CN212339898U - 基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，包括冷凝塔，跨临界二氧化碳热泵，循环水泵，辅助冷却器，通过辅助冷却器出水管道与辅助冷却器相连接的喷淋器，安装在冷凝塔顶部上的不凝结气体管道，安装在不凝结气体管道上的真空泵，设有物料入口与物料出口并通过干燥高温空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接的带式干燥机，位于跨临界二氧化碳热泵与带式干燥机之间并安装在干燥高温空气管道上的循环风机，通过湿热空气管道与带式干燥机相连接、通过干热空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接、并通过蒸汽管道与冷凝塔相连接的膜分离装置。本发明泵制冷剂友好，收水品质高，无异味排放，高效节能。可广泛应用于物料干燥领域中。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，可广泛应用于物料干燥领域中。
背景技术
物料干燥是工业领域常用的生产工艺，同时也是能耗较大的生产环节。传统的跨临界二氧化碳热泵带式干燥设备存在以下问题：（1）为了分离出循环空气中的水蒸气，需要把带式干燥设备出口的湿热空气降低到水露点以下，循环空气的显热会增加压缩机耗功，或者通过换热器加热冷凝器出口的冷空气此种技术措施增加设备复杂程度及风机电耗；（2）带式干燥设备出口的湿热空气冷凝水中含有较多杂质，纯度不高；（3）跨临界二氧化碳热泵制冷剂臭氧消耗势ODP高或者温室效应势GWP高，污染大。（4）跨临界二氧化碳热泵出口循环空气温度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种跨临界二氧化碳热泵制冷剂友好、收水品质高、无异味排放、高效节能的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置。
为了达到上述目的，本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，包括底部侧面设有排水口的冷凝塔，通过冷凝塔出水管道与冷凝塔相连接的跨临界二氧化碳热泵，位于冷凝塔与跨临界二氧化碳热泵之间并安装在冷凝塔出水管道上的循环水泵，设有空气入口与空气出口并通过跨临界二氧化碳热泵出水管道与跨临界二氧化碳热泵相连的辅助冷却器，通过辅助冷却器出水管道与辅助冷却器相连接的喷淋器，安装在冷凝塔顶部上的不凝结气体管道，安装在不凝结气体管道上的真空泵，设有物料入口与物料出口并通过干燥高温空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接的带式干燥机，位于跨临界二氧化碳热泵与带式干燥机之间并安装在干燥高温空气管道上的循环风机，通过湿热空气管道与带式干燥机相连接、通过干热空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接、并通过蒸汽管道与冷凝塔相连接的膜分离装置。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的跨临界二氧化碳热泵，包括安装在冷凝塔出水管道末端上并通过跨临界二氧化碳热泵出水管道与辅助冷却器相连接的主冷却器，分别通过用于输送跨临界二氧化碳热泵制冷剂的跨临界二氧化碳热泵制冷剂输出管道及跨临界二氧化碳热泵制冷剂输入管道与主冷却器相连接、通过干热空气管道与膜分离装置相连接、通过干燥高温空气管道与带式干燥机相连接的加热器，位于主冷却器与加热器之间、安装在跨临界二氧化碳热泵制冷剂输出管道上并且入口为二氧化碳过热蒸汽、出口为超临界二氧化碳的压缩机，位于主冷却器与加热器之间、安装在跨临界二氧化碳热泵制冷剂输入管道上并且入口为温度降低的超临界二氧化碳、出口为低温低压气液两相混合物的膨胀阀。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的跨临界二氧化碳热泵制冷剂，为二氧化碳，二氧化碳的臭氧消耗潜值ODP为0，二氧化碳的物质产生温室效应指数GWP为1。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的膜分离装置，包括位于上部的空气室，位于中部只允许空气室中的水蒸汽通过的渗透膜，位于下部的蒸汽室。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的主冷却器，为管壳式换热器或者板式换热器。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的循环风机，能够变频控制，调整循环空气量。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的喷淋器，能够雾化循环水，使之与蒸汽接触，降低蒸汽温度，使蒸汽凝结成水。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的真空泵，能够抽取冷凝塔顶部的不凝结气体。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的辅助冷却器，能够利用环境空气冷却来自主冷却器的循环水。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的加热器，为翅片管式换热器。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的翅片管式换热器，包括换热铜光管，安装在换热铜光管上的翅片。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的换热铜光管，其管内工作介质为跨临界二氧化碳热泵制冷剂，管外工作介质为循环空气。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的翅片，为铜或者铝材质。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其工作原理如下：
（1）跨临界二氧化碳热泵制冷剂流程原理：压缩机出口的超临界二氧化碳，经过加热器冷凝放热后温度降低，然后经过膨胀阀降压后形成低温低压气液两相混合物，再经过主冷却器蒸发吸热后形成低温低压的过热气体回到压缩机中。
