CN113834313A - 机械蒸汽再压缩mvr热泵干燥系统 - Google Patents

机械蒸汽再压缩mvr热泵干燥系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及物料干燥技术领域，提供了一种机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统。本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统包括：干燥器、蒸汽压缩机和喷射泵，干燥器的第一出口与蒸汽压缩机的入口连接，蒸汽压缩机的出口与喷射泵的第一入口连接，喷射泵的出口与干燥器的第一入口连接，以使干燥器、蒸汽压缩机和喷射泵之间形成二次蒸汽热交换循环回路。本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，通过设置循环回路，利用通过蒸汽压缩机将干燥器干燥过程中产生的二次蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，然后作为热源进入干燥器对物料进行干燥，使得二次蒸汽循环利用，提高了干燥系统的能源利用率。

Description

机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统
技术领域
本发明涉及物料干燥技术领域，尤其涉及一种机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统。
背景技术
物料干燥涉及化工、制药、采矿、食品、环保等多个领域，它不仅是工农业生产中不可或缺的基本环节，也是主要耗能环节。干燥作为一个能量净支出的过程，一般以空气为介质，以一次能源、电加热等为热源，利用低湿度的热空气与湿物料进行热、湿交换，带走物料中的水分。整个干燥过程耗能较高，达到3200-3500kJ/千克水，并消耗电能45～90kW/吨水，同时还伴有大量干燥尾气需进一步处理，增加了物料处理成本及系统复杂程度。
据统计，我国普遍使用的干燥设备能源利用率只有40％～50％，而国外干燥设备能源利用率在70％以上，节能的潜力巨大。
MVR是机械蒸汽再压缩技术(mechanical vapor recompression)的简称。机械蒸汽再压缩MVR热泵技术是一项高效环保的节能技术，目前在蒸发结晶以及环保等行业的应用较为广泛，而在物料干燥领域却鲜少应用。因此在节能减排的大趋势下，将机械蒸汽再压缩MVR热泵技术运用至干燥过程中，以降低干燥系统的能源消耗，提高能源利用率成为大势所趋。
发明内容
为了解决现有技术中存在的干燥系统能耗大、能源利用率低的问题，本发明实施例提供了一种机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统。
根据本发明的一个实施例，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，包括：干燥器、蒸汽压缩机和喷射泵，所述干燥器的第一出口与所述蒸汽压缩机的入口连接，所述蒸汽压缩机的出口与所述喷射泵的第一入口连接，所述喷射泵的出口与所述干燥器的第一入口连接，以使所述干燥器、所述蒸汽压缩机和所述喷射泵之间形成二次蒸汽热交换循环回路。
根据本发明的一个实施例，所述二次蒸汽热交换循环回路还包括：二次蒸汽净化装置，所述二次蒸汽净化装置的入口与所述干燥器的第一出口连接，所述二次蒸汽净化装置的出口通过第一管路与所述蒸汽压缩机的入口连接。
根据本发明的一个实施例，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括排气风机，所述排气风机的入口通过第二管路连接在所述第一管路上，所述排气风机的出口用于排出不凝气。
根据本发明的一个实施例，所述第二管路上还设置有第一调节阀。
根据本发明的一个实施例，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括：冷凝液罐，所述冷凝液罐的入口与所述干燥器的第二出口连接，所述冷凝液罐的第一出口通过第三管路与所述喷射泵的第二入口连接。
根据本发明的一个实施例，所述第三管路上设置有第二调节阀。
根据本发明的一个实施例，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括：进料输送机，所述进料输送机的第一入口用于接收湿物料，所述进料输送机的第二入口与所述冷凝液罐的第二出口连接；所述进料输送机的第一出口与所述干燥器的第二入口连接，所述进料输送机的第二出口用于排出冷凝液。
