專(zhuān)利名稱(chēng)：：新型節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于兩級(jí)干燥工藝流程。本發(fā)明比“干燥設(shè)備設(shè)計(jì)”(上海科技出版社)[1]13頁(yè)和“食品譯叢”[2]第4期102頁(yè)-105頁(yè)上介紹的利用換熱器回收廢氣余熱有所發(fā)展。《干燥設(shè)備設(shè)計(jì)》介紹對(duì)氣流干燥器在進(jìn)口溫度不太高的情況下，廢氣帶走的熱量占總熱量之比值很大，有的占40%。采用換熱器回收廢氣帶走的熱已有工業(yè)實(shí)施。例如，通過(guò)廢熱回收換熱器把10℃的空氣加熱到84.8℃，廢氣可以從150℃降到70℃，回收廢氣中熱量的25%，節(jié)約燃料23%，在兩年內(nèi)可回收廢熱回收換熱器所用投資。又《食品譯叢》第4期介紹，多次試驗(yàn)的結(jié)論當(dāng)廢氣溫度不低于80℃，用換熱器回收干燥器的廢氣余熱，在經(jīng)濟(jì)上是合理的。因?yàn)樗馨研迈r空氣從25℃預(yù)熱到55-65℃，這時(shí)能節(jié)省20%的熱。但是，廢氣供入換熱器之前，需經(jīng)特殊過(guò)濾器凈化;換熱器需裝自動(dòng)操作的清洗設(shè)備。裝備換熱器的總費(fèi)用在2-2.5年之內(nèi)可全部回收。本發(fā)明的目的本發(fā)明在于克服傳統(tǒng)干燥過(guò)程放出廢氣溫度高，而浪費(fèi)熱能多的缺點(diǎn)，采用新型節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，降低廢氣溫度，增加廢氣濕度，節(jié)省熱能消耗。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容將干燥過(guò)程分為第一和第二兩段，把第二級(jí)干燥段即降速干燥段排出的高溫尾氣全部回收利用，補(bǔ)充一部分熱風(fēng)作為第一級(jí)干燥段即恒速干燥段的熱源，其補(bǔ)充熱風(fēng)量用熱風(fēng)分配調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制第二級(jí)干燥段的熱風(fēng)量，使成品達(dá)到要求含水量的條件下，把回收第二級(jí)干燥段的尾氣與補(bǔ)充熱風(fēng)后的混合熱風(fēng)的溫度，在滿足一級(jí)干燥段烘去水分1/2-1/3的前提條件下，盡可能降到43-80℃，但保持露點(diǎn)以上，以不結(jié)露水為極限，以達(dá)到最大節(jié)能的目的。加料器向第一級(jí)干燥器進(jìn)料口加濕料，第一級(jí)干燥器排料口排半干料，輸送器送半干料進(jìn)入第二級(jí)干燥器，第二級(jí)干燥器排料口出成品。附圖1抽鼓干燥工藝流程，圖2鼓風(fēng)干燥工藝流程，附圖3抽風(fēng)干燥工藝流程，附圖4并聯(lián)管路分叉處，附圖5并聯(lián)管路匯合處，附圖6正負(fù)壓兩級(jí)氣流干燥機(jī)1空氣過(guò)濾器、2加熱器、3風(fēng)機(jī)、4一級(jí)干燥器、5二級(jí)干燥器、6輔助熱風(fēng)管、7調(diào)節(jié)閥、8調(diào)節(jié)閥、9加料器、10輸送器、11排料器、12半干料旋風(fēng)器、13成品旋風(fēng)器、14除塵器、15分叉處總調(diào)節(jié)閥、16匯合處總調(diào)節(jié)閥?！鷼饬鞣?hào)a新空氣流、b主熱風(fēng)流、c輔助熱風(fēng)流、d二級(jí)干燥尾氣、e風(fēng)機(jī)排氣流、f干燥機(jī)廢氣、g總風(fēng)流、h匯合熱風(fēng)流。物料流符號(hào)、l濕料、m半干料、n成品。本工藝流程的理論依據(jù)干燥過(guò)程分為恒速干燥和降速干燥兩段，恒速干燥的終點(diǎn)為臨界點(diǎn)，與此對(duì)應(yīng)，前者是一級(jí)干燥，后者是二級(jí)干燥。