吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)烘干物料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)，包括吸收子系統(tǒng)、再生子系統(tǒng)、蒸汽引射器和烘干機(jī)；吸收子系統(tǒng)包括吸收器、蒸發(fā)受熱面管、汽包；再生子系統(tǒng)包括一效再生器、中間再生器和末效再生器；末效再生器為開式；吸收器至少具有氣側(cè)進(jìn)、出口和溶液進(jìn)、出口四個接口，氣側(cè)進(jìn)口與烘干機(jī)的排氣口相連，氣側(cè)出口與烘干機(jī)的進(jìn)風(fēng)口相連；溶液進(jìn)口與末效再生器溶液出口相連，溶液出口與一效再生器入口相連；蒸發(fā)受熱面管進(jìn)出口均與汽包相連；汽包內(nèi)設(shè)汽水分離器蒸汽出口與蒸汽引射器相連；蒸汽引射器出口與烘干機(jī)相連，高壓入口連外來蒸汽，低壓入口與汽包相連。本發(fā)明具有能大幅降低烘干能耗，并回收烘干機(jī)的排氣廢熱、生產(chǎn)烘干熱源蒸汽的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)烘干物料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域，涉及一種采用溶液吸收方法，回收烘干機(jī)排熱來生產(chǎn)烘干熱源蒸汽的節(jié)能裝置，具體涉及一種吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)烘干物料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]烘干是工業(yè)領(lǐng)域常用的生產(chǎn)工藝，同時也是能耗強(qiáng)度較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。烘干過程可簡述為:濕物料進(jìn)入烘干機(jī)，在烘干機(jī)中被熱載體(蒸汽、熱風(fēng)、導(dǎo)熱油等)加熱，水分蒸發(fā)，為維持烘干機(jī)內(nèi)理想的烘干速率，蒸發(fā)出來的水分被源源不斷地送入烘干機(jī)的新鮮干空氣排出烘干機(jī)，以維持烘干環(huán)境中較低的相對濕度，從而保證一定的傳質(zhì)推動力，水分及空氣最終以濕熱空氣的形式排出。典型烘干過程所消耗的能量絕大部分最終以濕熱空氣的形式排放到大氣中，烘干機(jī)的排氣熱損可以占到了整個工藝能耗的80%以上。因此，烘干排氣具有很大的余熱利用潛力。而傳統(tǒng)的熱量回收方法以熱交換為主，一般來說烘干排氣溫度相對比較低，采用熱交換會進(jìn)一步降低回收能量的溫度，從而降低其可用性。此外，排氣中大量的能量以水蒸汽潛熱的形式存在，采用熱交換回收潛熱，需將溫度降低至露點(diǎn)以下，進(jìn)一步降低了回收能量的溫度，經(jīng)濟(jì)性較差

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能大幅降低烘干能耗、并能回收烘干機(jī)的排氣廢熱，生產(chǎn)烘干熱源蒸汽的吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目標(biāo)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)，包括用于液態(tài)吸濕劑再生的再生子系統(tǒng)、用于加熱產(chǎn)生水蒸氣的吸收子系統(tǒng)、用于補(bǔ)充外來蒸汽的蒸汽引射器和用于烘干物料的烘干機(jī)；
[0005]所述再生子系統(tǒng)包括一效再生器(第一級再生器)、若干級中間再生器(第二級再生器)和末效再生器(第三級再生器)；所述的末效再生器為其中的吸濕劑與環(huán)境空氣直接接觸的開式蒸發(fā)器；所述的吸收子系統(tǒng)包括吸收器、吸收器內(nèi)部的蒸發(fā)受熱面管、汽包(鍋筒);
[0006]所述吸收器至少具有氣側(cè)進(jìn)口(進(jìn)氣口)、氣側(cè)出口(出氣口)和溶液進(jìn)口、溶液出口四個接口，氣側(cè)進(jìn)口與烘干機(jī)的排氣口相連，氣側(cè)出口與烘干機(jī)的進(jìn)風(fēng)口相連；溶液進(jìn)口與末效再生器溶液出口相連，溶液出口與一效再生器入口相連；所述蒸發(fā)受熱面管進(jìn)出口均與汽包相連，蒸發(fā)受熱面管內(nèi)為水側(cè)通道，管外與吸濕劑、熱空氣接觸；所述汽包內(nèi)設(shè)置汽水分離器蒸汽出口(即汽水分離器的蒸汽出口)與蒸汽引射器相連；
