CN215893307U - 一种定型机的余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种定型机的余热回收系统，包括依次设置在定型机下游的第一冷凝回收组件，所述第一冷凝回收组件的换热出管与定型机之间连接有热风转换组件，所述热风转换组件的换热出管连接到所述第一冷凝回收组件的换热进管。根据本申请的一种定型机的余热回收系统，显著提高了定型机余热回收的效率及利用率，提高了余热回收的经济价值，同时对废气进行了洁净处理。

Description

一种定型机的余热回收系统

技术领域

本申请涉及一种定型机的余热回收系统，适用于节能环保的技术领域。

背景技术

印染业的高温定型机在作业过程中会产生含有机物、燃料助剂的油烟，其主要成分为醛、酮、烃、脂肪酸、醇、酯、内酯、杂环化合物和芳香族化合物等，特别是纱线在制造过程中会添加润滑剂，防水、阻燃等功能性面料的后整理期间，染料助剂的成分更为复杂。同时，某些布料经过高温定型后，布料中的大量纤维会进入废气，因此高温定型机的废气既含有大量油烟又含有固体颗粒物，会对环境造成极大的污染。上述物质的存在，也很容易造成定型机起火等安全隐患。

另一方面，定型机也是染整工序中单机耗能最大的设备，作业时需要消耗大量的热空气，然而，织物加工定型时的有效热能仅为总加热量的30％左右，散热损失高达70％，其中废气排放损失热量占60％左右，设备及壁面散热量等占10％左右。如能将这部分废气中的热量回收并再次用于作业，将会大大减小热量的浪费，提高能源利用效率。

因此，如何设计一种高效节能的余热回收技术并进一步提高废气的处理质量，成为定型机行业亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提出一种定型机的余热回收系统，显著提高了定型机余热回收的效率及利用率，提高了余热回收的经济价值，同时对废气进行了洁净处理。

本申请涉及一种定型机的余热回收系统，包括设置在定型机下游的第一冷凝回收组件，所述第一冷凝回收组件的换热出管与定型机之间连接有热风转换组件，所述热风转换组件的换热出管连接到所述第一冷凝回收组件的换热进管。

其中，所述热风转换组件可以包括风机和空气换热器，所述第一冷凝回收组件的换热器出口与所述空气换热器的进口连通；所述热风转换组件的换热出管与所述第一冷凝回收组件的换热进管之间设有第二换热器；所述第一冷凝回收组件中可以设有间歇性喷淋装置。

其中，还可以包括设置在所述第一冷凝回收组件下游的第二冷凝回收组件，所述第一冷凝回收组件和所述第二冷凝回收组件之间设有持续喷淋装置；所述第二换热器的热源可以为所述间歇性喷淋装置中的喷淋水，或者为所述间歇性喷淋装置和所述持续喷淋装置中的喷淋水；所述第二冷凝回收组件的换热进管上可以设有制冷组件；所述第二冷凝回收组件后还可以设有静电吸附装置或活性炭吸附装置；所述第一冷凝回收组件中的换热器可以为平板换热器，所述第二冷凝回收组件中的换热器可以为光管式并行通道换热器。

本申请的定型机的余热回收系统，具有以下技术优势：

(1)本申请针对定型机行业内常见的废气余热浪费现象，通过在其下游设有冷凝回收组件，使得废气中的大多数成分能够冷凝回收，并实现热量的有效回收，提高了废气回收的效率，同时降低了对环境造成的污染；

(2)本申请的第一冷凝回收组件中的换热介质流出后经过热风转换组件，将换热介质中的热量转换为吸入空气的热量，使其温度升高后循环回到定型机中以供作业使用；

(3)流出第一冷凝回收组件中的换热介质经第二换热器换热后流回第一冷凝回收组件中循环利用，第二换热器的热源分别来自间歇性喷淋装置和持续喷淋装置中流下的高温喷淋水，有效利用了循环介质和喷淋水中的热量，极大减少了系统的能耗；

(4)本申请通过设置多级冷凝回收组件，并在后级冷凝回收组件的换热管上设置制冷组件，使得后级冷凝回收组件的冷凝温度显著降低，以冷凝废气中含有的绝大多数气体，从而起到净化尾气、清洁排放的技术效果。

附图说明

图1为本申请定型机的余热回收系统的示意图。

图2为本申请定型机的余热回收系统中的温度分布示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的特征可以相互任意组合。本申请的换热介质在余热回收过程中可以不产生相变，比如可以优选导热油，以便使换热介质经过余热回收后获得更高的温度；也可以是产生相变的介质，如水，经过余热回收换热相变后产生高温蒸汽或热水。为便于说明，本申请仅以导热油为例进行说明。本申请中第一冷凝回收组件和第二冷凝回收组件中的换热器可以为金属换热器或非金属换热器，优选为金属换热器。另外，本申请的技术方案中也可以不设置第二冷凝回收组件，仅靠第一冷凝回收组件进行冷凝降温回收。因此，下述实施例仅供说明本申请的技术方案使用，并不构成对保护范围的限制。

