專利名稱：一種利用過熱蒸汽干燥物料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用過熱蒸汽干燥物料的方法，更確切地說涉及一種用過熱蒸汽 直接對(duì)物料進(jìn)行干燥，使待干燥物料中的水分以凝結(jié)水的形式被分離出來的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)行的干燥方法中，主要有兩大類干燥方法。第一類是以空氣或煙道氣為干燥 介質(zhì)，利用干燥介質(zhì)攜帶的熱量蒸發(fā)待干燥物料的水分，水分蒸發(fā)形成的水蒸汽和干燥介 質(zhì)混合在一起，由于難以分離這兩種氣體，熱能只好以水蒸汽形式排出干燥系統(tǒng)，這是高能 耗的主要根源。第二類是用過熱蒸汽干燥物料(包括真空干燥)，待干燥物料放在容器中 (包括真空容器)，容器內(nèi)外都可以設(shè)置加熱裝置，加熱裝置提供的熱能，把待干燥物料的 水分蒸發(fā)成水蒸汽，這種低溫水蒸汽，進(jìn)一步用于做功，做功的方法和裝置盡管多種多樣， 但因這些現(xiàn)行方法和裝置的實(shí)用性不足，導(dǎo)致這類干燥方法尚難形成大規(guī)模工業(yè)化使用， 甚至在工業(yè)上已經(jīng)成功使用的真空干燥方法，也是因?yàn)樯a(chǎn)效率很低(真空條件下導(dǎo)熱介 質(zhì)少)，熱效率更低，只有約20-25%，只適合熱敏性物料才選用這種方法(參見《無機(jī)鹽工 業(yè)手冊(cè)》天津市化工研究院等編)。

發(fā)明內(nèi)容
影響干燥生產(chǎn)效率的因素有很多，而干燥介質(zhì)的性能和數(shù)量，則直接影響傳熱效 果。降低干燥能耗的主要難度在于水蒸汽的回收利用，而水蒸汽回收利用的主要難度是如 何把水蒸汽高度集中在一起。本發(fā)明的目的在于提供一種把已經(jīng)蒸發(fā)出來的水蒸汽高度集 中在一起、再回收利用的干燥方法，在提高干燥生產(chǎn)效率的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下，一種利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于包括以下步驟a、向內(nèi)置待干燥物料的密閉容器內(nèi)加入過熱蒸汽，用過熱蒸汽蒸發(fā)待干燥物料所 含的水分，使水分生成水蒸汽，過熱蒸汽降溫變成低溫蒸汽；b、低溫蒸汽在受控條件下從密閉容器進(jìn)入低溫蒸汽系統(tǒng)；所述的受控條件是指低 溫蒸汽的壓強(qiáng)大于低溫蒸汽系統(tǒng)；C、使用機(jī)械加壓裝置對(duì)低溫蒸汽系統(tǒng)的低溫蒸汽加壓，使其成為升壓蒸汽；d、用升壓蒸汽間接加熱密閉容器內(nèi)的蒸汽，升壓蒸汽放出汽化潛熱生成凝結(jié)水， 密閉容器內(nèi)的蒸汽接受熱量成為過熱蒸汽。b步驟所述的低溫蒸汽系統(tǒng)可以包含有溶液蒸發(fā)裝置或多效蒸發(fā)裝置以及該裝置 排出的低溫蒸汽；c步驟所述的機(jī)械加壓裝置，指的是用羅茨風(fēng)機(jī)或活塞式蒸汽壓縮機(jī)。c步驟所述的機(jī)械加壓裝置，指的是用循環(huán)水泵、水力噴射器和壓力容器組成的抽 汽加壓機(jī)組。所述的抽汽加壓機(jī)組其特征在于
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水力噴射器的出口密封到壓力容器內(nèi)，水力噴射器的吸入口連接低溫蒸汽進(jìn)汽 管，循環(huán)水泵的進(jìn)水口連接到壓力容器下部的出水口，循環(huán)水泵的出水口通過循環(huán)水管連 接到水力噴射器的進(jìn)水口，壓力容器的排氣口連接升壓蒸汽管。壓力容器內(nèi)的升壓蒸汽通 過其上部的升壓蒸汽管排出。所述的低溫蒸汽進(jìn)汽管串接進(jìn)汽止回閥和進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥，所述的壓力容器還包含有 備用出水口和排氣口。所述的待干燥物料指的是含鈣的化合物。所述的含鈣的化合物是碳酸鈣。所述的含鈣的化合物是包含有硫酸鈣成分的化合物。所述的包含有硫酸鈣成分的化合物是含有結(jié)晶水的硫酸鈣晶須。