專利名稱：一種多效干燥工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種干燥工藝，具體涉及一種利用換熱器進行高溫濕空氣與冷空氣換熱回收高溫高濕空氣能量的多效干燥工藝。
背景技術：
干燥是一種高能耗的單元操作之一。據統(tǒng)計，英國各行業(yè)干燥能耗總和大約占整個工業(yè)系統(tǒng)總能耗的8%，而我國的干燥能耗占整個工業(yè)能耗的比例比英國高一半，達12%。目前我國一般化學工業(yè)生產中干燥能量利用率僅為20%-60%。目前很多學者進行了多級干燥及廢氣回收過程的研究，提出部分廢氣與新鮮空 氣混合進預熱器加熱的多級多段干燥方法。這些方案盡管在一定程度上提高了能量利用率，但廢氣和新鮮空氣直接混合極大降低了廢氣的能量品位，且大部分的廢氣(溫度為60-150°C，相對濕度為60%-90%)直接排放掉，回收這部分高濕廢氣熱量并使其具有較高的能量品位是一個很有前景也很有難度的節(jié)能任務。同時，這些廢氣的直接排空造成了以下影響一是排出的高溫濕空氣從視覺上造成污染；二是廢氣的顆粒粉塵排放到大氣中污染環(huán)境；三是廢氣余熱未回收利用嚴重浪費能源。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種效率高、能耗少、無污染，便于實現規(guī)?；a的多效干燥工藝。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的
一種多效干燥工藝，其特征在于它以空氣為干燥介質，與待干燥物料直接接觸帶走水汽并提供熱量；多級連有換熱器和加熱裝置的干燥室串聯構成模擬移動床操作模式，最后一級干燥引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第二級的干燥介質，倒數第二級引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第三級的干燥介質，并依次類推，其一個具體間歇操作周期干燥過程為
a.第I效干燥將濕物料送入I號干燥室，經中高溫空氣直接加熱干燥；此中高溫空氣由冷空氣經換熱器與來自2號干燥室第二效干燥排出的二次中高溫濕空氣換熱所得；若經換熱器換熱后，空氣溫度達不到第一效熱空氣設定參數，則啟動輔助熱源加熱至設定空氣參數，反之，輔助熱源關閉；當物料被干燥至第一效干燥物料出口設定參數時第一效干燥完成，此時將I號干燥室標記為下一間歇過程的第二效干燥；干燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出I號第一效干燥室，因此效二次空氣溫度較低，直接排出系統(tǒng)；
b.2號干燥室為濕物料的第二效干燥，此效待干燥物料溫度、濕度等于第一效物料的出口溫度、濕度；此效物料的加熱空氣是冷空氣經由3號干燥室第三效干燥排出的二次高溫濕空氣經換熱器加熱所得；若經換熱器換熱后，空氣溫度達到第二效空氣的設定溫度，則輔助熱源關閉，反之，開啟輔助熱源將空氣加熱至設定溫度；當物料被干燥至第二效干燥物料出口設定參數時第二效干燥完成，此時將2號干燥室標記為下一間歇過程的第三效干燥；干燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出2號第二效干燥室，送入換熱器加熱冷空氣為I號干燥室第一效干燥提供熱源；高溫濕空氣經換熱器與換熱器換熱后空氣溫度降低，部分水分冷凝，冷凝水由疏水排出系統(tǒng)排出，換熱后的空氣返回3號干燥室的換熱器作為冷空氣使用；
