吸收式烘干机排气废热回收系统及利用该系统烘干物料的方法
【专利摘要】本发明公开一种吸收式烘干机排气废热回收系统，包括吸收子系统、再生子系统、蒸汽引射器和烘干机；吸收子系统包括吸收器、蒸发受热面管、汽包；再生子系统包括一效再生器、中间再生器和末效再生器；末效再生器为开式；吸收器至少具有气侧进、出口和溶液进、出口四个接口，气侧进口与烘干机的排气口相连，气侧出口与烘干机的进风口相连；溶液进口与末效再生器溶液出口相连，溶液出口与一效再生器入口相连；蒸发受热面管进出口均与汽包相连；汽包内设汽水分离器蒸汽出口与蒸汽引射器相连；蒸汽引射器出口与烘干机相连，高压入口连外来蒸汽，低压入口与汽包相连。本发明具有能大幅降低烘干能耗，并回收烘干机的排气废热、生产烘干热源蒸汽的优点。
【专利说明】吸收式烘干机排气废热回收系统及利用该系统烘干物料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业节能领域，涉及一种采用溶液吸收方法，回收烘干机排热来生产烘干热源蒸汽的节能装置，具体涉及一种吸收式烘干机排气废热回收系统及利用该系统烘干物料的方法。
【背景技术】
[0002]烘干是工业领域常用的生产工艺，同时也是能耗强度较高的生产环节。烘干过程可简述为:湿物料进入烘干机，在烘干机中被热载体(蒸汽、热风、导热油等)加热，水分蒸发，为维持烘干机内理想的烘干速率，蒸发出来的水分被源源不断地送入烘干机的新鲜干空气排出烘干机，以维持烘干环境中较低的相对湿度，从而保证一定的传质推动力，水分及空气最终以湿热空气的形式排出。典型烘干过程所消耗的能量绝大部分最终以湿热空气的形式排放到大气中，烘干机的排气热损可以占到了整个工艺能耗的80%以上。因此，烘干排气具有很大的余热利用潜力。而传统的热量回收方法以热交换为主，一般来说烘干排气温度相对比较低，采用热交换会进一步降低回收能量的温度，从而降低其可用性。此外，排气中大量的能量以水蒸汽潜热的形式存在，采用热交换回收潜热，需将温度降低至露点以下，进一步降低了回收能量的温度，经济性较差
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能大幅降低烘干能耗、并能回收烘干机的排气废热，生产烘干热源蒸汽的吸收式烘干机排气废热回收系统。
[0004]为实现上述技术目标，本发明采用的技术方案为:一种吸收式烘干机排气废热回收系统，包括用于液态吸湿剂再生的再生子系统、用于加热产生水蒸气的吸收子系统、用于补充外来蒸汽的蒸汽引射器和用于烘干物料的烘干机；
[0005]所述再生子系统包括一效再生器(第一级再生器)、若干级中间再生器(第二级再生器)和末效再生器(第三级再生器)；所述的末效再生器为其中的吸湿剂与环境空气直接接触的开式蒸发器；所述的吸收子系统包括吸收器、吸收器内部的蒸发受热面管、汽包(锅筒);
[0006]所述吸收器至少具有气侧进口(进气口)、气侧出口(出气口)和溶液进口、溶液出口四个接口，气侧进口与烘干机的排气口相连，气侧出口与烘干机的进风口相连；溶液进口与末效再生器溶液出口相连，溶液出口与一效再生器入口相连；所述蒸发受热面管进出口均与汽包相连，蒸发受热面管内为水侧通道，管外与吸湿剂、热空气接触；所述汽包内设置汽水分离器蒸汽出口(即汽水分离器的蒸汽出口)与蒸汽引射器相连；
[0007]所述蒸汽引射器(与喷射泵类似)出口与烘干机相连，高压入口连接外来蒸汽，低压入口与汽包相连。