所述的過熱蒸汽指的是有蒸發(fā)水分功能的蒸汽，低溫蒸汽指的是其溫度和壓強(qiáng)比 所用的過熱蒸汽低的蒸汽，升壓蒸汽指的是用機(jī)械加壓方式，把低溫蒸汽的溫度和壓強(qiáng)提 升到高于過熱蒸汽的蒸汽。發(fā)明詳述a步驟中待干燥物料置于密閉容器中。這樣作主要就是為了把待干燥物料的水 分蒸發(fā)成水蒸汽以后，把干燥介質(zhì)和水蒸汽實(shí)行全部回收。向密閉容器內(nèi)加入過熱蒸汽，用過熱蒸汽蒸發(fā)待干燥物料所含的水分，使水分生 成水蒸汽，過熱蒸汽降溫降壓變成低溫蒸汽。本發(fā)明使用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)，有四個(gè)優(yōu) 點(diǎn)，一是水蒸汽導(dǎo)熱能力和載熱能力強(qiáng)，在密閉容器內(nèi)，可以使用較高的蒸汽壓強(qiáng)，這就大 幅度提高了干燥介質(zhì)的數(shù)量，可以獲得很高的生產(chǎn)效率。二是待干燥物料的水分蒸發(fā)成為 水蒸汽，和干燥介質(zhì)水蒸汽是同一種物質(zhì)，不需要分離，它們是高度集中在一起的水蒸汽， 含有很高的可以按照常規(guī)方法直接使用的熱能。三是水蒸汽有極其優(yōu)良的能量變換特性， 飽和水蒸汽遇到高于自身的熱源就快速的吸收熱量變成過熱蒸汽，繼續(xù)加熱，溫度(顯熱) 繼續(xù)提高，沒有溫度上限。過熱蒸汽遇到低于自身溫度的熱源(或者環(huán)境)就快速的放出熱 量(顯熱)變成飽和蒸汽。大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)就是向過熱蒸汽直接噴水制取飽和蒸汽。特別 重要的是飽和蒸汽遇到稍低于自身溫度的環(huán)境，就要放出大量的汽化潛熱而凝結(jié)為水(熱 空氣沒有這種汽化潛熱)，這是水蒸汽最優(yōu)良的吸熱放熱變換性質(zhì)。四是使用過熱蒸汽有大 工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，既有過熱蒸汽和飽和蒸汽的來源，也有過熱蒸汽和飽和蒸汽的用戶，這為 本發(fā)明實(shí)施提供了極大的便利。b步驟中低溫蒸汽在受控條件下從密閉容器進(jìn)入低溫蒸汽系統(tǒng)；所述的受控條件 是指低溫蒸汽的壓強(qiáng)大于低溫蒸汽系統(tǒng)。本發(fā)明在密閉容器中，用過熱蒸汽快速地把待干燥物料的水分蒸發(fā)成水蒸汽，過 熱蒸汽降低溫度后從密閉容器按受控的方式排出。這個(gè)低溫蒸汽含有大量的熱能(主要 是汽化潛熱)，有很高的使用價(jià)值。在受控的條件下排出，就是為了把這種低溫蒸汽的直接 使用價(jià)值提到更高的程度。這種低溫蒸汽最好是壓強(qiáng)高的飽和蒸汽，壓強(qiáng)越高蒸汽品質(zhì)越 高，直接使用價(jià)值越高。a步驟使用的過熱蒸汽，在b步驟越接近飽和，過熱蒸汽蒸發(fā)水分的 作用發(fā)揮的越完全，當(dāng)過熱蒸汽成為飽和蒸汽后，無論壓強(qiáng)多高，都沒有再蒸發(fā)水分的能力 了，也就是說，只有過熱蒸汽才能蒸發(fā)水分。本發(fā)明回收的這種低溫蒸汽，基本要求是，壓強(qiáng) 盡量高，過熱度盡量低。一般大于0. 5kg/cm2的低溫蒸汽易于回收，具有實(shí)際使用價(jià)值；低于0. 5kg/cm2的低溫蒸汽不易回收。低溫蒸汽的壓強(qiáng)越高越便于使用。本發(fā)明回收這種降溫后的低溫蒸汽，目的就是為了高效率的使用它，本發(fā)明優(yōu)選 兩種方式使用低溫蒸汽第一種是把低溫蒸汽送到低溫蒸汽系統(tǒng)，經(jīng)過機(jī)械加壓變成升壓蒸汽，這種蒸汽 既可以進(jìn)入高溫高壓蒸汽網(wǎng)，也可以作為外供熱能對(duì)a步驟產(chǎn)生的降溫蒸汽在換熱器中進(jìn) 行間接加熱，升壓蒸汽放出汽化潛熱以后變?yōu)槟Y(jié)水而退出干燥系統(tǒng)，密閉容器內(nèi)的蒸汽 接受熱量成為過熱蒸汽繼續(xù)蒸發(fā)水分。在這種工況下，機(jī)械加壓投入的機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)了一種 變換，即待干燥物料的水分變成水蒸汽(在過熱蒸汽推動(dòng)下自發(fā)進(jìn)行)，水蒸汽加壓后在 換熱器換熱放出汽化潛熱變成凝結(jié)水，密閉容器內(nèi)的水蒸汽接受汽化潛熱變成過熱蒸汽又 繼續(xù)蒸發(fā)水分，往復(fù)循環(huán)，直至把待干燥物料的水分蒸發(fā)完全為止。