c.其余各干燥過程如步驟b所述，最后一效干燥所需高溫空氣，直接由輔助熱源加熱所得；且最后一效干燥后，物料達到要求出料；此時干燥室空出，重新加入濕物料標記為下一個間歇干燥過程的第一效干燥；各個干燥室之間通過控制空氣的流向進行效間的轉換，對干燥物料而言干燥系統(tǒng)是模擬移 動床系統(tǒng)。所述每一級干燥室內置有攪拌器，干燥室空氣出口均設置有引風機。所述換熱器為極薄平板的板式換熱器。所述板式換熱器的板片人字形波紋板。所述板式換熱器的結構參數如下
波紋深2-2. 5_，對β角為30° 120°，波高為2-8_，波距為10-25_，板間距為2_8mm，板片厚為O. 3-0. 8mm，板片組合流道比例至少為2 :1，密封墊片，若換熱溫度低于150°C選擇三元乙丙橡膠，高于150°C選擇娃橡膠。所述板式換熱器在常壓無水蒸氣冷凝時空氣-空氣換熱系數為50W/ (m2 · °C )，當有水蒸氣冷凝時空氣-濕空氣換熱系數平均可達到200W/ (m2-0C),并且隨著水蒸氣冷凝量的增加，換熱系數增大。尤其是當二次高溫濕空氣經過換熱器與冷空氣換熱，高溫濕空氣溫度降至40-50°C時，所含水蒸汽大量冷凝，極大的增大了板式換熱器空氣-空氣換熱系數，使得所需換熱器的換熱面積大幅下降，從而使得空氣-空氣換熱得以工業(yè)化應用。所以所述換熱器能夠較好的利用高溫濕空氣余熱，并且易于清洗，構造簡單，并且所需換熱器費用遠遠低于節(jié)省能量費用。本發(fā)明以板式換熱器進行濕空氣-空氣換熱和模擬移動床為手段，能實現物料干燥過程二次高溫濕空氣余熱維持較高品位回收利用。僅對末效干燥室提供外加熱源加熱，用引風機將末效干燥室中直接加熱后的熱濕空氣引出，并作為前一效冷空氣的熱源，經板式換熱器換熱，冷空氣被加熱到設定溫度送入前一效干燥室進行干燥；以此類推，逐效干燥室排出的二次高溫熱濕空氣經換熱器換熱加熱冷空氣使余熱回收利用，直至第一效干燥室。物料中的濕分在各效干燥室中不斷蒸發(fā)出水蒸氣經熱空氣帶走而逐漸被干燥。最后一效干燥后，物料達到干燥要求移出，加入新的干燥物料成為第一效干燥，整個多效干燥工藝流程是模擬移動床。各效干燥室的高溫熱濕空氣經換熱器換熱后，為低溫空氣和冷凝水，冷凝水由疏水排出系統(tǒng)排出，低溫空氣可以由風機引入與到下一效干燥的換熱器中做為冷空氣回用。本發(fā)明的有益效果是
(1)利用板式換熱器進行高溫濕空氣與冷空氣換熱回收廢氣能量，維持了較高的能量品位;
(2)操作中采用模擬移動床控制進行多效干燥，利用對熱空氣的調度能夠實現干燥余熱回用，并且能使間歇干燥過程連續(xù)生產，系統(tǒng)簡單可靠、節(jié)能環(huán)保；
(3)二次高溫濕空氣經過換熱器與冷空氣換熱，高溫濕空氣溫度降至40-45°C時，所含水蒸汽大量冷凝，極大的增大了板式換熱器空氣-空氣換熱系數，且冷空氣經加熱后溫度較高、濕度低，不易于在干燥室中水蒸氣重新冷凝液化，防止了物料返潮；
(4)多效干燥熱空氣能量很大部分得到回收，且干燥所蒸發(fā)的水蒸氣至少有1/3可以冷凝回收，相比現有干燥能量效率，可提高40%以上；
(5)物料應用性廣泛，尤其適合于漿狀物料；
(6)板式換熱器換熱系數大且適應性好、構造簡單、可拆卸、易清洗、價格低廉的；
(7)干燥室設有攪拌裝置，物料不易粘結、受熱均勻、且為常壓干燥，可用來干燥熱敏性物質；
(8)便于控制調節(jié)，通過改變風量、物料在干燥室的停留時間，輔助熱源的開關，均可達到干燥產品的要求。


