一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统

摘要

本申请公开了一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，包括传导式干燥器、疏水阀、节流阀、闪蒸系统、压缩系统、缓冲罐、热水泵以及冷凝器，传导式干燥器热源蒸汽换热后的蒸汽冷凝水经疏水阀排出，经节流阀进入闪蒸系统闪蒸；传导式干燥器排出二次蒸汽经凝冷器的热通道换热后回收处理，冷凝器的冷通道热水换热生成冷凝换热蒸汽与闪蒸蒸汽汇合，经压缩系统加压升温去除过饱和，进传导式干燥器干燥物料。本申请能够同时回收二次蒸汽潜热和蒸汽冷凝水显热，降低干燥能耗，相比传统蒸汽为热源传导式干燥方法具有更好的节能效果；通过设置冷凝器，避免不凝性气体和杂质进入闪蒸和压缩系统，提高压缩机效率，保持系统洁净，实现稳定运行。

说明书

技术领域

本申请涉及节能技术领域，特别涉及一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，能够同时回收二次蒸汽和冷凝水废热。

背景技术

传导式干燥设备如桨叶干燥机、双锥回转干燥机等，常用热源主要有蒸汽、热水和导热油等，其中以蒸汽最为常见。在干燥过程中，蒸汽冷凝放热为冷凝水，含有大量可利用显热，同时干燥排出二次蒸汽含有丰富的潜热，如何合理利用二次蒸汽潜热和高温冷凝水显热对干燥节能具有重要意义。

国内外对二次蒸汽再利用做了大量研究，专利CN106669207A公开了一种高盐废水的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统及方法，通过合理布置，实现二次蒸汽的充分利用，获得稳定品质结晶盐的方法。专利CN108218187A公开了一种基于机械蒸汽再压缩MVR的污泥脱水干化一体机，通过隔膜压滤机和污泥干化单元实现污泥脱水和干燥，降低能耗提高效率。现阶段二次蒸汽再利用在蒸发浓缩行业有了广泛的应用并取得良好的节能效果。

冷凝水闪蒸节能技术也有相关研究，如专利CN108006608A公开了一种热水余热回收方法，主要采用多个闪蒸罐和压缩机，实现多级闪蒸和压缩，从而回收热水余热。

国内外对于单独的二次蒸汽再利用或者冷凝水闪蒸再利用都做了大量研究，而对于以蒸汽为热源的传导式干燥设备，干燥过程中同时产生二次蒸汽和冷凝水，对两种余热同时回收并未见相关研究，因此提出一种良好的热能回收方法具有积极意义。

本发明专利正是基于上述目的所作出的改进。

发明内容

本发明的目的主要是提高现有蒸汽为热源的传导式干燥设备能量利用率，提供一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统。

一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于包括传导式干燥器、疏水阀、节流阀、闪蒸系统、压缩系统、加湿喷淋系统、缓冲罐、热水泵、冷凝器以及喷淋泵，饱和蒸汽作为热源对传导式干燥器中的湿物料进行加热干燥，热源冷凝放热产生的蒸汽冷凝水由疏水阀排出，并经过节流阀后通过闪蒸系统进行闪蒸形成闪蒸蒸汽和热水；

湿物料中水分汽化形成的二次蒸汽由传导式干燥器顶部出气口排出，进入冷凝器的热通道被冷凝为二次蒸汽冷凝水后去后续处理；闪蒸系统排液分为三路，第一路热水由热水泵输送进入冷凝器的冷通道被加热为冷凝换热蒸汽，第二路热水由喷淋泵输出并对压缩系统排出的过热蒸汽进行喷淋，第三路去后续处理工序；

闪蒸系统排出的闪蒸蒸汽与来自冷凝器的冷凝换热蒸汽混合进入缓冲罐罐，缓冲罐内的混合蒸汽由压缩系统压缩成为过热蒸汽，过热蒸汽去过热后能用作传导式干燥器的热源；

喷淋泵输出的热水和压缩系统排出的过热蒸汽均通入所述加湿喷淋系统内，在加湿喷淋系统内热水对过热蒸汽进行喷淋加湿，使过热蒸汽变为饱和蒸汽并重新用于传导式干燥器的热源。

