CS254066B1

CS254066B1 - Exhaust air heat recovery plant for fresh air heating in a stationary hot-air drum drier

Info

Publication number: CS254066B1
Application number: CS854846A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Chytil
Original assignee: Frantisek Chytil
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS484685A1

Abstract

Řešení se týká zařízení sloužícího k získávání odpadního tepla, které produkuje horkovzdušné sušárna pro ohřev čerstvého sušícího média. Zařízení sestává z rotačního regeneračního tepelného výměníku, který zajištuje výměnu tepla mezi odpadním a čerstvým vzduchem, do jehož jedné poloviny je potrubím přiveden odpadní vzduch, který zde předává teplo rotoru a odchází pak do komína. Druhou polovinou regenerátoru proudí čerstvý vzduch, který odebírá teplo akumulované v rotoru a odnáší je zpět do procesu sušení, čerstvý vzduch je navíc nasáván potrubím pod hřebenem plechové střechy, kde se soustřeďuje teplejší vzduch ohřátý technologickým zařízením sušárny a sluncem prohřátou plechovou střechou. Plechová střech je z venkovní * strany natřena černou absorpční barvou pro lepší pohlcováni slunečních paprsků. Teplé vzduchovody jsou opatřeny tepelnou izolací pro snížení ztrát.The solution concerns a device used to obtain waste heat produced by a hot-air dryer for heating fresh drying medium. The device consists of a rotary regenerative heat exchanger that ensures heat exchange between waste and fresh air, into one half of which waste air is supplied through a pipe, which transfers heat to the rotor and then exits into the chimney. Fresh air flows through the other half of the regenerator, which removes the heat accumulated in the rotor and carries it back to the drying process. In addition, fresh air is sucked in through a pipe under the ridge of the sheet metal roof, where warmer air heated by the technological equipment of the dryer and the sheet metal roof heated by the sun is concentrated. The sheet metal roof is painted on the outside with black absorption paint for better absorption of solar rays. The hot air ducts are provided with thermal insulation to reduce losses.

Description

Vynález se týká zařízení na získávání tepla z odpadního vzduchu pro ohřev čerstvého vzduchu u stacionární horkovzdušné kulmové sušárny krmiv, jejíž provoz je kontinuální a která je opatřena dvoupláštovou spalovací komorou s mezikruží» pro přívod velkého množství sekundárního vzduchu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for extracting heat from exhaust air for heating fresh air in a stationary hot-air drier for feed, which operates continuously and which is provided with a double jacket combustion chamber with an annulus.

Všechny dosud používané a vyráběné bubnové sušárny krmiv v zemědělské velkovýrobě nasávají čistý sekundární vzduch mezikružím do spalovací komory z jejího blízkého okolí v blízkosti podlahy, jehož teplota je shodná s teplotou okolní atmosféry. Odpadní vzduch na výstupu sušárny, který se nasytil vodní parou v procesu aiěení, vyfukují komínem do venkovního ovzduší. S odpadním vzduchem a s vlhkostí odchází do atmosféry nenávratně velké množství tepla. Také všechna zařízení uvnitř budovy sušárny produkují značné množství tepla, které se shromažďuje pod střechou a které je větráním a infiltrací z budovy odstraňováno. Vlivem zvýšené teploty ve vyšších polohách budovy dochází k poruchám elektromotorů, pohánějících příslušná technologická zařízení. Tepelné ztráty komínem a větráním budovy je třeba v procesu sušení nahradit vyšším výkonem hořáku a vyšší dodávkou paliva.All previously used and manufactured tumble driers in large-scale agricultural production suck clean secondary air through the annular ring into the combustion chamber from its vicinity near the floor, the temperature of which is the same as that of the surrounding atmosphere. The exhaust air at the outlet of the dryer, which has been saturated with water vapor in the cleaning process, is blown through the chimney into the outside air. With the exhaust air and humidity, a large amount of heat is released into the atmosphere. Also, all the equipment inside the drier building generates a considerable amount of heat that is collected under the roof and is removed from the building by ventilation and infiltration. Due to the elevated temperature in the higher altitudes of the building, the electric motors driving the respective technological equipment fail. Heat losses through the chimney and the building ventilation must be replaced in the drying process by higher burner output and higher fuel supply.