實(shí)現(xiàn)這種循環(huán)，關(guān)鍵在 于控制好密閉容器內(nèi)的蒸汽對(duì)低溫蒸汽系統(tǒng)的排放流量，工業(yè)生產(chǎn)是用密閉容器的壓強(qiáng)參 數(shù)控制排放流量(恒壓操作)。第二種是低溫蒸汽(如0. 2-0. 6MPa)先進(jìn)入帶有溶液蒸發(fā)裝置或多效蒸發(fā)裝置的 低溫蒸汽系統(tǒng)，利用低溫蒸汽的顯熱和汽化潛熱，推動(dòng)多效蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行以后，從多效蒸發(fā) 系統(tǒng)排出的乏汽所含的汽化潛熱，并無大的變化，把這一類的溫度更低的低溫蒸汽高度集 中在一起，回收這種低溫蒸汽，再把這種低溫蒸汽加壓到溫度和壓強(qiáng)高于過熱蒸汽。所加入 的機(jī)械能僅僅是提高了低溫蒸汽的壓強(qiáng)，對(duì)溫度的提高主要是靠低溫蒸汽放出汽化潛熱而 提高蒸汽溫度(溫度較低的乏蒸汽加壓要放出凝結(jié)水)。溫度和壓強(qiáng)高于過熱蒸汽的升壓 蒸汽，在換熱器放出汽化潛熱變成凝結(jié)水。在密閉容器內(nèi)的低溫蒸汽進(jìn)入換熱器吸收了汽 化潛熱后變成了過熱蒸汽，這種過熱蒸汽又有了蒸發(fā)水分的能力。在這種工況下，過熱蒸汽 蒸發(fā)水分是自發(fā)生成低溫蒸汽，低溫蒸汽進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)，也是按照現(xiàn)行的成熟工藝要 求自發(fā)蒸發(fā)溶液并生成更低的低溫蒸汽，這種更低的低溫蒸汽加壓生成高溫高壓的升壓蒸 汽，是一個(gè)人為的投入機(jī)械能的控制過程，這個(gè)過程投入的總能量就是升壓能量。干燥后的 物料帶出的熱量和凝結(jié)水帶出的熱量以及干燥系統(tǒng)無法避免的散熱損失等各種熱損失，可 以通過補(bǔ)入蒸汽或過熱蒸汽進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明在大工業(yè)實(shí)施中的關(guān)鍵是工藝設(shè)備的實(shí)用性和可靠性。為此本發(fā)明優(yōu)選壓 力容器、蒸汽壓縮機(jī)、工業(yè)換熱器、循環(huán)水泵、水力噴射器等現(xiàn)行的安全可靠的設(shè)備組成本 發(fā)明的干燥系統(tǒng)。本發(fā)明的干燥方法，適用范圍廣泛，凡是用空氣作干燥介質(zhì)能夠干燥的物料本發(fā) 明都適用，特別是那些能在多效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮的物料，更加適用本發(fā)明。由于含鈣的化合物 易于結(jié)垢結(jié)塊，如碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鈣晶須等，用本發(fā)明的干燥方法，就不會(huì)在設(shè)備上結(jié) 垢結(jié)塊。為了便于收集低溫蒸汽，本發(fā)明優(yōu)選了三種蒸汽加壓裝置。一種是活塞式蒸汽壓 縮機(jī)；另一種是蒸汽羅茨鼓風(fēng)機(jī)；第三種是水力噴射器組成的抽汽加壓機(jī)組。抽汽加壓機(jī)組的工作原理是利用水力噴射器的抽汽功能，把抽出的汽體放在密閉的壓力容器中。待升壓的汽 體，經(jīng)過串接在低溫蒸汽進(jìn)汽管的進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥和進(jìn)汽止回閥，進(jìn)入水力噴射器的吸入口。從 水力噴射器連續(xù)排出的汽體，在密閉的壓力容器中聚集，導(dǎo)致汽體壓強(qiáng)升高，當(dāng)其壓強(qiáng)達(dá)到 0. 5-2大氣壓時(shí)(表壓)，就具備了直接利用的功能，這種升壓蒸汽就從密閉的壓力容器上部的升壓蒸汽管排出。循環(huán)水泵經(jīng)循環(huán)水管為水力噴射器提供動(dòng)力。為了在簡(jiǎn)易的工況下 獲得較多的水蒸汽，這種抽汽加壓裝置盡量工作在被抽汽體的真空度不太高的狀態(tài)，優(yōu)選 真空度約30-50%左右，這是為了突出水力噴射器的抽汽特性，借助密閉壓力容器聚集了汽 體并且兼顧了加壓功能。