所述的一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于所述传导式干燥器上还连接有干燥器蒸汽进口管路，以便对传导式干燥器补充蒸汽，补充传导式干燥器所需热量。

所述的一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于所述闪蒸系统包括一级闪蒸罐，压缩系统包括一级压缩机，缓冲罐（5）的数量为1个。

所述的一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于所述闪蒸系统包括至少两级闪蒸罐，压缩系统包括至少两级压缩机，闪蒸罐、缓冲罐及压缩机三者的数量相同，以便对蒸汽冷凝水实现多级闪蒸和多级压缩。

所述的一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于传导式干燥器排出的蒸汽冷凝水通过疏水阀和节流阀后，从第一级闪蒸罐流到最后一级闪蒸罐进行多级闪蒸，最后一级闪蒸罐排液分为三路，第一路热水由热水泵输送进入冷凝器的冷通道被加热为冷凝换热蒸汽，第二路热水用于对压缩系统最终排出的过热蒸汽进行喷淋，第三路热水去后续处理工序；

每一级闪蒸罐排出的闪蒸蒸汽均通过一个闪蒸罐进入一个相应级数的压缩机压缩成为过热蒸汽；其中，冷凝器排出的冷凝换热蒸汽能与任意一级闪蒸蒸汽混合，并通过相应的闪蒸罐进入相应的压缩机压缩成为过热蒸汽。

所述的一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于当进行多级闪蒸和多级压缩时，除第一级之外的任意一级压缩机的排气口均由管路接入到前一级压缩机的进口（由此，第一级压缩机排出的过热蒸汽，即为压缩系统最终排出的过热蒸汽）。

如权利要求1所述的一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于对传导式干燥器供热饱和蒸汽温度在100℃以上。

所述的一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其特征在于在某些运行良好干燥系统中，补充蒸汽只在系统启动时需要，系统稳定运行时实现零补充；闪蒸排液能够实现零排放，实现闪蒸系统和压缩系统闭路循环。

相对于现有技术，本申请取得的有益效果是：

1、本申请能够同时回收二次蒸汽潜热和蒸汽冷凝水显热，提高干燥系统（即传导式干燥器）能量利用率，降低干燥能耗；通过设置间接接触式的冷凝器，避免不凝性气体和杂质进入闪蒸和压缩系统，提高压缩机效率，保持系统洁净，实现稳定运行；通过设置闪蒸罐，相比传统蒸发系统设备体积更小，传热效率高，管路系统更精简、减少管路堵塞，投资更小、操作方便、操作费用降低。

2、原本MVR体系中，压缩机为必需设备。如果采用列管式（间壁式换热器），需要另外使用冷源，操作费用就要增大；传热系数在200-500w/m

附图说明

图1是本申请一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统第一种示意图；

图2是本申请一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统第二种示意图；

图中：1-传导式干燥器；2-疏水阀；3-节流阀、4-闪蒸罐；5-缓冲罐；6-压缩机；7-冷凝器；8-热水泵；9-喷淋泵；10-蒸汽冷凝水；11-闪蒸排水；12-喷淋水；13-过热蒸汽；14-饱和蒸汽；15-二次蒸汽；16-二次蒸汽冷凝水；17-冷凝器进水；18-冷凝换热蒸汽；19-闪蒸蒸汽；20-混合蒸汽；21-补充蒸汽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例：对照图1-2

一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，包括传导式干燥器1、疏水阀2、节流阀3、闪蒸系统、压缩系统、缓冲罐5、热水泵8、冷凝器7、加湿喷淋系统和喷淋泵9，饱和蒸汽14作为热源对传导式干燥器1中的湿物料进行加热干燥，热源冷凝放热产生的蒸汽冷凝水10由疏水阀2排出，并经过节流阀3后通过闪蒸系统进行闪蒸形成闪蒸蒸汽19和热水。其中，加湿喷淋系统的设计可参照中国专利CN201220440234.4。