Jsou známy návrhy na získávání odpadního tepla z komína pomocí chladičů pro vytápění budov a pro ohřev teplé užitkové vody. Avšak suširny pracují převážně mimo zimní sezónu, kdy spotřeba tepla pro tyto účely je malá a získané teplo nenachází potřebné uplatnění. Při tom je nutné vybudovat nebo mít k disposici další topná zařízení pro případ odstavení sušárny.There are known designs for extracting waste heat from a chimney by means of heatsinks for heating buildings and hot water. However, dryers work mostly outside the winter season, when the heat consumption for these purposes is low and the heat obtained does not find the necessary application. In this case, it is necessary to build or have additional heating devices available in case of drying out of operation.

Jiným pokusem na získávání odpadního tepla je využití skleněných rekuperačních výměníků typu vzduch - vzduch, zařazených mezi cyklon sušárny a komín, kde tepelná energie je využívána k dosoušení materiálu prošlého sušárnou na nově vybudovaném pásovém dosoušecím zařízení, při čemž přebytky získaného tepla hodlají autoři využít pro předehřev komponentů v tvarovacích linkách, dosoušení sena, slámy, zrna, sušení dřeva, ohřev dody a podobně. Nevýhodou tohoto řešení je poměrně nízká tepelná účinnost zařízení (20 %), která se zanášením rekuperačních trubic dále snižuje, nevyřešené problémy s čištěním nánosů prachu, nízká návratnost, ale hlavně následně vyvolané investice na stavbu dalších zařízení pro dosoušení, ohřev vody apod.Another attempt to obtain waste heat is to use air-to-air glass heat exchangers included in the cyclone of the dryer and chimney, where thermal energy is used to dry the material passed through the dryer on a newly built belt after-drying device. components in forming lines, drying of hay, straw, grain, wood drying, heating bottoms and the like. The disadvantage of this solution is the relatively low thermal efficiency of the equipment (20%), which further decreases with clogging of recuperation tubes, unresolved problems with dust cleaning, low payback, but mainly the consequent investments for construction of additional equipment for drying, water heating etc.

Další používané zařízení využívá tak zvané recirkulace.Another device used uses so-called recirculation.

2S4 0662S4 066

V tomto systému, se vrací část odpadního vzduchu za cyklonem přímo do spalovací komory. S odpadním vzduchem se vrací i část tepla ale bohužel i všechna vlhkost, kterou tento odpadní vzduch obsa·* hu_Je. Autoři uvádějí u tohoto zařízení zisk 5 % tepla, avšak v řadě sušáren je toto zařízení odstaveno.In this system, part of the exhaust air is returned to the combustion chamber directly after the cyclone. With the exhaust air, part of the heat is returned, but unfortunately all the moisture it contains. The authors report a 5% heat gain for this device, but in many dryers this device is shut down.

Úkolem je vyřešit a vytvořit konstrukčně jednoduché, investičně nenáročné technologické zařízení na získávání tepla z veškerého odpadního vzduchu sušárny a jeho okamžité vracení zpět do sušicího procesu.The task is to solve and create a constructionally simple, inexpensive technological equipment for extracting heat from all the exhaust air of the dryer and its immediate return to the drying process.

