高效節能閉式循環噴霧乾燥方法與乾燥系統的製作方法

2023-09-23 02:57:40

專利名稱：高效節能閉式循環噴霧乾燥方法與乾燥系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及乾燥設備領域，尤其是閉式循環噴霧乾燥系統。
背景技術：
噴霧乾燥系統通常用來將液態溶液物料進行霧化、同時進行熱風乾燥，從而形成溶質粉末，通常分為開式噴霧乾燥系統和閉式噴霧乾燥系統。開式噴霧乾燥系統的尾氣直接向大氣排放，因尾氣溫度較高，通常在80 140°C，有些尾氣溫度甚至在200°C以上，故尾氣排放的過程中也排出了大量的熱能，排放出的熱能佔乾燥總能耗的40 70%，能耗成本非常高。閉式噴霧乾燥系統採用封閉的惰性氣體(通常為氮氣)循環系統，將乾燥過程中排出的尾氣進行溶劑回收後再次循環，從而避免粉塵對大氣的汙染，也避免發生燃燒或爆炸等安全事故，同時也拓寬了物料的溶劑使用範圍。現有的閉式噴霧乾燥系統如專利「CN200610038012. 9—閉式循環乾燥系統」所公
開的結構，其基本工作原理如圖1所示，系統尾氣中會產生大量高溫氣體，必須將這部分高溫尾氣進行再次冷凝，用於溶劑回收，這一過程需要大量能耗。然後將這一部分冷凝後的尾氣重新循環返回至加熱器中再次進行加熱。因而，目前的閉式循環乾燥系統中不僅需要在加熱過程中耗能，同時在冷凝過程中也需要耗能。因此現有噴霧乾燥系統的工作原理與工藝設備，其乾燥過程中的高能耗問題相當突出。

發明內容
本申請人針對上述現有閉式噴霧乾燥系統需要對尾氣先冷凝以回收溶劑，然後再重新加熱使用，導致能耗高的缺點，提供一種高效節能閉式循環噴霧乾燥方法與乾燥系統， 從而可以大大降低工作能耗，取得節能降耗、綠色環保的效果。本發明所採用的技術方案如下
一種高效節能閉式循環噴霧乾燥方法，噴霧乾燥塔對溶液進行乾燥、除塵分離器對乾燥塔尾氣實現固氣分離，尾氣冷凝器對除塵分離器尾氣進行冷凝，實現溶劑回收，利用除塵分離器尾氣對冷凝器尾氣進行預熱，預熱後的冷凝器尾氣與氣源氣體混合後加熱，輸入乾燥塔進行乾燥作業；降溫後的除塵分離器尾氣再進入冷凝器進行冷凝。一種高效節能閉式循環噴霧乾燥系統，噴霧乾燥塔、除塵分離器與尾氣冷凝器順序串聯，在除塵分離器與冷凝器之間增加設置餘熱換熱器，餘熱換熱器的冷媒通路中為冷凝器尾氣，冷媒出口連通至加熱器，而熱媒通路中為除塵分離器尾氣，熱媒出口連通至冷凝器的熱媒入口。其進一步特徵在於所述餘熱換熱器為管式換熱器結構，除塵分離器尾氣自下而上通過管程，冷凝器尾氣自上而下通過殼程，在餘熱換熱器底部設置有溶劑回收通路。本發明的有益效果如下
本發明在常規的閉式循環噴霧乾燥系統的分離器與冷凝器之間增加設置餘熱換熱器， 將分離器尾氣作為熱媒對冷凝器輸出的尾氣進行預熱，同時也有效降低了進入冷凝器的尾氣溫度，充分利用了尾氣本身的熱能，一舉兩得，同時實現了氣體加熱、溶劑冷凝兩方面的節能；節能效果明顯。通過實際運行對比，相同機組可節能30%以上。以5000m3/h風量的機組為例，每小時可節電至少100KW，大大降低了乾燥機運行成本，具有顯著的經濟效益和社會效益。