[0007]所述蒸汽引射器(與噴射泵類似)出口與烘干機(jī)相連，高壓入口連接外來蒸汽，低壓入口與汽包相連。
[0008]本發(fā)明所述的一效再生器由外熱源即外來蒸汽加熱，蒸發(fā)出來的蒸汽用作加熱下級再生器(第二級再生器)的熱源；所述中間級再生器均由上一級的再生器蒸發(fā)出來的蒸汽加熱，無需外熱源；所述末效再生器為開式(開放式直接與外界空氣接觸)蒸發(fā)器，其中的吸濕劑與環(huán)境空氣直接接觸，由上一級再生器(第二級再生器)蒸發(fā)出來的蒸汽加熱。
[0009]本發(fā)明上述的吸收器可以采用填料吸收器、降膜吸收器或篩板吸收器等。
[0010]本發(fā)明還提供一種利用上述吸收式烘干排氣廢熱回收系統(tǒng)烘干物料的方法，運(yùn)行步驟:
[0011](I)烘干機(jī)中放置待烘干的物料，首先蒸汽引射器中的外來蒸汽進(jìn)入烘干機(jī)對物料加熱烘干；在烘干機(jī)的排氣口處設(shè)置有吸收器，吸收器中的液態(tài)吸濕劑與烘干機(jī)排氣口出來的排氣直接接觸，吸收排氣中的水分同時釋放水蒸汽潛熱提升吸濕劑的溫度并反過來加熱排氣；
[0012](2)將除濕后含濕量降低、溫度上升的排氣送至烘干機(jī)進(jìn)風(fēng)口取代新空氣，從而減少預(yù)熱空氣所需的能量；
[0013](3)在吸收器中布置蒸發(fā)受熱面管，用步驟(I)提升溫度后的吸濕劑加熱蒸發(fā)受熱面管內(nèi)的給水，同時給水吸收烘干機(jī)排氣中水分釋放的水蒸汽潛熱后變?yōu)轱柡驼魵?，通過汽包供給烘干機(jī)使用，從而減少烘干機(jī)對外來蒸汽的需求量；
[0014](4)吸收器中吸收烘干機(jī)排氣中水分后的吸濕劑進(jìn)入再生子系統(tǒng)中再生；
[0015](5)—效再生器中通入外來蒸汽加熱，所產(chǎn)生的二次蒸汽供下級再生器(即中間再生器)使用；末級再生器為開式運(yùn)行，其中的吸濕劑與環(huán)境空氣直接接觸，利用環(huán)境空氣中水蒸汽分壓低的特點(diǎn)，蒸發(fā)出水蒸汽，使得吸濕劑回到初始狀態(tài)(即未吸收烘干機(jī)排氣中水分之前的吸濕劑);
[0016]本發(fā)明中使用的吸濕劑為液態(tài)吸濕劑，所述液態(tài)吸濕劑要滿足以下條件:
[0017](I)飽和蒸汽壓隨濃度變化大:即溶液在較高的濃度、較低的溫度條件下，應(yīng)有較低的飽和水蒸氣分壓，有利于吸收水蒸氣；溶液在較高的溫度條件下，表面水蒸氣分壓力盡可能高于空氣的表面水蒸氣分壓力，有利于再生；
[0018](2)吸收器內(nèi)反應(yīng)迅速，濃溶液與氣體快速達(dá)到平衡，吸收器的放熱裝在分散混合和傳熱過程中應(yīng)足夠迅速，這一點(diǎn)應(yīng)該由流體高溶解度和低粘度特性滿足；
[0019](3)溶液各濃度下的結(jié)晶溫度較低。溶液濃度越高，吸水性能越強(qiáng)，但是高濃度的溶液溶液出現(xiàn)結(jié)晶，會導(dǎo)致管路堵塞，結(jié)晶限制了能使用的溶液濃度上限；
[0020](4)吸濕劑中的溶質(zhì)飽和蒸汽壓低，不易揮發(fā)；
[0021](5)無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好。
[0022]因此，本發(fā)明上述的液態(tài)吸濕劑為溴化鋰水溶液、氯化鋰水溶液、氯化鈣水溶液和烷基咪唑類離子液體水溶液中的任意一種或多種混合物。
[0023]作為優(yōu)選，所述的烷基咪唑類離子液體水溶液為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽水溶液或氯代1-乙基一 3-甲基咪唑水溶液。
[0024]液態(tài)吸濕劑的飽和蒸汽壓與其濃度密切相關(guān)，液態(tài)吸濕劑的濃度越高，則其飽和水蒸汽壓力越低，除濕效果越好；同時液態(tài)吸濕劑濃度越高，其吸收水蒸氣達(dá)到飽和時溫度越高，則傳熱管內(nèi)的水溫度越高；液態(tài)吸濕劑的選用濃度與濕熱空氣的溫度、含濕量，以及低溫蒸汽的飽和溫度、壓力密切相關(guān)，并且也與所要生產(chǎn)的高溫蒸汽的溫度有關(guān)。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):[0026](I)本發(fā)明采用液態(tài)吸濕劑吸收濕熱空氣中的水蒸氣，這種氣液換熱的方式明顯提高了傳熱效率，加快了傳熱速度；
[0027](2)采用開放式的熱質(zhì)交換，在較高溫度下充分回收烘干排氣中的水蒸氣潛熱，提高了系統(tǒng)的能量回收效率，并提升了廢熱回收的溫度；
