СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2006 года по МПК F26B21/04 

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки различных видов сыпучих материалов, например зерна и т.д.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для сушки жома [А.с. №2219449, F 26 В 21/04, опубл. 20.12.03, Бюл. №35], которая содержит высокотемпературную и низкотемпературную сушилки с патрубками подвода и отвода теплоносителя, в качестве которого в высокотемпературной сушилке используют перегретый пар, а в низкотемпературной сушилке - воздух, двухсекционный теплообменник-утилизатор высокотемпературной сушилки и теплообменник-утилизатор низкотемпературной сушилки, теплообменник, трубопроводы: отвода отработанного перегретого пара из высокотемпературной сушилки во вторую секцию двухсекционного теплообменника-утилизатора с последующей подачей конденсата отработанного перегретого пара в первую секцию, а затем отвода его в атмосферу, циркуляции части отработанного перегретого пара с теплообменником, отвода конденсата ретурного пара из теплообменника во вторую секцию двухсекционного теплообменника-утилизатора высокотемпературной сушилки, выброса отработанного воздуха из низкотемпературной сушилки в атмосферу или подачи его в теплообменник-утилизатор, а затем выброса в атмосферу.

Известная установка имеет следующие недостатки:

- не обладает универсальностью и может быть использована только на сахарных заводах для сушки жома;

- отсутствие кондиционирования (осушения) отработанного воздуха в режиме замкнутого цикла с использованием теплонасосной установки не позволяет повысить энергетическую эффективность процесса с точки зрения максимального использования и рекуперации теплоты;

- не обеспечивает экологической чистоты производства, поскольку весь загрязненный отработанный воздух выбрасывается в атмосферу.

Технической задачей изобретения является увеличение степени использования теплоты отработанного воздуха за счет его рекуперации, повышение экологической чистоты процесса сушки и расширение функциональных возможностей сушильной установки.

Поставленная задача достигается тем, что в сушильной установке, содержащей последовательно соединенные высокотемпературную и низкотемпературную сушилки с патрубками подвода и отвода теплоносителя, в качестве которого в высокотемпературной сушилке используется перегретый пар, а в низкотемпературной сушилке - воздух, теплообменник-утилизатор высокотемпературной сушилки, трубопроводы: отвода отработанного перегретого пара в теплообменник-утилизатор, циркуляции части отработанного перегретого пара, отвода отработанного воздуха из низкотемпературной сушилки в теплообменник-утилизатор, отвода конденсата отработанного перегретого пара из теплообменника-утилизатора, вентиляторы, циклон для высокотемпературной сушилки, новым является то, что сушильная установка дополнительно снабжена теплонасосной установкой, состоящей из компрессора, конденсатора, терморегулирующего вентиля, двухпозиционного переключателя, испарителя, содержащего рабочую и резервную секции; пароперегревателем, установленным в трубопроводе циркуляции части отработанного перегретого пара, при этом трубопровод отвода отработанного воздуха из низкотемпературной сушилки включает циклон для низкотемпературной сушилки, рабочую секцию испарителя и конденсатор теплонасосной установки с последующей подачей отработанного воздуха в теплообменник-утилизатор и с возвратом его в низкотемпературную сушилку с образованием замкнутого контура, а трубопровод отвода отработанного перегретого пара дополнительно содержит трубопровод отвода части отработанного перегретого пара в резервную секцию испарителя, снабженную трубопроводом отвода конденсата отработанного перегретого пара, при этом двухпозиционный переключатель установлен на потоках отвода части отработанного перегретого пара в резервную секцию испарителя и подачи хладагента теплонасосной установки от терморегулирующего вентиля в рабочую секцию испарителя.

Предлагаемая сушильная установка схематично изображена на фиг.1, а на фиг.2 схема работы двухпозиционного переключателя.

Сушильная установка включает соединенные последовательно высокотемпературную сушилку 1 для окончательной сушки материала перегретым паром и низкотемпературную сушилку 2 для подсушки материала воздухом. Высокотемпературная сушилка содержит трубопровод 3 циркуляции отработанного перегретого пара с пароперегревателем 4 и вентилятор 5 для нагнетания перегретого пара и снабжена теплообменником-утилизатором 6 для подогрева воздуха перед подачей его в низкотемпературную сушилку 2 отработанным перегретым паром.

Сушильная установка снабжена теплонасосной установкой 7, которая состоит из компрессора 8, конденсатора 9, терморегулирующего вентиля 10, двухпозиционного переключателя 11 и испарителя 12, состоящего из рабочей 13 и резервной 14 секций. Переключатель 11 снабжен теплоизолирующей перегородкой.

