Способ рекуперации теплоты отработавшего сушильного агента конвективных сушилок с использованием теплового насоса

Изобретение относится к технике управления температурой воздуха или газов для сушки твердых материалов или предметов. Способ рекуперации теплоты отработавшего сушильного агента конвективных сушилок включает охлаждение отработавшего сушильного агента с передачей от него теплоты основному теплоносителю с использованием контактного теплообмена, нагревание приточного воздуха с передачей ему теплоты от дополнительного теплоносителя с использованием контактного теплообмена, при этом нагревание дополнительного теплоносителя осуществляют основным теплоносителем с использованием поверхностного теплообмена, охлаждение основного теплоносителя с передачей от него теплоты холодильному агенту с использованием поверхностного теплообмена и дополнительное нагревание приточного воздуха холодильным агентом с использованием поверхностного теплообмена, а в качестве основного теплоносителя используют воду, дополнительного - масло, при этом при охлаждении отработавшего сушильного агента предусмотрена возможность очистки основного теплоносителя от пыли. Способ позволяет обеспечить снижение размеров и материалоемкости теплоутилизаторов за счет большой удельной поверхности контактного теплообмена системы. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технике управления температурой воздуха или газов для сушки твердых материалов или предметов.

Известен способ утилизации тепловой энергии вытяжного воздуха, включающий охлаждение вытяжного воздуха с передачей от него теплоты основному и дополнительному теплоносителям и нагревание приточного воздуха с передачей ему теплоты от основного и дополнительного теплоносителей, при этом передачу теплоты от вытяжного воздуха основному и дополнительному теплоносителям и передачу теплоты от основного и дополнительного теплоносителя приточному воздуху осуществляют одновременно с использованием контактного и поверхностного теплообмена [а.с. №1525409, F 24 F 3/147, 1989 г., БИ №44].

Недостатками данного способа являются невозможность его применения для утилизации теплоты отработавшего воздуха конвективных сушилок вследствие увлажнения свежего воздуха, подаваемого в сушилку, прогрессирующее загрязнение промежуточного теплоносителя, которое приведет к отказу распылительных устройств и систем циркуляции, а также высокая токсичность промежуточного теплоносителя.

Технической задачей изобретения является снижение размеров и материалоемкости теплоутилизаторов, исключение их обмерзания и забивания пылью, а также сокращение пылевых выбросов с отработавшим сушильным агентом.

Поставленная задача достигается тем, что в способе рекуперации теплоты отработавшего сушильного агента конвективных сушилок, включающем охлаждение отработавшего сушильного агента с передачей от него теплоты основному теплоносителю с использованием контактного теплообмена, нагревание приточного воздуха с передачей ему теплоты от дополнительного теплоносителя с использованием контактного теплообмена, новым является то, что нагревание дополнительного теплоносителя осуществляют основным теплоносителем с использованием поверхностного теплообмена, охлаждение основного теплоносителя с передачей от него теплоты холодильному агенту с использованием поверхностного теплообмена и дополнительное нагревание приточного воздуха холодильным агентом с использованием поверхностного теплообмена, а в качестве основного теплоносителя используют воду, дополнительного - масло, при этом при охлаждении отработавшего сушильного агента предусмотрена возможность очистки основного теплоносителя от пыли.

Технический результат заключается в снижении размеров и материалоемкости теплоутилизаторов, исключении их обмерзания и забивания пылью, а также сокращении пылевых выбросов с отработавшим сушильным агентом.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для реализации способа рекуперации теплоты отработавшего сушильного агента конвективных сушилок с использованием теплового насоса.

Устройство для реализации данного способа состоит из теплообменника отработавшего воздуха 1, снабженного шахтами для льда 16, 17, 18, 19, центробежным насосом 15, распылительными устройствами 20, 21, 22, 23, 24, 25, соединенного с солодосушилкой 10 воздуховодом 30 отработавшего воздуха, воздуховода 31 удаляемого воздуха, циркуляционного насоса 13, установленного в магистрали для циркуляции основного теплоносителя, циркуляционного насоса 12, установленного в магистрали для циркуляции дополнительного теплоносителя, льдогенератора 2, соединенного с компрессором 8, конденсатором 4 и отделителем жидкости 7, поверхностного теплообменника основного и дополнительного теплоносителей 3, теплообменника приточного воздуха 5, снабженного распылительным устройством 27, сборника основного теплоносителя 9, центробежного насоса 28, установленного в трубопроводе 36 для подачи основного теплоносителя, вентилей 50, 51, трубопровода 37 для отвода излишков основного теплоносителя, устройства для очистки основного теплоносителя 14, трубопровода 45 для отвода загрязнений основного теплоносителя, вентиля 29, воздуховода 41 для подачи свежего приточного воздуха, вентилятора 6, установленного в воздуховоде 42 для движения подогретого приточного воздуха, воздуховода 43 для подвода нагретого приточного воздуха, парового калорифера 11, трубопровода 38 для подвода льда, трубопровода 44 для возврата основного теплоносителя, трехходового крана 26.

В качестве основного теплоносителя в теплообменнике отработавшего воздуха 1 используют воду, в качестве дополнительного теплоносителя в теплообменнике приточного воздуха 5 используют масло.

Способ рекуперации теплоты и обеспыливания отработавшего сушильного агента осуществляют следующим образом.

