冷卻固體的方法以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】冷卻固體的方法以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)
[0001] 本發(fā)明涉及一種冷卻固體特別是吸濕散料的方法以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。
[0002] 化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的合成產(chǎn)品在通過例如結(jié)晶、?；?、造粒、壓制、壓片或制粒成形以 及后續(xù)可能的分類之后聚積為散料，其在生產(chǎn)工藝末端常常仍處于高溫。在它們可被打包 和存儲(chǔ)之前，這些熱量必須被去除。流化床冷卻器和鼓式冷卻器被經(jīng)常用來冷卻產(chǎn)品，其中 空氣被用作傳熱介質(zhì)。當(dāng)冷卻吸濕散料（如肥料和鹽）時(shí)，需要干化冷卻空氣以便防止產(chǎn) 品吸收水分。如果不干燥冷卻空氣，則存在產(chǎn)品質(zhì)量劣化的風(fēng)險(xiǎn)。產(chǎn)品的硬度隨著更高水 分含量而下降，從而先前賦予產(chǎn)品的形狀可能隨之喪失。在最壞的情形中，可能發(fā)生橋的形 成和結(jié)塊。
[0003] 用作冷卻空氣的環(huán)境空氣通常具有對于與吸濕材料接觸來說太高的相對濕度。為 了獲得適于冷卻工藝的冷卻空氣的溫度和相對濕度值，冷卻空氣經(jīng)過調(diào)節(jié)工藝。在那里，空 氣首先被冷卻，并且其中含有的水通過冷凝、吸收或吸附而被分離。這降低了空氣的露點(diǎn)。 然后，空氣被加熱回獲得了用于冷卻工藝的期望相對濕度的點(diǎn)。以此方式預(yù)調(diào)節(jié)的空氣被 傳輸經(jīng)過將被冷卻的材料，并且移除其中的熱量，而沒有在工藝中轉(zhuǎn)移濕度。用于調(diào)節(jié)工藝 的冷卻處理和加熱處理涉及大的能量開銷。
[0004] 考慮到能源成本上漲的背景，需要提出一種方法以及執(zhí)行該方法的系統(tǒng)，其以較 低的能量消耗來冷卻固體，特別是吸濕散料。
[0005] 本發(fā)明的主題以及上述問題的解決方案是如權(quán)利要求1所述的方法以及如權(quán)利 要求10所述用于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明基于一種用于冷卻固體特別是吸濕散料的方法，其中空氣流被用在用于冷 卻固體的接觸設(shè)備中，其中經(jīng)加熱的排出空氣流被從接觸設(shè)備取出。根據(jù)本發(fā)明，排出空氣 流的一部分與空氣流混合，以便預(yù)熱后者。該再循環(huán)貢獻(xiàn)了為設(shè)置所需相對濕度將提供的 能量的實(shí)質(zhì)部分。
[0007] 在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，空氣流被冷卻和/或除濕和/或隨后被加熱，以降低 其相對濕度。以此方式預(yù)調(diào)節(jié)的空氣流隨后被提供用以同排出空氣流的一部分相混合。
[0008] 這降低了對以下兩者的需要：用于加熱經(jīng)冷卻的和/或除濕的冷卻空氣的工藝熱 量以及經(jīng)冷卻的和/或除濕的新鮮空氣的量。由于在接觸設(shè)備中僅發(fā)生傳熱而無材料傳 輸，該再循環(huán)不會(huì)引起冷卻空氣絕對濕度的增加。作為對工藝熱量和新鮮空氣更低需求的 結(jié)果，與目前公知的方法相比，根據(jù)本發(fā)明的方法具有明顯更低的能量消耗。除了如此降低 的運(yùn)行成本外，通過建造更小的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還可以節(jié)約投資成本。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，空氣流通過與制冷劑的間接熱交換被冷卻至露點(diǎn) 之下的溫度，并且冷凝液被分離。該方法與通過吸收進(jìn)行分離相比具有特別優(yōu)勢，即不需要 準(zhǔn)備和/或再生材料進(jìn)行吸收操作?？諝饬鞅焕鋮s到露點(diǎn)之上的溫度也在本發(fā)明的范圍之 內(nèi)。
[0010] 有利的是，空氣流通過借助傳熱介質(zhì)（優(yōu)選為水蒸汽）被加熱的加熱設(shè)備而被加 熱。加熱水蒸汽是工藝熱的普遍形式。其操作簡單安全并且具有高冷凝焓。通過放熱在加 熱設(shè)備中形成的冷凝液還可以被安全移除和重新利用。
[0011] 在冷凝和除濕之后，空氣流將被加熱至冷卻空氣溫度，其低于空氣流的入口溫度 以及相應(yīng)的環(huán)境溫度。有利的是，為冷卻固體，使用的除濕空氣流比環(huán)境空氣冷，從而具有 更大的冷卻潛力。
[0012] 優(yōu)選地，流化床冷卻器或鼓式冷卻器被用作用于冷卻固體的接觸設(shè)備。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，經(jīng)調(diào)節(jié)的冷卻空氣流的相對濕度仍舊低于關(guān)鍵限值，在 該限值處水分通過熱和材料交換進(jìn)入將要冷卻的固體中。這確保了產(chǎn)品的性能不會(huì)被隨著 冷卻空氣引入的濕氣所不利影響。
