水循環式機械蒸汽再壓縮MVR乾燥系統及其方法與流程
2023-11-01 02:42:42
技術領域
本發明涉及一種乾燥系統，具體是一種水循環式機械蒸汽再壓縮MVR乾燥系統及其方法。
背景技術：
乾燥是工業生產中的重要工藝過程，在農業、食品、化工、陶瓷、醫藥、農副產品加工等幾乎所有產業領域都涉及乾燥環節。乾燥過程的能量需求較大，開發高效、節能型乾燥系統意義重大。
過熱蒸汽乾燥是近年來發展起來的一種全新乾燥方法，具有乾燥傳熱係數大、乾燥效率高、傳質阻力小、產品乾燥質量好等優點。過熱蒸汽的產生可採用加熱法或蒸汽壓縮法。機械蒸汽再壓縮MVR乾燥是指：由壓縮機對乾燥過程產生的二次蒸汽進行機械壓縮並達到過熱狀態，之後將過熱蒸汽再次用於乾燥過程的加熱。由於水蒸汽壓縮機的壓後過熱度相對較小，如果過熱蒸汽在乾燥物料的過程中過熱度消除，即達到飽和狀態，乾燥過程將無法繼續進行，物料甚至會出現被飽和蒸汽加溼結露等現象，乾燥物料很難獲得較低的含水率。
技術實現要素：
本發明的目的是針對上述已有技術存在的不足，提供了一種水循環式機械蒸汽再壓縮MVR乾燥系統及其方法。
一種水循環式機械蒸汽再壓縮MVR乾燥系統，其特徵在於：包括壓縮機，旋風除塵器，一級乾燥器，冷凝器，冷凝水罐，循環泵，二級乾燥器，空氣加熱器，循環風機；所述冷凝器具有蒸汽入口、蒸汽出口、循環水入口、循環水出口、冷凝水出口；第二乾燥器設置有循環水流道夾層，第二乾燥器具有空氣入口、空氣出口、循環水入口、循環水出口；空氣加熱器具有循環水入口、循環水出口、循環風入口、循環風出口；上述壓縮機的出口與第一乾燥器的入口相連，第一乾燥器的出口與旋風除塵器的入口相連，旋風除塵器的出口分成第一支路和第二支路，其中第一支路與冷凝器的蒸汽入口相連，冷凝器的蒸汽出口與上述第二支路一起與壓縮機的入口相連組成過熱蒸汽乾燥循環迴路；壓縮機出口至第一乾燥器的管道上還接有生蒸汽管；上述冷凝器的凝水出口與冷凝水罐入口相連，冷凝水罐出口經過循環泵與第二乾燥器的循環水入口相連，第二乾燥器的循環水出口與空氣加熱器的循環水入口相連，空氣加熱器的循環水出口與冷凝器的循環水入口相連，冷凝器的循環水出口與冷凝水罐入口相連，組成水循環迴路；上述二級乾燥器的空氣出口與空氣加熱器的循環風入口相連，空氣加熱器的循環風出口經過循環風機與二級乾燥器的空氣入口相連，組成空氣乾燥循環迴路；空氣乾燥循環迴路上分別設有排風閥與進風閥，進風閥進口位置設有進風風機；上述過熱蒸汽乾燥循環迴路與水循環迴路通過冷凝器耦合連接；水循環迴路與空氣乾燥循環迴路通過二級乾燥器及空氣加熱器耦合連接。
