固體顆粒物料高效乾燥設備的製作方法
2023-06-20 12:13:26 2
專利名稱：固體顆粒物料高效乾燥設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及將熱泵設備應用於蒸發領域，是一種固體顆粒物料高效乾燥設備。
背景技術：
物料的乾燥是將如糧食穀物、煤炭礦石等固體顆粒物料內含有的水分加熱為氣 態，屬於蒸發的一種，由於水的氣化需要吸收大量的熱，因此蒸發屬於高能耗的產業。目前 常用的乾燥手段是採用熱風加熱方法，通過燃燒或者電熱將空氣加熱後，鼓風吹過物料，使 其內部水分氣化實現乾燥脫水；但是這種熱交換方法的熱效率很低，通常只有20% 40%。 而且蒸發出來的水蒸氣由於溫度與被蒸發物料相近，根據熱力學定律，等溫介質無法與物 料實現熱交換，因此在工業中無法對這種小溫差低壓力的蒸氣進行有效利用，通常只能直 接排放，導致這些吸蓄了巨大氣化熱的水蒸氣不能被回收利用。這種粗放式的低端技術造 成了熱能的嚴重浪費，對於大蒸發量的生產工藝，沒有辦法降低煤電的剛性成本支出，也不 能實施節能減碳的重大目標。而且熱風乾燥技術應用於熱敏乾燥物料如玉米的乾燥過程 中，往往會發生風溫過熱而產生黑糊顆粒超標，澱粉和部分有益物質變性而喪失生物活性， 這種困擾糧食儲備企業幾十年的問題一直沒有能夠得到解決。熱風乾燥在糧食企業生產工 藝末端必須設置物料冷卻段，而此段風機降溫的結構必然消耗高端的電力資源，否則糧食 無法倉儲保管。在一些真空蒸發乾燥工藝中，需要大抽氣量真空泵，但是現有的普通真空泵由於 吸氣量有限，因此無法使用於巨大水蒸發容量的乾燥設備，更無法實現對水蒸氣的再利用。 蒸氣噴射壓縮器，又稱熱泵，工作介質主要是水蒸氣，工作時高壓氣流從噴嘴高速噴出，引 射噴嘴周圍的低壓氣體，兩股氣流在混合室和擴壓器內混合增壓，在消耗了一定工作氣體 的條件下，提高了從吸入口進入噴射器的低壓氣體壓力和溫度。噴射壓縮器結構簡單實用， 在工業上廣泛應用於製造和保持真空、低壓蒸氣再利用以及製冷領域。當噴射壓縮器在壓 縮比1.2，膨脹比大於10的工作參數段應用時，具有抽氣量巨大、消耗的工作蒸氣極低、能 效比極高等顯著優點，但是同樣由於壓縮比過低、排出口壓力低，因此抽出的大量小溫差低 壓力條件的水蒸氣不能在後段換熱管的介質管路內液化放熱，具體的說，從噴射壓縮器的 混合氣體出口輸出的低溫水蒸氣，在換熱管裡面受限制於管道內外小溫差和管道內低壓力 兩個具體條件限制，無法在換熱管管路內冷凝放熱，而以氣態跑到換熱管之外，因此無法將 被噴射壓縮器所聚集回收穫得的寶貴水蒸氣吸蓄的巨大氣化熱熱能利用。所以，噴射壓縮 器在此工況下只是單純的作為大抽氣量的真空泵進行應用，而熱能被白白的浪費，根本沒 有發揮熱泵的作用，不能達到既真空蒸發又熱泵換熱的雙重工藝目的。
發明內容
本申請人針對上述現有乾燥工藝中熱能利用率低，無法對大氣量、小溫差、低壓力 的水蒸氣進行有效利用等缺點，提供一種結構合理的固體顆粒物料高效乾燥設備，從而可 以對小溫差低壓力大氣量的水蒸氣進行回收利用，充分利用水的液化放熱，實現高效、低成本的蒸發生產目的。本發明所採用的技術方案如下
一種固體顆粒物料高效乾燥設備，由氣密的乾燥塔與開放式的預熱塔兩級組成，乾燥 塔頂部的抽真空口通過管道與蒸氣噴射壓縮器的吸入口連通，蒸氣噴射壓縮器的進氣口與 蒸氣爐的工作蒸氣連接，蒸氣噴射壓縮器的混合氣體排出口通過密閉增壓泵與乾燥塔內部 設置的換熱管入口相連通，換熱管出口與預熱塔內部設置的預熱管入口相連通，預熱管出 口端設置真空泵，在換熱管與預熱管的較低部位設置有冷凝水收集口。其進一步特徵在 於
所述密閉增壓泵為密閉風泵或密閉風機，採用變頻器或調磁電機進行調控。所述乾燥塔頂部入料口與底部出料口均設置高氣密洩料器，高氣密洩料器與一真 空泵連接保持外面進入洩料器氣壓小於或等於蒸發室內壓力。所述乾燥塔內部的換熱管與所述預熱塔內部的預熱管分解為若干路並聯的換熱 模組。所述蒸氣噴射壓縮器壓縮比為1. 2，膨脹比大於或等於10。所述換熱管與預熱管管路內部保持為恆定的低壓狀態3. 0 70Kpa，優選為5. 0 5. 6Kpa0所述密閉增壓泵的出口端氣體壓力比進口端壓力大1. 38 68Kpa，優選為4. 3 4. 5Kpa。本發明的有益效果如下