根据本发明的一个实施例，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括：出料输送机，所述出料输送机的入口与所述干燥器的第三出口连接，所述出料输送机的出口用于排出干物料。
根据本发明的一个实施例，所述干燥器为空心桨叶干燥机、盘式干燥机、管束干燥机或刮板干燥机中的任意一种。
根据本发明的一个实施例，所述蒸汽压缩机为螺杆式水蒸汽压缩机、罗茨式水蒸汽压缩机或离心式水蒸汽压缩机中的任意一种。
本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，通过将干燥器、蒸汽压缩机和喷射泵设置成循环回路，通过蒸汽压缩机将干燥器干燥过程中产生的二次蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，经由喷射泵驱动注入干燥器内作为热源对物料进行干燥，使得二次蒸汽循环利用，整个干燥过程中不需要外界热源及循环冷却水，提高了干燥系统的能源利用率，同时，减少了SO2、CO2、粉尘及干燥尾气的排放，环境效益非常可观。
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，下面将对实施例或现有技术描述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。
图1为本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-干燥器；2-二次蒸汽净化装置；3-蒸汽压缩机；4-喷射泵；5-排气风机；6-冷凝液罐；7-出料输送机；8-进料输送机；11-第一管路；12-第二管路；13-第三管路；21-第一调节阀；22-第二调节阀。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
现参照图1，对本发明提供的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，包括：干燥器1、蒸汽压缩机3和喷射泵4，干燥器1的第一出口与蒸汽压缩机3的入口连接，蒸汽压缩机3的出口与喷射泵4的第一入口连接，喷射泵4的出口与干燥器1的第一入口连接，以使干燥器1、蒸汽压缩机3和喷射泵4之间形成二次蒸汽热交换循环回路。
具体地，湿物料在干燥器1的干燥腔内被加热，水分受热蒸发，产生的二次蒸汽由干燥器1的第一出口排出进入蒸汽压缩机3内，由蒸汽压缩机3压缩成高温高压的蒸汽，之后由蒸汽压缩机3的出口排出，通过喷射泵4的第一入口进入喷射泵4的吸入室。喷射泵4内，经过压缩后的蒸汽对冷凝液罐6内部分不凝气进行引射及混合后进入干燥器1的冷凝侧作为热源对物料进行加热。物料加热过程中产生的二次蒸汽再次进入蒸汽压缩机3内压缩成高温高压的蒸汽作为干燥器1加热物料的热源，如此反复循环，使干燥器1、蒸汽压缩机3和喷射泵4之间形成二次蒸汽热交换循环回路，对物料干燥过程中产生的二次蒸汽潜热进行充分利用，整个干燥过程不需要外界热源，极大地提高了热泵干燥系统的能源利用率。
进一步地，进入干燥器1冷凝侧的高温高压的蒸汽与湿物料进行热交换后成为冷凝液，通过干燥器1的第二出口排出至冷凝液罐6中。达到含水率要求的干物料由干燥器1的第三出口排出至出料输送机7中，进而排出热泵干燥系统外。
进一步地，在本发明的实施例中，可选地，干燥器1为盘式干燥机、管束干燥机、刮板干燥机或空心桨叶干燥机。在本发明的一个实施例中，干燥器1为空心桨叶干燥机。
在本发明的一个实施例中，可选地，蒸汽压缩机3为螺旋式水蒸汽压缩机、罗茨式水蒸汽压缩机或离心式水蒸汽压缩机等。
当然应当理解，干燥器1和蒸汽压缩机3的形式仅是示意性的，其他可选类型的干燥器和蒸汽压缩机也可以应用在本发明中。这可以根据具体使用情况而定，本发明并不局限于此。
本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统可广泛应用于污泥、药渣、煤泥和盐类等物料的干燥过程中。本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统通过将干燥器、蒸汽压缩机和喷射泵设置成循环回路，通过蒸汽压缩机将干燥器干燥过程中产生的二次蒸汽压缩成高温高压的蒸汽，经由喷射泵驱动注入干燥器内作为热源对物料进行干燥，使得二次蒸汽循环利用，整个干燥过程中不需要外界热源及循环冷却水，同时喷射泵可驱动热泵干燥系统内的气体进行循环，以提高干燥器的换热效率，进而提高了本发明实施例提供的热泵干燥循环系统的能源利用率。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括：冷凝液罐6，冷凝液罐6的入口与干燥器1的第二出口连接，冷凝液罐6的第一出口通过第三管路13与喷射泵4的第二入口连接。