圖1為現有的閉式噴霧乾燥系統的工作原理圖。圖2為本發明的工作原理圖。圖3為本發明的乾燥系統的示意圖。圖4為本發明的餘熱換熱器的結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式
。如圖2、圖3所示，本發明所述的高效節能閉式循環噴霧乾燥系統的噴霧乾燥塔2 從塔體頂部的供液管1進行溶液供給，同時從塔體頂部通入經過加熱器7加熱的惰性氣體 9，惰性氣體9的溫度為160 200°C，溶液通過霧化器的霧化後形成霧滴，在熱空氣的乾燥作用下，霧滴中的溶劑蒸發形成固體微粒；乾燥塔尾氣11通過抽風管道，進入旋風分離器3 進行固氣分離；旋風分離器尾氣12隨後進入後續布袋除塵器4，進一步對殘留的小部分固體顆粒進行過濾與收集。本發明在常規的閉式循環噴霧乾燥系統的固氣分離器與冷凝器6之間設置有餘熱換熱器5，餘熱換熱器5直接利用布袋除塵器尾氣13作為熱媒，對冷凝尾氣14進行換熱。 如圖4所示，餘熱換熱器5的結構與常規的管式換熱器相類似，圓柱形筒體筒壁設置有保溫層5-3，筒體由上下管板5-9分隔為上筒體5-1、中筒體5-4與下筒體5_6，管束5_2均布在中筒體5-4腔體內，與上筒體5-1與下筒體5-6形成換熱通路一(稱之為管程)，而管束5-2 外部的中筒體5-4形成換熱通道二(稱之為殼程)。實際工作時，布袋除塵器尾氣13的氣體溫度約為80 90°C，從熱媒進口 5-7進入下筒體5-6，並沿著管束5_2自下而上通過管程；同時，從後部冷凝器6輸出的冷凝尾氣14 (0 10°C)從餘熱換熱器5的上部的待預熱氣體進口 5-10進入，自上而下通過殼程，在管束5-2的管壁進行熱交換，溫度升高至50°C左右的預熱尾氣16從預熱氣體出口 5-5輸出，而管束5-2內部的氣體溫度降至50°C左右，匯集至上筒體5-1並通過熱媒出口 5-8輸出換熱後尾氣15進入冷凝器6。冷凝器6的基本結構與餘熱換熱器5相同，換熱後尾氣15進入冷凝器6的上筒體並通過管程向下流動，冷媒(通常採用冷凍水)從冷媒入口 6-2進入，並從冷媒出口 6-3流出，自下而上通過殼程，對管束內的換熱後尾氣(50°C左右)冷卻為冷凝尾氣14 (0 10°C) 並輸入至餘熱換熱器5進行預熱。餘熱換熱器5與冷凝器6的底部設置有溶劑出口，尾氣冷凝後析出的溶劑從溶劑出口流出並匯入溶劑收集器17中。預熱尾氣16 (50°C左右)與氮氣氣源10 (室溫)相混合，通過加熱器7進行加熱， 升溫至160 200°C的混合氣體9，輸入噴霧乾燥塔2進行乾燥作業。整套閉式循環噴霧乾燥系統由控制模塊8進行控制。應用本發明餘熱利用技術的閉式循環噴霧乾燥機組，在實際運行中所測得的數據如下
運行條件為乾燥系統以5000m7h風量，溶劑為異丙醇為例，進塔氣體溫度150°C， 出塔氣體溫度85°C，餘熱利用換熱器出口溫度50°C，冷凝塔出口溫度0°C，異丙醇蒸發量 200kg/h ； Q1 Q2 Q3 Q4 為實測值。則
(1)加熱系統節省能耗ΔQ熱=Q1-Q3= 48522. 2Kal/h
(2)冷凝系統節省能耗AQ^Q2-Q4=38258. 06 Kal/h
(3)節能效果
η =(八0熱 + 八0冷)/(仏+%)11000/0
=86780. 26/ 272144.5 χ100% =31. 88%
其中=Q1為現有技術的加熱能耗，仏為本發明的加熱能耗，AQs為兩者的差值， 即利用餘熱後節省的加熱能耗；
( 為現有技術的冷凝能耗，A為本發明的冷凝能耗，AQit為兩者的差值， 即利用餘熱後節省的冷凝能耗； η為節能效率。通過以上數據對比，利用本發明的餘熱回收技術，可以節能30%以上。以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的範圍參見權利要求，在不違背本發明精神的情況下，本發明可以作任何形式的修改。
權利要求
1.一種高效節能閉式循環噴霧乾燥方法，噴霧乾燥塔對溶液進行乾燥、除塵分離器對乾燥塔尾氣實現固氣分離，尾氣冷凝器對除塵分離器尾氣進行冷凝，實現溶劑回收，其特徵在於利用除塵分離器尾氣對冷凝器尾氣進行預熱，預熱後的冷凝器尾氣與氣源氣體混合後加熱，輸入乾燥塔進行乾燥作業；降溫後的除塵分離器尾氣再進入冷凝器進行冷凝。
2.一種按照如權利要求1所述方法進行工作的高效節能閉式循環噴霧乾燥系統，噴霧乾燥塔(2)、除塵分離器與尾氣冷凝器(6)順序串聯，其特徵在於在除塵分離器與冷凝器 (6)之間增加設置餘熱換熱器(5)，餘熱換熱器(5)的冷媒通路中為冷凝器尾氣，冷媒出口連通至加熱器(7)，而熱媒通路中為除塵分離器尾氣，熱媒出口連通至冷凝器(6)的熱媒入
3.按照權利要求2所述的高效節能閉式循環噴霧乾燥系統，其特徵在於所述餘熱換熱器(5 )為管式換熱器結構，除塵分離器尾氣自下而上通過管程，冷凝器尾氣自上而下通過殼程，在餘熱換熱器(5)底部設置有溶劑回收通路。
全文摘要
本發明公開了一種高效節能閉式循環噴霧乾燥方法與乾燥系統，噴霧乾燥塔、除塵分離器與尾氣冷凝器順序串聯，在除塵分離器與冷凝器之間增加設置餘熱換熱器，餘熱換熱器的冷媒通路中為冷凝器尾氣，冷媒出口連通至加熱器，而熱媒通路中為除塵分離器尾氣，熱媒出口連通至冷凝器的熱媒入口。本發明將分離器尾氣作為熱媒對冷凝器輸出的尾氣進行預熱，也有效降低了進入冷凝器的尾氣溫度，充分利用了尾氣本身的熱能，一舉兩得，同時實現了氣體加熱、溶劑冷凝兩方面的節能；節能效果明顯。通過實際運行對比，相同機組可節能30%以上，大大降低了乾燥機運行成本，具有顯著的經濟效益和社會效益。
文檔編號B01D1/30GK102500116SQ201110297610
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者張冬毅, 王洪祥, 錢東明 申請人:無錫市群徵乾燥設備有限公司