CN114001545A - 一种热回收式供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热回收式供热系统，用于对干燥单元产生的干燥尾气的热能充分回收之后再对送风加热，包括：回收单元、加热单元、送风单元及下游单元；回收单元通过加热单元与干燥单元回流连接；回收单元与送风单元、下游单元流体连接；干燥单元产生的干燥尾气进入回收单元，送风单元用以向回收单元提供冷流体，回收单元用于吸收干燥尾气的热能作为热流体；热流体与送风单元提供的冷流体进行热交换，冷流体吸收热流体的热能而产生工艺风，工艺风经加热单元加热后产生工艺热风并被输送至干燥单元，同时热流体通过回收单元为冷流体提供热能后，变成工艺废气被输送至下游单元。

Description

一种热回收式供热系统

技术领域

本发明涉及节能换热技术领域，尤其涉及一种热回收式供热系统。

背景技术

对于工业烘烤干燥而言，加热单元需逐步淘汰高污染的生物质或煤炭等化石 燃料，而代之以清洁无污染的天然气或其他清洁能源，并且在这个过程中坚持节 能减排的战略，发展绿色低碳的生产模式。

在现阶段的物料干燥烘烤过程中，有些物料对于空气的洁净度要求不高，但 是工艺路线往往是以生物质或煤炭为燃料的导热油或蒸汽锅炉作为工艺供热单 元，在干燥单元附近，再利用导热油和蒸汽作为能量媒介，将工艺风加热。在“煤 改气”、“绿色生产”等改造的实施过程中，往往面临空间大小，运营成本和系统 阻力的制约。

针对以上问题，针对烘烤干燥等行业开发开发热回收式供热系统尤为重要。

发明内容

发明目的：提供一种热回收式供热系统，用于解决以生物质或煤炭作为燃料 的导热油或蒸汽作为加热单元将工艺风加热的现有物料干燥工艺路线仍面临空 间、运营成本及系统阻力等多方面制约的问题，并实现低碳低氮排放等环保要求。

技术方案：一种热回收式供热系统，用于对干燥单元产生的干燥尾气进行热 回收式供热，干燥单元具有输入端和输出端，所述输出端用于排放所述干燥尾气， 该热回收式供热系统包括：回收单元、加热单元、送风单元及下游单元；所述回 收单元通过所述加热单元与干燥单元回流连接；所述回收单元与所述送风单元、 下游单元流体连接；干燥单元产生的干燥尾气进入回收单元，送风单元用以向回 收单元提供冷流体，所述回收单元用于吸收所述干燥尾气的热能作为热流体；热 流体与送风单元提供的冷流体在回收单元中进行热交换，冷流体吸收热流体的热 能而产生工艺风，工艺风经所述加热单元加热后产生工艺热风并被输送至干燥单 元，同时热流体通过回收单元向冷流体提供热能后产生工艺废气，并被输送至所 述下游单元。

进一步的，所述回收单元包括一壳体、沿一轴向贯穿所述壳体的一转轴、位 于所述壳体内且围绕所述转轴外周表面旋转设置的换热组件，所述换热组件包括 多个板片，每一板片均沿转轴纵长方向延伸且相邻板片形成开口通道；所述壳体 与干燥单元、加热单元、送风单元及下游单元流体连接；所述换热组件绕所述转 轴旋转时，所述干燥尾气自上而下进入开口通道以作为热流体用于对所述板片加 热，冷流体吸收热流体的热能而产生工艺风，热流体通过回收单元为冷流体提供 热能后产生工艺废气。

进一步的，所述壳体具有位于所述转轴两侧的一第一区域、一第二区域，所 述壳体上分别设有一第一进口、一第一出口、一第二进口及一第二出口，所述第 一进口、第一出口均位于所述第一区域，所述第二进口、第二出口均位于所述第 二区域；其中，干燥单元的输出端通过所述第一进口与所述开口通道连通，用于 向开口通道输送干燥尾气；送风单元通过第二进口与开口通道连通，用以向开口 通道输送冷流体；所述开口通道通过第一出口与所述下游单元连通，用以将产生 的工艺废气输送至下游单元；所述加热单元设于壳体内且位于所述第二出口处， 所述开口通道通过第二出口与干燥单元的输入端流通，加热单元对产生的工艺风 加热产生工艺热风并将工艺热风输送至干燥单元的输入端。