恒速干燥段，物料表面始終被水分所潤(rùn)濕，物料內(nèi)部大孔隙中的非結(jié)合水分很容易向表面移動(dòng)，足夠補(bǔ)充表面汽化所失的水分。因此，不論對(duì)何種物料，都表現(xiàn)為普通水面上汽化的特性，即物料表面的蒸汽壓等于同溫度水的飽和汽壓，物料表面大體始終保持為空氣的濕球溫度(40℃)。這樣一級(jí)恒速干燥需要高速度大風(fēng)量把汽化水分從物料表面迅速移走。恒速干燥末期轉(zhuǎn)入降速干燥段為二級(jí)干燥。降速干燥段，從物料內(nèi)部向表面移動(dòng)的水分已不足以補(bǔ)充表面汽化所失的水分。降速干燥段的干燥速率取決于物料性質(zhì)，屬于受物料內(nèi)部水分移動(dòng)控制階段。因此，提高熱風(fēng)溫度對(duì)水分移動(dòng)起著更重要的作用。由于空氣傳給物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，因此物料表面溫度逐步上升并逐漸接近空氣的溫度[3]。尾氣溫度上升到60℃到90℃，其相對(duì)溫度20-40%。加入熱風(fēng)提高到100℃到110℃，作為一級(jí)干燥熱源，放熱降溫到43℃到80℃排出機(jī)外。實(shí)施本發(fā)明的必須條件是單級(jí)干燥末期時(shí)尾氣溫度與恒速干燥尾氣溫度相差值大時(shí)，回收利用廢氣余熱才有大的經(jīng)濟(jì)效益。只有在被干燥物料含有較多非結(jié)合水，而又要求成品烘去部分結(jié)合水，因而烘去結(jié)合水需要用高溫?zé)犸L(fēng)，尾氣溫度就高，而烘去非結(jié)合水，可以用低溫?zé)犸L(fēng)，這樣回收利用余熱的效益就大。單級(jí)氣流烘干尾氣溫度高于55～65℃，而利用余熱的兩級(jí)烘干的尾氣溫度降到43℃，可以節(jié)省熱能20～30%。如果單級(jí)干燥尾氣溫度高于80℃，甚至達(dá)到150℃，則節(jié)省熱能的效果就更顯著。實(shí)施本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益可以用蒸發(fā)能力來(lái)表達(dá)。正負(fù)壓結(jié)合兩級(jí)氣流烘干機(jī)節(jié)省熱能的主要原因是排出的尾氣濕度大溫度低，帶走廢熱少。把復(fù)雜的傳質(zhì)與傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化為等焓的理論干燥來(lái)分析比較。因此，假設(shè)在干燥器中熱空氣放出的熱量全部用于水分蒸發(fā)，即全部顯熱用于水分蒸發(fā)。那么，熱空氣熱焓值中顯熱用盡和尾氣中水汽飽和度是約束此干燥過(guò)程的兩個(gè)條件。因此，用分析法計(jì)算出顯熱用盡時(shí)可能實(shí)現(xiàn)的最大含濕量，再用它計(jì)算尾氣相對(duì)濕度，按相對(duì)濕度判斷此干燥過(guò)程實(shí)現(xiàn)的可能性。分析討論如下(1)熱空氣熱焓(It1)的計(jì)算公式It1＝1.004×t1+(2500+1.842×t1)do/1000[4](1)式中Itl-t1時(shí)空氣熱焓，千焦耳/千克干氣;t1-熱風(fēng)溫度，℃;do-空氣含濕量，克/千克干氣。(2)把公式(1)移項(xiàng)得公式(2)，用來(lái)計(jì)算理論干燥在顯熱用盡時(shí)的尾氣含濕量，其公式d2t2＝(It1-1.004t2)1000/(2500+1.842t2)(2)式中d2t2-尾氣溫度達(dá)到t2時(shí)總含濕量，克/千克干氣;It1-熱空氣t1時(shí)熱焓，千焦耳/千克干氣;t2-尾氣溫度，℃。(2)尾氣總含濕量(d2t2)減去空氣原含濕量(do)即得單位蒸發(fā)能力(△d2t2)?！