CN115493388B - 一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，包括烘干室，烘干室的前端设有预烘室，烘干室内设有延伸至预烘室的烘干网带，烘干网带的上方设有热风道，热风道内设有与蒸汽制备系统连接的蒸汽换热管，热风道的出风口向下朝向烘干网带；烘干网带的内部设有沿着烘干网带分布的蒸汽管，蒸汽管的进口与蒸汽换热管的出口连通，蒸汽管的出口向上朝向烘干网带，烘干室的顶部连接有余热回收装置，余热回收装置的输出端与蒸汽制备系统以及预烘室连接。本发明具有烘干效率高、降低能耗、节省资源的特点。

Description

一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统

技术领域

本发明涉及一种烘干系统，特别是一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统。

背景技术

纳米级碳酸钙的工业生产过程中，需要对离心脱水后的纳米碳酸钙滤饼进行烘干处理。由于纳米碳酸钙粉体通常都要进行粒子表面的包覆改性处理，而有机物的热稳定性能一般较差，温度过高易使其焦化变质，直接影响颗粒的分散性白度等。因此烘干操作过程中，除了要防止颗粒间的团聚外，其中一大难题是如何降低干燥温度，保证纳米碳酸钙的质量并节省能源。

目前国内生产纳米级碳酸钙的企业常采用烘房干燥、输送带式干燥、盘式干燥、回转圆筒干燥、喷雾干燥、真空耙式干燥、旋转快速干燥等一级干燥设备。但几乎每种干燥设备都由于烘干形式比较单一，加热效率不高或者加热不够均匀而导致产品颗粒的二次团聚问题，致使一些纳米级碳酸钙粒子无法以一次颗粒或接近于该状态而存在，最终影响其产品的功能和应用；而且耗能较高。例如申请号为CN201711258930.7，公开日为2018.04.17的一种余热多层循环轻质碳酸钙节能烘焙方法，公开了以下内容：所述的烘干炉进行干燥处理是将轻质碳酸钙湿饼通过一个上下叠加组合在一起的多层循环轻质碳酸钙烘焙箱进行干燥烘干处理，通过谷壳燃烧炉制取热风进行循环烘干处理。在脱水、干燥工程中采取谷壳燃烧炉制取热风进行烘干，且利用多层循环方式进行热气余热综合利用，并对谷壳燃烧所产生的烟气进行沉降处理无污染排放，实现智能生态化资源利用生产轻质碳酸钙。

上述专利的方案，虽然提出了采用多层循环方式进行烘干以及热气余热综合利用来降低能耗，但是采用的是热风管道进行烘干，烘干形式较为单一，且从碳酸钙的表面开始由外向内逐渐烘干，烘干速度较慢，效率较低，容易导致不同湿饼的加热不够均匀，产品颗粒的二次团聚问题，而为了充分烘干，一般都需要数小时的烘干时间，烘干时间长，能耗高；而且上述专利的方案，虽然采用了盘管形式分布热风管，通过余热上升原理进行自上而下的循环作业，但是烘焙箱内还有更多的高温水汽通过散热槽或孔进行排放，造成资源的浪费。

因此，现有的纳米碳酸钙滤饼烘干设备，存在烘干效率比较低、能耗较高、浪费资源的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统。本发明具有烘干效率高、降低能耗、节省资源的特点。