本發明巧妙的利用了水巨大的相變蓄熱與放熱能力，利用蒸氣壓縮器在此工作數據段 蒸氣消耗小、抽氣能力大的特性，與密閉風泵大風量且增壓的功能相結合，從而使低壓水蒸 氣在換熱管內液化放熱，顯著的提高了小溫差蒸發的熱效率，極大的降低了能源消耗，在完 成真空蒸發的同時實現了熱泵換熱的雙重工藝目的。根據實際運行，100KG工作蒸氣投入， 通過混合提高了吸入的蒸發水蒸氣溫度，然後通過風泵增壓調節出口混合蒸氣的壓力，可 以使約400KG混合氣體在換熱管內發生冷凝，從而使初期水分蒸發時保留並積蓄在蒸發水 蒸氣內的氣化熱，重新進入換熱管液化釋放熱能，從而使現有技術中被排放浪費掉的蒸發 水蒸氣的氣化熱能量得到循環反覆有效的再利用。本發明在乾燥塔前端設置了預熱塔，利用乾燥塔的換熱管內沒有充分液化的水蒸 氣對物料進行預熱，更加高效的利用了熱能，避免了熱能損耗。對比數據表明，傳統的熱風 加熱方法每噸煤可以乾燥30 40噸糧食穀物顆粒，而本發明的乾燥設備利用每噸煤可以 乾燥150噸糧食穀物顆粒，乾燥效率大大提高，煤電的剛性成本支出顯著減少；本發明的推 廣使用可以為國家每年節省規模可觀的煤炭資源，還可以減少相對應的巨額碳排放。本發 明的14°C 20°C低溫蒸發工藝，避免過熱熱風破壞物料的有益成分，可以解決糧食企業多 年的困惑；同時也不需要設置尾端降溫設施，可以減少設備投入，降低寶貴的電力成本支 出ο
圖1為本發明的工作原理圖。
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1所示，本發明由氣密的乾燥塔9與開放式的預熱塔11兩級組成，乾燥塔9 內部設置的換熱管7出口與預熱塔11內部設置的預熱管12入口相連通；在乾燥塔頂部設 置有抽真空口 6，通過管道與蒸氣噴射壓縮器2的吸入口 3相連通；蒸氣噴射壓縮器2的進 氣口 1與蒸氣爐16的工作蒸氣連接，蒸氣噴射壓縮器2的混合氣體出口 4通過密閉風泵5 或密閉風機與換熱管7的入口相連通，換熱管7在乾燥塔9內部分解為若干路並聯的換熱 模組；在預熱管12的出口設置有冷凝水收集口 17與真空泵15，冷凝水收集口 17與儲水桶 連接；密閉風泵5或密閉風機採用變頻器或調磁電機進行調節，為現有技術。乾燥塔9頂部 入料口與底部出料口均設置高氣密洩料器8，高氣密洩料器8與一真空泵連接，一方面保證 固體顆粒的連續輸入輸出，同時保證乾燥塔9內部的氣密性.保持外面進入洩料器氣壓小 於或等於蒸發室內壓力。本發明通過初級提升機13將物料輸送至預熱塔11的頂部敞口， 並通過二級提升機10將預熱後的物料提升至乾燥塔9頂部的輸入管道。實際工作時，先通過初級提升機13將物料輸送至預熱塔11的頂部敞口實現加料， 物料落入預熱塔11，在自重作用下下行並與預熱管12相接觸實現換熱；物料顆粒從預熱塔 11的底部流出並通過二級提升機10提升至乾燥塔9頂部的輸入管道。輸入管道上設置的 高氣密洩料器8，一方面保證固體顆粒的連續輸入，同時保證乾燥塔9內部的氣密性，不允 許空氣混入內部。固體顆粒物料在乾燥塔9內堆積，在自重作用下緩慢下行並充分與換熱 管7的外壁接觸實現換熱，物料內的水分受熱蒸發為水蒸氣揮發，乾燥後的物料通過乾燥 塔9底部的輸出管道與高氣密洩料器8輸出。蒸氣爐16加熱產生高溫水蒸氣(大於95°C)進入蒸氣噴射壓縮器2的進氣口 1， 蒸氣噴射壓縮器2具有極強的抽真空能力，將乾燥塔9內被蒸發出來的低溫水蒸氣(14 20°C)抽出。低溫水蒸氣從吸入口 3吸入，在混合室和擴壓器內與進氣口 1內吸入的高溫 水蒸氣混合增壓，然後通過密閉風泵5或密閉風機進行增壓1. 38 68Kpa、優選為4. 3 4. 5Kpa後進入換熱管7內部；在換熱管7中，混合蒸氣與外部物料的溫差為20度左右，而且 在風泵增壓作用下水蒸氣在換熱管加熱管路內壓力為3. 0 70Kpa、優選為5. 0 5. 6Kpa 等於該狀態下對應的飽和蒸氣壓，因此在換熱管7的管道中液化冷凝，通過冷凝水收集口 17進行收集。