Трубопровод 15 предназначен для подачи части отработанного перегретого пара в теплообменник-утилизатор 6, который оснащен трубопроводом 16 для отвода конденсата.

Трубопровод 17 служит для подачи остальной части отработанного перегретого пара в резервную секцию 14 испарителя 12 для размораживания «снеговой шубы». Секции 13 и 14 снабжены трубопроводами соответственно 18, 19 отвода конденсата отработанного перегретого пара и трубопроводами соответственно 20, 21 для отвода образовавшейся воды при размораживании «снеговой шубы».

Низкотемпературная сушилка 2 содержит вентилятор 22 для нагнетания воздуха. Сначала отработанный воздух по трубопроводу 23 поступает в рабочую секцию 13 испарителя 12 для осушения, а затем по трубопроводу 24 из рабочей секции 13 в конденсатор 9 для подогрева и далее по трубопроводу 25 в теплообменник-утилизатор 6 с последующим возвратом в низкотемпературную сушилку 2 с образованием замкнутого контура.

Контур рециркуляции хладагента 26 теплонасосной установки 7 включает в себя последовательно соединенные компрессор 8, конденсатор 9, терморегулирующий вентиль 10, двухпозиционный переключатель 11 и рабочую секцию 13 испарителя 12.

Теплонасосная установка работает по следующему термодинамическому циклу. Хладагент (рабочее тело) всасывается компрессором 8, сжимается до давления конденсации и направляется в конденсатор 9. Конденсируясь, он отдает теплоту осушенному отработанному воздуху, поступающему из низкотемпературной сушилки. Затем хладагент направляется в терморегулирующий вентиль 10, где дросселируется до заданного давления. С этим давлением рабочее тело поступает в рабочую секцию 13 испарителя 12 и испаряется. Подаваемый в секцию 13 отработанный воздух охлаждается и осушается. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется в «снеговую шубу» на охлаждающей поверхности рабочей секции испарителя 12. При образовании «снеговой шубы» определенной толщины рабочая секция 13 переключается на режим регенерации - размораживание «снеговой шубы», а секция 14 в рабочий режим осушения отработанного воздуха.

Изменение режимов работы рабочей и резервной секций происходит с помощью запорно-регулирующей арматуры 27-32, которая осуществляет переключение соответствующих потоков при изменении положения теплоизолирующеей перегородки двухпозиционного переключателя 11 из позиции а в позицию 6.

Циклоны 33 и 34 служат для очистки соответственно отработанного перегретого пара и воздуха.

Сушильная установка работает следующим образом.

В низкотемпературную сушилку 2 поступает влажный материал, где осуществляется его предварительная сушка воздухом, подаваемым из теплообменника-утилизатора 6. Затем подсушенный материал направляется в высокотемпературную сушилку 1, в которой происходит окончательная сушка материала перегретым паром. Выходящий из высокотемпературной сушилки отработанный перегретый пар проходит через циклон 33 и далее одна его часть по трубопроводу 3 подается в пароперегреватель 4, где осуществляется его перегрев. Вентилятором 5 перегретый пар нагнетается в сушилку 1.

Другая часть отработанного перегретого пара в количестве, равном испаренной влаге из материала в высокотемпературной сушилке, делится на два потока.

Первый поток по трубопроводу 15 поступает в теплообменник-утилизатор 6 на подогрев воздуха, который затем направляется в низкотемпературную сушилку 2 для подсушки влажного материала. Образованный конденсат отводится по трубопроводу 16.

Второй поток пара по трубопроводу 17 подается в резервную секцию 14 испарителя 12 для размораживания «снеговой шубы» на ее охлаждающей поверхности. Использование отработанного перегретого пара для размораживания «снеговой шубы» позволяет значительно интенсифицировать процесс оттайки резервной секции испарителя по сравнению, например, с воздухом, так как коэффициент теплоотдачи у пара намного выше, чем у воздуха. Конденсат из резервной секции 14 отводится по трубопроводу 19.

Отработанный воздух из низкотемпературной сушилки 2 по трубопроводу 23 направляется для очистки в циклон 34, а затем в рабочую секцию 13 испарителя 12, где происходит его осушение и охлаждение. После этого воздух по трубопроводу 24 подают для нагрева сначала в конденсатор 9 теплонассоной установки 7, а затем в теплообменник-утилизатор 6 по трубопроводу 25. Нагретый и осушенный воздух вентилятором 22 возвращается в низкотемпературную сушилку 2 с образованием замкнутого контура.