Tento úkol řeší zařízení podle vynálezu, jehož podstatou je že sestává z rotačního regeneračního tepelného výměníku, který zprostředkovává výměnu tepla mezi odpadním a čerstvým vzduchem, na jehož první polovinu je napojeno horké a chladné odpadní potru bí a k jeho druhé polovině studené a teplé přívodní potrubí, při čemž horké odpadní potrubí je svým druhým koncem přivedeno do hor' ní části odprašovací komory, respektive pod uzavírací klapku do komína, odkud přivádí horký odpadní vzduch a chladné odpadní potrubí je svým druhým koncem vyvedeno nad uzavírací klapku do komína, kam odvádí tepla zbavený odpadní vzduch, zatím co studené přívodní potrubí je na svém druhém konci rozdvojeno, obsahuje řadu regulovatelných sacích otvorů, je připevněno pod hřebenem plechové střechy, odkud nasává čerstvý teplejší vzduch z budovy sušárny a teplé přívodní potrubí vyúsíuje svým druhým koncem přes regulační klapku, tlumicí vložku a odstředivý ventilátor, límcem do mezikruží spalovací komory, kam přivádí předehřátý sekundární vzduch do sušícího procesu. Plechová- střecha je shora olakována černou absorpční barvou pro intenzivnější pohlcování slunečních paprsků k dalšímu ohřevu vzduchu pod střechou. Horké odpadní potrubí, teplá polovina rotačního regeneračního tepelného výměníku a teplé přívodní potrubí jsou na vnějším povrchu opatřeny tepelnou izolací pro snížení tepelných ztrát.This object is achieved by a device according to the invention which consists of a rotary regenerative heat exchanger, which mediates heat exchange between exhaust and fresh air, the first half of which is connected to hot and cold waste pipes and to the second half of the cold and hot supply pipes. wherein the hot exhaust duct is at its other end fed to the upper part of the de-dusting chamber or below the shut-off flap to the chimney from where it supplies hot exhaust air and the cold exhaust duct is led over the shut-off flap to the chimney. the air, while the cold inlet duct is bifurcated at its other end, contains a number of adjustable suction openings, is attached below the ridge of the tin roof, from where it draws in fresh warmer air from the drier building and exits the warm inlet duct at its other end via a regulating flap, a damping insert and a centrifugal fan, collar to the annulus of the combustion chamber, where it supplies preheated secondary air to the drying process. The sheet metal roof is painted from above with a black absorbent paint for more intense sunlight absorption to further heat the air under the roof. The hot waste pipe, the warm half of the rotary regenerative heat exchanger and the hot supply pipe are provided with thermal insulation on the outer surface to reduce heat loss.

Tento soubor vzduchotechnických zařízení získává teplo z odpadního vzduchu odcházejícího komínem, dále skupenské teplo z vody zkondenzované v regeneračním procesu, teplo, které produkují všechna zařízení uvnitř sušárny a navíc získává teplo ze sluncem ohřáté plechové střechy celé budovy. Toto získané teplo předává prostřednictvím sekundárního vzduchu přes spalovací komoru zpět do procesu sušení. Zařízení je jednoduché, investičně nenáročné,This set of ventilation equipment extracts heat from the waste air leaving the chimney, the latent heat from the water condensed in the regeneration process, the heat produced by all the equipment inside the dryer, and the heat from the sun-heated sheet metal roof of the building. This heat is transferred through the combustion chamber back to the drying process via the secondary air. The device is simple, investment-friendly,

254 066 vykazuje vysokou tepelnou účinnost, nevyžaduje následné investice a jeho návratnost je velmi krátké. Ve svých důsledcích přispívá k podstatnému snížení spotřeby topného média na výrobu 1 t úsušků. Celková účinnost zařízení je vyšší než 60 %, což u sušáren s max. výkonem hořáku 2 000 000 kcal/h představuje tepelný zisk 1 200 000 kcal/b , což je téměř 1 400 kW.254 066 shows high thermal efficiency, does not require subsequent investment and its return is very short. As a result, it contributes to a significant reduction in the consumption of heating medium for the production of 1 ton of dry matter. The overall efficiency of the equipment is higher than 60%, which in the case of dryers with a maximum burner output of 2,000,000 kcal / h represents a heat gain of 1,200,000 kcal / b, which is almost 1,400 kW.