水蒸氣的液化冷凝產生大量的相變熱，通過換熱管7的管壁熱交換給外部物 料顆粒，使其內含水分受熱蒸發，並被抽出吸入至蒸氣噴射壓縮器的吸入口。少部分沒有 液化的水蒸氣繼續進入預熱塔11內部的預熱管12，與管外較冷的物料實現熱交換，液化冷 凝放熱，冷凝後的液態水通過冷凝水收集口 17進行收集。在預熱管12的出口端設置的真 空泵15和閥門14將換熱管7與預熱管12的管道內部控制保持為恆定的低壓狀態3. 0 70Kpao在一些氣溫比較高的地區，可以省略預熱塔11的設置，從而降低設備成本。本發 明不限於糧食的乾燥應用，通過更換乾燥塔9內部的物料，如礦石、煤炭等，也可以同樣應 用於相關乾燥領域。本發明利用具有極強抽真空能力的蒸氣噴射壓縮器對乾燥塔進行抽真空，在蒸氣 噴射壓縮器的出口端設置了密閉風泵或密閉風機，採用變頻器或調磁電機進行調節，使風 泵輸出至換熱管管道內的混合蒸氣壓力增壓，使其等於飽和蒸氣壓，從而在換熱管與預熱管管道內液化並釋放大量的相變熱。 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
1.一種固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於由氣密的乾燥塔與開放式的預熱塔 兩級組成，乾燥塔頂部的抽真空口通過管道與蒸氣噴射壓縮器的吸入口連通，蒸氣噴射壓 縮器的進氣口與蒸氣爐的工作蒸氣連接，蒸氣噴射壓縮器的混合氣體排出口通過密閉增壓 泵與乾燥塔內部設置的換熱管入口相連通，換熱管出口與預熱塔內部設置的預熱管入口相 連通，預熱管出口端設置真空泵，在換熱管與預熱管的較低部位設置有冷凝水收集口。
2.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述密閉增壓泵 為密閉風泵或密閉風機，採用變頻器或調磁電機進行調控。
3.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述乾燥塔頂部 入料口與底部出料口均設置高氣密洩料器。
4.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述乾燥塔內部 的換熱管與所述預熱塔內部的預熱管分解為若干路並聯的換熱模組。
5.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述蒸氣噴射壓 縮器壓縮比為1. 2，膨脹比大於或等於10。
6.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述換熱管與預 熱管管路內部保持為恆定的低壓狀態3. 0 70Kpa。
7.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述換熱管與預 熱管管路內部保持為恆定的低壓狀態5. 0 5. 6Kpa。
8.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述密閉增壓泵 的出口端氣體壓力比進口端壓力大1.38 68Kpa。
9.按照權利要求1所述的固體顆粒物料高效乾燥設備，其特徵在於所述密閉增壓泵 的出口端氣體壓力比進口端壓力大4. 3 4. 5Kpa。
全文摘要
本發明涉及一種固體顆粒物料高效乾燥設備，由氣密的乾燥塔與開放式的預熱塔兩級組成，乾燥塔頂部的抽真空口通過管道與蒸氣噴射壓縮器的吸入口連通，蒸氣噴射壓縮器的進氣口與蒸氣爐的工作蒸氣連接，蒸氣噴射壓縮器的混合氣體排出口通過密閉增壓泵與乾燥塔內部設置的換熱管入口相連通，換熱管出口與預熱塔內部設置的預熱管入口相連通，預熱管出口端設置真空泵。本發明巧妙的利用了水巨大的相變蓄熱與放熱能力，利用蒸氣壓縮器在此工作數據段蒸氣消耗小、抽氣能力大的特性，與密閉風泵大風量且增壓的功能相結合，從而使低壓水蒸氣在換熱管內液化放熱，顯著的提高了小溫差蒸發的熱效率，極大的降低了能源消耗。
文檔編號F26B7/00GK102072627SQ20111000367
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者劉志科 申請人:劉志科