CN203058203U - 一种蒸发汽回收循环利用的设备系统 - Google Patents

Abstract

一种蒸发汽回收循环利用的设备系统，蒸发汽是以蒸汽干燥粮食和饲料所产生的蒸发汽，它包括：干燥设备(4)、净化装置(2)、压缩装置(3)、调节阀组I(1)、阀门及管道，其中，净化装置的进口接调节阀组I(1)，调节阀组I(1)另一端接干燥设备的蒸发汽出口，干燥设备的蒸汽进口(22)接三通，三通的两个接口分别接生蒸汽管(21)及与压缩装置出口连接的高压汽管(20)，所述的净化装置上部设有冷凝水进口(10)，外供洗汽水接口等，净化装置的再生汽出口接调节阀组II(8)，再接压缩装置的再生汽进口(18)。本实用新型优点：可以减少空气进入设备造成的热量损失，还可以对系统中产生的蒸发汽、排放的粉尘、冷凝水和高温洗汽水进行回收，节能减排，明显降低生产成本。

Description

一种蒸发汽回收循环利用的设备系统

技术领域

本实用新型涉及粮食和饲料加工特别是淀粉生产技术领域。尤其是一种对以蒸汽干燥粮食和饲料所产生的蒸发汽及其它物料进行回收循环利用的方法及其设备系统，所述的回收包括蒸发汽、蒸发汽中物料粉尘、冷凝水、洗汽水和热量的回收，并循环利用。 

背景技术

粮食和饲料加工特别是淀粉生产的玉米粉和马铃薯粉，生产工艺相似。以玉米淀粉为例，原料玉米要经过净化、浸泡、破碎、精磨、筛洗、分离、淀粉洗涤等工序。其中破碎工序生成的胚芽，经洗涤、脱水、干燥后进行榨油。筛洗工序生成的渣皮，经过脱水、干燥、粉碎，制成纤维粉。分离工序分离出的麸质经脱水、干燥，制成蛋白粉。此三工序的干燥都使用管束机，热源是152℃以上的蒸汽。淀粉烘干使用气流机。热源是约165～230℃的蒸汽。管束机和气流机都属干燥机。生产1吨淀粉产生干燥机蒸发汽约0.4吨。目前蒸发汽由于温度低只有100℃，属于低温热源无用场，且带有粉尘，只能全部排入大气，污染环境。生产中干燥机大多是负压，外界空气大量进入，可占到蒸发汽总量的10～30％，无谓带走10～30％热量，造成能源浪费。因此对加工过程的节能，包括减少空气进入带走热量、对蒸发汽回收、对排放的粉尘、冷凝水和高温洗汽水回收四个方面。管束干燥机和气流干燥机都属干燥机，而且参数相近，是粮食和饲料加工中通用的以 蒸汽做热源的干燥机。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种蒸发汽回收循环利用的设备系统，该蒸发汽是以蒸汽干燥粮食和饲料所产生的蒸发汽，采用本方法及设备系统可以减少空气进入设备造成的热量损失，还可以对系统中产生的蒸发汽、排放的粉尘、冷凝水和高温洗汽水进行回收，节能减排，明显降低生产成本。 

为达到上述发明目的本发明采用以下技术方案： 

这种蒸发汽回收循环利用的设备系统，蒸发汽是以蒸汽干燥粮食和饲料所产生的蒸发汽，它包括：干燥设备(4)、净化装置(2)、压缩装置(3)、调节阀组I(1)、阀门及管道，其中，净化装置的进口接调节阀组I(1)，调节阀组I(1)另一端接干燥设备的蒸发汽出口，干燥设备的蒸汽进口(22)接三通，三通的两个接口分别接生蒸汽管(21)及与压缩装置出口连接的高压汽管(20)，所述的净化装置上部设有冷凝水进口(10)，连接冷凝水进口的管道另一端接一水泵III(9)，泵进口接干燥设备的冷凝水出口(25)，净化装置的净洗汽水出口(16)接水泵II(6)进口，水泵II(6)出口接一过滤器(39)，过滤器出口接净化装置的净洗汽水进口(11)，净化装置设外供洗汽水进口(27)，外供洗汽水进口串接一加热器I(29)，净化装置的浓洗汽水接水泵I(5)，水泵I出口接至浸泡工序；净化装置的再生汽出口接调节阀组II(8)，调节阀组II(8)的出口接压缩装置的再生汽进口(18)。 