[0008]本发明所述的一效再生器由外热源即外来蒸汽加热，蒸发出来的蒸汽用作加热下级再生器(第二级再生器)的热源；所述中间级再生器均由上一级的再生器蒸发出来的蒸汽加热，无需外热源；所述末效再生器为开式(开放式直接与外界空气接触)蒸发器，其中的吸湿剂与环境空气直接接触，由上一级再生器(第二级再生器)蒸发出来的蒸汽加热。
[0009]本发明上述的吸收器可以采用填料吸收器、降膜吸收器或筛板吸收器等。
[0010]本发明还提供一种利用上述吸收式烘干排气废热回收系统烘干物料的方法，运行步骤:
[0011](I)烘干机中放置待烘干的物料，首先蒸汽引射器中的外来蒸汽进入烘干机对物料加热烘干；在烘干机的排气口处设置有吸收器，吸收器中的液态吸湿剂与烘干机排气口出来的排气直接接触，吸收排气中的水分同时释放水蒸汽潜热提升吸湿剂的温度并反过来加热排气；
[0012](2)将除湿后含湿量降低、温度上升的排气送至烘干机进风口取代新空气，从而减少预热空气所需的能量；
[0013](3)在吸收器中布置蒸发受热面管，用步骤(I)提升温度后的吸湿剂加热蒸发受热面管内的给水，同时给水吸收烘干机排气中水分释放的水蒸汽潜热后变为饱和蒸气，通过汽包供给烘干机使用，从而减少烘干机对外来蒸汽的需求量；
[0014](4)吸收器中吸收烘干机排气中水分后的吸湿剂进入再生子系统中再生；
[0015](5)—效再生器中通入外来蒸汽加热，所产生的二次蒸汽供下级再生器(即中间再生器)使用；末级再生器为开式运行，其中的吸湿剂与环境空气直接接触，利用环境空气中水蒸汽分压低的特点，蒸发出水蒸汽，使得吸湿剂回到初始状态(即未吸收烘干机排气中水分之前的吸湿剂);
[0016]本发明中使用的吸湿剂为液态吸湿剂，所述液态吸湿剂要满足以下条件:
[0017](I)饱和蒸汽压随浓度变化大:即溶液在较高的浓度、较低的温度条件下，应有较低的饱和水蒸气分压，有利于吸收水蒸气；溶液在较高的温度条件下，表面水蒸气分压力尽可能高于空气的表面水蒸气分压力，有利于再生；
[0018](2)吸收器内反应迅速，浓溶液与气体快速达到平衡，吸收器的放热装在分散混合和传热过程中应足够迅速，这一点应该由流体高溶解度和低粘度特性满足；
[0019](3)溶液各浓度下的结晶温度较低。溶液浓度越高，吸水性能越强，但是高浓度的溶液溶液出现结晶，会导致管路堵塞，结晶限制了能使用的溶液浓度上限；
[0020](4)吸湿剂中的溶质饱和蒸汽压低，不易挥发；
[0021](5)无毒、化学稳定性好。
[0022]因此，本发明上述的液态吸湿剂为溴化锂水溶液、氯化锂水溶液、氯化钙水溶液和烷基咪唑类离子液体水溶液中的任意一种或多种混合物。
[0023]作为优选，所述的烷基咪唑类离子液体水溶液为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐水溶液或氯代1-乙基一 3-甲基咪唑水溶液。
[0024]液态吸湿剂的饱和蒸汽压与其浓度密切相关，液态吸湿剂的浓度越高，则其饱和水蒸汽压力越低，除湿效果越好；同时液态吸湿剂浓度越高，其吸收水蒸气达到饱和时温度越高，则传热管内的水温度越高；液态吸湿剂的选用浓度与湿热空气的温度、含湿量，以及低温蒸汽的饱和温度、压力密切相关，并且也与所要生产的高温蒸汽的温度有关。
[0025]与现有技术相比，本发明具有以下优点:[0026](I)本发明采用液态吸湿剂吸收湿热空气中的水蒸气，这种气液换热的方式明显提高了传热效率，加快了传热速度；
[0027](2)采用开放式的热质交换，在较高温度下充分回收烘干排气中的水蒸气潜热，提高了系统的能量回收效率，并提升了废热回收的温度；