[0014] 由于固體在至少兩個(gè)串聯(lián)冷卻階段中被冷卻，能量效率可以被進(jìn)一步增加。在該 上下文中，固體在第一冷卻階段中通過與新鮮空氣和從第二冷卻階段取出的經(jīng)加熱排出空 氣流的一部分的混合物相接觸通過熱交換被預(yù)冷卻，并且進(jìn)一步在第二冷卻階段中通過與 預(yù)調(diào)節(jié)的冷卻空氣相接觸進(jìn)行熱交換被冷卻至期望的最終溫度。此外，來自第二冷卻階段 用于調(diào)節(jié)冷卻空氣的排出空氣流的另一部分與空氣流相混合，以便預(yù)熱后者。從第二冷卻 階段取出的排出空氣流的相對低濕度為接納來自新鮮空氣流的濕度預(yù)留了足夠空間，從而 第一冷卻階段中相對濕度的關(guān)鍵限值不會(huì)被超出。此外，第一冷卻階段中的溫度范圍通常 高于第二冷卻階段中的溫度范圍，從而僅對于更高的絕對濕度才到達(dá)第一冷卻階段中的相 對濕度的關(guān)鍵限值。從而在此情形中可以容忍空氣流中更大量的濕度。有利的是將來自第 二冷卻階段未被用于預(yù)熱經(jīng)冷卻的且除濕的進(jìn)入空氣的全部排出空氣流饋送到第一產(chǎn)品 冷卻階段。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供到產(chǎn)品側(cè)第一冷卻階段的新鮮空氣 的量對應(yīng)于與空氣流混合在一起用于調(diào)節(jié)第二冷卻階段的冷卻空氣的排出部分空氣流的 量。從而，相同量的空氣流在兩個(gè)接觸設(shè)備中起作用。
[0016] 本發(fā)明還涉及一種適于執(zhí)行所描述方法的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括接觸設(shè)備，該接觸設(shè) 備通過與預(yù)調(diào)節(jié)的冷卻空氣熱交換來冷卻固體。根據(jù)本發(fā)明，提供有用于再循環(huán)從接觸設(shè) 備取出并且通過與固體熱交換而被加熱的冷卻空氣的部分空氣流的設(shè)備。
[0017] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括用于冷卻和/或除濕空氣流的設(shè)備以及/或 者用于加熱空氣流的設(shè)備。
[0018] 本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種適于執(zhí)行兩階段冷卻方法的系統(tǒng)，包括通過與空氣 相接觸進(jìn)行熱交換預(yù)冷卻固體的第一接觸設(shè)備，以及通過與預(yù)調(diào)節(jié)空氣相接觸進(jìn)行熱交換 冷卻已在第一接觸設(shè)備中被預(yù)冷卻的固體的第二接觸設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，提供有用于再循 環(huán)從第二接觸設(shè)備取出并且通過與固體熱交換而被加熱的冷卻空氣的部分空氣流以及將 其與空氣流混合的設(shè)備。該系統(tǒng)還包括用于將從第二接觸設(shè)備取出的經(jīng)加熱的冷卻空氣的 第二部分空氣流與進(jìn)入空氣相混合并且將其提供到第一接觸設(shè)備的設(shè)備。
[0019] 下文將結(jié)合附圖參考示例性實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。附圖中：
[0020] 圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于冷卻固體的系統(tǒng)的系統(tǒng)示圖，
[0021] 圖2示出了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法用于冷卻固體的系統(tǒng)的系統(tǒng)示圖，
[0022] 圖3示出了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的兩階段方法用于冷卻固體的系統(tǒng)的系統(tǒng)示圖。
[0023] 圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于冷卻空氣流101的設(shè)備100、用 于除濕經(jīng)冷卻的空氣流103的設(shè)備102、用于加熱經(jīng)冷卻且除濕的空氣流105的設(shè)備104、 以及用于通過與預(yù)調(diào)節(jié)的冷卻空氣108相接觸進(jìn)行熱交換來冷卻固體107的接觸設(shè)備106。 工藝?yán)鋭?09作用于空氣冷卻器100。特別適用于此的例如是液氨，其可在空氣冷卻器100 中蒸發(fā)并且通過間接熱交換從進(jìn)入空氣101提取熱量。利用氣流110余熱被從空氣冷卻器 100去除。經(jīng)冷卻的空氣流103中含有的濕度111的一部分在設(shè)備102中被排出。具體而 言，空氣流101可以在空氣冷卻器100中被冷卻至低于露點(diǎn)的溫度，并且冷凝液111在設(shè)備 102中可被