鱠2t2＝d2t2-do(3)設(shè)do＝10克/千克干氣，加熱空氣到130，140℃，計(jì)算熱焓(It1)，再把t2代入式(2)得尾氣含濕度(d2)，減去do得蒸發(fā)能力(△d)，再算43℃尾氣比其余濕度尾氣提高蒸發(fā)能力，數(shù)值列入表1。表1.熱空氣熱焓I千焦耳／千克干氣t1=130℃I130=157.91尾氣溫度t2℃43556070尾氣含濕量d2t2克／千克干氣44.4939.4837.4133.33蒸發(fā)能力△d2克／千克干氣34.4929.4827.4123.3343℃尾氣提高％017.025.847.8</table></tables>表明正負(fù)壓兩級(jí)汽流烘干提高蒸發(fā)能力為15.1～47.8%。校核由文獻(xiàn)[5]I-d數(shù)值查算出，43℃飽和含濕量為59.9克/千克干氣，其最大相對(duì)濕度48.45/59.9＝80.9%，故可能實(shí)現(xiàn)干燥。續(xù)表1.</tables>實(shí)施例1用本發(fā)明工藝流程設(shè)計(jì)的抽鼓結(jié)合干燥機(jī)如附圖1。新空氣流a經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器1進(jìn)入加熱器2加熱，分成兩個(gè)并聯(lián)支流b和c分別進(jìn)入兩根并聯(lián)的二級(jí)干燥器5的進(jìn)風(fēng)管和輔助熱風(fēng)管6，氣流b是二級(jí)干燥的熱氣源，用它對(duì)半干料進(jìn)行第二次干燥，其尾氣d由二級(jí)干燥器5的排氣管排出，它與輔助熱風(fēng)支流c在二級(jí)干燥器5的排氣管與輔助熱風(fēng)管6交匯點(diǎn)合為匯合熱風(fēng)流h，兩并聯(lián)管網(wǎng)的流量分配比例由調(diào)節(jié)閥7與8調(diào)節(jié)，氣流h經(jīng)風(fēng)機(jī)3加壓入一級(jí)干燥器4，對(duì)加料器9加入的濕料進(jìn)行第一次干燥，一級(jí)干燥器4的廢氣f由排氣管排空，一級(jí)干燥器4的半干料經(jīng)輸送器10送入二級(jí)干燥器5進(jìn)行第二次干燥，成品由排料器11排出。實(shí)施例2用本發(fā)明工藝流程設(shè)計(jì)的鼓風(fēng)式干燥機(jī)如附圖2。新空氣a經(jīng)空氣過(guò)濾器1入風(fēng)機(jī)3加壓后再入加熱器2加熱，分成兩個(gè)并聯(lián)支流b和c分別進(jìn)入兩根并聯(lián)的二級(jí)干燥器5的進(jìn)風(fēng)管和輔助熱風(fēng)管6，氣流b是二級(jí)干燥的熱源，用它對(duì)半干料進(jìn)行第二次干燥，其尾氣d由二級(jí)干燥器5的排氣管排出，它與輔助熱風(fēng)支流c在二級(jí)干燥器5的排氣管與輔助熱風(fēng)管交匯點(diǎn)合為匯合熱風(fēng)流h，入一級(jí)干燥器4對(duì)加料器9加入的濕料進(jìn)行第一次干燥，兩并聯(lián)管網(wǎng)的流量分配比例用調(diào)節(jié)閥7和8調(diào)節(jié)，一級(jí)干燥器4的廢氣f由排氣管排空。濕料由加料器9加入一級(jí)干燥器4，排出的半干料由輸送器10送入二級(jí)干燥器5，進(jìn)行第二次干燥，成品由排料器11排出。實(shí)施例3用本發(fā)明工藝流程設(shè)計(jì)的抽風(fēng)式干燥機(jī)如附圖3。新空氣流a經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器1進(jìn)入加熱器2加熱，分成兩個(gè)并聯(lián)支流b和c，氣流b是二級(jí)干燥的熱源，用它對(duì)半干料進(jìn)行第二次干燥，其尾氣d由二級(jí)干燥器5的排氣管排出，它與輔助熱風(fēng)支流c在輔助熱風(fēng)管6與二級(jí)干燥器5排氣管交匯點(diǎn)合為匯合熱風(fēng)流h，入一級(jí)干燥器4對(duì)加料器9加入的濕料進(jìn)行第一次干燥，兩并聯(lián)管網(wǎng)的流量分配比例用調(diào)節(jié)閥7和8調(diào)節(jié)，一次干燥的廢氣f進(jìn)風(fēng)機(jī)3，后由排氣管排出。