进一步的，根据干燥物料成分的不同，所述回收式供热单元还可以包括吹灰 单元，所述吹灰单元位于所述热侧进口处；当所述第一进口与所述第一出口的阻 力差值大于一预设阈值时，所述吹灰单元对所述回收单元进行吹扫。

进一步的，在所述板片表面上分别设有第一波纹和第二波纹，所述第一波纹 的延伸方向为第一方向，所述第二波纹的延伸方向为第二方向，第一方向与第二 方向形成一夹角，所述夹角的角度范围为30°至150°。

进一步的，所述第一波纹为凸出于所述板片表面设置的波纹，所述第二波纹 为相对于所述板片表面形成凹陷的波纹；任一板片上的波纹与相邻板片上的波纹 在开口通道内相对设置。

进一步的，所述换热组件在沿转轴纵长方向的横截面上，开口通道内所述第 一波纹与所述第二波纹相对于所述板片表面的高度范围为5mm至12mm。

进一步的，在所述板片上设有沿所述转轴纵长方向延伸形成的支撑脊，每一 所述支撑脊用于将任意两相邻板片隔开以形成一开口通道，在沿转轴纵长方向的 截面上，所述支撑脊的高度大于等于相对设置的所述第一波纹与所述第二波纹之 间的间距的两倍。

进一步的，且在沿转轴纵长方向的截面上，开口通道的尺寸范围为10mm至 50mm。

进一步的，所述加热单元可以为线性燃烧机，用于将工艺风加热形成工艺热 风；所述工艺热风的温度小于等于500℃，且工艺热风的温度精度偏差控制在-1℃ 至1℃内。

有益效果：本发明与现有技术相比，其具有的优点：

所述的一种热回收式供热系统中，通过使干燥单元产生的干燥尾气进入回收 单元，送风单元用以向回收单元提供冷流体，回收单元用于吸收干燥尾气的热能 以作为热流体并与送风单元提供的冷流体进行热交换，冷流体吸收热流体的热能 而产生工艺风，工艺风经加热单元加热后产生工艺热风并被输送至干燥单元，同 时热流体通过回收单元为冷流体提供热能后产生工艺废气，工艺废气被输送至下 游单元，实现对干燥单元的干燥尾气进行热回收式供热，使回收单元和加热单元 稳定运行，最大程度地实现回收余热，能够保证工艺热风的温度精度。整个系统 采用正向设计思路开发，可实现干燥过程中的环保节能，提质增效，符合国家建 设资源节约型，环境友好型社会的规划布局，具有巨大的经济效应。

附图说明

图1为热回收式供热系统在干燥流程中的应用示意图；

图2为热回收式供热系统的结构示意图；

图3为图2中回收单元的板片的波纹纹路示意图；

图4为板片沿纵长方向上的横截面示意图；

图5为图4中板片的堆叠示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明提供的技术方案做详细说明。

如图1所示，所述的热回收式供热系统用于对一干燥单元5排出的干燥尾气 进行热回收式供热，所述热回收式供热系统包括回收单元1、加热单元2、送风 单元3、以及下游单元4。

所述回收单元1通过所述加热单元2与所述干燥单元5回流连接，所述回收 单元1分别与所述送风单元3、所述下游单元4流体连接；其中，所述干燥单元 5产生的干燥尾气进入所述回收单元1，所述送风单元3用以向所述回收单元1 提供冷流体，所述回收单元1用于吸收所述干燥尾气的热能作为热流体；热流体 与所述送风单元3提供的冷流体进行热交换，冷流体吸收热流体的热能而产生工 艺风，工艺风经所述加热单元2加热后产生工艺热风并被输送至干燥单元5，同 时热流体通过回收单元1为冷流体提供热能后产生工艺废气，并被输送至下游单 元4。在本实施例中，所述送风单元3用于为所述回收单元1提供冷流体。

