ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ КОРМОВ Российский патент 2015 года по МПК F26B20/00 F26B21/04 

Изобретение относится к области сушения кормов, преимущественно к сушке свекольного жома.

Известна барабанная сушилка ПСА-2 для жома (Гребенюк С.М. "Технологическое оборудование сахарных заводов". М., Легкая и пищевая промышленность, 1983, с.426-428), содержащая барабан, внутри которого установлены насадки. Барабан установлен на роликовых опорах и оснащен приводом для вращения. Сушилка имеет устройство для загрузки влажного и выгрузки сухого жома, вентиляторы, циклон. В барабан непрерывно загружают заранее отжатый жом и подают топочный газ с температурой около 750°C. Топочные газы и высушиваемый жом перемещаются в одном направлении. Благодаря наличию насадок жом сушится в пересыпающемся слое. Начальная влажность жома составляет 76…84%, конечная - 12…14%. Отработанные топочные газы с температурой 120°C с помощью вентиляторов (дымососов) отводят из барабана в циклон, где происходит их очистка, и далее через вытяжные трубы выводят в атмосферу.

К недостаткам данной сушилки следует отнести то, что теплота отработанного теплоносителя не утилизируется, в результате чего имеются достаточно значительные потери тепловой энергии.

Известна также энергосберегающая установка для сушки кормов, которая содержит последовательно соединенные низкотемпературную и высокотемпературную сушилки с патрубками подвода и отвода теплоносителей, теплообменник-утилизатор, циклон, трубопровод отвода отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки, который связан со входом в межтрубное пространство теплообменника-утилизатора через циклон, а также воздухопровод сбора атмосферного воздуха, связанный с патрубком подвода теплоносителя к низкотемпературной сушилке. В качестве теплоносителя в установке использован перегретый пар (патент Российской Федерации №2219449, кл. F26B 21/04, публ. в 20.12.2003 г.).

В данном техническом решении теплообменник-утилизатор высокотемпературной сушилки выполнен двухсекционным, причем вторая секция снабжена патрубками подвода и отвода конденсата ретурного пара, патрубком подвода отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки и патрубком отвода конденсата отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки, а первая секция снабжена патрубком подвода конденсата отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки, подключенным к патрубку отвода конденсата отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки второй секции, и патрубком отвода конденсата отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки в атмосферу, трубопровод отвода отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки дополнительно содержит трубопровод циркуляции части отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки с теплообменником, снабженным патрубком подвода ретурного пара и патрубком отвода конденсата ретурного пара теплообменника-утилизатора высокотемпературной сушили.

Известная установка должна обеспечить интенсификацию процесса сушения жома, снижение энергозатрат на сушение, уменьшение его потерь и повышение качества.

К недостаткам данной установки, выбранной в качестве ближайшего аналога по принципу наиболее близкого технического решения по совокупности существенных признаков, следует отнести то, что не исключен контакт теплоносителя с высушиваемым продуктом, что влечет за собой снижение коэффициента теплопередачи тепла и, как следствие, увеличение габаритов сушилки, а соответственно, и ее стоимости. Кроме того, описанная конструкция относится к сушилкам, основным теплоносителем в которых является высокопотенциальный перегретый пар. Однако, как известно, на большинстве сахарных заводах применяются газовые сушилки жома и в них теплоносителем является высокопотенциальная смесь продуктов сгорания топлива с воздухом.

Задачей, поставленной в основу предлагаемого технического решения, является увеличение производительности существующего сушильного оборудования без реконструкции действующих сушилок, без увеличения расходов топлива путем глубокой утилизации потенциала выходящего топочного газа газовых сушилок, а также использования теплового потенциала оборотного (циркуляционного) контура водоснабжения предприятия, который бесповоротно теряется на градирнях.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в энергосберегающей установке для сушки кормов, которая содержит последовательно соединенные низкотемпературную и высокотемпературную сушилки с патрубками подвода и отвода теплоносителей, теплообменник-утилизатор, циклон, трубопровод отвода отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки, связанный со входом в межтрубное пространство теплообменника-утилизатора через циклон, а также воздухопровод сбора атмосферного воздуха, связанный с патрубком подвода теплоносителя к низкотемпературной сушилке, согласно данному техническому решению установка дополнительно содержит теплообменник оборотного водоснабжения, трубное пространство которого связано с трубным пространством теплообменника-утилизатора для подключения к входному и выходному трубопроводам системы оборотного водоснабжения, воздухопровод забора атмосферного воздуха связан с патрубком подвода теплоносителя к низкотемпературной сушилке через межтрубное пространство теплообменника оборотного водоснабжения, а циклон связан с теплообменником-утилизатором через скруббер. Поставленная задача решается также и тем, что патрубок подвода теплоносителя к низкотемпературной сушилке подключен к межтрубному пространству теплообменника оборотного водоснабжения через ИК-подогреватель.

Новым в этом техническом решении является то, что энергосберегающая установка оснащена двумя теплообменниками, связанными между собой, причем теплообменник-утилизатор обеспечивает подогрев отработанными топочными газами трубного пространства второго теплообменника, включенного в систему подогрева циркуляционной воды оборотного водоснабжения, который, в свою очередь, поставляет иной теплоноситель (подогретый атмосферный воздух) к низкотемпературной ленточной сушилке.