具体地，湿物料在干燥器1内干燥所产生的二次蒸汽，通过蒸汽压缩机3压缩成高温高压的蒸汽后，通过蒸汽压缩机3的出口排入至喷射泵4的吸入室。同时，干燥器1内热交换后产生的高温冷凝液和干燥过程中形成的不凝气通过干燥器1的第二出口进入冷凝液罐6中，冷凝液罐6内高温的冷凝液通过第二出口排出至进料输送机8内，作为湿物料预热的热源。冷凝液罐6内的不凝气通过第三管路13进入至喷射泵4的吸入室，与经过蒸汽压缩机3压缩后的高温高压的蒸汽混合后一起进入干燥器1的冷凝侧。
进一步地，在第三管路13上还设置有第二调节阀22。随着本发明实施例的热泵干燥系统内不凝气含量的不断增多，通过调节第二调节阀22可调节进入干燥器1内的不凝气的含量。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，二次蒸汽热交换循环回路还包括：二次蒸汽净化装置2，二次蒸汽净化装置2的入口与干燥器1的第一出口连接，二次蒸汽净化装置2的出口通过第一管路11与蒸汽压缩机3的入口连接。
在本发明的一个实施例中，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括：排气风机5，排气风机5的入口通过第二管路12连接在第一管路11上，排气风机5的出口用于排出不凝气。
具体地，湿物料在干燥器1内干燥所产生的二次蒸汽，首先进入二次蒸汽净化装置2中进行净化，二次蒸汽在二次蒸汽净化装置2中去除夹带的粉尘等杂质后通过第一管路11进入蒸汽压缩机3内压缩成高温高压的蒸汽。进一步地，第二管路12连接在第一管路11上，物料在干燥器1内干燥过程所产生的不凝气通过二次蒸汽净化装置2后，通过第二管路12排出至排气风机5，排气风机5将部分不凝气排出。排出的不凝气可进一步进行处理或回收，降低了废气对环境的污染。
进一步地，第二管路12上还设置有第一调节阀21。随着本发明实施例的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统内不凝气含量的不断增多，调节第一调节阀21，可通过连接在第二管路12上的排气风机5定期外排少量不凝气，以达到热泵干燥系统内动态平衡。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括：进料输送机8，进料输送机8的第一入口用于接收湿物料，进料输送机8的第二入口与冷凝液罐6的第二出口连接；进料输送机8的第一出口与干燥器1的第二入口连接，进料输送机8的第二出口用于排出冷凝液。
具体地，湿物料通过进料输送机8的第一入口进入进料输送机8内，在进料输送机8内蒸发冷凝液与湿物料进行热交换，对湿物料进行预热，预热后的物料通过进料输送机8的第一出口进入干燥器1内进行干燥。冷凝液罐6内的高温冷凝液通过冷凝液罐6的第二出口进入进料输送机8内对湿物料进行预热，同时实现对高温冷凝液的余热回收。与湿物料进行热交换后的冷凝液通过进料输送机8的第二出口排出热泵干燥系统外，直接回用或者进一步处理。
进一步地，进料输送机8的第二出口为热流出口。在本发明的一个实施例中，可选地，进料输送机8为热交换式螺旋输送机。当然应当理解，进料输送机8的形式仅是示意性的，其他可选类型的输送机也可以应用在本发明中。这可以根据具体使用情况而定，本发明并不局限于此。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统还包括：出料输送机7，出料输送机7的入口与干燥器1的第三出口连接，出料输送机7的出口用于排出干物料。
具体地，物料在干燥器1内干燥后，达到含水率要求的干物料由干燥器1的第三出口排出至出料输送机7中，进而通过出料输送机7的出口排出热泵干燥系统外。进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，出料输送机7为螺旋式输送机。当然应当理解，出料输送机7的形式仅是示意性的，其他可选类型的输送机也可以应用在本发明中。这可以根据具体使用情况而定，本发明并不局限于此。
本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，设计合理、结构简单，可实现全流程自动化控制。由于热泵干燥系统直接回收了物料干燥过程中产生的二次蒸汽的潜热，有效地降低了干燥过程中的能源消耗，减少了SO2、CO2、粉尘及干燥尾气的排放，为机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥技术的发展与推广提供了技术支撑，具有很高的经济效益和社会效益。