本发明的技术方案：一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，包括烘干室，烘干室的前端设有预烘室，烘干室内设有延伸至预烘室的烘干网带，烘干网带的上方设有热风道，热风道内设有与蒸汽制备系统连接的蒸汽换热管，热风道的出风口向下朝向烘干网带；烘干网带的内部设有沿着烘干网带分布的蒸汽管，蒸汽管的进口与蒸汽换热管的出口连通，蒸汽管的出口向上朝向烘干网带，烘干室的顶部连接有余热回收装置，余热回收装置的输出端与蒸汽制备系统以及预烘室连接。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述预烘室外位于烘干网带的前端设有升降气缸，升降气缸的活塞杆伸入预烘室内并设有含水率检测仪；烘干网带上设有若干带通孔的阻隔板，相邻阻隔板之间形成放置纳米碳酸钙滤饼的置物空间，蒸汽管上设有若干与置物空间相对应的蒸汽支管，每根蒸汽支管上均设有流量调节阀。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述余热回收装置包括回流管，回流管上设有抽湿风机和冷凝换热器，冷凝换热器的进气端设有鼓风机，冷凝换热器的排水端与蒸汽制备系统连接，冷凝换热器的出气端与预烘室的预烘腔连接，预烘室的预烘腔上还连接排气管。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述蒸汽制备系统包括冷凝水管，冷凝水管上设有水泵，冷凝水管的一端与冷凝换热器的排水端连接，冷凝水管的另一端与水箱连接，水箱与蒸汽发生器连接，蒸汽发生器与蒸汽换热管连接。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述蒸汽换热管内的蒸汽温度高于蒸汽管内的温度，热风道的出风口与烘干网带的前端相对应，热风道的出风口温度为160～180℃，烘干网带处的温度为125～135℃。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述烘干室的后端设有余热室，烘干网带的尾端延伸至余热室内，余热室的墙壁内设有余热腔，余热腔的进口端经新风风机连通外界，余热腔的出口端与热风道的进风口连通。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述预烘室的前端设有进料口，余热室的后端设有出料口，进料口和出料口处均设有封闭门，封闭门上设有提升机构。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述进料口以及出料口的门框上均设有压辊以及安装座，压辊上设有与封闭门的表面滚动连接的滚动轴承；安装座上设有用于固定封闭门的压板，压板的中部与安装座转动连接，压板的内端与压紧气缸的活塞杆连接，压板的外端位于封闭门的外侧。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，还包括PLC控制器，PLC控制器分别与温度传感器、湿度传感器、压力传感器、含水率检测仪和流量调节阀连接，温度传感器、湿度传感器和压力传感器均安装在烘干室内。

前述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统中，所述烘干室内位于热风道的上方设有隔离板，隔离板经调节气缸连接，隔离板上设有排气孔，排气孔处设有排气阀，排气阀与PLC控制器连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用外界新风经过蒸汽换热管进行换热，通过热风道的热风出口向下朝向烘干网带进行烘干处理，蒸汽换热管经过新风换热后再进入到蒸汽管，通过蒸汽出口向上朝向烘干网带进行烘干处理，热风热能和蒸汽热能同时工作，使得烘干室内的温度升温快，提高烘干效率；热风向下吹动以及蒸汽向上流动，形成对流式加热气流对纳米碳酸钙滤饼进行上下对穿，充分加热滤饼内部的间隙，将滤饼内水份雾化并带出，减少加热死角，通过将滤饼内外同时加热，避免二次团聚问题，有效提高对纳米碳酸钙滤饼的加热效率，节省烘干时间、降低能耗。

进一步，通过升降气缸控制含水率检测仪的探头上下移动，检测每个滤饼的含水量，根据滤饼的含水量，通过调节每根蒸汽支管的流量调节阀，从而控制不同含水量的滤饼与其对应的蒸汽流量，含水量高的，增大流量，提高烘干效率；含水量小的，减少流量，降低烘干效率，从而对滤饼进行针对性控制其烘干程度，从而最终保证所有滤饼的烘干程度一致性和均匀性。

进一步，将烘干室的排出高湿热蒸汽通过抽湿风机抽入到冷凝换热器内，与鼓风机吸入的空气进行热交换，热交换后，蒸汽变成冷凝水通过水泵输入到水箱内进行再次制作热蒸汽，或者也可以作为企业取暖用水；新风变成热空气，向预烘室输送热风，为纳米碳酸钙滤饼进行预热，或者也可以作为企业取暖暖气，从而降低烘干热耗，更加节能。

进一步，通过封闭门对预烘室和余热室进行封闭，实现密封式烘干处理，减少热量的外泄；在门外设置滚动轴承对封闭门进行定位，使得封闭门在提升机构的作用下上下升降时始终与出料口或者进料口紧贴，不易偏移，移动顺滑；烘干工作时，封闭门密闭进料口以及出料口，通过气缸带动压板转动，使得压板的另一端仅仅压制在封闭门的外部，大大提高烘干室的密封保温性能，降低能耗。

因此，本发明具有烘干效率高、降低能耗、节省资源的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是蒸汽换热管和蒸汽管的连接结构示意图；