因此該裝置具有抽吸加壓兼顧，造價(jià)低廉，故障率極低，運(yùn)行安全 可靠的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的有益效果1、利用過熱蒸汽作干燥介質(zhì)，因其導(dǎo)熱能力和載熱能力強(qiáng)，干燥強(qiáng)度和速度大幅 度提高；2、加入到干燥系統(tǒng)的熱能，絕大部分都能回收，并能二次利用，能耗大幅度降低； 3、在密閉系統(tǒng)干燥，杜絕了物料損失和污染環(huán)境，環(huán)保效果優(yōu)良；4、干燥工藝簡(jiǎn)潔，使用現(xiàn) 行工業(yè)設(shè)備組成干燥系統(tǒng)，有大規(guī)模工業(yè)實(shí)施的設(shè)備基礎(chǔ)和工藝基礎(chǔ)。


圖1抽汽加壓機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2碳酸鈣干燥聯(lián)產(chǎn)硫酸銨蒸發(fā)工藝流程原理圖。圖3硫酸鈣晶須干燥工藝流程圖。附圖1中1.循環(huán)水泵；2.壓力容器；3.低溫蒸汽進(jìn)汽管；4.進(jìn)汽止回閥；5.進(jìn) 汽調(diào)節(jié)閥；6.水力噴射器；7.循環(huán)水管；8.升壓蒸汽管。附圖2中9.低溫蒸汽收集裝置；10.升壓蒸汽壓縮機(jī)；11.換熱器；12.循環(huán)蒸汽 壓縮機(jī)；13.低溫蒸汽總管；14.密閉容器；15.過熱蒸汽總管。附圖3中16.循環(huán)蒸汽總管；17.循環(huán)蒸汽出汽閥；18.減壓出汽口 ；19.干燥器；20.低壓飽 和蒸汽進(jìn)汽口 ；21.減壓閥；22.過熱蒸汽分配閥；23.外供過熱蒸汽進(jìn)汽閥；24.循環(huán)蒸汽 壓縮機(jī)；25.換熱器；26.低溫蒸汽總管；27.升壓蒸汽壓縮機(jī)；28.換熱器凝結(jié)水箱；29.高 溫水閃蒸器機(jī)組；30.抽汽加壓機(jī)組。
具體實(shí)施例方式為了清楚完整地理解本發(fā)明，本發(fā)明結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步介紹本發(fā)明的工 作原理。實(shí)施例1本發(fā)明所述的抽汽加壓機(jī)組的結(jié)構(gòu)(參見附圖1)如附圖1所示，所述的抽汽加壓機(jī)組由水力噴射器、壓力容器、循環(huán)水泵等組成。水力噴射器6的出口密封到壓力容器2內(nèi)，水力噴射器6的吸入口連接低溫蒸汽 進(jìn)汽管3，循環(huán)水泵1的進(jìn)水口連接到壓力容器2下部的出水口，循環(huán)水泵1的出水口通過 循環(huán)水管7連接到水力噴射器6的進(jìn)水口，壓力容器2的排氣口連接升壓蒸汽管8。壓力容 器2內(nèi)的升壓蒸汽通過其上部的升壓蒸汽管8排出。所述的低溫蒸汽進(jìn)汽管3串接進(jìn)汽止回閥4和進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥5，所述的壓力容器2還 包含有備用出水口和排氣口。實(shí)施例2碳酸鈣干燥聯(lián)產(chǎn)硫酸銨蒸發(fā)工藝流程原理圖。(參見附圖2)實(shí)施背景在申請(qǐng)人已授權(quán)的《酸解磷礦的方法》這一專利(專利號(hào) 200610149043. 1)中，用硫酸分解磷礦，得到三種固體物第一種是Ca (H2PO4) 2 · H2O,第二種是K2SiF6,第三種是高純凈CaSO4 ·2Η20。這種高純凈CaSO4 ·2Η20的一個(gè)主要用途是生產(chǎn)硫 酸銨和高純凈微球碳酸鈣即CaSO4 · 2H20+ (NH4) 2C03 = (NH4) 2S04 (液體)+CaCO3 I在這兩種產(chǎn)品中，CaCO3需要干燥，(NH4)2S04(液體)需要蒸發(fā)結(jié)晶。由于 (NH4) 2S04 (液體)蒸發(fā)結(jié)晶需要大量的飽和蒸汽，這就為用過熱蒸汽干燥CaCO3提供了飽和 蒸汽用戶，也大幅度提高了蒸汽的利用率，降低了干燥和蒸發(fā)的總體運(yùn)行成本。