔；
板式换热器换热：将尾气和空气引入板式换热器的中，利用尾气的余热对进入加热腔前的空气进行预热；
二次换热器换热：将流出所述尾气换热腔的尾气引入蒸发器的蒸发腔中，所述蒸发腔内的尾气与换热工质循环管路内的换热工质进行换热，所述换热工质受热后形成低压高温蒸气，低压高温蒸气通过换热工质循环管路流动至压缩机内，通过压缩机将低压高温蒸气加压升温后形成高温高压蒸气，将高温高压蒸气通入冷凝器中，并与冷凝腔内的空气进行换热，换热后的空气流入所述板式换热器内，所述高温高压蒸气换热后冷凝为高压低温液体，高压低温液体经膨胀阀成为低温低压液体，随后回流至蒸发器中进行循环利用。
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