一種多效乾燥工藝的製作方法

2023-05-11 00:27:41 1

專利名稱：一種多效乾燥工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種乾燥工藝，具體涉及一種利用換熱器進行高溫溼空氣與冷空氣換熱回收高溫高溼空氣能量的多效乾燥工藝。
背景技術：
乾燥是一種高能耗的單元操作之一。據統計，英國各行業乾燥能耗總和大約佔整個工業系統總能耗的8%，而我國的乾燥能耗佔整個工業能耗的比例比英國高一半，達12%。目前我國一般化學工業生產中乾燥能量利用率僅為20%-60%。目前很多學者進行了多級乾燥及廢氣回收過程的研究，提出部分廢氣與新鮮空 氣混合進預熱器加熱的多級多段乾燥方法。這些方案儘管在一定程度上提高了能量利用率，但廢氣和新鮮空氣直接混合極大降低了廢氣的能量品位，且大部分的廢氣(溫度為60-150°C，相對溼度為60%-90%)直接排放掉，回收這部分高溼廢氣熱量並使其具有較高的能量品位是一個很有前景也很有難度的節能任務。同時，這些廢氣的直接排空造成了以下影響一是排出的高溫溼空氣從視覺上造成汙染；二是廢氣的顆粒粉塵排放到大氣中汙染環境；三是廢氣餘熱未回收利用嚴重浪費能源。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種效率高、能耗少、無汙染，便於實現規模化生產的多效乾燥工藝。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種多效乾燥工藝，其特徵在於它以空氣為乾燥介質，與待乾燥物料直接接觸帶走水汽並提供熱量；多級連有換熱器和加熱裝置的乾燥室串聯構成模擬移動床操作模式，最後一級乾燥引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第二級的乾燥介質，倒數第二級引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第三級的乾燥介質，並依次類推，其一個具體間歇操作周期乾燥過程為
a.第I效乾燥將溼物料送入I號乾燥室，經中高溫空氣直接加熱乾燥；此中高溫空氣由冷空氣經換熱器與來自2號乾燥室第二效乾燥排出的二次中高溫溼空氣換熱所得；若經換熱器換熱後，空氣溫度達不到第一效熱空氣設定參數，則啟動輔助熱源加熱至設定空氣參數，反之，輔助熱源關閉；當物料被乾燥至第一效乾燥物料出口設定參數時第一效乾燥完成，此時將I號乾燥室標記為下一間歇過程的第二效乾燥；乾燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出I號第一效乾燥室，因此效二次空氣溫度較低，直接排出系統；
b.2號乾燥室為溼物料的第二效乾燥，此效待乾燥物料溫度、溼度等於第一效物料的出口溫度、溼度；此效物料的加熱空氣是冷空氣經由3號乾燥室第三效乾燥排出的二次高溫溼空氣經換熱器加熱所得；若經換熱器換熱後，空氣溫度達到第二效空氣的設定溫度，則輔助熱源關閉，反之，開啟輔助熱源將空氣加熱至設定溫度；當物料被乾燥至第二效乾燥物料出口設定參數時第二效乾燥完成，此時將2號乾燥室標記為下一間歇過程的第三效乾燥；乾燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出2號第二效乾燥室，送入換熱器加熱冷空氣為I號乾燥室第一效乾燥提供熱源；高溫溼空氣經換熱器與換熱器換熱後空氣溫度降低，部分水分冷凝，冷凝水由疏水排出系統排出，換熱後的空氣返回3號乾燥室的換熱器作為冷空氣使用；