所述的水循環式機械蒸汽再壓縮MVR乾燥系統的乾燥方法，其特徵在於：系統啟動後，開啟生蒸汽加熱一級乾燥器內的物料，待物料被加熱至乾燥溫度後，關閉生蒸汽，並開啟壓縮機，一級乾燥器中物料水分氣化生成的二次蒸汽經旋風除塵器脫除所攜帶的粉塵等雜質後，一部分去往冷凝器冷凝液化，另一部分返回至壓縮機入口並與冷凝器出口的未凝蒸汽一起再次被壓縮機增壓升溫，形成具有一定過熱度的過熱蒸汽，之後過熱蒸汽進入一級乾燥器，並實現對待乾物料的熱質交換；當一級乾燥器內物料的含水率降至臨界含水率，即物料的恆溫乾燥過程結束時，將一級乾燥器內的物料轉移至二級乾燥器內，並將一級乾燥器內重新放入新物料；一級乾燥器內物料乾燥產生的水分在冷凝器處冷凝，並流入冷凝水罐，在循環泵的作用下，高溫冷凝水首先進入二級乾燥器的循環水流道夾層，通過熱傳導方式加熱物料，之後進入空氣加熱器，並加熱循環空氣，降溫後的循環水返回冷凝器回收一級乾燥器產生的二次蒸汽的冷凝潛熱；第二乾燥器內的空氣通過空氣加熱器被加熱升溫，在循環風機的作用下進入第二乾燥器並實現對物料的熱溼交換，當循環空氣的相對溼度增至設定值後，開啟排風閥與進風閥，排除系統中的高溼空氣，並補入新鮮的幹空氣;二級乾燥器內的物料乾燥通過循環水導熱加熱及空氣對流加熱的雙重作用下進行。
所述壓縮機可以為離心式壓縮機或螺杆式壓縮機或羅茨式壓縮機。
所述一級乾燥器和二級乾燥器）可以均為箱式乾燥器或滾筒乾燥器。
所述冷凝器可以為翅片管式換熱器或板式換熱器。
所述冷凝器可以為接觸式冷凝器，所述冷凝水出口和循環水出口可以為一個口。
所述空氣加熱器可以為翅片管式換熱器或板式換熱器。.
所述循環風機及進風風機可以均為軸流風機。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本發明的水循環式機械蒸汽再壓縮MVR乾燥系統，結合應用了過熱蒸汽乾燥技術與熱空氣乾燥技術。通過水循環系統回收過熱蒸汽乾燥循環蒸汽的凝結潛熱，循環水回收的熱量一部分通過熱傳導方式加熱二級乾燥器的物料，另一部分用於加熱空氣乾燥循環迴路的空氣，熱空氣在循環風機的帶動下通過對流方式加熱二級乾燥器的物料。降溫後的循環水返回至冷凝器被再次加熱升溫，同時實現對過熱蒸汽乾燥循環蒸汽的冷凝除溼。物料採用分段乾燥方式，物料的恆速乾燥在一級乾燥器內通過過熱蒸汽的對流加熱完成，物料的降速乾燥在二級乾燥器內通過循環水對物料的熱傳導加熱與熱空氣對物料的對流加熱的雙重作用下完成，系統具有乾燥速率快、節能高效、易於調控等特點。
附圖說明
圖1為實施例一的系統原理圖；
圖2為實施例一應用的二級乾燥器結構示意圖；
圖3為實施例二的系統原理圖；
圖4為實施例三的系統原理圖。
圖中，1為壓縮機，2為旋風除塵器，3為一級乾燥器，4為冷凝器，5為冷凝水罐，6為循環泵，7為二級乾燥器，8為空氣加熱器，9為循環風機，10為進風閥，11為進風風機，12為排風閥。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
實施例一：
圖1 為本發明的原理圖。水循環式機械蒸汽再壓縮MVR乾燥系統，包括壓縮機1，旋風除塵器2，一級乾燥器3，冷凝器4，冷凝水罐5，循環泵6，二級乾燥器7，空氣加熱器8，循環風機9，進風閥10，進風風機11，排風閥12。