图3是封闭门的结构示意图；

图4是压板的结构示意图。

附图中的标记为：1、预烘室；11、升降气缸；12、含水率检测仪；13、进料口；14、排气管；2、烘干室；21、烘干网带；211、阻隔板；212、置物空间；22、热风道；23、蒸汽换热管；24、蒸汽管；25、蒸汽支管；26、流量调节阀；27、隔离板；28、调节气缸；29、排气阀；3、余热回收装置；31、回流管；32、抽湿风机；33、冷凝换热器；34、鼓风机；4、蒸汽制备系统；41、冷凝水管；42、水泵；43、水箱；44、蒸汽发生器；5、余热室；51、新风风机；52、出料口；6、封闭门；61、压辊；62、安装座；63、滚动轴承；64、压板；65、压紧气缸；7、纳米碳酸钙滤饼。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：

如图1-图2所示，一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，包括烘干室2，烘干室2的前端设有预烘室1，烘干室2内设有延伸至预烘室1的烘干网带21，烘干网带21的上方设有热风道22，热风道22内设有与蒸汽制备系统4连接的蒸汽换热管23，热风道22的出风口向下朝向烘干网带21；烘干网带21的内部设有沿着烘干网带21分布的蒸汽管24，蒸汽管24的进口与蒸汽换热管23的出口连通，蒸汽管24的出口向上朝向烘干网带21，烘干室2的顶部连接有余热回收装置3，余热回收装置3的输出端与蒸汽制备系统4以及预烘室1连接。

纳米碳酸钙在烘干前，先进行压滤形成滤饼，滤饼的进浆压力为12Mpa，并稳压5～10分钟直至滤饼无出水后再进行水压，水压的压力为14Mpa，并稳压5～10分钟；保证烘干前的纳米碳酸钙滤饼7含水量在一定范围内，然后纳米碳酸钙滤饼7通过烘干网带21的输送，从预烘室1输送至烘干室2内进行密封烘干。

烘干处理时，外界新风经过蒸汽换热管23进行换热，通过热风道22的热风出口向下朝向烘干网带21进行烘干处理；蒸汽换热管23经过新风换热后再进入到蒸汽管24，通过蒸汽出口向上朝向烘干网带21进行烘干处理，热风热能和蒸汽热能同时工作，使得烘干室2内的温度升温快，提高烘干效率；热风道22的热风向下吹动以及蒸汽管24的蒸汽向上流动，形成对流式加热气流对纳米碳酸钙滤饼7进行上下对穿，充分加热滤饼内部的间隙，并且将滤饼内部的水份雾化并带出，减少加热死角，通过将滤饼内外同时加热，避免二次团聚问题，有效提高对纳米碳酸钙滤饼7的加热效率，节省烘干时间、降低能耗。

所述烘干网带21可以为水平状的S状结构，蒸汽换热管23为竖直状的S结构。

所述预烘室1外位于烘干网带21的前端设有升降气缸11，升降气缸11的活塞杆伸入预烘室1内并设有含水率检测仪12；烘干网带21上设有若干带通孔的阻隔板211，相邻阻隔板211之间形成放置纳米碳酸钙滤饼7的置物空间212，蒸汽管24上设有若干与置物空间212相对应的蒸汽支管25，每根蒸汽支管25上均设有流量调节阀26。通过升降气缸11控制含水率检测仪12的探头上下移动，探头伸入到纳米碳酸钙滤饼7内检测每个滤饼的含水量，根据滤饼的含水量，通过调节每根蒸汽支管25的流量调节阀26，从而控制不同含水量的滤饼对应的蒸汽流量，滤饼中含水量高的，增大蒸汽流量，提高烘干效率；滤饼中含水量小的，减少蒸汽流量，降低烘干效率，从而对滤饼进行针对性控制其烘干程度，最终保证所有滤饼的烘干程度一致性和均匀性。

所述余热回收装置3包括回流管31，回流管31上设有抽湿风机32和冷凝换热器33，冷凝换热器33的进气端设有鼓风机34，冷凝换热器33的排水端与蒸汽制备系统4连接，冷凝换热器33的出气端与预烘室1的预烘腔连接，预烘室1的预烘腔上还连接排气管14。预烘腔设置在预烘室1的内壁中。所述蒸汽制备系统4包括冷凝水管41，冷凝水管41上设有水泵42，冷凝水管41的一端与冷凝换热器33的排水端连接，冷凝水管41的另一端与水箱43连接，水箱43与蒸汽发生器44连接，蒸汽发生器44与蒸汽换热管23连接。烘干室2排出高热蒸汽，通过抽湿风机32抽入到冷凝换热器33内，与鼓风机34吸入的空气进行热交换，热交换后，蒸汽变成冷凝水通过水泵42输入到水箱43内进行再次制作热蒸汽，或者也可以作为企业取暖用水；新风变成热空气，向预烘室1输送热风，为纳米碳酸钙滤饼7进行预热后排出，也可以作为企业取暖暖气或者与热风道22连通。通过余热回收利用，每吨产品的烘干热耗从常规的比如用闪蒸工艺100万大卡降低到约60万大卡，电耗从每吨80度电降低到30度。蒸汽释放热量后的冷凝水自动回流到蒸汽制备系统4，使蒸汽热量的利用率提高了18％。