c.其餘各乾燥過程如步驟b所述，最後一效乾燥所需高溫空氣，直接由輔助熱源加熱所得；且最後一效乾燥後，物料達到要求出料；此時乾燥室空出，重新加入溼物料標記為下一個間歇乾燥過程的第一效乾燥；各個乾燥室之間通過控制空氣的流向進行效間的轉換，對乾燥物料而言乾燥系統是模擬移 動床系統。所述每一級乾燥室內置有攪拌器，乾燥室空氣出口均設置有引風機。所述換熱器為極薄平板的板式換熱器。所述板式換熱器的板片人字形波紋板。所述板式換熱器的結構參數如下
波紋深2-2. 5_，對β角為30° 120°，波高為2-8_，波距為10-25_，板間距為2_8mm，板片厚為O. 3-0. 8mm，板片組合流道比例至少為2 :1，密封墊片，若換熱溫度低於150°C選擇三元乙丙橡膠，高於150°C選擇娃橡膠。所述板式換熱器在常壓無水蒸氣冷凝時空氣-空氣換熱係數為50W/ (m2 · °C )，當有水蒸氣冷凝時空氣-溼空氣換熱係數平均可達到200W/ (m2-0C),並且隨著水蒸氣冷凝量的增加，換熱係數增大。尤其是當二次高溫溼空氣經過換熱器與冷空氣換熱，高溫溼空氣溫度降至40-50°C時，所含水蒸汽大量冷凝，極大的增大了板式換熱器空氣-空氣換熱係數，使得所需換熱器的換熱面積大幅下降，從而使得空氣-空氣換熱得以工業化應用。所以所述換熱器能夠較好的利用高溫溼空氣餘熱，並且易於清洗，構造簡單，並且所需換熱器費用遠遠低於節省能量費用。本發明以板式換熱器進行溼空氣-空氣換熱和模擬移動床為手段，能實現物料乾燥過程二次高溫溼空氣餘熱維持較高品位回收利用。僅對末效乾燥室提供外加熱源加熱，用引風機將末效乾燥室中直接加熱後的熱溼空氣引出，並作為前一效冷空氣的熱源，經板式換熱器換熱，冷空氣被加熱到設定溫度送入前一效乾燥室進行乾燥；以此類推，逐效乾燥室排出的二次高溫熱溼空氣經換熱器換熱加熱冷空氣使餘熱回收利用，直至第一效乾燥室。物料中的溼分在各效乾燥室中不斷蒸發出水蒸氣經熱空氣帶走而逐漸被乾燥。最後一效乾燥後，物料達到乾燥要求移出，加入新的乾燥物料成為第一效乾燥，整個多效乾燥工藝流程是模擬移動床。各效乾燥室的高溫熱溼空氣經換熱器換熱後，為低溫空氣和冷凝水，冷凝水由疏水排出系統排出，低溫空氣可以由風機引入與到下一效乾燥的換熱器中做為冷空氣回用。本發明的有益效果是
(1)利用板式換熱器進行高溫溼空氣與冷空氣換熱回收廢氣能量，維持了較高的能量品位;
(2)操作中採用模擬移動床控制進行多效乾燥，利用對熱空氣的調度能夠實現乾燥餘熱回用，並且能使間歇乾燥過程連續生產，系統簡單可靠、節能環保；
(3)二次高溫溼空氣經過換熱器與冷空氣換熱，高溫溼空氣溫度降至40-45°C時，所含水蒸汽大量冷凝，極大的增大了板式換熱器空氣-空氣換熱係數，且冷空氣經加熱後溫度較高、溼度低，不易於在乾燥室中水蒸氣重新冷凝液化，防止了物料返潮；
(4)多效乾燥熱空氣能量很大部分得到回收，且乾燥所蒸發的水蒸氣至少有1/3可以冷凝回收，相比現有乾燥能量效率，可提高40%以上；
(5)物料應用性廣泛，尤其適合於漿狀物料；
(6)板式換熱器換熱係數大且適應性好、構造簡單、可拆卸、易清洗、價格低廉的；
(7)乾燥室設有攪拌裝置，物料不易粘結、受熱均勻、且為常壓乾燥，可用來乾燥熱敏性物質；
(8)便於控制調節，通過改變風量、物料在乾燥室的停留時間，輔助熱源的開關，均可達到乾燥產品的要求。