[0028](3)吸收器中布置受热面管，一方面产生蒸汽作为烘干的加热热源，另一方面降低吸收温度，提高除湿效果；
[0029](4)采用多效再生器再生吸湿剂，降低吸湿剂再生的能耗；
[0030](5)末级再生器采取开式运行方式，利用环境水蒸气分压较低的特点，降低了再生器热源的温度要求，同时实现吸湿剂浓度的效果；
[0031](6)采用蒸汽引射器，使再生器中产生的低压蒸汽与高压外来蒸汽混合，提高了烘干机热源的加热温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]附图本发明吸收式烘干机排气废热回收系统流程图。
[0033]如图所示:1.再生子系统，2、吸收子系统，3、蒸汽引射器，4、烘干机，5、吸收器，6、蒸发受热面管，7、汽包(锅筒)，8、一效再生器(第一级再生器)，9、中间再生器(第二级再生器)，10、末效再生器(第三级再生器)。
【具体实施方式】
[0034]下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
[0035]实施例:
[0036]以日干化450t初始含水率80%的污泥，最终干化含水率40%为例，改造前需
0.5MPa表压的饱和蒸汽341.10t/d ;通过本发明的吸收式烘干机排气废热回收系统，蒸汽耗量降低为176.78t/d，总节能率约为48%。其节能途径为:1、高温循环空气代替了环境空气，使干化热量需求降低约18% ;2、吸收器中产生蒸汽，向烘干机提供热量，该部分热量约占原总需热量52%，而这部分热量实际上来自于排气中的水蒸汽潜热；3、通过再生子系统的优化设计，再生子系统中额外增加耗热仅占原总需热量的22%。详见计算表I。
[0037]结合附图，具体运行步骤为:
[0038](I)烘干机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中的外来蒸汽进入烘干机4对物料加热烘干；在烘干机4的排气口处设置有吸收子系统2，吸收子系统2中的吸收器5的气侧进口与烘干机4的排气口相连，吸收器5中的液态吸湿剂与烘干机4排气口出来的排气直接接触，吸收排气中的水分同时释放水蒸汽潜热提升吸湿剂的温度并反过来加热排气；
[0039](2)将除湿后含湿量降低、温度上升的排气送至烘干机4进风口取代新空气，从而减少烘干机中预热空气所需的能量；
[0040](3)在吸收器5中布置蒸发受热面管6 (盘管)，用步骤(I)提升温度后的液态吸湿剂加热蒸发受热面管内的给水，同时给水吸收烘干机排气中水分释放的水蒸汽潜热后变为饱和蒸气，通过与汽包7连通的蒸汽引射器3的低压入口与外来蒸汽混合后供给烘干机4使用，从而减少烘干机对外来蒸汽的需求量；[0041](4)吸收器4中吸收烘干机排气中水分后的液态吸湿剂进入再生子系统I中再生；
[0042](5)再生子系统I中的一效再生器8中通入外来蒸汽加热，所产生的二次蒸汽供下级再生器(即中间再生器9)使用；末级再生器10为开式运行，其中的液态吸湿剂与环境空气直接接触，利用环境空气中水蒸汽分压低的特点，蒸发出水蒸汽，使得液态吸湿剂回到初始状态即未吸收烘干机排气中水分之前的液态吸湿剂，从而实现液态吸湿剂再生的循环利用。
[0043]附图中κ- ,,为液态介质走向，为气态介质走向。
[0044]表1.吸收式烘干机排气废热回收系统运行参数表
[0045]
【权利要求】