所述蒸汽换热管23内的蒸汽温度高于蒸汽管24内的温度，热风道22的出风口与烘干网带21的前端相对应，热风道22的出风口温度为160～180℃，烘干网带21处的温度为125～135℃。设定热风道22的出风口温度为160～180℃，烘干网带21处的温度为125～135℃，纳米碳酸钙滤饼7在烘干室2的进口处先快速进行表面的高温烘干处理，避免滤饼表面吸潮结团而封闭间隙进而影响到后续热气流对滤饼内部的空间对流烘干处理。烘干的温度不高，纳米碳酸钙滤饼7在烘干过程中不会因高温而被破坏，保证了产品的质量。

所述烘干室2的后端设有余热室5，烘干网带21的尾端延伸至余热室5内，余热室5的墙壁内设有余热腔，余热腔的进口端经新风风机51连通外界，余热腔的出口端与热风道22的进风口连通。在加热后期，余热室5内的温度也较高，外界的新风通过余热室5内的温度加热后，再进入到热风道22内与蒸汽换热管23进行热交换，可以减少蒸汽换热管23的损耗，降低加热成本。

所述预烘室1的前端设有进料口13，余热室5的后端设有出料口52，进料口13和出料口52处均设有封闭门6，封闭门6上设有提升机构。提升机构采用卷扬机，卷扬机上卷绕有链条，链条与封闭门6连接。

如图3-图4所示，所述进料口13以及出料口52的门框上均设有压辊61以及安装座62，压辊61上设有与封闭门6的表面滚动连接的滚动轴承63；安装座62上设有用于固定封闭门6的压板64，压板64的中部与安装座62转动连接，压板64的内端与压紧气缸65的活塞杆连接，压板64的外端位于封闭门6的外侧。

通过封闭门6对预烘室1和余热室5进行封闭，实现密封式烘干处理，减少热量的外泄；在门外设置滚动轴承63对封闭门6进行定位，使得封闭门6在提升机构的作用下上下升降时始终与出料口52或者进料口13紧贴，不易偏移，移动顺滑。烘干工作时，封闭门6密闭进料口13以及出料口52，通过气缸带动压板64转动，使得压板64的另一端仅仅压制在封闭门6的外部，大大提高烘干室2的密封性能。封闭门6的内侧面和门框的外侧面还均设有保温层，通过两层保温层的紧密相贴，提高加热保温效果，降低能耗。

本系统还包括PLC控制器，PLC控制器分别与温度传感器、湿度传感器、压力传感器、含水率检测仪12和流量调节阀26连接，温度传感器、湿度传感器和压力传感器均安装在烘干室2内。含水率检测仪12检测每一个滤饼的含水率，并将含水率信息传送给PLC控制器，PLC控制器根据含水率信息，控制每根蒸汽支管25上均设有流量调节阀26，从而调节对应每个滤饼的蒸汽流量；温度传感器、湿度传感器、压力传感器分别将烘干室2中的温度信息、湿度信息以及压力信息传送给PLC控制器，便于了解滤饼烘干状态来进行控制。

所述烘干室2内位于热风道22的上方设有隔离板27，隔离板27经调节气缸28连接，隔离板27上设有排气孔，排气孔处设有排气阀29，排气阀29与PLC控制器连接。通过调节气缸28对隔离板27上下移动，调整烘干室2内的实际烘干空间，从而调节实际烘干空间的烘干压力，进而调整热气流对滤饼的冲击程度来改善烘干效果；同时压力传感器实时检测烘干室2内的压力信息，并传送给PLC控制器，PLC控制器根据压力状态对排气阀29、抽湿风机32、鼓风机34进行控制，实现烘干室2的抽湿排气和压力调整处理。

Claims (6)