圖I是本發明二效乾燥實施例的工藝流程圖。圖2是本發明三效乾燥實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合兩個具體實施例來進一步說明本發明，但本發明不限於以下實施例。太陽能矽片切割液廢砂漿是切割液(PEG)和砂漿的混合物，需要對廢砂漿進行處理，回收其中的切割液和碳化矽微粉，返回到太陽能線切割機重新使用。可以得到優質合格的切割液和碳化矽微粉， 從而實現二次利用。其中矽砂(碳化矽微粉)回收需要乾燥。目前國內廠家矽砂乾燥過程為單級乾燥，產生的廢氣(超過100 °c度的高溫高溼空氣)直接排空。本發明以其二效和三效乾燥作為實施例。實施例I :
本實施例為二效乾燥的實例。如圖2所示，二效乾燥系統包括串聯的兩級乾燥系統。在一個操作周期內包括第一效乾燥室7，其乾燥介質出連接換熱器8的熱空氣進口，換熱器8的熱空氣出口連接引風機9，其乾燥介質進口連接換熱器4的冷空氣出口，換熱器4的冷空氣入口連接風機5，換熱器4和第一效乾燥室7之間的連接管道上設置有輔助熱源6 ;換熱器4的另一端熱空氣進口連接第二效乾燥室3的乾燥介質出口，換熱器4熱空氣出口經引風機I連接第二效乾燥室3的乾燥介質進口，在引風機I和第二效乾燥室7的乾燥介質進口間設置有輔助熱源2。所述各輔助熱源設有閉合控制閥，各引風機裝有流量調節閥。所述換熱器設有冷凝水採出裝置10。在一個操作周期內中具體工作流程如下
第一效乾燥的工藝流程第一效乾燥室7中的溼矽砂溫度為20°C，溼含量為50%。在乾燥室內置攪拌機的攪拌下，迅速被來自換熱器4的110°C高溫溼空氣加熱升溫並蒸發部分水分，水分被空氣經引風機5引出第一效乾燥室7，因溫度高於60°C可用於預熱冷空氣。當乾燥室物料溫度、溼含量等參數達到第一效乾燥設定參數時溫度為60°C，溼含量為30%，把第一效乾燥室7標記為下一操作周期的第二效乾燥室。此時矽砂得到了第一效乾燥。第一效乾燥過程中來自換熱器4的空氣若達到設定溫度110°C則輔助熱源6關閉，否則打開。第二效乾燥的工藝流程第二效乾燥室3中的60°C，溼含量為30%的矽砂在攪拌機的攪拌下，迅速被來自輔助熱源2加熱至180°C的高溫空氣加熱升溫並蒸發部分水分，水分蒸發在熱空氣中經引風機I引出進入換熱器4作為高溫溼空氣與20°C的新鮮空氣進行換熱，此高溫溼空氣冷凝降溫之後變成低溫空氣送入輔助熱源2作為冷空氣被加熱。冷凝水經冷凝水引出至冷凝水接收裝置10。當第二效乾燥室溫度、溼度參數達到二效設定參數溫度為100°C時，溼含量小於5%，矽砂完成了二效乾燥。矽砂得到了第二效乾燥由出料口移出，最終完成整個乾燥過程。由於第二效乾燥室3空出，重新裝入溼矽砂標記為下一操作周期的第一效乾燥室。實施例2:
本實施例為三效空氣乾燥過程的實例。如圖3所示，三效乾燥系統包括串聯的三級乾燥系統。在一個操作周期內包括第一效乾燥室11，其乾燥介質出口通過引風機13連接換熱器12的熱空氣進口，其乾燥介質進口連接換熱器8的冷空氣出口，換熱器8的冷空氣入口連接風機9，換熱器8和第一效乾燥室11之間的連接管道上設置有輔助熱源10 ;換熱器8的另一端熱空氣進口連接第二效幹 燥室7的乾燥介質出口，換熱器8熱空氣出口經引風機5與換熱器4的冷空氣入口相連，換熱器4的冷空氣出口連接第二效乾燥室7的乾燥介質進口，在換熱器4的冷空氣出口和第二效乾燥室7的乾燥介質進口間設置有輔助熱源6 ;換熱器4的另一端熱空氣進口連接第二效乾燥室3的乾燥介質出口，換熱器4熱空氣出口經引風機I連接第二效乾燥室3的乾燥介質進口，在引風機I和第二效乾燥室7的乾燥介質進口間設置有輔助熱源2。所述各輔助熱源設有閉合控制閥，各引風機裝有流量調節閥。所述換熱器設有冷凝水採出裝置14。在一個操作周期內中具體工作流程如下