Příkladné provedení vynálezu je vyobrazeno na přiložených výkresech, kde slabými čarami je znázorněno stávající zařízení sušárny a silnými čarami zařízení podle vynálezu. Na obr. 1 a 2 je první alternativa s horizontálním souproudým regeneračním výměníkem uvnitř budovy. Obr. 1 je půdorys technologického zařízení sušárny. Obr. 2 je řez rovinou A-A, což je příčný řez budovou sušárny, vedený přes odprašovací komoru a komín. Na obr. 3 je druhá alternativa zařízení, kde je použit protiproudý regenerační výměník s rotorem vertikálně postaveným. Obr. 4 znázorňuje třetí alternativu zařízení podle vynálezu, kde je stávající odstředivý ventilátor umístěn nad hlavním cyklonem, takže postavení protiproudého regeneračního výměníku vychází výhodněji vně· budovy vedle komína a odprašovací komory. Na všech výkresech jsou kreslena pouze ta zařízení sušárny, která se dotýkají předmětu vynálezu. Ostatní zařízení kreslena nejsou.An exemplary embodiment of the invention is illustrated in the accompanying drawings, wherein the weak lines show the existing dryer apparatus and the thick lines of the apparatus of the invention. Figures 1 and 2 show a first alternative with a horizontal co-current regeneration exchanger inside the building. Giant. 1 is a plan view of the drying equipment technological apparatus. Giant. 2 is a cross-sectional view of the A-A plane, which is a cross-sectional view of the drier building, passing through the de-dusting chamber and chimney. Fig. 3 is a second alternative of the apparatus where a countercurrent regenerative heat exchanger is used with a vertically mounted rotor. Giant. 4 shows a third alternative of the device according to the invention, wherein the existing centrifugal fan is located above the main cyclone, so that the position of the upstream regenerative heat exchanger extends more preferably outside the building next to the chimney and the dusting chamber. In all drawings, only those drying apparatuses that touch the subject of the invention are drawn. Other devices are not drawn.

V budově sušárny 1 je spalovací komora j, která je na jedné straně opatřena hořákem 2 a na druhé straně kruhovým výstupem spalin 1$. Na tento výstup navazuje rotační sušící buben 6, který se na jedné straně dotýká výstupu spalin 14 a na druhé straně se pružně dotýká výstupního kruhového potrubí 15, které vyús’ íuje tangenciálně do hlavního cyklonu 8. Cyklon 8 je ve spodní části uzavřen rotačním turniketem se šrotovníkem 1} a v horní části odpadním vzduchovým potrubím 9, respektive odstředivým ventilátorem 10, podle toho, kterou alternativu uvažujeme. Ventilátor 10 má výtlak vyústěn do odprašovací komory 11. V horní Části odprašovací komory 11 je zabudováno horké odpadní potrubí 22, které je svým druhým koncem připojeno na první polovinu LjungstrOmova rotačního regeneračního tepelného výměníku 23. Z druhé strany je k této polovině připevněno chladné odpadní potrubí 24, jehož druhý konec je zabudován do komína 12 nad uzavírací klapku 21. Pod hřebenem plechové střechy 4, jejíž vnější povrch je dokován černou absorpční barvou 33 je připevněno rozdvojené studené přívodní potrubí 25,In the building of the drier 1 there is a combustion chamber 1, which is provided on one side with a burner 2 and on the other side with a circular flue gas outlet 10. This outlet is followed by a rotary drying drum 6, which on one side touches the flue gas outlet 14 and on the other side resiliently touches the outlet ring line 15, which flows tangentially into the main cyclone 8. The cyclone 8 is closed at the bottom by a rotary turnstile. 1 and in the upper part through the exhaust air duct 9 or the centrifugal fan 10, depending on which alternative we are considering. The fan 10 has an outlet leading to a dusting chamber 11. In the upper part of the dusting chamber 11 is built a hot waste pipe 22, which is connected at its other end to the first half of the Ljungström rotary regenerative heat exchanger 23. 24, the other end of which is built into the chimney 12 above the shut-off flap 21. Below the ridge of the sheet metal roof 4, the outer surface of which is docked with a black absorbent paint 33, is a bifurcated cold supply pipe 25,