[0028](3)吸收器中布置受熱面管，一方面產(chǎn)生蒸汽作為烘干的加熱熱源，另一方面降低吸收溫度，提高除濕效果；
[0029](4)采用多效再生器再生吸濕劑，降低吸濕劑再生的能耗；
[0030](5)末級再生器采取開式運(yùn)行方式，利用環(huán)境水蒸氣分壓較低的特點(diǎn)，降低了再生器熱源的溫度要求，同時實(shí)現(xiàn)吸濕劑濃度的效果；
[0031](6)采用蒸汽引射器，使再生器中產(chǎn)生的低壓蒸汽與高壓外來蒸汽混合，提高了烘干機(jī)熱源的加熱溫度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]附圖本發(fā)明吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)流程圖。
[0033]如圖所示:1.再生子系統(tǒng)，2、吸收子系統(tǒng)，3、蒸汽引射器，4、烘干機(jī)，5、吸收器，6、蒸發(fā)受熱面管，7、汽包(鍋筒)，8、一效再生器(第一級再生器)，9、中間再生器(第二級再生器)，10、末效再生器(第三級再生器)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)施例。
[0035]實(shí)施例:
[0036]以日干化450t初始含水率80%的污泥，最終干化含水率40%為例，改造前需
0.5MPa表壓的飽和蒸汽341.10t/d ;通過本發(fā)明的吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)，蒸汽耗量降低為176.78t/d，總節(jié)能率約為48%。其節(jié)能途徑為:1、高溫循環(huán)空氣代替了環(huán)境空氣，使干化熱量需求降低約18% ;2、吸收器中產(chǎn)生蒸汽，向烘干機(jī)提供熱量，該部分熱量約占原總需熱量52%，而這部分熱量實(shí)際上來自于排氣中的水蒸汽潛熱；3、通過再生子系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，再生子系統(tǒng)中額外增加耗熱僅占原總需熱量的22%。詳見計算表I。
[0037]結(jié)合附圖，具體運(yùn)行步驟為:
[0038](I)烘干機(jī)4中放置待烘干的物料(450t初始含水率80%的污泥)，首先蒸汽引射器3中的外來蒸汽進(jìn)入烘干機(jī)4對物料加熱烘干；在烘干機(jī)4的排氣口處設(shè)置有吸收子系統(tǒng)2，吸收子系統(tǒng)2中的吸收器5的氣側(cè)進(jìn)口與烘干機(jī)4的排氣口相連，吸收器5中的液態(tài)吸濕劑與烘干機(jī)4排氣口出來的排氣直接接觸，吸收排氣中的水分同時釋放水蒸汽潛熱提升吸濕劑的溫度并反過來加熱排氣；
[0039](2)將除濕后含濕量降低、溫度上升的排氣送至烘干機(jī)4進(jìn)風(fēng)口取代新空氣，從而減少烘干機(jī)中預(yù)熱空氣所需的能量；
[0040](3)在吸收器5中布置蒸發(fā)受熱面管6 (盤管)，用步驟(I)提升溫度后的液態(tài)吸濕劑加熱蒸發(fā)受熱面管內(nèi)的給水，同時給水吸收烘干機(jī)排氣中水分釋放的水蒸汽潛熱后變?yōu)轱柡驼魵?，通過與汽包7連通的蒸汽引射器3的低壓入口與外來蒸汽混合后供給烘干機(jī)4使用，從而減少烘干機(jī)對外來蒸汽的需求量；[0041](4)吸收器4中吸收烘干機(jī)排氣中水分后的液態(tài)吸濕劑進(jìn)入再生子系統(tǒng)I中再生；
[0042](5)再生子系統(tǒng)I中的一效再生器8中通入外來蒸汽加熱，所產(chǎn)生的二次蒸汽供下級再生器(即中間再生器9)使用；末級再生器10為開式運(yùn)行，其中的液態(tài)吸濕劑與環(huán)境空氣直接接觸，利用環(huán)境空氣中水蒸汽分壓低的特點(diǎn)，蒸發(fā)出水蒸汽，使得液態(tài)吸濕劑回到初始狀態(tài)即未吸收烘干機(jī)排氣中水分之前的液態(tài)吸濕劑，從而實(shí)現(xiàn)液態(tài)吸濕劑再生的循環(huán)利用。
[0043]附圖中κ- ,,為液態(tài)介質(zhì)走向，為氣態(tài)介質(zhì)走向。
[0044]表1.吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)表