本發(fā)明提供的一種利用過熱蒸汽干燥物料的方法(參見附圖2)，其操作步驟為1、待干燥物料CaCO3含水約40_60% (CaCO3粒度越細(xì)含水越高)加入到密閉容器 14內(nèi)；2、過熱蒸汽總管15的過熱蒸汽，進(jìn)入到密閉容器14內(nèi)，控制過熱蒸汽的進(jìn)汽量 (過熱蒸汽溫度160-180°C，壓強(qiáng)2kg/cm2)，使密閉容器14內(nèi)CaCO3中的水分受熱蒸發(fā)，密 閉容器14的壓強(qiáng)增加，溫度下降。3、當(dāng)溫度降到140°C，壓強(qiáng)高于2kg/cm2 (表壓)，低溫蒸汽自動(dòng)排汽閥自動(dòng)打開， 向2kg/cm2低溫蒸汽總管13排汽。由于排汽和水分蒸發(fā)，使密閉容器14的壓強(qiáng)和溫度下 降，此時(shí)補(bǔ)充過熱蒸汽，維持溫度在140-150°C，壓強(qiáng)在2kg/cm2左右。4、當(dāng)溫度明顯上升(約160°C )時(shí)，證明CaCO3中的水分已經(jīng)基本蒸發(fā)完畢，關(guān)閉 密閉容器14兩端的低溫蒸汽自動(dòng)排汽閥和過熱蒸汽進(jìn)汽閥。打開下一級(jí)密閉容器兩端的 低溫蒸汽自動(dòng)排汽閥和過熱蒸汽進(jìn)汽閥，干燥下一個(gè)密閉容器的CaC03。5、蒸汽總管13的低溫蒸汽分成兩路，一路進(jìn)入包含有多效蒸發(fā)(NH4)2S04(液體) 裝置的低溫系統(tǒng)，低溫蒸汽在該裝置蒸發(fā)(NH4)2SO4(液體)后，排出的溫度更低的低溫蒸汽 (乏汽)，進(jìn)入低溫蒸汽收集裝置9，低溫蒸汽收集裝置9對(duì)多效真空蒸發(fā)系統(tǒng)施加的是抽吸 作用力，對(duì)排出的乏汽施加的是壓縮蒸汽的加壓作用力，乏汽經(jīng)低溫蒸汽收集裝置9的初 步壓縮，再經(jīng)升壓蒸汽壓縮機(jī)10的進(jìn)一步壓縮，把這種低溫蒸汽的壓強(qiáng)提升到表壓IOkg/ cm2左右，相應(yīng)的蒸汽溫度大于180°C。6、從升壓蒸汽壓縮機(jī)10排出的升壓蒸汽(表壓lOkg/cm2，蒸汽溫度180°C )是 飽和蒸汽，這種升壓蒸汽進(jìn)入換熱器11的管程放出汽化潛熱生成凝結(jié)水，循環(huán)蒸汽壓縮機(jī) 12 (進(jìn)口壓強(qiáng)2kg/cm2溫度140-150°C，出口小于3kg/cm2)排出的低溫蒸汽進(jìn)入殼程吸收了 升壓蒸汽放出的汽化潛熱后，溫度上升到接近180°C，而壓強(qiáng)只有2-3kg/cm2，這種過熱蒸汽 進(jìn)入過熱蒸汽總管15，作為干燥碳酸鈣的過熱蒸汽的熱源。注1、在本實(shí)施例中，碳酸鈣的干燥和硫酸銨的蒸發(fā)用的是兩種特性的蒸汽，碳酸鈣 干燥是用過熱蒸汽，飽和蒸汽沒有蒸發(fā)水分的能力；硫酸銨蒸發(fā)用的是飽和蒸汽，過熱蒸汽 的過熱度過高，要降低傳熱效率增大換熱面積。實(shí)際生產(chǎn)中為了平衡這兩種用汽量，第一種 是靠工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行平衡，也就是提高或降低多效蒸發(fā)的級(jí)數(shù)可以提高或降低蒸發(fā)水分的數(shù) 量，第二種是調(diào)整升壓蒸汽壓縮機(jī)的排汽壓強(qiáng)(排汽溫度相應(yīng)升降)高溫高壓蒸汽可以交 換出更多的過熱蒸汽，更多的過熱蒸汽就可以干燥更多的碳酸鈣。2、本實(shí)施例中，低溫蒸汽收集裝置9中包含的水力噴射器，是現(xiàn)行工藝中的現(xiàn)行 設(shè)備，本發(fā)明增加了一個(gè)壓力容器，把現(xiàn)行工藝對(duì)大氣排放的乏蒸汽抽吸到一個(gè)壓力容器 中，先把乏蒸汽加壓到0. 5-2kg/cm2，再用升壓蒸汽壓縮機(jī)加壓到較高的壓強(qiáng)。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是水力噴射器有優(yōu)良的負(fù)壓穩(wěn)定功能，蒸汽壓縮機(jī)有優(yōu)良的加壓功能，這就特別突出 的強(qiáng)化了本發(fā)明的實(shí)用性。3、本發(fā)明干燥碳酸鈣蒸發(fā)出來的水蒸汽分成兩路，第一路經(jīng)循環(huán)蒸汽壓縮機(jī)12， 換熱器11的殼程換熱形成過熱蒸汽回到過熱蒸汽總管15，作為干燥熱源。