254 066 opatřené regulovatelnými sacími otvory které je svedeno do druhé poloviny Ljungstrčmova rotačního regeneračního tepelného výměníku 2J. Z opačné strany je k této polovině napojené teplé přívodní potrubí 26, na které je na druhém konci připevněna regulační klapka 28, k ní tlumicí vložka 29 a sání odstředivého ventilátoru JO. Výfuk odstředivého ventilátoru JO je přes límec JI napojen na mezikruží sekundárního vzduchu spalovací komory J. Rotaci sušicího bubnu 6 zajiěluje pohon s variátorem 7. K zamezení tepelných ztrát jsou horké odpadní potrubí 22, teplé přívodní potrubí 26 a teplá polovina LjungstrOmova rotačního regeneračního výměníku 2J na vnějším povrchu opatřeny tepelnou izo« Μ» lácí 27· V horní části výstupu spalin 14 ze spalovací komory J je úpraven obdélníkový otvor, do kterého je zasazen konec vkladacího šnekového dopravníku 5. Usušená hmota odchází k dalšimu zpracování potrubím 16.254 066 provided with adjustable suction openings which are led into the second half of the Ljungstrom rotary regenerative heat exchanger 20. On the other hand, a warm supply line 26 is connected to this half, to which the control flap 28, the damping insert 29 and the suction of the centrifugal fan 10 are attached to the other end. The centrifugal fan exhaust 10 is connected via a collar 11 to the secondary air annulus of the combustion chamber J. The rotation of the drying drum 6 is driven by a variator 7 drive. In the upper part of the flue gas outlet 14 from the combustion chamber J, a rectangular opening is provided, into which the end of the feeding screw conveyor 5 is inserted. The dried material goes for further processing through the line 16.

Pro vlastní sušení se teplo získává ve spalovací komoře J, uprostřed které hoří plamen hořáku 2. Mezi. vnějším a vnitřním pláštěm spalovací komory J je přiváděn sekundární vzduch, který se se spalinami smísí a směs se ohřeje na vysokou teplotu - např. 900° C. Tato směs postupuje výstupem spalin 14 do otáčejícího se sušicího bubnu 6, přičemž do tohoto proudu padá čerstvá zelená hmota od vkládacího šnekového dopravníku 5 obdélníkovým otvorem shora do výstupu spalin 14. Směs zelené hmoty, horkého vzduchu a spalin prostupuje sušicím bubnem 6. Na konci sušícího bubnu odchází směs usušeného materiálu a odpadního vzduchu s absorbovanou vlhkostí výstupním kruhovým potrubím 15 do hlavního cyklonu 8, kde se odpadní vzduch a usušky odloučí. Usušená hmota padá v cyklonu dolů, odkud přes turniket se šrotovníkem lj odchází potrubím 16 k dalšímu zpracování. Lehčí odpadní vzduch odchází v horní části hlavního cyklonu 8 potrubím 9 a odstředivým ventilátorem 10 io odprašovací komory 11. Prostor mezi odprašovací komorou 11 a komínem 12 je uzavřen uzavírací klapkou 21, takže odpadní vzduch, zbaven části prachu, odchází horkým odpadním potrubím 22 do první poloviny Ljungstrčmova rotačního regeneračního tepelného výměníku 2J, kde předá svoje přebytečné teplo rotoru a odchází chladným odpadním potrubím 24 do komína 12 a do atmosféry. Čistý sekundární vzduch je nasáván pod hřebenem plechové střechy 4, kde se soustřeďuje veškerý teplý vzduch od jednotlivých zařízení, umístěnýchFor the drying itself, heat is obtained in the combustion chamber J, in the middle of which the burner flame 2 burns. secondary air is supplied through the outer and inner jacket of the combustion chamber, which is mixed with the flue gas and the mixture is heated to a high temperature - e.g. 900 ° C. This mixture passes through the flue gas outlet 14 into the rotating drying drum 6. the green mass from the feed screw conveyor 5 through a rectangular opening from the top to the flue gas outlet 14. The mixture of green matter, hot air and flue gas passes through the drying drum 6. At the end of the drying drum the mixture of dried material and exhaust air with absorbed moisture is discharged into the main cyclone 8 , where the exhaust air and drying towels are separated. The dried mass falls down in the cyclone, from where it passes through the turnstile with the grinder 1j through line 16 for further processing. The lighter exhaust air is discharged at the top of the main cyclone 8 via a duct 9 and a centrifugal fan 10 about the dust chamber 11. The space between the dust chamber 11 and the chimney 12 is closed by a shut-off flap 21 so that half of the Ljungström rotary regenerative heat exchanger 20, where it transfers its excess heat to the rotor and leaves through the cold waste line 24 to the chimney 12 and into the atmosphere. Clean secondary air is sucked under the ridge of the tin roof 4, where all the warm air from the individual devices located