Устройство и принцип работы установки поясняются нижеследующим описанием и чертежом (фиг.1).

На чертеже схематично изображено технологическое оборудование для сушки кормов, использующее в качестве теплоносителя тепло выходных топочных газов котельных установок, промышленных печей, других тепловых установок, а также тепло оборотного контура предприятия. Устройство состоит из низкотемпературной ленточной сушилки 1 с патрубками 2 и 3 подвода и отвода теплоносителя (подогретого атмосферного воздуха), загрузочного устройства 4 и камеры 5 выгрузки предварительно высушенных кормов, соединенной со входом барабанной высокотемпературной сушилки 6 окончательного высушивания. Высокотемпературная сушилка 6 снабжена на входе патрубком 7 подвода теплоносителя, связанного с каналом 8 подачи топочных газов, а на выходе патрубком 9 отвода теплоносителя, соединенного по каналу 10 отработанного теплоносителя с циклоном 11, который связан в свою очередь со скруббером 12 через трубопровод 13 и вентилятор 14 нагнетания теплоносителя. Установка оснащена теплообменником-утилизатором 15, вход 16 к трубному пространству которого предназначен для подключения к выходному трубопроводу оборотного контура водоснабжения предприятия, а также теплообменником 17 оборотного водоснабжения, вход в трубное пространство которого связан с выходом из трубного пространства теплообменника-утилизатора 15 через трубопровод 18 и насос 19, а выход 20 из трубного пространства предназначен для подключения ко входному трубопроводу оборотного контура водоснабжения предприятия. Вход в межтрубное пространство теплообменника-утилизатора 15 соединен трубопроводом 21 подачи очищенного теплоносителя из скруббера 12, а его выход связан с трубопроводом 22 выпуска отработанного теплоносителя в атмосферу и трубопроводом 23 отвода части осушенной газовоздушной смеси на горелки камеры сжигания топочного агрегата (не показано). Патрубок 2 подвода теплоносителя низкотемпературной сушилки 1 на входе связан воздухопроводом 24 через инфракрасный подогреватель 25 с межтрубным выходом теплообменника 17 оборотного водоснабжения, межтрубный вход которого в свою очередь соединен с воздухопроводом 26 забора атмосферного воздуха, а патрубок 3 отвода теплоносителя (подогретого атмосферного воздуха) низкотемпературной сушилки 1 связан с вентилятором 27, предназначенным для выпуска в атмосферу отработанного воздуха.

Кроме того, установка оснащена сборником 28 питательной воды, связанным трубопроводом 29 с межтрубным пространством теплообменника-утилизатора 15.

Эксплуатация энергосберегающей установки для сушки кормов, преимущественно свекольного жома, осуществляется таким образом. В высокотемпературную сушилку 6 поступает подсушенный жом из низкотемпературной сушилки 1 с влажностью Wп=65…68%. Туда же из топочного агрегата (не показан) по каналу 8 подачи топочных газов через патрубок 7 подвода теплоносителя поступает теплоноситель с температурой 750…950°C. Жом и топочные газы двигаются вдоль барабана в попутном направлении (прямотоком). В результате высокой температуры газов жом быстро прогревается до температуры кипения соковой влаги и процесс влагоудаления протекает в режиме выпаривания в слое пересыпающегося жома, что обеспечивается вращением барабана и наличием перекидных лопаток и насадок.

Жом высушивают до влажности Wк=14% и выгружают из барабана. Остатки сухого продукта из высокотемпературной сушилки 6 через патрубок 9 отвода теплоносителя с помощью дымососа 10 выносятся потоком отработанной газовоздушной смеси, проходящей через циклон 11. В циклоне 11 сухой продукт отделяется от газовоздушной смеси и далее газовоздушная смесь с температурой 110…120°C нагнетается вентилятором 14 по трубопроводу 13 в скруббер 12, где дочищается от унесенной легкой фракции продукта. Очищенная влажная газовоздушная смесь направляется по трубопроводу подвода теплоносителя 21 в межтрубное пространство теплообменника-утилизатора 15, где влажная газовоздушная смесь передает свою тепловую энергию воде оборотного водоснабжения предприятия, поступающей по трубопроводу 16.

Вода оборотного водоснабжения предприятия попадает на вход трубного пространства теплообменника-утилизатора 15 с температурой 40…45°C, нагревается до температуры 60…68°C и с выхода теплообменника-утилизатора 15 по трубопроводу 18 с помощью насоса 19 отводится в трубное пространство теплообменника оборотного водоснабжения 17, где охлаждается до температуры 25…30°C, после чего выводится по трубопроводу 20 оборотного водоснабжения.

Конденсат испаренной из теплоносителя влаги с температурой 75°C из теплообменника-утилизатора 15 по трубопроводу 29 поступает в сборник 28 питательной воды, а оттуда на диффузионный аппарат (не показано). После теплообменника-утилизатора 15 часть осушенной газовоздушной смеси, охлажденной до температуры 78°C, по трубопроводу 22 отводится в атмосферу, а часть по трубопроводу 23 подается на горелки камеры сжигания топочного агрегата (не показано).