Из солодосушилки 10 отработавший воздух по воздуховоду 30 отработавшего воздуха поступает в теплообменник отработавшего воздуха 1, где в противотоке контактирует с холодной водой и льдом, лед подают из льдогенератора 2 по трубопроводу 38 для подвода льда в шахты 16, 17, 18, 19 теплообменника отработавшего воздуха 1, в результате контакта с подымающемся вверх теплым отработавшим воздухом осуществляют контактный теплообмен и лед таит, затем ледяную воду, полученную при тайке льда в шахтах 16, 17, 18, 19, центробежным насосом 15 по трубопроводу 35 подают к распылительным устройствам 20, 21, 22 и распыляют, а распылительными устройствами 23, 24, 25 распыляют холодную воду, поступающую из поверхностного теплообменника основного и дополнительного теплоносителей 3 по трубопроводу 33 через трехходовой кран 26. В результате контакта осуществляют теплообмен между находящимися в противотоке подымающимся вверх отработавшим воздухом и распыляемой водой с конденсацией влаги из отработавшего воздуха на поверхности капель воды и поглощение пыли из отработавшего воздуха, абсорбируемой на поверхности капель. Охлажденный отработавший воздух удаляют по воздуховоду 31 удаляемого воздуха. Нагретую воду циркуляционным насосом 13 по трубопроводу 32 подают в поверхностный теплообменник основного и дополнительного теплоносителей 3, где в результате поверхностного теплообмена нагревают масло, которое затем по трубопроводу 39 подают в теплообменник приточного воздуха 5 и распыляют распылительным устройством 27, контактируя в противотоке со свежим приточным воздухом, поступающим из атмосферы по воздуховоду 41 для подачи свежего приточного воздуха. В результате контакта осуществляют теплообмен между свежим приточным воздухом и горячим маслом с поглощением пыли из подогретого свежего приточного воздуха, абсорбируемой на поверхности капель масла. Нагретый приточный воздух по воздуховоду 42 для движения подогретого приточного воздуха вентилятором 6 подают в конденсатор 4, где нагревают парами холодильного агента, затем нагретый приточный воздух по воздуховоду 43 для подвода нагретого приточного воздуха направляют в паровой калорифер 11, где подогревают до необходимой температуры, затем полученный сушильный агент поступает в солодосушилку 10. Охлажденное масло циркуляционным насосом 12 по трубопроводу 40 подают в поверхностный теплообменник основного и дополнительного теплоносителей 3. Холодную воду из поверхностного теплообменника основного и дополнительного теплоносителей 3 направляют к трехходовому крану 26, где разделяют на два потока, первый поток направляют по трубопроводу 33 в теплообменник отработавшего воздуха 1 к распылительным устройствам 23, 24, 25, а второй поток по трубопроводу 34 направляют в сборник основного теплоносителя 9. Затем из сборника основного теплоносителя 9 холодная вода проходит через вентиль 51 и по трубопроводу 36 для подачи основного теплоносителя при помощи центробежного насоса 28 холодную воду подают в льдогенератор 2 вовнутрь трубок в избытке в виде тонкой вращающейся пленки, а из отделителя жидкости 7 жидкий холодильный агент по трубопроводу 46 подают в межтрубное пространство льдогенератора 2, где жидкий холодильный агент кипит, отбирая тепло от холодной воды, находящейся внутри трубок, в результате теплообмена холодную воду превращают в лед, а жидкий холодильный агент - в пар, затем пары холодильного агента по трубопроводу 47 всасывают компрессором 8, откуда нагнетают по трубопроводу 48 в конденсатор 4, где пары холодильного агента конденсируют, отдавая тепло в результате поверхностного теплообмена подогретому приточному воздуху, затем жидкий холодильный агент по трубопроводу 49 подают в отделитель жидкости 7. Излишки холодной воды от льдогенератора 2 отводят по трубопроводу 44 для возврата основного теплоносителя в сборник основного теплоносителя 9. Излишки холодной воды, находящиеся в сборнике основного теплоносителя 9, отводят при открывании вентиля 50 по трубопроводу 37 для отвода излишков основного теплоносителя.

В целях осуществления очистки основного теплоносителя от загрязнений основной теплоноситель прокачивают через устройство для очистки основного теплоносителя 14, в котором от основного теплоносителя отделяют поглощенную пыль, отводимую по трубопроводу 45 для отвода загрязнений основного теплоносителя через вентиль 29.

Преимущество способа рекуперации теплоты отработавшего сушильного агента конвективных сушилок по сравнению с известными заключается в том, что его использование позволяет обеспечить:

- снижение размеров и материалоемкости теплоутилизаторов за счет большой удельной поверхности контактного теплообмена системы "газ-жидкость", обеспечиваемой распылением жидкого теплоносителя;

- исключение обмерзания теплообменников и забивания их пылью;

- снижение выбросов пыли с отработавшим воздухом;

- более полное использование теплоты отработавшего сушильного агента благодаря применению двух оросительных и трех поверхностных теплообменников при использовании противоточной схемы движения теплоносителей в них.

- утилизация воды отработавшего сушильного агента.

Способ рекуперации теплоты отработавшего сушильного агента конвективных сушилок, включающий охлаждение отработавшего сушильного агента с передачей от него теплоты основному теплоносителю с использованием контактного теплообмена, нагревание приточного воздуха с передачей ему теплоты от дополнительного теплоносителя с использованием контактного теплообмена, отличающийся тем, что нагревание дополнительного теплоносителя осуществляют основным теплоносителем с использованием поверхностного теплообмена, охлаждение основного теплоносителя с передачей от него теплоты холодильному агенту с использованием поверхностного теплообмена и дополнительное нагревание приточного воздуха холодильным агентом с использованием поверхностного теплообмена, а в качестве основного теплоносителя используют воду, дополнительного - масло, при этом при охлаждении отработавшего сушильного агента предусмотрена возможность очистки основного теплоносителя от пыли.