（2）循环空气流程原理：带式干燥机出口的湿热空气，进入空气室，水蒸气在渗透压的作用下，通过渗透膜进入蒸汽室，而空气中的其它成分不能通过渗透膜，空气含水量降低，温度不变，进入加热器升温后，形成干燥高温的空气，通过循环风机增压后进入带式干燥机。
（3）循环水流程原理：通过渗透膜的水蒸气在蒸汽室中收集，通过管道进入冷凝塔下部，与经过喷淋器雾化后的循环水逆流传质传热，蒸汽温度降低冷凝成水，与温度升高的循环水一同落入冷凝塔底部，多余的循环水通过排水口排出。蒸汽冷凝成水，体积减小，在冷凝塔内产生真空。冷凝塔中不凝结气体通过真空泵抽出。冷凝塔底部温度升高的循环水通过循环水泵增压后依次经过主冷却器和辅助冷却器降温后再回到喷淋器，重复使用。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的臭氧消耗潜值ODP，用于考察物质的气体散逸到大气中对臭氧破坏的潜在影响程度，二氧化碳不消耗臭氧，故其数值为0。所述的全球变暖潜势GWP，是基于充分混合的温室气体辐射特性的一个指数，指某一温室气体，相对于二氧化碳，在100年的时间内导致地球变暖的潜在能力。按照惯例，二氧化碳被作为参照气体，是因为其对全球变暖的影响最大。以二氧化碳的GWP值为1，其余气体与二氧化碳的比值作为该气体GWP值。其余温室气体的GWP值一般远大于二氧化碳，但由于它们在空气中含量少，因此二氧化碳是温室效应的罪魁祸首，温室效应60%由其引发。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的渗透膜，只允许空气室中的水蒸汽通过，而空气室中的其它成分无法通过。所述的蒸汽室，为真空状态，内部充满由渗透膜渗透入的水蒸汽。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的主冷却器，安装在循环水泵与辅助冷却器之间，跨临界二氧化碳热泵制冷剂蒸发吸热，能够冷却来自循环水泵的循环水。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的加热器，安装在空气室与循环风机之间，跨临界二氧化碳热泵制冷剂冷凝放热，能够加热来自空气室的循环空气。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的带式干燥机，为一种以外界提供的热空气为干燥介质，以连续运动的网带为干燥平台，对湿物料进行连续干燥的设备，其入口与循环风机出口相连，其出口与空气室入口相连。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的冷凝塔，为真空状态，其下部通过管道与蒸汽室相连。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，利用自然工质二氧化碳，作为跨临界二氧化碳热泵制冷剂；利用跨临界二氧化碳热泵原理，回收带式干燥机出口湿热空气热量；利用膜法，实现空气与水蒸气的等温分离；利用喷淋法，产生真空度，获得空气与水蒸气分离的驱动力，同时获得品质高的水。因此，跨临界二氧化碳热泵制冷剂友好，收水品质高，无异味排放。同时，水循环利用，通过换热回收利用能源，无能源浪费，因此，高效节能。
综上所述，本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，泵制冷剂友好，收水品质高，无异味排放，高效节能。
附图说明
以下结合附图及其实施例对本发明作更进一步的说明。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
在图1中，本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，包括底部侧面设有排水口a的冷凝塔1，通过冷凝塔出水管道11与冷凝塔相连接的跨临界二氧化碳热泵2，位于冷凝塔与跨临界二氧化碳热泵之间并安装在冷凝塔出水管道上的循环水泵3，设有空气入口b与空气出口c并通过跨临界二氧化碳热泵出水管道12与跨临界二氧化碳热泵相连的辅助冷却器4，通过辅助冷却器出水管道13与辅助冷却器相连接的喷淋器5，安装在冷凝塔顶部上的不凝结气体管道6，安装在不凝结气体管道上的真空泵7，设有物料入口d与物料出口e并通过干燥高温空气管道14与跨临界二氧化碳热泵相连接的带式干燥机8，位于跨临界二氧化碳热泵与带式干燥机之间并安装在干燥高温空气管道上的循环风机9，通过湿热空气管道15与带式干燥机相连接、通过干热空气管道16与跨临界二氧化碳热泵相连接、并通过蒸汽管道17与冷凝塔相连接的膜分离装置10。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的跨临界二氧化碳热泵2，包括安装在冷凝塔出水管道末端上并通过跨临界二氧化碳热泵出水管道与辅助冷却器相连接的主冷却器2-1，分别通过用于输送跨临界二氧化碳热泵制冷剂的跨临界二氧化碳热泵制冷剂输出管道2-5及跨临界二氧化碳热泵制冷剂输入管道2-6与主冷却器相连接、通过干热空气管道与膜分离装置相连接、通过干燥高温空气管道与带式干燥机相连接的加热器2-2，位于主冷却器与加热器之间、安装在跨临界二氧化碳热泵制冷剂输出管道上并且入口为二氧化碳过热蒸汽、出口为超临界二氧化碳的压缩机2-3，位于主冷却器与加热器之间、安装在跨临界二氧化碳热泵制冷剂输入管道上并且入口为温度降低的超临界二氧化碳、出口为低温低压气液两相混合物的膨胀阀2-4。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的跨临界二氧化碳热泵制冷剂，为二氧化碳，二氧化碳的臭氧消耗潜值ODP为0，二氧化碳的物质产生温室效应指数GWP为1。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的膜分离装置10，包括位于上部的空气室10-1，位于中部只允许空气室中的水蒸汽通过的渗透膜10-2，位于下部的蒸汽室10-3。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的主冷却器，为管壳式换热器或者板式换热器。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的循环风机，能够变频控制，调整循环空气量。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的喷淋器，能够雾化循环水，使之与蒸汽接触，降低蒸汽温度，使蒸汽凝结成水。