圖I是本發(fā)明二效干燥實施例的工藝流程圖。圖2是本發(fā)明三效干燥實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合兩個具體實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于以下實施例。太陽能硅片切割液廢砂漿是切割液(PEG)和砂漿的混合物，需要對廢砂漿進行處理，回收其中的切割液和碳化硅微粉，返回到太陽能線切割機重新使用?？梢缘玫絻?yōu)質合格的切割液和碳化硅微粉， 從而實現二次利用。其中硅砂(碳化硅微粉)回收需要干燥。目前國內廠家硅砂干燥過程為單級干燥，產生的廢氣(超過100 °c度的高溫高濕空氣)直接排空。本發(fā)明以其二效和三效干燥作為實施例。實施例I :
本實施例為二效干燥的實例。如圖2所示，二效干燥系統(tǒng)包括串聯的兩級干燥系統(tǒng)。在一個操作周期內包括第一效干燥室7，其干燥介質出連接換熱器8的熱空氣進口，換熱器8的熱空氣出口連接引風機9，其干燥介質進口連接換熱器4的冷空氣出口，換熱器4的冷空氣入口連接風機5，換熱器4和第一效干燥室7之間的連接管道上設置有輔助熱源6 ;換熱器4的另一端熱空氣進口連接第二效干燥室3的干燥介質出口，換熱器4熱空氣出口經引風機I連接第二效干燥室3的干燥介質進口，在引風機I和第二效干燥室7的干燥介質進口間設置有輔助熱源2。所述各輔助熱源設有閉合控制閥，各引風機裝有流量調節(jié)閥。所述換熱器設有冷凝水采出裝置10。在一個操作周期內中具體工作流程如下
第一效干燥的工藝流程第一效干燥室7中的濕硅砂溫度為20°C，濕含量為50%。在干燥室內置攪拌機的攪拌下，迅速被來自換熱器4的110°C高溫濕空氣加熱升溫并蒸發(fā)部分水分，水分被空氣經引風機5引出第一效干燥室7，因溫度高于60°C可用于預熱冷空氣。當干燥室物料溫度、濕含量等參數達到第一效干燥設定參數時溫度為60°C，濕含量為30%，把第一效干燥室7標記為下一操作周期的第二效干燥室。此時硅砂得到了第一效干燥。第一效干燥過程中來自換熱器4的空氣若達到設定溫度110°C則輔助熱源6關閉，否則打開。第二效干燥的工藝流程第二效干燥室3中的60°C，濕含量為30%的硅砂在攪拌機的攪拌下，迅速被來自輔助熱源2加熱至180°C的高溫空氣加熱升溫并蒸發(fā)部分水分，水分蒸發(fā)在熱空氣中經引風機I引出進入換熱器4作為高溫濕空氣與20°C的新鮮空氣進行換熱，此高溫濕空氣冷凝降溫之后變成低溫空氣送入輔助熱源2作為冷空氣被加熱。冷凝水經冷凝水引出至冷凝水接收裝置10。當第二效干燥室溫度、濕度參數達到二效設定參數溫度為100°C時，濕含量小于5%，硅砂完成了二效干燥。硅砂得到了第二效干燥由出料口移出，最終完成整個干燥過程。由于第二效干燥室3空出，重新裝入濕硅砂標記為下一操作周期的第一效干燥室。實施例2:
本實施例為三效空氣干燥過程的實例。如圖3所示，三效干燥系統(tǒng)包括串聯的三級干燥系統(tǒng)。在一個操作周期內包括第一效干燥室11，其干燥介質出口通過引風機13連接換熱器12的熱空氣進口，其干燥介質進口連接換熱器8的冷空氣出口，換熱器8的冷空氣入口連接風機9，換熱器8和第一效干燥室11之間的連接管道上設置有輔助熱源10 ;換熱器8的另一端熱空氣進口連接第二效干 燥室7的干燥介質出口，換熱器8熱空氣出口經引風機5與換熱器4的冷空氣入口相連，換熱器4的冷空氣出口連接第二效干燥室7的干燥介質進口，在換熱器4的冷空氣出口和第二效干燥室7的干燥介質進口間設置有輔助熱源6 ;換熱器4的另一端熱空氣進口連接第二效干燥室3的干燥介質出口，換熱器4熱空氣出口經引風機I連接第二效干燥室3的干燥介質進口，在引風機I和第二效干燥室7的干燥介質進口間設置有輔助熱源2。所述各輔助熱源設有閉合控制閥，各引風機裝有流量調節(jié)閥。所述換熱器設有冷凝水采出裝置14。在一個操作周期內中具體工作流程如下