濕料由加料器9加入一級(jí)干燥器4，排出的半干料由輸送器10送入二級(jí)干燥器5進(jìn)行第二次干燥，成品由排料器11排出。在實(shí)施例1、2、3中調(diào)節(jié)閥8安裝在輔助熱風(fēng)管6的任一部位，調(diào)節(jié)閥7安裝在二級(jí)干燥器5的排風(fēng)管或進(jìn)風(fēng)管上。一級(jí)干燥器4可直接安裝在二級(jí)干燥器5上面，半干料可以由一級(jí)干燥器4落入二級(jí)干燥器5內(nèi)。附圖4和附圖5是附圖1、2、3的補(bǔ)充說(shuō)明。附圖4中加熱器2分為兩個(gè)管路的分叉處安裝一個(gè)總調(diào)節(jié)閥15代替調(diào)節(jié)閥7和8。附圖5中輔助熱風(fēng)管6與二級(jí)干燥器5的尾氣管匯合口安裝一個(gè)總調(diào)節(jié)閥16代替調(diào)節(jié)閥7和8。實(shí)施例4用本發(fā)明工藝流程設(shè)計(jì)的正負(fù)壓結(jié)合兩級(jí)氣流烘干機(jī)如圖6。新空氣流a經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器1進(jìn)入加熱器2加熱，分為兩個(gè)并聯(lián)支流b和c，主熱風(fēng)支流b把輸送器10送入的半干料進(jìn)行第二次干燥后送入成品旋風(fēng)分離器13，成品經(jīng)排料器11排出，尾氣流d與夾帶的飛粉經(jīng)調(diào)節(jié)閥7與經(jīng)調(diào)節(jié)閥8的補(bǔ)充熱風(fēng)支流c合為匯合熱風(fēng)流h，加料器9加入濕料后入風(fēng)機(jī)3，鼓入一級(jí)干燥器4，進(jìn)行第一次干燥，由半干料旋風(fēng)器分離出的半干料經(jīng)輸送器10入二級(jí)干燥器5，溢流廢氣經(jīng)濕除塵器排空[6]。應(yīng)用范圍只要把干燥過(guò)程和干燥區(qū)域分成第一和第二兩個(gè)干燥段，就可以實(shí)現(xiàn)利用廢氣余熱的兩級(jí)干燥。本兩級(jí)干燥工藝流程適用于床式(流化床和沸騰床)、隧道式、傳送帶式、鏈板式、具有移動(dòng)平車(chē)箱式、室式和塔式。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益如果把干燥過(guò)程分成第一級(jí)和第二級(jí)兩個(gè)干燥段，把風(fēng)網(wǎng)改造成第一級(jí)干燥器風(fēng)道，第二級(jí)干燥器風(fēng)道和輔助熱風(fēng)管，二級(jí)干燥器風(fēng)道與輔助熱風(fēng)管并聯(lián)，并聯(lián)管路里裝調(diào)節(jié)閥等。兩級(jí)干燥工藝能降低廢氣溫度，提高濕度，提高熱空氣蒸發(fā)能力15.1～47.8%。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果實(shí)例正負(fù)壓結(jié)合兩級(jí)氣流烘干機(jī)的生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明每噸干淀粉消耗蒸汽量(蒸汽壓為0.6兆帕)連續(xù)作業(yè)為0.767噸，班次平均為0.88噸;蒸發(fā)1噸水分消耗蒸汽量連續(xù)作業(yè)為1.45噸，班次平均為1.66噸。耗汽指標(biāo)1.45噸和1.66噸同國(guó)內(nèi)平均水平2.3噸[7]與國(guó)外平均水平2.1噸〔注〕相比較，分別節(jié)省蒸汽28～37%和21～31%。一年可回收設(shè)備投資。