所述回收单元1包括一壳体9、沿一轴向贯穿所述壳体9内部的一转轴8、 位于所述壳体9内且围绕所述转轴8的外周表面旋转设置的换热组件10。所述 回收单元1作为储热单元，所述换热组件10优选为板式换热结构。如图4所示， 所述换热组件10包括多组板片11，所述板片11沿所述转轴8纵长方向延伸设 置；如图5所示，任意相邻两板片11形成一开口通道110。所述壳体9与所述 干燥单元5、所述加热单元2、所述送风单元3及所述下游单元4流体连接。

在所述板片10表面上分别设有均匀排列的多个第一波纹12和多个第二波纹 13，其中，设所述第一波纹12的延伸方向为第一方向，第二波纹13的延伸方向 为第二方向，第一方向与第二方向形成一夹角，所述夹角的角度范围为30°至 150°。

所述第一波纹12为自板片11表面向外延伸且凸出于所述板片11表面设置 的波纹，所述第二波纹13为自板片11表面向内延伸且相对于所述板片11表面 形成凹陷的波纹，任一板片11上的一第一波纹12与相邻板片11上的一第二波 纹13在所述开口通道内相对设置；所述换热组件10在沿转轴8纵长方向的截面 上，相对设置的所述第一波纹12与所述第二波纹13相对于所述板片表面的高度 范围为5mm至12mm。

在所述板片11上还设有沿所述转轴8纵长方形延伸形成的支撑脊14，在沿 转轴8纵长方向的横截面上，所述支撑脊14的高度大于等于相对设置的所述第 一波纹12与所述第二波纹13之间的间距的两倍，用于隔开任意相邻的所述板片 11以形成开口通道110。所述开口通道110具有基本恒定过流横截面积，多个开 口通道110平行设置，且在沿转轴8纵长方向的截面上，开口通道的尺寸范围为 10mm至50mm。

所述壳体9具有位于所述转轴8两侧的一第一区域120、一第二区域130， 换热组件10在第一区域120与第二区域130内绕转轴8旋转，所述壳体9上分 别设有第一进口101、第一出口102、第二进口103、第二出口104；所述第一进 口101、第一出口102均位于所述第一区域120，所述第二进口103、第二出口 104均位于所述第二区域130。

干燥单元5为干燥设备，用于利用工艺风对物料进行烘干并产生所述干燥尾 气，干燥单元5具有一输入端51和一输出端52，输出端52用于排出所述干燥 尾气；所述干燥单元5的输出端52通过所述第一进口101与所述开口通道110 连通，用于向所述开口通道110输送所述干燥尾气；所述送风单元3通过所述第 二进口103与所述开口通道110连通，用以向所述开口通道110输送冷流体，冷 流体为工艺新风；所述开口通道110通过所述第一出口102与所述下游单元4连 通，用以将产生的所述工艺废气输送至所述下游单元4；所述加热单元2设于所 述第二出口104处，所述开口通道110通过所述第二出口104与所述干燥单元5的输入端51连通，所述加热单元2对产生的工艺风加热以产生工艺热风并将工 艺热风输送至干燥单元5的输入端51。

所述加热单元2设于所述壳体9内且位于所述第二出口处104。所述加热单 元2包括模块化燃烧单元，可以为线性燃烧器，采用线性燃烧组装方式，利用天 然气、液化气等化石燃料作为燃料，并且燃烧生成的CO和NOx排放水平极低， 根据不同的流量和温度要求，通过增加线性燃烧模块以满足不同功率的需求，可 以实现较低的火焰温度，并使出风温度更均匀。所述加热单元2根据风量，风压 以及温度等要求，采用模块化的方式进行安装。线性燃烧机用于将工艺风加热形 成工艺热风，加热生成的工艺热风的温度小于等于500℃，且工艺热风的温度精 度偏差可控制在-1℃至1℃范围内。