С помощью двухпозиционного переключателя 11 происходит переход режимов работы секций испарителя (рабочая секция 13 начинает работать в режиме размораживания «снеговой шубы», а резервная секция 14 в режиме осушения отработанного воздуха), при этом работа переключателя и запорно-регулирующей арматуры 27-32, осуществляющей переключение соответствующих потоков, синхронизирована.

Применение перегородки из теплоизолирующего материала в переключателе 11 вызвано необходимостью исключить передачу тепла от отработанного перегретого пара, подаваемого по трубопроводу 17, к хладагенту, циркулирующему по контуру 26 теплонасосной установки 7.

Таким образом, предлагаемая сушильная установка имеет следующие преимущества:

- обладает универсальностью и расширяет функциональные возможности при сушке различных влажных материалов;

- применение теплонасосной установки увеличивает степень использования и рекуперации теплоты отработанного воздуха и, тем самым, создаются условия энергосберегающей технологии сушки влажного материала;

- за счет исключения выброса отработанного воздуха в атмосферу повышается экологическая чистота производства.

Изобретение предназначено для сушки и может быть использовано в сушильной технике. Сушильная установка содержит последовательно соединенные высокотемпературную и низкотемпературную сушилки. В качестве теплоносителя в высокотемпературной сушилке используется перегретый пар, а в низкотемпературной сушилке - воздух. Установка также содержит теплообменник-утилизатор высокотемпературной сушилки, трубопроводы, вентиляторы, циклон для высокотемпературной сушилки, теплонасосную установку, состоящую из компрессора, конденсатора, терморегулирующего вентиля, двухпозиционного переключателя, испарителя, содержащего рабочую и резервную секции; пароперегревателя, установленного в трубопроводе циркуляции части отработанного перегретого пара. Трубопровод отвода отработанного воздуха из низкотемпературной сушилки включает циклон для низкотемпературной сушилки, рабочую секцию испарителя и конденсатор теплонасосной установки с последующей подачей отработанного воздуха в теплообменник-утилизатор и с возвратом его в низкотемпературную сушилку с образованием замкнутого контура, а трубопровод отвода отработанного перегретого пара дополнительно содержит трубопровод отвода части отработанного перегретого пара в резервную секцию испарителя. Двухпозиционный переключатель установлен на потоках отвода части отработанного перегретого пара в резервную секцию испарителя и подачи хладагента теплонасосной установки от терморегулирующего вентиля в рабочую секцию испарителя. Изобретение обеспечивает увеличение степени использования теплоты отработанного воздуха, повышение экологической чистоты процесса сушки и расширение функциональных возможностей сушильной установки. 2 ил.

Сушильная установка, содержащая последовательно соединенные высокотемпературную и низкотемпературную сушилки с патрубками подвода и отвода теплоносителя, в качестве которого в высокотемпературной сушилке используется перегретый пар, а в низкотемпературной сушилке - воздух, теплообменник-утилизатор высокотемпературной сушилки, трубопроводы: отвода отработанного перегретого пара в теплообменник-утилизатор, циркуляции части отработанного перегретого пара, отвода отработанного воздуха из низкотемпературной сушилки в теплообменник-утилизатор, отвода конденсата отработанного перегретого пара из теплообменника-утилизатора; вентиляторы, циклон для высокотемпературной сушилки, отличающаяся тем, что сушильная установка дополнительно снабжена теплонасосной установкой, состоящей из компрессора, конденсатора, терморегулирующего вентиля, двухпозиционного переключателя, испарителя, содержащего рабочую и резервную секции; пароперегревателем, установленным в трубопроводе циркуляции части отработанного перегретого пара, при этом трубопровод отвода отработанного воздуха из низкотемпературной сушилки включает циклон для низкотемпературной сушилки, рабочую секцию испарителя и конденсатор теплонасосной установки с последующей подачей отработанного воздуха в теплообменник-утилизатор и с возвратом его в низкотемпературную сушилку с образованием замкнутого контура, а трубопровод отвода отработанного перегретого пара дополнительно содержит трубопровод отвода части отработанного перегретого пара в резервную секцию испарителя, снабженную трубопроводом отвода конденсата отработанного перегретого пара, при этом двухпозиционный переключатель установлен на потоках отвода части отработанного перегретого пара в резервную секцию испарителя и подачи хладагента теплонасосной установки от терморегулирующего вентиля в рабочую секцию испарителя.