注西德專(zhuān)家在中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院技術(shù)交流時(shí)講國(guó)際一般平均水平烘去1噸水分消耗2.0～2.2噸蒸氣。參考文獻(xiàn)1化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)編輯委員會(huì)編《干燥設(shè)備設(shè)計(jì)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版，1986年。2李春起譯《干燥器廢氣余熱利用》。載于《食品譯叢》1986年第4期102～105頁(yè)。3郭宜祜、王喜恩著《噴霧干燥》，化學(xué)工業(yè)出版社，1983年。4高奎元譯《食品干燥原理技術(shù)基礎(chǔ)》，輕工業(yè)出版社，1986年，141頁(yè)。5“糧食干燥”編寫(xiě)組編《糧食干燥》，中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，1987年。6于吉云著《淀粉“粉料”氣流烘干機(jī)實(shí)用新型專(zhuān)利》，公告號(hào)GG87207310。7婁新建著《也談淀粉氣流干燥器的設(shè)計(jì)》。載于《淀粉與淀粉糖》1986年第2期。權(quán)利要求1.一種節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征在于將干燥過(guò)程分為第一和第二兩段，第二級(jí)干燥段即降速干燥段排出的高溫尾氣，補(bǔ)充一部分熱風(fēng)作為第一級(jí)干燥段即恒速干燥段的熱源，補(bǔ)充熱風(fēng)量用分配調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，控制第二級(jí)干燥段的熱風(fēng)，使成品達(dá)到要求含水量的條件下，把回收第二級(jí)干燥段的尾氣與補(bǔ)充熱風(fēng)后混合熱風(fēng)的溫度，在滿足第一級(jí)干燥段烘去1/3～1/2水分的前提下，降低到43～80℃，但保持在露點(diǎn)以上，以不結(jié)露水為極限，濕物料由加料器喂入第一級(jí)干燥器，烘去水分1/3～1/2的半干物料，徑半干料輸送器喂入第二級(jí)干燥器進(jìn)行第二次干燥，達(dá)到要求含水量后排出機(jī)外。2.按權(quán)利要求1所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是空氣過(guò)濾器1接加熱器2，并聯(lián)接輔助熱風(fēng)管6和二級(jí)干燥器5的風(fēng)網(wǎng)進(jìn)風(fēng)管，兩并聯(lián)管匯合接風(fēng)機(jī)3進(jìn)氣口，風(fēng)機(jī)3出口接一級(jí)干燥器4，調(diào)節(jié)閥7安裝在二級(jí)干燥器5風(fēng)網(wǎng)出風(fēng)管上，調(diào)節(jié)閥8安裝在輔助熱風(fēng)管6上，濕料加料器9接一級(jí)干燥器4入料口，一級(jí)干燥器4的出料口接輸送半干料的輸送器10，它接入二級(jí)干燥器5的入料口，成品排料器11安裝在二級(jí)干燥器5的出料口上。3.按權(quán)利要求1所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是空氣過(guò)濾器1接風(fēng)機(jī)3進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口接加熱器2，并聯(lián)接輔助熱風(fēng)管6和二級(jí)干燥器5的風(fēng)網(wǎng)進(jìn)風(fēng)管，兩個(gè)并聯(lián)管匯合后接入一級(jí)干燥器4，廢氣管接在一級(jí)干燥器4的出風(fēng)口上，調(diào)節(jié)閥7安裝在二級(jí)干燥器5的風(fēng)網(wǎng)出風(fēng)管上，調(diào)節(jié)閥8安裝在輔助熱風(fēng)管6上，濕料加料器9接一級(jí)干燥器4入料口，一級(jí)干燥器4出料口接輸送半干料的輸送器10，它接二級(jí)干燥器5，成品排料器11接在二級(jí)干燥器5的出料口上。