254 066 v budově sušárny 1 a navíc teplý vzduch, od. sluncem ohřáté plechové střechy 4. Čistý teplejší vzduch proudí studeným přívodním po,trubím 25 k druhé polovině LjungstrOmova rotačního regeneračního «·«» tepelného výměníku 2J, kde odebere rotoru jeho naakumulované teplo a ohřátý na vyšší teplotu postupuje teplým přívodním potrubím 26, přes regulační klapku 28, tlumicí vložku 29 do sání odstředivého ventilátoru j50, který jej vhání přes límec ,1 do mezikruží dvou«.Μ plášřové spalovací komory 3, kde jako sekundární vzduch předá získané teplo zpět do procesu sušení.254 066 in the dryer building 1 plus warm air, from. The clean, warmer air flows through the cold inlet duct 25 to the other half of the Ljungström rotary regenerative heat exchanger 2J, where it removes its accumulated heat from the rotor, and heated to a higher temperature passes through the warm inlet duct 26 through the control flap. 28, a damping insert 29 into the intake of a centrifugal fan 50 that blows it through the collar 1 into the annular ring of the two shell combustion chambers 3, where, as secondary air, it transfers the recovered heat back to the drying process.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

254 066

and. Exhaust air heat recovery apparatus for heating fresh air in a continuous-feed stationary hot-air tumble drier, equipped with a dual-shell combustion chamber with an annular ring for the supply of large amounts of secondary air, characterized in that it consists of a rotary regenerative heat exchanger (23), the first half of which is connected to the hot and cold waste pipe (22, 24) and to the other half of the cold and hot supply pipe (25 »26), the hot waste pipe (22) being the top of the dusting chamber (11), in front of the shut-off flap (21) to the chimney (12), and the cold waste pipe is led by its other end above the shut-off flap (21) to the chimney (12); at its other end bifurcated, comprising a plurality of adjustable suction openings (34), is attached below the play The other end of the sheet metal roof (*) and the warm supply pipe (26) through the control flap (28), the damping insert (29) and the centrifugal fan (30) through the collar (31) into the annulus. combustion chambers (3).

Device according to claim 1, characterized in that the sheet metal roof (4) is top coated with a black absorbent paint (33) for more intense absorption of the sun's rays,

Device according to claim 1, characterized in that the hot waste line (22), the warm half of the rotary regenerative heat exchanger (23) and the hot supply line (26) are provided with thermal insulation (27) on the outer surface to reduce heat loss.