所述送风单元3用以通过所述第二进口103将工艺新风作为冷流体提供给所 述回收单元1。可替换地，所述工艺新风可以由空气制备。本实施例中，所述送 风单元3包括送风机310、空气过滤器320，所述空气过滤器320、所述送风机 310、所述第二进口103依次流体连接，所述空气过滤器320、所述送风机310 用于吸收空气以作为工艺新风并通过所述第二进口103作为冷流体提供给所述 回收单元1。

根据干燥物料成分的不同，所述热回收式供热系统还可以包括一吹灰单元6， 所述吹灰单元6位于所述回收单元1的所述第一进口101处，吹灰单元6作为功 能单元，根据吹灰需求确定所述吹灰单元6是否正常工作。当所述第一进口101 与所述第一出口102的阻力差值大于一预设阈值时，所述吹灰单元6与所述回收 单元1流体连通，所述吹灰单元6用于对所述回收单元1进行吹扫，吹灰单元6 投入运行，通过压缩空气或蒸汽将介质中的粉尘、灰尘从板片11表面吹落，进 入下游单元4。

具体地，干燥单元5对物料干燥后产生的干燥尾气通过热侧进口101进入壳 体9的第一区域120以作为热流体，自上而下流经处于旋转中的换热组件10后 从热侧出口102流出，然后进入下游单元4，在这个过程中，作为热流体的干燥 尾气通过流经换热组件10的开口通道110而与板片11接触从而对板片11加热。

换热组件10绕着转轴8旋转到第二区域130后，此时工艺新风经送风单元 3作用后形成工艺风通过第二进口103进入回收单元1以作为冷流体，并自下而 上流经旋转至此的带有热量的换热组件10的冷流体在通过互相隔离的开口通道110后从被加热后的板片11处获得热量。通过相互隔离的板片11将热流体的热 能释放到冷流体，实现将热量从较高温度的介质传递到较低温度的介质的目的。

干燥尾气往往含有一定的湿度，干燥尾气通过所述换热组件10完成相变换 热，将热量传递给工艺风，将工艺风先预热到一定温度后即为工艺热风，再通过 加热单元2的线性燃烧器将工艺热风加热到目标温度进入干燥单元5，根据工艺 要求，将工艺风加热到预设温度成为工艺热风并进入干燥单元5进行物料烘干， 将物料中的水分烘干后产生的干燥尾气再进入回收单元1。所述第一进口101处 的干燥尾气的温度与第二出口104处的工艺热风的温度之差最小可到10℃。

所述的一种热回收式供热系统，利用回收单元1发生相变换热，将干燥尾气 中的潜热充分回收利用，使壳体在30％～100％负荷波动下能够稳定运行，壳体的 阻力可控制在1000Pa以内，可最大程度地实现对干燥单元的干燥尾气进行热回 收式供热，能够保证工艺热风的温度精度，回收单元1和加热单元2的组合，结 构紧凑，运行稳定，换热无死角，热效率高，节能环保，整体燃烧之后CO和 NOx排放水平极低，可最大程度降低系统的能耗，并减少二氧化碳的排放，为 工厂产生经济效益。

Claims (10)

1.一种热回收式供热系统，用于对干燥单元(5)进行热回收式供热，干燥单元具有输入端(51)和输出端(52)，所述输出端用于排放干燥尾气，其特征在于，该热回收式供热系统包括：回收单元(1)、加热单元(2)、送风单元(3)及下游单元(4)；所述回收单元通过所述加热单元与干燥单元回流连接；所述回收单元与所述送风单元、下游单元流体连接；干燥单元产生的干燥尾气进入回收单元，送风单元用以向回收单元提供冷流体，所述回收单元用于吸收所述干燥尾气的热能作为热流体；热流体与送风单元提供的冷流体在回收单元中进行热交换，冷流体吸收热流体的热能而产生工艺风，工艺风经所述加热单元加热后产生工艺热风并被输送至干燥单元，同时热流体通过回收单元为冷流体提供热能后产生工艺废气，并被输送至所述下游单元。