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)，其特征在于:包括用于液態(tài)吸濕劑再生的再生子系統(tǒng)(I)、用于加熱產(chǎn)生水蒸氣的吸收子系統(tǒng)(2)、用于補(bǔ)充外來蒸汽的蒸汽引射器(3)和用于烘干物料的烘干機(jī)(4)； 所述的再生子系統(tǒng)(I)包括一效再生器(8)、若干級中間再生器(9)和末效再生器(10);所述的末效再生器(10)為其中的吸濕劑與環(huán)境空氣直接接觸的開式蒸發(fā)器； 所述的吸收子系統(tǒng)(2)包括吸收器(5)、吸收器內(nèi)部的蒸發(fā)受熱面管(6)、汽包(7); 所述吸收器(5)至少具有氣側(cè)進(jìn)口、氣側(cè)出口和溶液進(jìn)口、溶液出口四個接口，氣側(cè)進(jìn)口與烘干機(jī)(4 )的排氣口相連，氣側(cè)出口與烘干機(jī)(4 )的進(jìn)風(fēng)口相連；吸收器的溶液進(jìn)口與末效再生器(10)的溶液出口相連，吸收器的溶液出口與一效再生器(8)的入口相連；所述蒸發(fā)受熱面管(6)進(jìn)、出口均與汽包(7)相連，蒸發(fā)受熱面管(6)內(nèi)為水側(cè)通道，蒸發(fā)受熱面管(6)外與吸濕劑、熱空氣接觸；所述汽包(7)內(nèi)設(shè)置汽水分離器蒸汽出口與蒸汽引射器(3)相連； 所述蒸汽引射器(3)的出口與烘干機(jī)相連，高壓入口連接外來蒸汽，低壓入口與汽包(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的吸收器為填料吸收器、降膜吸收器或篩板吸收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收式烘干機(jī)排氣廢熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的一效再生器(8)由外熱源即外來蒸汽 加熱，蒸發(fā)出來的蒸汽用作加熱下級再生器即第二級再生器的熱源；所述中間再生器(9)均由上一級的再生器蒸發(fā)出來的蒸汽加熱，無需外熱源；所述末效再生器(10)為開式蒸發(fā)器，其中的吸濕劑與環(huán)境空氣直接接觸，由上級蒸汽加熱。
4.一種利用吸收式烘干排氣廢熱回收系統(tǒng)烘干物料的方法，其特征在于:步驟包括: (1)烘干機(jī)中放置待烘干的物料，首先蒸汽引射器中的外來蒸汽進(jìn)入烘干機(jī)對物料加熱烘干；在烘干機(jī)的排氣口處設(shè)置有吸收器，吸收器中的液態(tài)吸濕劑與烘干機(jī)排氣口出來的排氣直接接觸，吸收排氣中的水分同時釋放水蒸汽潛熱提升吸濕劑的溫度并反過來加熱排氣; (2)將吸收器中除濕后含濕量降低、溫度上升的排氣送至烘干機(jī)進(jìn)風(fēng)口取代新空氣，從而減少烘干機(jī)預(yù)熱空氣所需的能量； (3)在吸收器中布置蒸發(fā)受熱面管，用步驟(I)提升溫度后的液態(tài)吸濕劑加熱蒸發(fā)受熱面管內(nèi)的給水，同時蒸發(fā)受熱面管內(nèi)的給水吸收烘干機(jī)排氣中水分釋放的水蒸汽潛熱后變?yōu)轱柡驼魵猓ㄟ^汽包供給烘干機(jī)使用，從而減少烘干機(jī)對外來蒸汽的需求量； (4)吸收器中吸收烘干機(jī)排氣中水分后的液態(tài)吸濕劑進(jìn)入再生子系統(tǒng)中再生； (5)—效再生器中通入外來蒸汽加熱，所產(chǎn)生的二次蒸汽供下級再生器即中間再生器使用；末級再生器為開式運(yùn)行，其中的液態(tài)吸濕劑與環(huán)境空氣直接接觸，利用環(huán)境空氣中水蒸汽分壓低的特點(diǎn)，蒸發(fā)出水蒸汽，使得液態(tài)吸濕劑回到初始狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用吸收式烘干排氣廢熱回收系統(tǒng)烘干物料的方法，其特征在于:所述的液態(tài)吸濕劑為溴化鋰水溶液、氯化鋰水溶液、氯化鈣水溶液和烷基咪唑類離子液體水溶液中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用吸收式烘干排氣廢熱回收系統(tǒng)烘干物料的方法，其特征在于:所述的烷基咪唑類離子液體水溶液為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽水溶液或氯代1-乙基一 3-甲基咪唑 水溶液。
【文檔編號】F26B21/00GK103453750SQ201310383388
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】鄭皎, 陳光明, 葉碧翠, 胡長興, 李建新 申請人:寧波青杰低碳能源科技有限公司