湿物料中水分汽化形成的二次蒸汽15由传导式干燥器1顶部出气口排出，并进入冷凝器7的热通道被冷凝为二次蒸汽冷凝水16后去后续处理；闪蒸系统排液分为三路，第一路热水作为冷凝器进水17由热水泵8输送进入冷凝器7的冷通道被加热为冷凝换热蒸汽18，第二路热水由喷淋泵9输送用于对压缩系统排出的过热蒸汽进行喷淋，第三路热水去后续处理工序。

闪蒸系统排出的闪蒸蒸汽19与来自冷凝器7的冷凝换热蒸汽18混合进入缓冲罐5，缓冲罐5内的混合蒸汽20由压缩系统压缩成为过热蒸汽13。

为了过热蒸汽13能够顺利地重新用于传导式干燥器1的热源，闪蒸系统排出的第二路热水作为喷淋水12通过喷淋泵9输送至加湿喷淋系统，同时过热蒸汽13也输送至加湿喷淋系统，第二路热水利用加湿喷淋系统对压缩系统排出的过热蒸汽13进行喷淋加湿，使过热蒸汽13变为饱和蒸汽14并重新用于加热对传导式干燥器1的热源。

进一步地，对传导式干燥器1上还连接有干燥器蒸汽进口管路，以便通过干燥器蒸汽进口管路对传导式干燥器1补充蒸汽21，补充传导式干燥器1所需热量。对照图1，过热蒸汽13利用加湿喷淋系统喷淋形成的饱和蒸汽14与补充蒸汽21混合后，一并通入到对传导式干燥器1的干燥器蒸汽进口管路中，作为热源使用。

对照图1中，闪蒸系统包括一级闪蒸罐4，压缩系统包括一级压缩机6，缓冲罐5的数量为1个。

对照图2中，闪蒸系统包括至少两级闪蒸罐4，压缩系统包括至少两级压缩机6，闪蒸罐4、缓冲罐5及压缩机6三者的数量相同，以便对蒸汽冷凝水10实现多级闪蒸和多级压缩。

当进行多级闪蒸和多级压缩时，传导式干燥器1排出的蒸汽冷凝水10通过疏水阀2和节流阀3后，从第一级闪蒸罐4流到最后一级闪蒸罐4进行多级闪蒸，最后一级闪蒸罐4排液分为三路，第一路热水由热水泵8输送进入冷凝器7的冷通道被加热为冷凝换热蒸汽18，第二路热水用于对压缩系统最终排出的过热蒸汽13进行喷淋，第三路热水去后续处理工序。每一级闪蒸罐4排出的闪蒸蒸汽19均通过一个闪蒸罐5进入一个相应级数的压缩机6压缩成为过热蒸汽13；其中，冷凝器7排出的冷凝换热蒸汽18能与任意一级闪蒸蒸汽混合，并通过一个闪蒸罐5进入一个相应的压缩机6压缩成为过热蒸汽13。

对照图2中，当进行多级闪蒸和多级压缩时，除第一级之外的任意一级压缩机6的排气口均由管路接入到前一级压缩机6的进口。

对照图1，在系统运行良好时，补充蒸汽21只需在系统启动时使用，在系统稳定运行时并不需要补充，同时闪蒸排液11实现零排放，实现闪蒸系统和压缩系统闭路循环。

进一步地，传导式干燥器供热饱和蒸汽温度在100℃以上。

实施例1（对照图1）：

一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其工作流程如下：

饱和蒸汽14作为热源对传导式干燥器1中的湿物料进行加热干燥，热源冷凝放热产生的蒸汽冷凝水10，传导式干燥器1排出蒸汽冷凝水10，经疏水阀2和节流阀3进入闪蒸罐4进行闪蒸形成闪蒸蒸汽19和热水。

传导式干燥器1中的湿物料被加热干燥，湿物料中水分汽化形成的二次蒸汽15由传导式干燥器1顶部出气口排出，并进入冷凝器7的热通道被冷凝为二次蒸汽冷凝水16后去后续处理。冷凝器7的冷通道通入热水，被加热为冷凝换热蒸汽18。