1.一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，其特征在于：包括烘干室（2），烘干室（2）的前端设有预烘室（1），烘干室（2）内设有延伸至预烘室（1）的烘干网带（21），烘干网带（21）的上方设有热风道（22），热风道（22）内设有与蒸汽制备系统（4）连接的蒸汽换热管（23），热风道（22）的出风口向下朝向烘干网带（21）；烘干网带（21）的内部设有沿着烘干网带（21）分布的蒸汽管（24），蒸汽管（24）的进口与蒸汽换热管（23）的出口连通，蒸汽管（24）的出口向上朝向烘干网带（21），烘干室（2）的顶部连接有余热回收装置（3），余热回收装置（3）的输出端与蒸汽制备系统（4）以及预烘室（1）连接；

所述预烘室（1）外位于烘干网带（21）的前端设有升降气缸（11），升降气缸（11）的活塞杆伸入预烘室（1）内并设有含水率检测仪（12）；烘干网带（21）上设有若干带通孔的阻隔板（211），相邻阻隔板（211）之间形成放置纳米碳酸钙滤饼（7）的置物空间（212），蒸汽管（24）上设有若干与置物空间（212）相对应的蒸汽支管（25），每根蒸汽支管（25）上均设有流量调节阀（26）；通过升降气缸（11）控制含水率检测仪（12）的探头上下移动，探头伸入到纳米碳酸钙滤饼（7）内检测每个纳米碳酸钙滤饼（7）的含水量，根据纳米碳酸钙滤饼（7）的含水量，通过调节每根蒸汽支管（25）的流量调节阀，从而控制不同含水量的纳米碳酸钙滤饼（7）与其对应的蒸汽流量，纳米碳酸钙滤饼（7）中含水量高的，增大蒸汽流量；纳米碳酸钙滤饼（7）中含水量小的，减少蒸汽流量；

所述余热回收装置（3）包括回流管（31），回流管（31）上设有抽湿风机（32）和冷凝换热器（33），冷凝换热器（33）的进气端设有鼓风机（34），冷凝换热器（33）的排水端与蒸汽制备系统（4）连接，冷凝换热器（33）的出气端与预烘室（1）的预烘腔连接，预烘室（1）的预烘腔上还连接排气管（14）；

所述蒸汽制备系统（4）包括冷凝水管（41），冷凝水管（41）上设有水泵（42），冷凝水管（41）的一端与冷凝换热器（33）的排水端连接，冷凝水管（41）的另一端与水箱（43）连接，水箱（43）与蒸汽发生器（44）连接，蒸汽发生器（44）与蒸汽换热管（23）连接；

所述烘干室（2）的后端设有余热室（5），烘干网带（21）的尾端延伸至余热室（5）内，余热室（5）的墙壁内设有余热腔，余热腔的进口端经新风风机（51）连通外界，余热腔的出口端与热风道（22）的进风口连通。

2.根据权利要求1所述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，其特征在于：所述蒸汽换热管（23）内的蒸汽温度高于蒸汽管（24）内的温度，热风道（22）的出风口与烘干网带（21）的前端相对应，热风道（22）的出风口温度为160~180℃，烘干网带（21）处的温度为125~135℃。

3.根据权利要求1所述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，其特征在于：所述预烘室（1）的前端设有进料口（13），余热室（5）的后端设有出料口（52），进料口（13）和出料口（52）处均设有封闭门（6），封闭门（6）上设有提升机构。

4.根据权利要求3所述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，其特征在于：所述进料口（13）以及出料口（52）的门框上均设有压辊（61）以及安装座（62），压辊（61）上设有与封闭门（6）的表面滚动连接的滚动轴承（63）；安装座（62）上设有用于固定封闭门（6）的压板（64），压板（64）的中部与安装座（62）转动连接，压板（64）的内端与压紧气缸（65）的活塞杆连接，压板（64）的外端位于封闭门（6）的外侧。

5.根据权利要求1所述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，其特征在于：还包括PLC控制器，PLC控制器分别与温度传感器、湿度传感器、压力传感器、含水率检测仪（12）和流量调节阀（26）连接，温度传感器、湿度传感器和压力传感器均安装在烘干室（2）内。

6.根据权利要求5所述的一种带有余热回收装置的纳米碳酸钙滤饼烘干系统，其特征在于：所述烘干室（2）内位于热风道（22）的上方设有隔离板（27），隔离板（27）经调节气缸（28）连接，隔离板（27）上设有排气孔，排气孔处设有排气阀（29），排气阀（29）与PLC控制器连接。

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