系統由過熱蒸汽乾燥循環、水循環、空氣乾燥循環三個子迴路組成。由壓縮機1、一級乾燥器3、旋風除塵器2、冷凝器4依次首尾相連組成過熱蒸汽乾燥循環迴路，在此循環迴路上將旋風除塵器的出風口與壓縮機入口聯通，壓縮機出口至一級乾燥器的管路上設生蒸汽進管。所述冷凝器設有排水管，並通至冷凝水罐5。由冷凝水罐5、循環泵6、二級乾燥器7、空氣加熱器8、冷凝器4依次首尾相連組成水循環迴路。由二級乾燥器7、空氣加熱器8、循環風機9依次首尾相連組成空氣乾燥循環迴路，迴路上分別設有排風閥12與進風閥10，進風閥進口位置設有進風風機11。過熱蒸汽乾燥循環迴路與水循環迴路通過冷凝器耦合連接；水循環迴路與空氣乾燥循環迴路通過二級乾燥器及空氣加熱器耦合連接。
所述壓縮機1採用離心式壓縮機，一級乾燥器3採用箱式乾燥器，冷凝器4及空氣加熱器8採用翅片管式換熱器；如圖2所示，二級乾燥器採用箱式乾燥器，物料盤下部設置循環水流道夾層；循環風機9及進風風機11採用軸流風機。
本發明的工作原理如下：
系統啟動後，開啟生蒸汽加熱一級乾燥器3內的物料，待物料被加熱至乾燥溫度後，關閉生蒸汽，並開啟壓縮機1。一級乾燥器中物料水分氣化生成的二次蒸汽經旋風除塵器2脫除所攜帶的粉塵等雜質後，一部分去往冷凝器4冷凝液化，另一部分返回至壓縮機入口並與冷凝器出口的未凝蒸汽一起再次被壓縮機增壓升溫，形成具有一定過熱度的過熱蒸汽，之後過熱蒸汽進入一級乾燥器，並實現對待乾物料的熱質交換。當一級乾燥器內物料的含水率降至臨界含水率，即物料的恆溫乾燥過程結束時，將一級乾燥器內的物料轉移至二級乾燥器7內，並將一級乾燥器內重新放入新物料。一級乾燥器內物料乾燥產生的水分在冷凝器4處冷凝，並流入冷凝水罐5，在循環泵6的作用下，高溫冷凝水首先進入二級乾燥器通過熱傳導方式加熱物料，之後進入空氣加熱器8，並加熱循環空氣，降溫後的循環水返回冷凝器回收一級乾燥器產生的二次蒸汽的冷凝潛熱。二級乾燥器內的物料乾燥通過循環水導熱加熱及空氣對流加熱的雙重作用下進行。
實施例二：
系統原理如圖3所示，本實施例的系統組成與工作原理與實施例一相同。
本實施例中的壓縮機1採用螺杆式壓縮機，一級乾燥器3採用滾筒乾燥器，冷凝器4及空氣加熱器8採用板式換熱器，二級乾燥器7採用內置循環水夾層的滾筒乾燥器，循環風機9及進風風機11採用軸流風機。
實施例三：
系統原理如圖4所示，本實施例的系統組成與工作原理與實施例一相同。
本實施例中的壓縮機1採用羅茨式壓縮機；一級乾燥器3採用滾筒乾燥器；二級乾燥器7採用內置循環水夾層的滾筒乾燥器；冷凝器4採用接觸式冷凝器，回流的循環水噴入冷凝器，並與一級乾燥器產生的二次蒸汽直接接觸換熱，實現對蒸汽凝結潛熱的回收；空氣加熱器8採用翅片管式換熱器；循環風機9及進風風機11採用軸流風機。
本發明將物料的乾燥過程分為兩段完成，恆速乾燥段採用過熱蒸汽循環乾燥，降速乾燥段採用熱空氣循環乾燥。系統通過過熱蒸汽循環的高溫冷凝水加熱二級乾燥器內的物料及循環空氣。系統具有乾燥速率快、節能高效、易於調控等特點。
儘管上文結合附圖對本發明進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬於本發明的保護範圍。