所述的压缩装置为电动风机、压缩机或蒸汽喷射器，或它们的组合。 

压缩装置为蒸汽喷射器时，喷射器生蒸汽进口装有温控阀组，温控阀组为温控阀、电动调节阀、气动调节阀或自力式温控阀。 

所述的温控阀组另一端串接一过热器32 

调节阀组II8的出口与压缩装置的进口之间串接一加热器II35。 

过滤器39出口接一阀门7，阀门另一端与冲洗水进口相接。 

本实用新型的优点是：由于本发明采用了微正压操作，避免空气进入带走热量，又回收排放的蒸发汽，回收蒸发汽中携带的物料粉尘及回收冷凝水、洗汽水和水的热量四个方面，简言之是一个微正压、四个循环的节能系统和方法。 

微正压运行，是通过调节排汽阀门开度，使湿料入口保持2～30Pa微正压，避免空气进入系统带出热量，从而消除不必要的热量流失。此种控制在炼钢转炉烟气回收中已成功使用。 

回收蒸发汽，是对蒸发汽除尘净化，使其含尘量达到锅炉给水悬浮物含量标准≤5mg/kg，再提高其温度到152℃以上，压力到表压0.4Mpa以上，重新进入干燥设备做热源，代替大部分或全部新蒸汽(又称生蒸汽)。 

回收蒸发汽带出的物料粉尘和冷凝水、洗汽水，是通过闭式回收干燥机的冷凝水作为洗汽水，再把浓洗汽水做浸泡用水或送入待浓缩的玉米浆，把蒸发汽带出的作为污染物排放的物料粉尘送回生产线作 为原料二次使用，同时又为浸泡工序提供了浸泡水和温度，减少用于对浸泡水加热的生蒸汽量。 

微正压开口系统热水密闭洗涤。开口系统是不断有新的精洗汽水进入，又不断有浓洗汽水抽出，达到动态平衡。密闭是洗涤在密闭式净化器进行。热水洗涤，是无论粗洗汽水、精洗汽水还是外供洗汽水，温度都高于100℃，净化器运行温度大于100℃。洗过蒸发汽的洗涤水在净化器下部停留不少于20分钟进行沉淀，因不断有冷凝水加入，必须有等量的有沉淀物的浓洗汽水排出。所以洗涤过程是密闭但系统是开口。 

工作过程是： 

净化方法采用开口系统热水密闭洗涤，有粗洗和精洗两道。粗洗用沉淀悬浮物后的净洗汽水，洗去蒸发汽中粒径≥10微米的粉尘，洗后粉尘含量≤10mg/kg.精洗用悬浮物含量达到工业锅炉给水标准5mg/kg的净水，优先使用干燥设备的蒸汽冷凝水，这是冷凝水的闭式回收。由于冷凝水是压力高于0.4Mpa的饱和冷凝水，闪蒸汽化前水温是饱和温度152℃，高于蒸发汽温度，保证了洗汽水温大于100℃，从而减少了蒸发汽的冷凝损失。152℃以上的高温冷凝水进净化器将有约10％的冷凝水闪蒸汽化，与蒸发汽混合，发生传质传热，强化净化效果。也可使用外供水源，加大精洗水量，或者增加一道洗涤，即第三道洗涤。但需加热到≥110℃。保证净化过程在100℃以上完成。精洗后蒸发汽粉尘含量≤5mg/kg，成为符合工业锅炉蒸汽质量标准的再生汽。 

因水温越高，洗涤效率也越高；汽温高可减少冷凝损失，所以洗汽压力也是微正压。并可用调压阀组(8)控制洗汽操作压力≥100～500Pa。还可采用沉降、离心和过滤等方法对蒸发汽粗除尘。粗除尘设备可以与净化器做成一体化设备，也可分开单独或一体制作。 