第一效干燥第一效干燥室11中的20°C、濕含量50%的濕硅砂在攪拌機的攪拌下，迅速被來自換熱器8中溫空氣加熱升溫并蒸發(fā)部分水分，水分被空氣經引風機9帶出，因第一效廢氣溫度較低(60°C )直接排出系統(tǒng)。當干燥室物料溫度達50°C、濕含量35%即第一效干燥設定參數時第一效干燥完成，把第一效干燥室11標記為下一操作周期的第二效干燥室。此時硅砂得到了第一效干燥。第一效干燥過程中來自換熱器8的空氣若達到設定溫度90°C則輔助熱源10關閉，否則打開。第二效干燥第二效干燥室7中的50°C、濕含量35%的硅砂在攪拌機的攪拌下，迅速被來自換熱器4的高溫空氣加熱升溫并蒸發(fā)部分水分，水分蒸發(fā)在熱空氣中經引風機5引出進入換熱器8作為高溫濕空氣與20°C的新鮮空氣進行換熱，此高溫濕空氣冷凝降溫之后變成低溫空氣送入換熱器4作為冷空氣被加熱，冷凝水經冷凝水引出至冷凝水接收裝置14。當第二效干燥室溫度、濕度參數達到二效設定參數溫度為80°C、濕含量20%時，把第二效干燥室7標記為下一操作周期的第三效干燥室。硅砂得到了二效干燥。第二效干燥過程中來自換熱器4的空氣若達到設定溫度130°C則輔助熱源6關閉，否則打開。第三效干燥第三效干燥室3中的80°C、濕含量20%的硅砂在攪拌機的攪拌下，經180°C高溫空氣加熱，蒸發(fā)的水蒸氣被熱風經引風機I引出帶走，進入換熱器4作為130°C的高濕空氣與換熱器8循環(huán)的冷空氣進行換熱，高溫濕空氣冷凝降溫之后變成低溫空氣，因第三效為末效，干燥介質所需溫度最高，因此冷凝降溫后的空氣直接經輔助熱源2加熱到設定溫度180°C進入第三效干燥室，冷凝水經冷凝水引出至冷凝水接收裝置14。當干燥室內各參數達到第三效設定溫度100°C、濕含量低于5%，硅砂得到了第三效干燥由出料口移出，最終完成整個干燥過程。由于第三效干燥室3空出，重新裝入濕硅砂標記為下一操作周期的第一效干燥室。同時經過二效、三效干燥換熱器換熱效果經過實驗驗證得出結論本發(fā)明由于充分利用了多效干燥室的二次熱濕空氣中水蒸氣的潛熱，比單級熱空氣干燥節(jié)約40%的高品位能量，節(jié)能效果非常顯著。本發(fā)明所述板式換熱器，在無水蒸氣冷凝時空氣-空氣換熱系數為50W/ (m2 -0C ),當有水蒸氣冷凝時空氣-濕空氣換熱系數平均可達到200 ff/ (m2 · °C )，并且隨著水蒸氣冷凝量的增加，換熱系數增大。尤其是當二次高溫濕空氣經過換熱器與冷空氣換熱，高溫濕空氣溫度降至40-50°C時，所含水蒸氣大量冷凝，極大的增大了板式換熱器空氣-空氣換熱系數，所需換熱器的換熱面積大大降低，從而在工業(yè)應用中減少換熱器換熱面積和體積。所以所述換熱器能夠較好的利用高溫濕空氣余熱，并且易于清洗，構造簡單，并且所需換熱器費用遠遠低于節(jié)省能量費用。 當然本發(fā)明的多效干燥工藝和利用板式換熱器進行高溫濕空氣一空氣換熱技術包括但不限于上述實施例，本領域技術人員在本發(fā)明構思基礎上進行的簡單替換和延展，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種多效干燥工藝，其特征在于它以空氣為干燥介質，與待干燥物料直接接觸帶走水汽并提供熱量；多級連有換熱器和加熱裝置的干燥室串聯構成模擬移動床操作模式，最后一級干燥弓I出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第二級的干燥介質，倒數第二級引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第三級的干燥介質，并依次類推，其一個具體間歇操作周期干燥過程為 a.