第二路進(jìn)入到多 效蒸發(fā)系統(tǒng)放出汽化潛熱形成凝結(jié)水并產(chǎn)生二次蒸汽，這種二次蒸汽進(jìn)入第二級(jí)蒸發(fā)器又 放出汽化潛熱生成二次凝結(jié)水，在二級(jí)蒸發(fā)系統(tǒng)中蒸發(fā)的三次蒸汽，經(jīng)低溫蒸汽收集裝置9 進(jìn)行初步壓縮，再經(jīng)升壓蒸汽壓縮機(jī)10進(jìn)一步壓縮，生成高溫高壓飽和蒸汽(壓強(qiáng)是壓縮 機(jī)的機(jī)械作用力形成的，溫度主要是低溫蒸汽受壓放出汽化潛熱形成的)，這種高溫高壓的 升壓蒸汽在換熱器中放出汽化潛熱生成凝結(jié)水(這是循環(huán)蒸汽溫度低能夠吸收這種汽化 潛熱造成的)。由此可見，多效蒸汽系統(tǒng)的乏蒸汽，經(jīng)壓縮換熱后，也生成凝結(jié)水排出本系 統(tǒng)。在本系統(tǒng)沒有蒸汽外排，這就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明高效節(jié)能的目的4、為了盡量保持低溫蒸汽總管13的蒸汽壓強(qiáng)穩(wěn)定，本發(fā)明使用三套容器。實(shí)際生 產(chǎn)時(shí)，并聯(lián)使用的容器數(shù)量越多，蒸汽總管13的低溫蒸汽壓強(qiáng)越穩(wěn)定。實(shí)施例2本發(fā)明用于干燥硫酸鈣晶須(參見附圖3)。實(shí)施背景在申請(qǐng)人已申請(qǐng)的《一種大規(guī)模生產(chǎn)硫酸鈣晶須的方法》(申請(qǐng)?zhí)?200710148664. 2)這一工藝中，從磷銨工藝和純堿外排廢水中生產(chǎn)出大量的硫酸鈣晶須。這 種晶須既有二水物也有半水物，含總水分在30-45%，為了制成單一的干燥的半水物，現(xiàn)行 工藝采用的方法是半水物直接風(fēng)干(表面脫水)，二水物先在120°C密閉容器中轉(zhuǎn)化成半水 物，然后再風(fēng)干。本發(fā)明用于干燥硫酸鈣晶須，無論是二水物還是半水物，都可以在密閉容 器中先用120-150°C飽和蒸汽轉(zhuǎn)換成半水物，然后再用過熱蒸汽直接制成干燥的半水硫酸 鈣晶須，不但能耗低，設(shè)備投資也相應(yīng)降低，特別是在連續(xù)干燥的工藝流程中，干燥晶須用 過的低溫蒸汽，再作為熱源用于將二水硫酸鈣晶須轉(zhuǎn)化成半水硫酸鈣晶須，轉(zhuǎn)化用過的飽 和蒸汽再用作升壓蒸汽的熱源。本發(fā)明的干燥方法因?yàn)檎麄€(gè)過程都是處在密閉容器中，產(chǎn) 品質(zhì)量有了明顯提高。經(jīng)本發(fā)明干燥的硫酸鈣晶須還能顯著提高晶須長徑比，這就是轉(zhuǎn)化 和干燥兩道工序連續(xù)運(yùn)行所帶來的明顯優(yōu)化效果。其操作步驟(參見附圖3)是1、待干燥物料硫酸鈣晶須加入干燥器19，關(guān)閉低壓飽和蒸汽進(jìn)汽口 20(當(dāng)沒有過 熱蒸汽時(shí)，從這里引入飽和蒸汽熱源進(jìn)入低壓蒸汽總管26作為外供熱源)。低壓蒸汽系統(tǒng) (虛線)的控制閥21都是單向穩(wěn)壓控制閥，其單一方向是進(jìn)入干燥器或進(jìn)入低溫蒸汽總管 262、打開外供過熱蒸汽進(jìn)口閥23，打開過熱蒸汽分配閥22對(duì)干燥器19提供過熱蒸 汽，由于干燥器19內(nèi)的水分受熱蒸發(fā)，其溫度下降壓強(qiáng)升高，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到控制指標(biāo)(本工藝 優(yōu)選0. 2MPa)，蒸汽將從減壓出汽口 18進(jìn)入下一級(jí)干燥器(這種過熱度較低的蒸汽進(jìn)入下 一級(jí)干燥器是為了用蒸汽將二水硫酸鈣晶須轉(zhuǎn)化成半水硫酸鈣晶須，)，當(dāng)末級(jí)干燥器的壓 強(qiáng)也大于控制指標(biāo)時(shí)，降溫蒸汽將進(jìn)入低溫蒸汽總管26，隨著過熱蒸汽的不斷加入，低溫蒸 汽總管26的蒸汽壓強(qiáng)逐漸提高到本工藝優(yōu)選的0. 2MPa(此時(shí)的蒸汽已經(jīng)基本成為飽和蒸 汽)。3、打開循環(huán)蒸汽出汽閥17，干燥器19內(nèi)的蒸汽進(jìn)入循環(huán)蒸汽總管16，開啟循環(huán)蒸 汽壓縮機(jī)24，干燥器19內(nèi)的蒸汽將進(jìn)入換熱器25的殼程并不斷循環(huán)。