洗过蒸发汽的洗涤水在净化器下部停留不少于20分钟进行沉淀，沉淀后下部成为浓洗汽水，上部是净洗汽水。还可用过滤提高净洗汽水的洁净度。浓洗汽水被浓洗汽水泵抽走送到浸泡工序，洗汽水得到回收利用。净洗汽水被净洗汽水泵抽出到净化器上部对蒸发汽做粗洗涤。因不断有冷凝水加入，必须有等量的浓洗汽水排出。所以是在密闭条件下洗涤，但属开口系统。 

冲洗水取自净洗汽水泵出口管路，按设定程序或人工开关控制使冲洗水由冲洗水进口进入净化器对附在净化器内壁上的尘泥进行冲洗，保证通流截面积，防止再生汽被二次污染。 

对管道和罐体保温，使蒸发汽、再生汽和洗汽水温度保持100℃以上，最大限度地减少冷凝损失。 

回收的浓洗汽水含有蒸发汽带出的物料粉尘，同时温度高于100℃，非常适合做浸泡用水，不但回收物料，而且提供浸泡用水源，比水更有价值的是水温度100℃，减少或不再使用生蒸汽对浸泡水加热。回收热量是节能，回收物料也有节能意义。 

新蒸汽和蒸发汽、再生汽循环转化，完成了蒸汽的循环。 

把干燥机的冷凝水闭式回收做为精洗汽水，把浓洗汽水送给浸泡工序，同时完成了冷凝水和洗汽水及其热量的回收。水和热量在生产 系统内多环节流转，可视同循环利用。 

浓洗汽水中的物料粉尘送给浸泡回到生产线前面工序，完成了物料粉尘的回收和循环 

由于避免了空气带走的热量损失，占蒸汽总焾80％的潜热循环利用，排放的物料和水的热量得到回收，考虑各种损失后，干燥机也可节新(生)蒸汽60％以上，浸泡节能60％以上。 

压缩装置有再生汽进口和高压汽出口。使用电动风机、压缩机和蒸汽喷射器之一种或组合，一级或多级对再生汽做压缩，再生汽从压缩装置的再生汽进口进入压缩装置，被压缩装置压缩后提高压力和温度成为高压高温蒸汽，温度≥152℃，压力≥0.4Mpa，从压缩装置出口进入高压汽管。与来自生蒸汽管的生蒸汽混合成为混合汽。混合汽的温度≥152℃，压力压力≥0.4Mpa，达到干燥机使用要求，经双热源干燥机进汽口进入双热源干燥机去烘干湿物料。 

由蒸汽的焓熵图和水蒸汽热力性质表可知：当100℃饱和水蒸汽被等熵压缩到表压0.4Mpa，温度即升到152℃。焓从638大卡/kg增加到656大卡/kg。采用四级离心式压缩机或二级活塞式压缩机或多级轴流与离心混流式风机可轻易实现。所需要的等熵压缩功为 

656大卡/kg-638大卡/kg＝18大卡/kg 

因实际压缩是非等熵压缩，取等熵效率为90％，需要的压缩功为18÷0.90＝20大卡/kg。 

功热转换率为1kw＝860大卡，合电功率 

20大卡/kg÷860大卡/kw＝0.02326kw/kg 

压缩1吨100℃的饱和蒸汽需功率 

0.02326kw/kg×1000kg/t＝23.26kw/t 

100℃饱和水蒸汽潜热539大卡/kg，即每回收1kg蒸发汽可回收潜热539大卡。取回收效率为90％，可得热量 

539大卡/kg×90％＝485大卡/kg 

电能投入和产出比为 

23.26∶485＝1∶20.85 

可知投入与产出比是非常高的。 

由于投入1份压缩功，得到20.85倍的热量，所以用压缩设备压缩蒸汽，是一种高效热泵。 

为保证压缩过程不发生二次污染，若使用活塞式压缩机应使用无油压缩机。市场上的无油压缩机基本适用。若使用离心式压缩机和轴流和离心风机本身就是无油机。 

在使用蒸汽喷射器时，新蒸汽(生蒸汽)从生蒸汽进口进入喷射器，再生汽从再生汽进口进入喷射器，压缩和混合在喷射器内完成，混合汽出高压汽出口时的压力和温度就达到干燥机用汽标准。对只有饱和生蒸汽的企业，若使用喷射器需要装蒸汽过热器把生蒸汽加热成过热汽，或用加热器把再生汽加热到152℃及以上，以保证混合汽水温度达到管束或气流机进汽温度152℃。 