2.根据权利要求1所述的热回收式供热系统，其特征在于，所述回收单元包括一壳体(9)、沿一轴向贯穿所述壳体的一转轴(8)、位于所述壳体内且围绕所述转轴外周表面旋转设置的换热组件(10)，所述换热组件包括多个板片(11)，每一板片均沿转轴纵长方向延伸且相邻板片形成开口通道；

所述壳体与干燥单元、加热单元、送风单元及下游单元流体连接；

所述换热组件绕所述转轴旋转时，所述干燥尾气自上而下进入开口通道以作为热流体用于对所述板片加热，热流体用于对自下而上流经开口通道的冷流体进行热交换，冷流体吸收热流体的热能而产生工艺风，热流体通过回收单元为冷流体提供热能后产生工艺废气。

3.根据权利要求2所述的热回收式供热系统，其特征在于，所述壳体具有位于所述转轴两侧的一第一区域(120)、一第二区域(130)，所述壳体上分别设有一第一进口(101)、一第一出口(102)、一第二进口(103)及一第二出口(104)，所述第一进口、第一出口均位于所述第一区域，所述第二进口、第二出口均位于所述第二区域；其中，

干燥单元的输出端通过所述第一进口与所述开口通道连通，用于向开口通道输送干燥尾气；

送风单元通过第二进口与开口通道连通，用以向开口通道输送冷流体；

所述开口通道通过第一出口与所述下游单元连通，用以将产生的工艺废气输送至下游单元；

所述加热单元设于壳体内且位于所述第二出口处，所述开口通道通过第二出口与干燥单元的输入端流通，加热单元对产生的工艺风加热产生工艺热风并将工艺热风输送至干燥单元的输入端。

4.根据权利要求3所述的热回收式供热系统，其特征在于，根据干燥物料成分的不同，所述热回收式供热系统还包括吹灰单元(6)，所述吹灰单元位于所述热侧进口处；当所述第一进口与所述第一出口的阻力差值大于一预设阈值时，所述吹灰单元对所述回收单元进行吹扫。

5.根据权利要求4所述的热回收式供热系统，其特征在于，在所述板片表面上分别设有第一波纹(12)和第二波纹(13)，所述第一波纹的延伸方向为第一方向，所述第二波纹的延伸方向为第二方向，第一方向与第二方向形成一夹角，所述夹角的角度范围为30°至150°。

6.根据权利要求5所述的热回收式供热系统，其特征在于，所述第一波纹为凸出于所述板片表面设置的波纹，所述第二波纹为相对于所述板片表面形成凹陷的波纹；任一板片上的波纹与相邻板片上的波纹在开口通道内相对设置。

7.根据权利要求6所述的热回收式供热系统，其特征在于，开口通道内所述第一波纹与所述第二波纹相对所述板片表面的高度范围为5mm至12mm。

8.根据权利要求7所述的热回收式供热系统，其特征在于，在所述板片上设有沿所述转轴纵长方向延伸形成的支撑脊(14)，每一所述支撑脊用于将任意两相邻板片隔开以形成一开口通道，在沿转轴纵长方向的截面上，所述支撑脊的高度大于等于相对设置的所述第一波纹与所述第二波纹之间的间距的两倍。

9.根据权利要求8所述的热回收式供热系统，其特征在于，在沿转轴纵长方向的截面上，开口通道的尺寸范围为10mm至50mm。

10.根据权利要求3所述的热回收式供热系统，其特征在于，所述加热单元可以为线性燃烧机，用于将工艺风加热形成工艺热风；所述工艺热风的温度小于等于500℃，且工艺热风的温度精度偏差控制在-1℃至1℃内。

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