8
4、開啟升壓蒸汽壓縮機(jī)27，來自低溫蒸汽總管26的蒸汽，經(jīng)壓縮成為升壓高溫蒸 汽，進(jìn)入換熱器25的管程放出汽化潛熱，凝結(jié)水進(jìn)入換熱器凝結(jié)水箱28，換熱器凝結(jié)水箱 28中凝結(jié)水液位達(dá)到額定高度時(shí)自動(dòng)對(duì)高溫水閃蒸器機(jī)組29排放，高溫水在高溫水閃蒸 器機(jī)組29閃蒸放出水蒸汽，這種低溫水蒸汽被抽汽加壓機(jī)組30抽取加壓后，加壓蒸汽并入 換熱器凝結(jié)水箱28上部的蒸汽管路再返回升壓蒸汽壓縮機(jī)27的進(jìn)口段，從換熱器凝結(jié)水 箱28上部的蒸汽管路到升壓蒸汽壓縮機(jī)27的進(jìn)口段之間串接有單向止回閥和回流控制 閥，這是控制定容式壓縮機(jī)出口壓強(qiáng)的常規(guī)方法。5、當(dāng)升壓蒸汽壓縮機(jī)27和循環(huán)蒸汽壓縮機(jī)24開啟后，系統(tǒng)進(jìn)入自產(chǎn)過熱蒸汽的 工況，當(dāng)?shù)蛪赫羝偣?6的壓強(qiáng)逐漸降低時(shí)，就補(bǔ)入過熱蒸汽(通過外供過熱蒸汽進(jìn)口閥 23)，當(dāng)?shù)蛪赫羝偣?6的壓強(qiáng)逐漸升高時(shí)，就關(guān)閉過熱蒸汽。由于本套系統(tǒng)中，存在設(shè)備 散熱、外排凝結(jié)水帶有少量熱能、干燥的約150°C的硫酸鈣晶須也要帶走少量熱能，總體說 系統(tǒng)補(bǔ)入的機(jī)械能不足(壓縮比很低)，不足部分就用過熱蒸汽補(bǔ)足。6、當(dāng)該級(jí)干燥完畢，先打開下一級(jí)的蒸汽循環(huán)回路，再關(guān)閉本級(jí)的各路閥門，然后 放出已干燥的物料，加入待干燥的物料，并將其并入干燥系統(tǒng)。7、硫酸鈣晶須帶入的水分只有從高溫水閃蒸器機(jī)組29排放，這是一種負(fù)壓條件 下的自動(dòng)排液裝置，該裝置的負(fù)壓條件是由抽汽加壓機(jī)組30的抽吸蒸汽形成的，換熱器凝 結(jié)水箱28內(nèi)的約180°C的凝結(jié)水，進(jìn)入到這個(gè)負(fù)壓空間，高溫水凝結(jié)水瞬間產(chǎn)生閃蒸，蒸汽 帶走熱能，凝結(jié)水降溫到60-80°C，當(dāng)凝結(jié)水高于排放水位時(shí)，高溫水閃蒸器機(jī)組29就會(huì)自 動(dòng)對(duì)外排放降溫后的凝結(jié)水，這是該系統(tǒng)唯一的排水口。(該裝置的負(fù)壓排液工作原理敬請(qǐng) 參閱中國實(shí)用新型專利號(hào)=03272704. 6，《利用水泵從負(fù)壓容器內(nèi)排液的裝置》)。8、本發(fā)明實(shí)施例3優(yōu)選工藝控制參數(shù)為進(jìn)入干燥器19的過熱蒸汽表壓2kg/cm2， 蒸汽溫度160-180°C;低溫蒸汽表壓2kg/cm2，蒸汽溫度135°C;升壓蒸汽表壓lOkg/cm2，蒸汽 溫度180°C ；循環(huán)蒸汽壓縮機(jī)進(jìn)口蒸汽表壓2kg/cm2，蒸汽溫度150°C，出口蒸汽表壓2. 5kg/ cm2 ；換熱器凝結(jié)水箱28內(nèi)的凝結(jié)水溫度約180°C ；高溫水閃蒸器機(jī)組29自動(dòng)對(duì)外排放降 溫后的凝結(jié)水溫度60-80°C ；高溫水閃蒸器機(jī)組29的真空度30-50%。9、如將硫酸鈣晶須一步干燥成為無水硫酸鈣晶須，只要將低溫蒸汽、升壓蒸汽、過 熱蒸汽和循環(huán)蒸汽的溫度上調(diào)20-30°C即可，溫度上調(diào)的越高干燥時(shí)間越短。
權(quán)利要求
一種利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于包括以下步驟a、向內(nèi)置待干燥物料的密閉容器內(nèi)加入過熱蒸汽，用過熱蒸汽蒸發(fā)待干燥物料所含的水分，使水分生成水蒸汽，過熱蒸汽降溫變成低溫蒸汽；b、低溫蒸汽在受控條件下從密閉容器進(jìn)入低溫蒸汽系統(tǒng)；所述的受控條件是指低溫蒸汽的壓強(qiáng)大于低溫蒸汽系統(tǒng)；c、使用機(jī)械加壓裝置對(duì)低溫蒸汽系統(tǒng)的低溫蒸汽加壓，使其成為升壓蒸汽；d、用升壓蒸汽間接加熱密閉容器內(nèi)的蒸汽，升壓蒸汽放出汽化潛熱生成凝結(jié)水，密閉容器內(nèi)的蒸汽接受熱量成為過熱蒸汽。