使用蒸汽喷射器时装出口温度控制装置。在生蒸汽和再生汽的流量或参数变化时，调节生蒸汽的流量，保证混合汽的温度和压力符合干燥机的用汽标准。 

蒸发汽出口管道上装有调节阀组(1)，其压力变送器装于蒸发汽出口或湿料进口，装于湿料进口取下限，装于蒸发汽出口取高值。 

附图说明

图1：是本实用新型的系统图 

图2：带专用控制阀自动控温的蒸汽喷射器示意图 

图1和图2中，1、调节阀组I，2、净化装置，3、压缩装置，4、干燥设备，5、水泵I，6、水泵II，7、阀门，8、调节阀组II，9水泵III，10、冷凝水进口，11净洗汽水进口，12、蒸发汽进口，13、冲洗水进口，14、再生汽出口，15、浓洗汽水出口，16、净洗汽水出口，17、生蒸汽进口，18、再生汽进口，19、高压汽出口，20、高压汽管，21、生蒸汽管，22蒸汽进口，23、湿料进口，24、蒸发汽出口，25、冷凝水出口，26、干料出口，27、外供洗汽水进口，28、加热器I进口，29、加热器I，30、加热器I出口，31、过热器进口，32、过热器，33、过热器出口，34加热器II进口，35加热器II，36加热器出口，37、不凝气自动排放阀38、不凝气排放口39、过滤器40、过滤器II进口41、过滤器出口42、温控阀进口43、温控阀44、温控阀出口45、执行机构，46、过热蒸汽室，47针形阀芯，48、喷嘴。49、混合室，50、扩压段，51、智能控制仪，52屏蔽导线，53变送器，54、探头，55、出口管道，56、新蒸汽进口，57、再生汽进口。 

具体实施方式

实施例1 

如图1所示，调节阀组I1根据探测到的干燥机(管束干燥机内的压力信号改变开度控制干燥机湿料进口微正压2～30Pa，避免空气进入后带出热量。蒸发汽经出口24和调节阀组I1沿管道经蒸发汽进口12进入净化装置2被洗涤。洗涤方式有水慕和喷淋，洗涤方向有横流、逆流、顺流、横顺流和横逆流。 

温度大于100℃的净洗汽水被水泵II6加压到0.65Mpa经净化装置2的净洗汽水进口11进入净化器对蒸发汽作粗洗涤，水汽重量比≥5∶1，因蒸发汽在设备内流速约10m/s，水汽速度比为3.4∶1，使其含尘量降至≤10mg/kg。 

干燥机产生的冷凝水从冷凝水出口25流出靠自身余压0.5Mpa，即可经冷凝水进口10进入净化器2对粗洗后的蒸发汽作精洗涤。为提高压力加强洗涤效果，用泵III9对冷凝水加压提高压力如提高到0.65Mpa，进净化器对粗洗后的蒸发汽做精洗涤。 

由于干燥机用汽量是蒸发量的1.3倍，工艺设计决定水汽质量比为1.3∶1。0.4Mpa压力的水喷出速度是28m/s，速度比为2.8∶1。实际生产中干燥机汽压大于0.4Mpa，多为0.5～0.8Mpa，0.5Mpa冷凝水温度159℃，冷凝水温高于蒸发汽59℃，洗涤中有约10％的冷凝水要汽化，洗涤过程也是传质传热过程，极大地强化洗涤效果。 