闪蒸蒸汽19与来自冷凝器7的冷凝换热蒸汽18混合，形成混合蒸汽20进入缓冲罐5，压缩机6将缓冲罐5中的混合蒸汽20抽出并压缩成为过热蒸汽13（过热蒸汽13即为高温高压过饱和蒸汽）。过热蒸汽13在加湿喷淋系统中被喷淋水12喷淋成为饱和蒸汽14，饱和蒸汽14再进入传导式干燥器1干燥物料。

其中，闪蒸罐4排水分三路，一路作为喷淋水12用于过热蒸汽13喷淋，一路用于在凝冷器7中与二次蒸汽15换热产生冷凝换热蒸汽18，最后一路多余热水去后续处理。补充蒸汽21根据需要进行开启或关闭。

实施例2（对照图2）：

一种蒸汽为热源的传导式干燥设备热能回收系统，其工作流程如下：

饱和蒸汽14作为热源对传导式干燥器1中的湿物料进行加热干燥，热源冷凝放热产生的蒸汽冷凝水10，传导式干燥器1排出蒸汽冷凝水10，经疏水阀2和节流阀3进入第一级闪蒸罐4进行闪蒸形成闪蒸蒸汽19和热水。

传导式干燥器1中的湿物料被加热干燥，湿物料中水分汽化形成的二次蒸汽15由传导式干燥器1顶部出气口排出，并进入冷凝器7的热通道被冷凝为二次蒸汽冷凝水16后去后续处理。冷凝器7的冷通道通入热水，被加热为冷凝换热蒸汽18。

第一级闪蒸罐4排出的闪蒸蒸汽19与来自冷凝器7的冷凝换热蒸汽18混合，形成混合蒸汽20进入第一级缓冲罐5，第一级压缩机6能够将第一级缓冲罐5中的混合蒸汽抽出并压缩成为过热蒸汽。

第一级闪蒸罐4排水进入第二级闪蒸罐4进行二次闪蒸，二次闪蒸产生的闪蒸蒸汽进入第二级缓冲罐5，第二级压缩机6将第二级缓冲罐5中的混合蒸汽抽出并压缩成为过热蒸汽13。

第二级压缩机6排出的蒸汽13与一级缓冲罐5排出的蒸汽混合，并一并进入一级压缩机6进口进行压缩， 一级压缩机6的出口排出压缩形成的过热蒸汽13。

第二级闪蒸罐4排水分三路，一路作为喷淋水12用于对一级压缩机6排出的过热蒸汽13进行喷淋，一路用于在凝冷器7中与二次蒸汽15换热产生冷凝换热蒸汽18，最后一路多余热水去后续处理。补充蒸汽21根据需要进行开启或关闭。

应用实施例1：

利用如图2所示结构的干燥系统与机械蒸汽再压缩系统干燥系统相同工况进行对比。

采用本申请的热能回收系统进行干燥时，饱和蒸汽选用温度为120℃的水蒸汽，饱和蒸汽作为热源对传导式干燥器中的湿物料进行加热干燥，传导式干燥器排出温度大约120℃的蒸汽冷凝水，蒸汽冷凝水然后进行一级闪蒸，形成温度95℃的闪蒸蒸汽，一级闪蒸排水进入二级闪蒸罐进行二级闪蒸形成温度75℃闪蒸蒸汽，剩余热水分为三部分排出，一部分吸收传导式干燥器顶部出气口排出的二次蒸汽的热量，产生冷凝换热蒸汽。二级闪蒸蒸汽经二级压缩机压缩为温度95℃蒸汽与冷凝换热蒸汽混合进入一级压缩机压缩形成压力200kPa、温度125℃的过热蒸汽，该过热蒸汽再通过另一部分闪蒸热水喷淋形成温度为120℃的饱和水蒸汽，饱和水蒸汽重新进传导式干燥器中。

采用本申请的热能回收系统，相对于机械蒸汽再压缩热泵干燥系统方式，能够回收约50%冷凝水显热，能够节约大致10%的饱和蒸汽。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。