如图1所示，根据本申请的一种定型机的余热回收系统的实施例中，包括依次设置在定型机10下游的第一冷凝回收组件20和第二冷凝回收组件40，第二冷凝回收组件40的换热进管上设有制冷组件50，第一冷凝回收组件20的换热出管与定型机10之间连接有热风转换组件60，热风转换组件60的换热出管连接到第一冷凝回收组件20的换热进管。本实施例中，废气从定型机10的废气通道中排出，依次流经第一冷凝回收组件20和第二冷凝回收组件40并与其中的换热器热交换以进行热量回收，尾气经第二冷凝回收组件40的出口排出。本申请中通过热风转换组件60将第一冷凝回收组件换热出管中换热介质的热量转换为热风的热量，循环进入定型机10中进行回收利用，从而实现了热量回收的目的，提高了能源的利用效率。在替换实施方式中，考虑到定型机在实际生产时需要在纺织物进口和出口都进行补给，因此可以设有并联或串联的至少两个热风转换组件60，以分别连接到纺织物的进口和出口。本申请中，第一冷凝回收组件20为高温冷凝回收组件，第二冷凝回收组件40为低温冷凝回收组件，两者的长度比可以是0.1-10，高温冷凝回收组件中的废气温度高于低温冷凝回收组件中的废气温度。本领域技术人员可以理解，此处的高温和低温只是相比较而言的技术术语，并不需要对其指定具体的温度范围。

如图1所示，换热器中的换热介质分为两个循环回路，分别循环进出第一冷凝回收组件20和第二冷凝回收组件40。其中，在第二冷凝回收组件40的换热介质循环回路中，换热介质从储存箱57中供给到第二冷凝回收组件40的换热进管。由于第二冷凝回收组件40中需要较低的换热介质温度，所以可以在第二冷凝回收组件40的换热进管上设有制冷组件50，以降低进入第二冷凝回收组件40的换热器中换热介质的温度。在第一冷凝回收组件20的换热介质循环回路中，换热介质从第一冷凝回收组件20的换热出管流出后进入热风转换组件60，与风机61吸入的空气进行热交换后使换热介质的温度降低，降温后的换热介质经过第二换热器70的换热后升温进入第一冷凝回收组件20的换热进管。其中，第二换热器70优选可以是套管换热器。

由于定型机中含有大量油烟及含有颗粒物，很容易在静电打火下形成火灾事故，对连接定型机的换热器造成破坏而使换热器无法正常工作，因此在定型机废气排放通道安装有传感器和阀门，当传感器感知温度参数超过阈值，立即关闭废气通道的闸门。另外，如果直接采用换热器换热必将造成换热器堆积结垢，造成换热器换热效率下降，因此可以采用多层过滤网先对废气进行初步过滤，除去绝大多数颗粒物。进一步，由于过滤网安装在废气通道内，很难识别过滤网是否安装到位，可以在废气通道对应过滤网的位置安装传感器，过滤网安装到位时会产生电信号，可以确认过滤网已经安装可靠。

优选地，还可以在第一冷凝回收组件20中设置间歇性喷淋装置21，间歇性喷淋装置21的下方设有水槽以收集喷淋下来的热水，循环泵用于将水槽中的热水循环喷淋。如图1所示，第二换热器70中的热源来自第一冷凝回收组件20的喷淋水，即来自水槽中回收的高温喷淋水。本申请的冷凝回收组件可以采用不容易堆积油烟及颗粒物的平板换热器，且所使用的喷淋水为高温冷凝回收下来的热水，此种热水在收集后先进行除颗粒物、除油烟凝结物等处理。热水有助于使堆积粘附的油烟及颗粒物冲刷下来，从而保持平板换热器表面的洁净。间歇喷淋使用的是高温冷凝回收下来的热水，可以保持废气中的热量不受损失，同时节约了用水。为了减小喷淋水用量和提高冲刷力，可以将间歇性喷淋装置分成多段，按段依次喷淋。间歇喷淋启动的指令来自于高温冷凝回收废气进口、废气出口的温度检测结果，如废气进口温度不变，废气出口温度升高，则说明换热器的换热效率下降，需要启动间歇性喷淋装置，直至废气出口温度恢复至所需的值。