也可用泵III9进一步加压提高喷出速度，增强洗涤效果。精洗涤后蒸发汽含尘量降至≤5mg/kg，达到工业锅炉蒸汽标准，成为再生汽。 

含尘量≤5mg/kg达到工业蒸汽标准的再生汽，从净化器2再生 汽出口14流出，沿管道进入压缩装置3再生汽进口18进入压缩装置被压缩装置3加压提高压力到与生蒸汽持平即0.4～0.8Mpa同时提高温度到≥152℃，成为高压汽；经压缩装置3高压汽出口19流出进入高压汽管20，与从生蒸汽(新蒸汽)管21来的生蒸汽混合成为混合汽，混合汽的温度≥152～230℃，压力≥0.4～0.8Mpa，符合双热源干燥机用汽标准，由蒸汽进口22进入干燥机。湿物料经湿料进口23进入干燥机，与混合汽进行热交换，湿物料中的水分吸收混合汽释放的凝结潜热和部分显热温度升高转换成水分的汽化潜热而汽化，成为蒸发汽。出蒸发汽出口24，经过调压阀组1沿管道经蒸发汽进口12进净化装置2被净化。 

当使用蒸汽喷射器时，生蒸汽从压缩装置即喷射器生(新))蒸汽进口17进压缩装置即喷射器3，把压力能转换成动能，压力降低到负压，把再生汽经压缩装置即喷射器3的再生汽进口18吸进喷射器，二者混合再随管道截面的增大而扩压到干燥机用汽标准温度≥152℃，压力≥0.4Mpa.经喷射器即压缩装置高压汽出口19的高压汽管20与干燥机蒸汽进口22进入干燥机循环利用。 

洗过蒸发汽的洗汽水在净化器2下部停留不少于20分钟进行沉淀，因不断有冷凝水加入，必须有等量的有沉淀物的浓洗汽水排出。所以是在开口系统中密闭条件下洗涤。即洗涤过程是密闭但系统是开口。有沉淀物的浓洗汽水从净化器下部的浓洗汽水出口15被水泵I5抽出送去作浸泡用水或其他用途，物料粉尘、水和热量同时被回收，实现物料、水和热量的循环利用。澄清的净洗汽水从净化器偏上部流 出，水泵II6加压再经净洗汽水入口11进入净化器对蒸发汽进行粗洗涤。 

干燥机的冷凝水靠自身余压或再经水泵III9加压，由净化器冷凝水进口10进入净化器对粗洗后的蒸发汽做精洗涤。如此新的精洗涤水不断进入，蒸发汽连续被洗涤，洗涤下来的粉尘和与进入净化器的精洗涤水等量的浓洗汽水又不断排出净化器，达到动态平衡，又保证了净洗汽水的清洁度。而且洗涤下来的粉尘是玉米或马铃薯粉等，不是作为污染物排放，而是又回到系统的前端设备作为原料被再利用。 

浸泡需要水，而且是热水，温度越高浸泡时间越短，即生产率越高。使用常温新水既需要水资源又要用生蒸汽加热，因此回收和使用浓洗汽水不但物料粉尘和水及水的热量得到回收循环利用，而且提高生产率。因此是蒸汽回收，物料粉尘回收，冷凝水和洗汽水可称为“二水”和水的热量回收四项回收，蒸汽的潜热、粉尘物料、“二水”和“二水”的热量四个循环，一举四得。 

冲洗水取自水泵II后的高压管路，阀门(7)按设定程序或人工控制冲洗时间和水量，对附在净化器内壁和内部部件上的尘泥进行冲洗，保证通流截面积，防止再生汽被尘泥二次污染。 

实施例2使用或并用外供洗汽水 

当使用外供洗汽水，包括完全使用外供洗汽水或补充冷凝水之不足，或者用外供洗汽水做第三道洗涤用水，或即增加冷凝水的量又做第三道洗涤水，则增加加热器I29。外供洗汽水由加热器I进口28进入加热器I，被蒸汽或化学能转化的热能或电能加热到温度100℃ 以上，出加热器I出口30，经净化器外供洗汽水进口27进入净化器对蒸发汽洗涤。 

实施例3使用蒸汽喷射器但无过热汽源 

当生蒸汽源是饱和汽，喷射器出口的混合汽不能达到干燥机的进汽标准。必须用蒸汽过热器把饱和汽加热成过热汽。饱和汽经过热器进口31进过热器32，被燃料燃烧产生和热能加热到200℃以上成为过热汽，出过热器出口33进喷射器引射再生汽，生成达到干燥机要求的混合汽。 