第I效干燥將濕物料送入I號干燥室，經中高溫空氣直接加熱干燥；此中高溫空氣由冷空氣經換熱器與來自2號干燥室第二效干燥排出的二次中高溫濕空氣換熱所得；若經換熱器換熱后，空氣溫度達不到第一效熱空氣設定參數，則啟動輔助熱源加熱至設定空氣參數，反之，輔助熱源關閉；當物料被干燥至第一效干燥物料出口設定參數時第一效干燥完成，此時將I號干燥室標記為下一間歇過程的第二效干燥；干燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出I號第一效干燥室，因此效二次空氣溫度較低，直接排出系統(tǒng)； b.2號干燥室為濕物料的第二效干燥，此效待干燥物料溫度、濕度等于第一效物料的出口溫度、濕度；此效物料的加熱空氣是冷空氣經由3號干燥室第三效干燥排出的二次高溫濕空氣經換熱器加熱所得；若經換熱器換熱后，空氣溫度達到第二效空氣的設定溫度，則輔助熱源關閉，反之，開啟輔助熱源將空氣加熱至設定溫度；當物料被干燥至第二效干燥物料出口設定參數時第二效干燥完成，此時將2號干燥室標記為下一間歇過程的第三效干燥；干燥過程中析出的水汽經空氣攜帶經引風機引出2號第二效干燥室，送入換熱器加熱冷空氣為I號干燥室第一效干燥提供熱源；高溫濕空氣經換熱器與換熱器換熱后空氣溫度降低，部分水分冷凝，冷凝水由疏水排出系統(tǒng)排出，換熱后的空氣返回3號干燥室的換熱器作為冷空氣使用； c.其余各干燥過程如步驟b所述，最后一效干燥所需高溫空氣，直接由輔助熱源加熱所得；且最后一效干燥后，物料達到要求出料；此時干燥室空出，重新加入濕物料標記為下一個間歇干燥過程的第一效干燥；各個干燥室之間通過控制空氣的流向進行效間的轉換，對干燥物料而言干燥系統(tǒng)是模擬移動床系統(tǒng)。
2.根據權利要求I所述的多效干燥工藝，其特征在于所述每一級干燥室內置有攪拌器，干燥室空氣出口均設置有引風機。
3.根據權利要求I所述的多效干燥工藝，其特征在于所述換熱器為極薄平板的板式換熱器。
4.根據權利要求I或3所述的多效干燥工藝，其特征在于所述板式換熱器的板片為人字形波紋板。
5.根據權利要求I或3所述的多效干燥工藝，其特征在于所述板式換熱器的結構參數如下波紋深2-2. 5_，對β角為30° 120°，波高為2-8_，波距為10-25_，板間距為2-8_，板片厚為O. 3-0. 8mm,板片組合流道比例至少為2:1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多效干燥工藝，其特征在于它以空氣為干燥介質，與待干燥物料直接接觸帶走水汽并提供熱量；多級連有換熱器和加熱裝置的干燥室串聯構成模擬移動床操作模式，最后一級干燥引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第二級的干燥介質，倒數第二級引出的空氣經換熱器換熱加熱倒數第三級的干燥介質，并依次類推。本發(fā)明的工藝具有節(jié)能、高效、快捷、制造簡單的優(yōu)點。
文檔編號F26B21/00GK102636014SQ20121012180
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2012年4月25日
發(fā)明者張偉濤, 張佩, 李紅, 胡仰棟, 胡城 申請人:青島海林電子材料科技有限公司