如图1所示，优选地，第一冷凝回收组件20和第二冷凝回收组件40之间还可以设有持续喷淋组件30，以进一步去除废气中含有的油烟及颗粒物。持续喷淋的水同样来自高温冷凝回收下来的热水，以保持废气的热量。持续喷淋组件30包括持续喷淋装置31，持续喷淋装置31中的废气由下往上运行，而喷淋水由上往下逆行。进一步，可以在持续喷淋装置31中设置过滤网以拦阻颗粒物。同时过滤网上的颗粒物又被上面掉落的水从过滤网上冲刷走，保持过滤网不被颗粒物堵塞。持续喷淋装置31的喷淋水可以来自第一冷凝回收组件20下方的水槽，循环泵用于将水槽中收集的喷淋水抽吸到持续喷淋装置31中以继续喷淋。

如图1所示，制冷组件50包括蒸发器51和冷凝器52，蒸发器51和冷凝器52之间设有压缩机53和节流阀54，形成制冷循环。换热介质从水槽57中通过泵56抽吸到第二冷凝回收组件40的换热器进口，经过换热器换热后，从换热器出口排回到水槽57中。其中，蒸发器51设置在连接第二冷凝回收组件40的换热器进口的管路上。制冷组件中的制冷剂由压缩机53排出，通过冷凝器52的制冷剂与换热介质进行热交换，制冷剂放热温度下降；再由节流阀54进行膨胀节流后流入蒸发器51中，与换热介质进行热交换，制冷剂吸热温度上升，然后再从压缩机53吸入，从而形成一个制冷循环。

本申请定型机的余热回收系统包括相互关联且相互影响的三个热交换系统：换热介质与废气进行余热回收的换热系统，换热介质与定型机所需空气之间的换热系统，换热介质与制冷系统中制冷剂进行换热的系统。定型机排放口所排放的废气流量及温度，决定了余热回收系统三个换热系统的换热量；定型机废气排放的流量及温度的波动，最终会导致吸入定型机入口的热空气不稳定；定型机废气中的油烟及颗粒物在换热器上堆积会造成换热效率下降，从而造成余热回收量减少，最终也会导致定型机入口的热空气含热量变差。因此，本申请的余热回收系统的泵、风机、压缩机等可以采用变频电机，以便按照合适的工况输出合适的压力或流量；也可以在换热介质流经的管路上设置流量控制阀，实现换热介质流量的伺服变化。

定型机废气排出口处的废气温度高达180～230℃，通过第一冷凝回收组件的平板换热器，废气温度降低至55～60℃，废气中含有的冷凝温度高于60℃的油烟全部被冷凝成流体状态，从换热器上剥离滴落。经过持续喷淋组件30以后，废气的温度降低至45～50℃，即第二冷凝回收组件的废气进口温度为45～50℃，经过换热后废气的温度可以降至15～20℃，此时除了少数凝结温度较低的气体外，废气中绝大多数油烟都被冷凝。第二冷凝回收组件可以采用光管式并行通道的小管径换热器，其具有换热效率高且清理方便的技术优势。经过低温冷凝回收处理的废气可以进一步进入静电吸附装置或活性炭吸附装置，使废气更加洁净后排入环境大气中。通过检测第二冷凝回收组件的进口温度和出口温度，可以得出是否由于油烟及颗粒物堆积而造成换热效率下降，并针对性进行检查清理以恢复至所需温度值。

本申请中经过第二冷凝回收组件40换热后的废气温度需要降至15～20℃，换热介质的温度需要在5～10℃，换热介质进入第二冷凝回收组件的换热器后与废气进行热交换，换热介质吸收废气中的热量温度逐渐升高至35～40℃。通过对换热介质在第二冷凝回收组件的换热器进出口温度的监测和比较，可以实现对换热器换热效率的判定，并据此进行换热器的清洗或更换维修检修等工作。本申请中制冷组件的作用就是降低进入第二冷凝回收组件的换热介质的温度，以尽可能降低从第二冷凝回收组件排出的废气温度，使废气中的油烟尽可能多地冷凝下来，降低排入空气中的油烟量。

如图1所示，热风转换组件60包括风机61和空气换热器62。流入空气换热器62的环境空气在风机61吸入前的温度为30～35℃，经过空气换热器62中换热介质换热，温度上升到100～110℃，同时换热介质被吸入的空气吸热，温度下降至45～50℃。经过升温至100～110℃的环境空气，进一步输入到定型机10的热风入口，由定型机循环作业利用。下降至45～50℃的换热介质经过第二换热器70的换热，温度升高至50～60℃，然后进入第一冷凝回收组件20的换热进管。第二换热器70的热源一方面来自间歇性喷淋装置21中流下的85～90℃的喷淋水，另一方面来自持续喷淋装置31中流下的50～55℃的喷淋水，混合后的温度为75～80℃。本申请中吸入的空气可以是加湿后的空气，加湿空气能够有效提高热风换热器的换热效率，使加热的热风焓值更高。