2.如權(quán)利要求1所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于b步驟所述的低溫 蒸汽系統(tǒng)可以包含有溶液蒸發(fā)裝置或多效蒸發(fā)裝置以及該裝置排出的低溫蒸汽。
3.如權(quán)利要求1所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于c步驟所述的機(jī)械 加壓裝置，指的是用羅茨風(fēng)機(jī)或活塞式蒸汽壓縮機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于c步驟所述的機(jī)械 加壓裝置，指的是用循環(huán)水泵、水力噴射器和壓力容器組成的抽汽加壓機(jī)組。
5.如權(quán)利要求4所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于所述的抽汽加壓 機(jī)組的水力噴射器(6)的出口密封到壓力容器(2)內(nèi)，水力噴射器(6)的吸入口連接低溫 蒸汽進(jìn)汽管(3)，循環(huán)水泵(1)的進(jìn)水口連接到壓力容器(2)下部的出水口，循環(huán)水泵(1) 的出水口通過循環(huán)水管(7)連接到水力噴射器(6)的進(jìn)水口，壓力容器(2)的排氣口連接 升壓蒸汽管(8)。
6.如權(quán)利要求5所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于所述的低溫蒸汽 進(jìn)汽管串接進(jìn)汽止回閥(4)和進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥(5)，所述的壓力容器還包含有備用出水口和排氣口。
7.如權(quán)利要求1所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于所述的待干燥物 料指的是含鈣的化合物。
8.如權(quán)利要求7所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于所述的含鈣的化 合物是碳酸鈣。
9.如權(quán)利要求7所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于所述的含鈣的化 合物是包含有硫酸鈣成分的化合物。
10.如權(quán)利要求9所述的利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于所述的包含有硫 酸鈣成分的化合物是含有結(jié)晶水的硫酸鈣晶須。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用過熱蒸汽干燥物料的方法，其特征在于向內(nèi)置待干燥物料的密閉容器內(nèi)加入過熱蒸汽，用過熱蒸汽蒸發(fā)待干燥物料所含的水分，使水分生成水蒸汽，過熱蒸汽降溫變成低溫蒸汽；低溫蒸汽的流量在受控條件下從密閉容器進(jìn)入低溫蒸汽系統(tǒng)；低溫蒸汽系統(tǒng)使用機(jī)械加壓裝置對(duì)低溫蒸汽加壓，使其成為升壓蒸汽；用升壓蒸汽間接加熱密閉容器內(nèi)的蒸汽，升壓蒸汽放出汽化潛熱生成凝結(jié)水，密閉容器內(nèi)的蒸汽接受熱量成為過熱蒸汽，持續(xù)對(duì)待干燥物料進(jìn)行干燥。本發(fā)明的待干燥物料的水分相似于多效蒸發(fā)系統(tǒng)的水分，是以凝結(jié)水的形式排出。本發(fā)明干燥效率高，能耗低，工藝簡(jiǎn)潔，具備大規(guī)模實(shí)施的工業(yè)基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)F26B3/02GK101968299SQ20101052794
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者張建華, 武善東, 武善斌, 武征 申請(qǐng)人:武善東;武征