1.一种吸收式烘干机排气废热回收系统，其特征在于:包括用于液态吸湿剂再生的再生子系统(I)、用于加热产生水蒸气的吸收子系统(2)、用于补充外来蒸汽的蒸汽引射器(3)和用于烘干物料的烘干机(4)； 所述的再生子系统(I)包括一效再生器(8)、若干级中间再生器(9)和末效再生器(10);所述的末效再生器(10)为其中的吸湿剂与环境空气直接接触的开式蒸发器； 所述的吸收子系统(2)包括吸收器(5)、吸收器内部的蒸发受热面管(6)、汽包(7); 所述吸收器(5)至少具有气侧进口、气侧出口和溶液进口、溶液出口四个接口，气侧进口与烘干机(4 )的排气口相连，气侧出口与烘干机(4 )的进风口相连；吸收器的溶液进口与末效再生器(10)的溶液出口相连，吸收器的溶液出口与一效再生器(8)的入口相连；所述蒸发受热面管(6)进、出口均与汽包(7)相连，蒸发受热面管(6)内为水侧通道，蒸发受热面管(6)外与吸湿剂、热空气接触；所述汽包(7)内设置汽水分离器蒸汽出口与蒸汽引射器(3)相连； 所述蒸汽引射器(3)的出口与烘干机相连，高压入口连接外来蒸汽，低压入口与汽包(7)相连。
2.根据权利要求1所述的吸收式烘干机排气废热回收系统，其特征在于:所述的吸收器为填料吸收器、降膜吸收器或筛板吸收器。
3.根据权利要求1所述的吸收式烘干机排气废热回收系统，其特征在于:所述的一效再生器(8)由外热源即外来蒸汽 加热，蒸发出来的蒸汽用作加热下级再生器即第二级再生器的热源；所述中间再生器(9)均由上一级的再生器蒸发出来的蒸汽加热，无需外热源；所述末效再生器(10)为开式蒸发器，其中的吸湿剂与环境空气直接接触，由上级蒸汽加热。
4.一种利用吸收式烘干排气废热回收系统烘干物料的方法，其特征在于:步骤包括: (1)烘干机中放置待烘干的物料，首先蒸汽引射器中的外来蒸汽进入烘干机对物料加热烘干；在烘干机的排气口处设置有吸收器，吸收器中的液态吸湿剂与烘干机排气口出来的排气直接接触，吸收排气中的水分同时释放水蒸汽潜热提升吸湿剂的温度并反过来加热排气; (2)将吸收器中除湿后含湿量降低、温度上升的排气送至烘干机进风口取代新空气，从而减少烘干机预热空气所需的能量； (3)在吸收器中布置蒸发受热面管，用步骤(I)提升温度后的液态吸湿剂加热蒸发受热面管内的给水，同时蒸发受热面管内的给水吸收烘干机排气中水分释放的水蒸汽潜热后变为饱和蒸气，通过汽包供给烘干机使用，从而减少烘干机对外来蒸汽的需求量； (4)吸收器中吸收烘干机排气中水分后的液态吸湿剂进入再生子系统中再生； (5)—效再生器中通入外来蒸汽加热，所产生的二次蒸汽供下级再生器即中间再生器使用；末级再生器为开式运行，其中的液态吸湿剂与环境空气直接接触，利用环境空气中水蒸汽分压低的特点，蒸发出水蒸汽，使得液态吸湿剂回到初始状态。
5.根据权利要求4所述的利用吸收式烘干排气废热回收系统烘干物料的方法，其特征在于:所述的液态吸湿剂为溴化锂水溶液、氯化锂水溶液、氯化钙水溶液和烷基咪唑类离子液体水溶液中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的利用吸收式烘干排气废热回收系统烘干物料的方法，其特征在于:所述的烷基咪唑类离子液体水溶液为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐水溶液或氯代1-乙基一 3-甲基咪唑 水溶液。
【文档编号】F26B21/00GK103453750SQ201310383388
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】郑皎, 陈光明, 叶碧翠, 胡长兴, 李建新 申请人:宁波青杰低碳能源科技有限公司