4.按權(quán)利要求1所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是空氣過(guò)濾器1接加熱器2，并聯(lián)接輔助熱風(fēng)管6和二級(jí)干燥器5風(fēng)網(wǎng)進(jìn)風(fēng)管，兩根并聯(lián)管匯合后接入一級(jí)干燥器4，再接風(fēng)機(jī)3進(jìn)風(fēng)口，廢氣排空管接在風(fēng)機(jī)3出風(fēng)口，調(diào)節(jié)閥7安裝在二級(jí)干燥器5的風(fēng)網(wǎng)出風(fēng)管上，調(diào)節(jié)閥8安裝在輔助熱風(fēng)管6上，濕料加料器9接一級(jí)干燥器4的入料口，一級(jí)干燥器4出料口接半干料輸送器10，它再接二級(jí)干燥器5，排料器11安裝在二級(jí)干燥器5的出料口上。5.按權(quán)利要求1、2、3、4所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是調(diào)節(jié)閥7安裝在二級(jí)干燥器5的排氣管上，調(diào)節(jié)閥8安裝在輔助熱風(fēng)管6內(nèi)的任何部位，調(diào)節(jié)閥7和8中可只安裝任意一個(gè)。6.按權(quán)利要求1、2、3、4所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是在兩并聯(lián)管路的分叉處裝一個(gè)總調(diào)節(jié)閥代替調(diào)節(jié)閥7和8。7.按權(quán)利要求1、2、3、4所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是在兩并聯(lián)管路的匯合處安裝一個(gè)總調(diào)節(jié)閥代替調(diào)節(jié)閥7和8。8.按權(quán)利要求1、2、3、4所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是加料器9裝在一級(jí)干燥器4進(jìn)料口，輸送器10連接一級(jí)干燥器4出料口和二級(jí)干燥器5進(jìn)料口，排料器11安裝在二級(jí)干燥器5的出料口上。9.按權(quán)利要求1、2、3、4所述的節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程，其特征是半干料可以由一級(jí)干燥器4出口直接落入二級(jí)干燥器5入口。全文摘要本發(fā)明是節(jié)能兩級(jí)干燥工藝流程。第二級(jí)降速干燥排出的高溫尾氣全部回收利用，補(bǔ)充部分熱風(fēng)作為第一級(jí)恒速干燥的熱源，其補(bǔ)充量用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，控制第二級(jí)干燥排出的成品水分符合要求，一級(jí)干燥排出廢氣溫度低，濕度大，就節(jié)省熱能多。如粉料正負(fù)壓兩級(jí)烘干機(jī)連續(xù)作業(yè)烘去1噸水分耗蒸汽1.45噸，比國(guó)外平均水平2.1噸可節(jié)省30％。本發(fā)明應(yīng)用于能把干燥過(guò)程分成一、二兩個(gè)干燥段的干燥器，而且第二級(jí)干燥升溫10℃以上者。文檔編號(hào)F26B3/02GK1036260SQ8910194公開(kāi)日1989年10月11日申請(qǐng)日期1989年4月6日優(yōu)先權(quán)日1989年4月6日發(fā)明者于吉云申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院