Таким образом, в теплообменнике-утилизаторе 15 осуществляется подогрев циркуляционной воды оборотного водоснабжения предприятия за счет теплоты охлаждения и конденсации части влаги отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки 1.

Атмосферный воздух (теплоноситель низкотемпературной сушилки), имея, например, температуру 15°C и относительную влажность 70%, поступая по воздухопроводу 26 в межтрубный вход теплообменника оборотного теплоснабжения 17, подогревается в его секциях до температуры 60-70°C, после чего вытяжным вентилятором 27 всасывается в низкотемпературную сушилку 1, где отдает часть своей теплоты на подсушивание жома от влажности Wп=76…84% (который поступает в сушилку 1 через загрузочное устройство 2) до влажности Wк=65…70% на его выходе, после чего с температурой 30…40°С и влажностью 30…50% выводится в атмосферу.

Подогрев атмосферного воздуха осуществляется за счет теплоты охлаждения подогретой в теплообменнике-утилизаторе 15 циркуляционной воды оборотного водоснабжения предприятия. Если теплоты теплоносителя низкотемпературной сушилки в теплообменнике оборотного теплоснабжения 17 недостаточно для необходимого подсушивания кормов в сушилке 1, то он может дополнительно подогреваться в ИК-подогревателе 25.

Ниже приведены расчетные данные, которые характеризуют работу установки производительностью G=20.7 т/ч сухого жома с влажностью Wк=15% при влажности подсушенного жома W=68% и начальной влажности Wп=76%.

Количество испаряемой влаги в низкотемпературной сушилке GHC, т/ч - 18,33.

Количество испаряемой влаги в высокотемпературной сушилке ВС, т/ч - 34,3.

Расход природного газа, м³/ч - 3425.

Расход атмосферного воздуха в низкотемпературной сушилке L, т/ч - 1880.

Количество теплоты, которая потребляется низкотемпературной сушилкой QHC, МВт - 22,56.

Количество теплоты, которая отдается отработанным теплоносителем высокотемпературной сушилки Q, МВт - 11,3.

Количество теплоты, отдаваемой водой оборотного контура предприятия Q, МВт - 11,26.

Как видно из расчетных данных, количества теплоты, выделяемой в секциях теплообменника оборотного теплоснабжения 17, достаточно для подсушивания кормов в низкотемпературной сушилке.

Таким образом, предлагаемая установка для сушки кормов имеет следующие преимущества:

- позволяет увеличить производительность сушильного отделения предприятия без реконструкции существующего сушильного оборудования;

- наличие теплообменников позволяет практически полностью утилизировать теплоту отработанного теплоносителя и тем самым уменьшить расходы энергии на проведение процесса сушки.

Изобретение относится к устройствам для сушки кормов, преимущественно к сушке свекольного жома. Установка состоит из низкотемпературной ленточной сушилки, соединенной с входом барабанной высокотемпературной сушилки окончательного высушивания. Высокотемпературная сушилка на входе соединена с каналом подачи топочных газов, а на выходе по каналу отработанного теплоносителя с циклоном, скруббером и теплообменником-утилизатором. Установка оснащена также теплообменником оборотного водоснабжения, связанным с теплообменником-утилизатором для подключения в оборотный контур водоснабжения предприятия. Низкотемпературная сушилка связана воздухопроводом с межтрубным выходом теплообменника оборотного водоснабжения, вход которого в свою очередь соединен с воздухопроводом сбора атмосферного воздуха. При необходимости конструкция предусматривает дополнительный подогрев воздуха ИК-подогревателем. Установка обеспечивает увеличение производительности существующего сушильного оборудования за счет утилизации потенциала исходного топочного газа газовых сушилок, а также использования теплового потенциала оборотного (циркуляционного) контура водоснабжения предприятия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Энергосберегающая установка для сушки кормов, содержащая последовательно соединенные низкотемпературную и высокотемпературную сушилки с патрубками подвода и отвода теплоносителей, теплообменник-утилизатор, циклон, трубопровод отвода отработанного теплоносителя высокотемпературной сушилки, связанный со входом в межтрубное пространство теплообменника-утилизатора через циклон, а также воздухопровод забора атмосферного воздуха, связанный с патрубком подвода теплоносителя к низкотемпературной сушилке, отличающаяся тем, что дополнительно содержит теплообменник оборотного водоснабжения, трубное пространство которого связано с трубным пространством теплообменника-утилизатора для подключения к входному и выходному трубопроводам системы оборотного водоснабжения, воздухопровод забора атмосферного воздуха связан с патрубком подвода теплоносителя к низкотемпературной сушилке через межтрубное пространство теплообменника оборотного водоснабжения, а циклон связан с теплообменником-утилизатором через скруббер.

2. Энергосберегающая установка по п.1, отличающаяся тем, что патрубок подвода теплоносителя к низкотемпературной сушилке подключен к межтрубному пространству теплообменника оборотного водоснабжения через ИК-подогреватель.