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的真空泵，能够抽取冷凝塔顶部的不凝结气体。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的辅助冷却器，能够利用环境空气冷却来自主冷却器的循环水。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的加热器，为翅片管式换热器。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的翅片管式换热器，包括换热铜光管，安装在换热铜光管上的翅片。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的换热铜光管，其管内工作介质为跨临界二氧化碳热泵制冷剂，管外工作介质为循环空气。
本发明基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，所述的翅片，为铜或者铝材质。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，包括底部侧面设有排水口的冷凝塔，通过冷凝塔出水管道与冷凝塔相连接的跨临界二氧化碳热泵，位于冷凝塔与跨临界二氧化碳热泵之间并安装在冷凝塔出水管道上的循环水泵，设有空气入口与空气出口并通过跨临界二氧化碳热泵出水管道与跨临界二氧化碳热泵相连的辅助冷却器，通过辅助冷却器出水管道与辅助冷却器相连接的喷淋器，安装在冷凝塔顶部上的不凝结气体管道，安装在不凝结气体管道上的真空泵，设有物料入口与物料出口并通过干燥高温空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接的带式干燥机，位于跨临界二氧化碳热泵与带式干燥机之间并安装在干燥高温空气管道上的循环风机，通过湿热空气管道与带式干燥机相连接、通过干热空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接、并通过蒸汽管道与冷凝塔相连接的膜分离装置。
2.根据权利要求1所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的跨临界二氧化碳热泵，包括安装在冷凝塔出水管道末端上并通过跨临界二氧化碳热泵出水管道与辅助冷却器相连接的主冷却器，分别通过用于输送跨临界二氧化碳热泵制冷剂的跨临界二氧化碳热泵制冷剂输出管道及跨临界二氧化碳热泵制冷剂输入管道与主冷却器相连接、通过干热空气管道与膜分离装置相连接、通过干燥高温空气管道与带式干燥机相连接的加热器，位于主冷却器与加热器之间、安装在跨临界二氧化碳热泵制冷剂输出管道上并且入口为二氧化碳过热蒸汽、出口为超临界二氧化碳的压缩机，位于主冷却器与加热器之间、安装在跨临界二氧化碳热泵制冷剂输入管道上并且入口为温度降低的超临界二氧化碳、出口为低温低压气液两相混合物的膨胀阀。
3.根据权利要求2所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的跨临界二氧化碳热泵制冷剂，为二氧化碳，二氧化碳的臭氧消耗潜值ODP为0，二氧化碳的物质产生温室效应指数GWP为1。
4.根据权利要求1所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的膜分离装置，包括位于上部的空气室，位于中部只允许空气室中的水蒸汽通过的渗透膜，位于下部的蒸汽室。
5.根据权利要求2所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的主冷却器，为管壳式换热器或者板式换热器。
6.根据权利要求1所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的循环风机，能够变频控制，调整循环空气量。
7.根据权利要求1所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的喷淋器，能够雾化循环水，使之与蒸汽接触，降低蒸汽温度，使蒸汽凝结成水。
8.根据权利要求1所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的真空泵，能够抽取冷凝塔顶部的不凝结气体。
9.根据权利要求1所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的辅助冷却器，能够利用环境空气冷却来自主冷却器的循环水。
10.根据权利要求2所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的加热器，为翅片管式换热器。
11.根据权利要求10所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的翅片管式换热器，包括换热铜光管，安装在换热铜光管上的翅片。
12.根据权利要求11所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的换热铜光管，其管内工作介质为跨临界二氧化碳热泵制冷剂，管外工作介质为循环空气。
13.根据权利要求11所述的基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，其特征在于，所述的翅片，为铜或者铝材质。
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| CN202021525552.1U CN212339898U (zh) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置 |
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| CN111750658A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-09 | 青岛达能环保设备股份有限公司 | 基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥系统 |
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