第一效乾燥第一效乾燥室11中的20°C、溼含量50%的溼矽砂在攪拌機的攪拌下，迅速被來自換熱器8中溫空氣加熱升溫並蒸發部分水分，水分被空氣經引風機9帶出，因第一效廢氣溫度較低(60°C )直接排出系統。當乾燥室物料溫度達50°C、溼含量35%即第一效乾燥設定參數時第一效乾燥完成，把第一效乾燥室11標記為下一操作周期的第二效乾燥室。此時矽砂得到了第一效乾燥。第一效乾燥過程中來自換熱器8的空氣若達到設定溫度90°C則輔助熱源10關閉，否則打開。第二效乾燥第二效乾燥室7中的50°C、溼含量35%的矽砂在攪拌機的攪拌下，迅速被來自換熱器4的高溫空氣加熱升溫並蒸發部分水分，水分蒸發在熱空氣中經引風機5引出進入換熱器8作為高溫溼空氣與20°C的新鮮空氣進行換熱，此高溫溼空氣冷凝降溫之後變成低溫空氣送入換熱器4作為冷空氣被加熱，冷凝水經冷凝水引出至冷凝水接收裝置14。當第二效乾燥室溫度、溼度參數達到二效設定參數溫度為80°C、溼含量20%時，把第二效乾燥室7標記為下一操作周期的第三效乾燥室。矽砂得到了二效乾燥。第二效乾燥過程中來自換熱器4的空氣若達到設定溫度130°C則輔助熱源6關閉，否則打開。第三效乾燥第三效乾燥室3中的80°C、溼含量20%的矽砂在攪拌機的攪拌下，經180°C高溫空氣加熱，蒸發的水蒸氣被熱風經引風機I引出帶走，進入換熱器4作為130°C的高溼空氣與換熱器8循環的冷空氣進行換熱，高溫溼空氣冷凝降溫之後變成低溫空氣，因第三效為末效，乾燥介質所需溫度最高，因此冷凝降溫後的空氣直接經輔助熱源2加熱到設定溫度180°C進入第三效乾燥室，冷凝水經冷凝水引出至冷凝水接收裝置14。當乾燥室內各參數達到第三效設定溫度100°C、溼含量低於5%，矽砂得到了第三效乾燥由出料口移出，最終完成整個乾燥過程。由於第三效乾燥室3空出，重新裝入溼矽砂標記為下一操作周期的第一效乾燥室。同時經過二效、三效乾燥換熱器換熱效果經過實驗驗證得出結論本發明由於充分利用了多效乾燥室的二次熱溼空氣中水蒸氣的潛熱，比單級熱空氣乾燥節約40%的高品位能量，節能效果非常顯著。本發明所述板式換熱器，在無水蒸氣冷凝時空氣-空氣換熱係數為50W/ (m2 -0C ),當有水蒸氣冷凝時空氣-溼空氣換熱係數平均可達到200 ff/ (m2 · °C )，並且隨著水蒸氣冷凝量的增加，換熱係數增大。尤其是當二次高溫溼空氣經過換熱器與冷空氣換熱，高溫溼空氣溫度降至40-50°C時，所含水蒸氣大量冷凝，極大的增大了板式換熱器空氣-空氣換熱係數，所需換熱器的換熱面積大大降低，從而在工業應用中減少換熱器換熱面積和體積。所以所述換熱器能夠較好的利用高溫溼空氣餘熱，並且易於清洗，構造簡單，並且所需換熱器費用遠遠低於節省能量費用。 當然本發明的多效乾燥工藝和利用板式換熱器進行高溫溼空氣一空氣換熱技術包括但不限於上述實施例，本領域技術人員在本發明構思基礎上進行的簡單替換和延展，均屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種多效乾燥工藝，其特徵在於它以空氣為乾燥介質，與待乾燥物料直接接觸帶走水汽並提供熱量；多級連有換熱器和加熱裝置的乾燥室串聯構成模擬移動床操作模式，最後一級乾燥弓I出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第二級的乾燥介質，倒數第二級引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第三級的乾燥介質，並依次類推，其一個具體間歇操作周期乾燥過程為 a.