下面详细说明利用本申请的定型机的余热回收系统进行余热回收的工艺，包括废气余热回收的工艺和换热介质换热的工艺，其中废气余热回收的工艺包括以下步骤：

(1)定型机作业后将180～230℃的废气从废气通道排出；

可选地，在定型机废气排放通道安装有传感器和阀门，当传感器感知温度参数超过阈值，立即关闭废气流通的闸门，以防止定型机发生火灾；如果检测到的温度正常，则保持防火闸门常开；进一步，还可以在废气通道中安装有过滤固体颗粒物的过滤网，通过安装在废气通道中的安装传感器判断过滤网是否安装到位，过滤网安装到位时会产生电信号，可以确认过滤网已经安装可靠；

(2)废气经过第一冷凝回收组件，与其中的换热器进行热交换进行高温冷凝回收，使废气温度降低至55～60℃；

优选地，通过检测第一冷凝回收组件的废气进口温度和废气出口温度来判断第一冷凝回收组件的换热效率是否下降，如果发生下降，则启动第一冷凝回收组件中的间歇性喷淋装置；通过间歇性喷淋装置从上到下进行喷淋，废气从下到上进行流动，喷淋水收集到间歇性喷淋装置下方的水槽中以循环利用；废气中含有的冷凝温度高于60℃的油烟全部被冷凝成流体状态，从换热器上剥离滴落；

(3)经过第一冷凝回收组件降温至55～60℃的废气可以再经过持续喷淋组件降温至45～50℃，以进一步去除废气中含有的油烟及颗粒物，持续喷淋的水同样来自高温冷凝回收下来的热水；

(3)45～50℃的废气经过第二冷凝回收组件，继续降温至15～20℃，以冷凝废气中绝大多数的油烟，将尾气排出；通过检测第二冷凝回收组件的废气进口温度和废气出口温度，可以得出是否由于油烟及颗粒物堆积而造成换热效率下降，并针对性进行检查清理以恢复至所需温度值。

本申请中，第一冷凝回收组件中换热介质的换热步骤包括：

(1)50～60℃的换热介质进入第一冷凝回收组件的换热器后与第一冷凝回收组件中的废气进行热交换，温度升高至160～170℃；

(2)换热介质继续流入热风转换组件的空气换热器，与吸入风机的空气进行热交换，使吸入空气的温度上升至100～110℃，换热介质的温度下降至40～45℃；

(3)100～110℃的热空气进入定型机中循环使用，40～45℃的换热介质经过第二换热器换热后温度上升至50～60℃并循环进入第一冷凝回收组件的换热器。

本申请中，第二冷凝回收组件中换热介质的换热步骤包括：

(1)从换热介质储存箱中抽取换热介质并经过制冷组件的蒸发器换热后温度降至5～10℃，然后进入第二冷凝回收组件的换热进管；

(2)换热介质与第二冷凝回收组件的换热器换热后，吸收了废气中热量，温度上升至35～40℃，然后从第二冷凝回收组件中流出进入储存箱中。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种定型机的余热回收系统，包括设置在定型机下游的第一冷凝回收组件，其特征在于，所述第一冷凝回收组件的换热出管与定型机之间连接有热风转换组件，所述热风转换组件的换热出管连接到所述第一冷凝回收组件的换热进管。

2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述热风转换组件包括风机和空气换热器，所述第一冷凝回收组件的换热器出口与所述空气换热器的进口连通。

3.根据权利要求1或2所述的余热回收系统，其特征在于，所述热风转换组件的换热出管与所述第一冷凝回收组件的换热进管之间设有第二换热器。

4.根据权利要求3所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一冷凝回收组件中设有间歇性喷淋装置。

5.根据权利要求4所述的余热回收系统，其特征在于，还包括设置在所述第一冷凝回收组件下游的第二冷凝回收组件，所述第一冷凝回收组件和所述第二冷凝回收组件之间设有持续喷淋装置。

6.根据权利要求5所述的余热回收系统，其特征在于，所述第二换热器的热源为所述间歇性喷淋装置中的喷淋水，或者为所述间歇性喷淋装置和所述持续喷淋装置中的喷淋水。

7.根据权利要求5所述的余热回收系统，其特征在于，所述第二冷凝回收组件的换热进管上设有制冷组件。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述第二冷凝回收组件后还设有静电吸附装置或活性炭吸附装置。

9.根据权利要求5-7中任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一冷凝回收组件中的换热器为平板换热器，所述第二冷凝回收组件中的换热器为光管式并行通道换热器。

10.根据权利要求9所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一冷凝回收组件和所述第二冷凝回收组件中的换热介质为水或导热油。

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