以下具体举例详细说明本发明实施例提供的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统的工作原理：
湿物料进入进料输送机8内与蒸发冷凝液进行热交换以对湿物料进行预热。预热后的湿物料进入干燥器1内进行加热干燥，干燥过程中产生的二次蒸汽和少量不凝气通过干燥器1的第一出口进入二次蒸汽净化装置2中对夹带的粉尘等杂质进行净化处理，处理后的二次蒸汽通过第一管路11进入蒸汽压缩机3内压缩成高温高压的蒸汽，高温高压的蒸汽进入喷射泵4的吸入室。高温高压的蒸汽对冷凝液罐6内的部分不凝气进行引射并混合后作为热源进入干燥器1的冷凝侧加热物料，高温高压的蒸汽在干燥器1内完成热交换后形成的高温冷凝液和夹带的不凝气通过干燥器1的第二出口进入冷凝液罐6内。干燥器1、二次蒸汽净化装置2、蒸汽压缩机3和喷射泵4构成了二次蒸汽热交换循环回路，以此实现二次蒸汽的循环利用，提高了热泵干燥系统的能源利用率。
当热泵干燥系统内的不凝气含量比较高时，可通过设置在第二管路12上的第一调节阀21调节，通过排气风机5定期排出少量的不凝气，排出的不凝气可进一步处理以减少气体对环境的污染。同时，第三管路13上也设置有第二调节阀22，可通过调节第二调节阀22对进入干燥器1内的不凝气的含量进行调节。
达到要求含水率的物料通过干燥器1的第三出口进入出料输送机7内，进而通过出料输送机7的出口排出。
冷凝液罐6内的高温冷凝液通过冷凝液罐6的第二出口进入进料输送机8内，对湿物料进行预热，经过热交换后的冷凝液从进料输送机8的第二出口排出，排出的冷凝液可直接回用或进一步处理。本发明实施例提供的热泵干燥系统通过对排出系统外的不凝气、冷凝液进行回收或再处理，减少了对环境的污染，环保效益十分可观。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，包括：干燥器、蒸汽压缩机和喷射泵，所述干燥器的第一出口与所述蒸汽压缩机的入口连接，所述蒸汽压缩机的出口与所述喷射泵的第一入口连接，所述喷射泵的出口与所述干燥器的第一入口连接，以使所述干燥器、所述蒸汽压缩机和所述喷射泵之间形成二次蒸汽热交换循环回路。
2.根据权利要求1所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，所述二次蒸汽热交换循环回路还包括：二次蒸汽净化装置，所述二次蒸汽净化装置的入口与所述干燥器的第一出口连接，所述二次蒸汽净化装置的出口通过第一管路与所述蒸汽压缩机的入口连接。
3.根据权利要求2所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，还包括排气风机，所述排气风机的入口通过第二管路连接在所述第一管路上，所述排气风机的出口用于排出不凝气。
4.根据权利要求3所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，所述第二管路上还设置有第一调节阀。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，还包括：冷凝液罐，所述冷凝液罐的入口与所述干燥器的第二出口连接，所述冷凝液罐的第一出口通过第三管路与所述喷射泵的第二入口连接。
6.根据权利要求5所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，所述第三管路上设置有第二调节阀。
7.根据权利要求5所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，还包括：进料输送机，所述进料输送机的第一入口用于接收湿物料，所述进料输送机的第二入口与所述冷凝液罐的第二出口连接；所述进料输送机的第一出口与所述干燥器的第二入口连接，所述进料输送机的第二出口用于排出冷凝液。
8.根据权利要求1所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，还包括：出料输送机，所述出料输送机的入口与所述干燥器的第三出口连接，所述出料输送机的出口用于排出干物料。
9.根据权利要求1所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，所述干燥器为空心桨叶干燥机、盘式干燥机、管束干燥机或刮板干燥机中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的机械蒸汽再压缩MVR热泵干燥系统，其特征在于，所述蒸汽压缩机为螺杆式水蒸汽压缩机、罗茨式水蒸汽压缩机或离心式水蒸汽压缩机中的任意一种。
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