第I效乾燥將溼物料送入I號乾燥室，經中高溫空氣直接加熱乾燥；此中高溫空氣由冷空氣經換熱器與來自2號乾燥室第二效乾燥排出的二次中高溫溼空氣換熱所得；若經換熱器換熱後，空氣溫度達不到第一效熱空氣設定參數，則啟動輔助熱源加熱至設定空氣參數，反之，輔助熱源關閉；當物料被乾燥至第一效乾燥物料出口設定參數時第一效乾燥完成，此時將I號乾燥室標記為下一間歇過程的第二效乾燥；乾燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出I號第一效乾燥室，因此效二次空氣溫度較低，直接排出系統； b.2號乾燥室為溼物料的第二效乾燥，此效待乾燥物料溫度、溼度等於第一效物料的出口溫度、溼度；此效物料的加熱空氣是冷空氣經由3號乾燥室第三效乾燥排出的二次高溫溼空氣經換熱器加熱所得；若經換熱器換熱後，空氣溫度達到第二效空氣的設定溫度，則輔助熱源關閉，反之，開啟輔助熱源將空氣加熱至設定溫度；當物料被乾燥至第二效乾燥物料出口設定參數時第二效乾燥完成，此時將2號乾燥室標記為下一間歇過程的第三效乾燥；乾燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出2號第二效乾燥室，送入換熱器加熱冷空氣為I號乾燥室第一效乾燥提供熱源；高溫溼空氣經換熱器與換熱器換熱後空氣溫度降低，部分水分冷凝，冷凝水由疏水排出系統排出，換熱後的空氣返回3號乾燥室的換熱器作為冷空氣使用； c.其餘各乾燥過程如步驟b所述，最後一效乾燥所需高溫空氣，直接由輔助熱源加熱所得；且最後一效乾燥後，物料達到要求出料；此時乾燥室空出，重新加入溼物料標記為下一個間歇乾燥過程的第一效乾燥；各個乾燥室之間通過控制空氣的流向進行效間的轉換，對乾燥物料而言乾燥系統是模擬移動床系統。
2.根據權利要求I所述的多效乾燥工藝，其特徵在於所述每一級乾燥室內置有攪拌器，乾燥室空氣出口均設置有引風機。
3.根據權利要求I所述的多效乾燥工藝，其特徵在於所述換熱器為極薄平板的板式換熱器。
4.根據權利要求I或3所述的多效乾燥工藝，其特徵在於所述板式換熱器的板片為人字形波紋板。
5.根據權利要求I或3所述的多效乾燥工藝，其特徵在於所述板式換熱器的結構參數如下波紋深2-2. 5_，對β角為30° 120°，波高為2-8_，波距為10-25_，板間距為2-8_，板片厚為O. 3-0. 8mm,板片組合流道比例至少為2:1。
全文摘要
本發明涉及一種多效乾燥工藝，其特徵在於它以空氣為乾燥介質，與待乾燥物料直接接觸帶走水汽並提供熱量；多級連有換熱器和加熱裝置的乾燥室串聯構成模擬移動床操作模式，最後一級乾燥引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第二級的乾燥介質，倒數第二級引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第三級的乾燥介質，並依次類推。本發明的工藝具有節能、高效、快捷、製造簡單的優點。
文檔編號F26B21/00GK102636014SQ20121012180
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者張偉濤, 張佩, 李紅, 胡仰棟, 胡城 申請人:青島海林電子材料科技有限公司