实施例4使用蒸汽喷射器但无过热汽源另一方案 

解决问题的另一方案是设加热器II35把100℃的再生汽加热到高于152℃，使生成的混合汽达到混合汽压力下的饱和或过热温度。加热到多少温度视使用的饱和汽源的压力而定。 

从净化器2来的再生汽进再生汽加热器II进口34，被燃料加热到必要温度，出加热器II出口36，进喷射器再生汽进口18，与引射饱和汽混合再扩压，生成混合汽供干燥机。 

实施例5喷射器出口温度控制 

为保证在引射蒸汽和再生汽参数波动时混合汽参数始终满足干燥机要求，在喷射器进口装温控阀组。控制基本原理是用温控阀调节新蒸汽用量。根据控制阀不同，有专用温控阀、电动或气动调节阀和自力式温控阀三种，以专用温控阀为例： 

如图2所示，在出口管道装有温度探头54和变送器53，探头54感知喷射器出口蒸汽温度，变送器53把温度信号转换成4～20mA电 流信号或电压信号或电阻信号经屏蔽线52传给智能控制仪51，控制仪可采用智能数显温度控制仪，如WP220。温控仪根据所接收的电流、或电压或电阻信号向调节阀执行机构45发出指令，执行机构45根据指令移动阀芯47改变与喷嘴48的间隙，从而改变过热蒸汽量。当混合蒸汽温度低于设定值如管束机151℃，把阀芯向左移动加大过热蒸汽量。当蒸汽温度过高，把阀芯向右移动降低过热汽量。 

电动、气动调节阀在温度探头、变送器和智能控制仪与专用温控阀基本相同。区别在执行机构的阀体。调节阀的密闭件是阀板而不是针形阀芯。 

自力式温控阀的传感器是热胀冷缩的液体，随探头感知温度变化直接改变阀门开度，不配备智能表，无需动力电源。 

Claims (6)

1.一种蒸发汽回收循环利用的设备系统，蒸发汽是以蒸汽干燥粮食和饲料所产生的蒸发汽，其特征在于：它包括：干燥设备(4)、净化装置(2)、压缩装置(3)、调节阀组I(1)、阀门及管道，其中，净化装置的进口接调节阀组I(1)，调节阀组I(1)另一端接干燥设备的蒸发汽出口，干燥设备的蒸汽进口(22)接三通，三通的两个接口分别接生蒸汽管(21)及与压缩装置出口连接的高压汽管(20)，所述的净化装置上部设有冷凝水进口(10)，连接冷凝水进口的管道另一端接一水泵III(9)，泵进口接干燥设备的冷凝水出口(25)，净化装置的净洗汽水出口(16)接水泵II(6)进口，水泵II(6)出口接一过滤器(39)，过滤器出口接净化装置的净洗汽水进口(11)，净化装置设外供洗汽水进口(27)，外供洗汽水进口串接一加热器I(29)，净化装置的浓洗汽水接水泵I(5)，水泵I出口接至浸泡工序；净化装置的再生汽出口接调节阀组II(8)，调节阀组II(8)的出口接压缩装置的再生汽进口(18)。 

2.根据权利要求1所述的设备系统，其特征在于：所述的压缩装置为电动风机、压缩机或蒸汽喷射器，或它们的组合。 

3.根据权利要求2所述的设备系统，其特征在于：压缩装置为蒸汽喷射器时，喷射器生蒸汽进口装有温控阀组，温控阀组为温控阀、电动调节阀、气动调节阀或自力式温控阀。 

4.根据权利要求3所述的设备系统，其特征在于：所述的温控阀组另一端串接一过热器(32)。 

5.根据权利要求1所述的设备系统，其特征在于：调节阀组II(8)的出口与压缩装置的进口之间串接一加热器II(35)。 

6.根据权利要求1所述的设备系统，其特征在于：过滤器(39)出口接一阀门(7)，阀门另一端与冲洗水进口相接。 

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