[發(fā)明專利]同時回收潛熱和顯熱的生物質(zhì)烘干系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN104880051B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 岳晨;韓東;何緯鋒;蒲文灝;黃鶯;伍亞;朱邦守
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F26B21/00
• 分類號: F26B21/00;F25B41/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發(fā)明涉及一種同時回收潛熱和顯熱的生物質(zhì)烘干系統(tǒng)和方法，屬于節(jié)能領域。

技術背景

干燥是生物質(zhì)長期保存的常見預處理方法之一，目前已有多種干燥方法和技術被廣泛用于各類生物質(zhì)干燥，其中空氣干燥是目前的常用方法之一。根據(jù)空氣在高溫和低溫條件下具有不同的吸濕能力，通過加熱的方法利用高溫空氣吸收生物質(zhì)中的水分，并通過降溫的方法冷凝空氣中的水分是目前主要采用的生物質(zhì)空氣干燥方案。然而，由于加熱空氣需要消耗大量的熱能，而降低空氣溫度又釋放掉大量的低品位熱，并需要消耗大量的冷卻介質(zhì)，因此常規(guī)空氣生物質(zhì)干燥過程需要消耗大量的能量。有部分研究者提出循環(huán)空氣的方法來回收部分廢熱的節(jié)能方法，但是需要增加循環(huán)泵，而且循環(huán)泵會消耗大量的機械功。因此，如何降低空氣干燥過程的能耗是今后生物質(zhì)干燥過程節(jié)能改造的重要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種同時回收潛熱和顯熱的生物質(zhì)烘干系統(tǒng)及方法，可充分回收利用濕空氣的顯熱和潛熱，熱效率高，節(jié)能效果明顯。

一種同時回收潛熱和顯熱的生物質(zhì)烘干系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括：回熱器、加熱器、余熱回熱器、冷凝器、氣液分離器、壓縮機、工質(zhì)泵和透平。回熱器包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口。加熱器包括冷側入口、氣相出口和干燥物出口、熱源入口和熱源出口；余熱回熱器包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；冷凝器包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；氣液分離器包括入口、氣相出口和液相出口。生物質(zhì)與回熱器冷側入口相連，回熱器冷側出口與加熱器冷側入口相連，加熱器氣相出口與余熱回熱器熱側入口相連，加熱器干燥物出口與環(huán)境相連。熱源工質(zhì)與加熱器熱側入口相連，加熱器熱側出口與環(huán)境相連。余熱回熱器熱側出口與氣液分離器入口相連，氣液分離器氣相出口通過壓縮機與加熱器冷側入口相連，氣液分離器液相出口與回熱器熱側入口相連，回熱器熱側出口與環(huán)境相連。有機工質(zhì)通過工質(zhì)泵與余熱回熱器冷側入口相連，余熱回熱器冷側出口通過透平與冷凝器熱側入口相連，冷凝器熱側出口與工質(zhì)泵相連，冷卻介質(zhì)與冷凝器冷側入口相連，冷凝器冷側出口與環(huán)境相連。

所述的同時回收潛熱和顯熱的生物質(zhì)烘干系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下過程：生物質(zhì)經(jīng)過回熱器冷側被其熱側的冷凝水預熱后，進入加熱器冷側入口，同時壓縮機出口的循環(huán)空氣也進入加熱器冷側入口，熱源工質(zhì)通過加熱器熱側對加熱器冷側的物料進行加熱，然后從加熱器熱側出口排入環(huán)境。加熱器冷側的生物質(zhì)和空氣的混合物受熱后溫度升高，生物質(zhì)中的水分蒸發(fā)出來并進入空氣中，生物質(zhì)自身被干燥并從加熱器的生物質(zhì)出口排出，高溫濕空氣則從加熱器的氣相出口排出并進入余熱回熱器熱側入口，向余熱回熱器冷側的有機工質(zhì)釋放顯熱和潛熱后溫度降低，余熱回熱器冷側有機工質(zhì)吸收熱量后蒸發(fā)。余熱回熱器熱側出口的空氣與冷凝水混合物進入氣液分離器進行氣液分離。氣液分離器氣相出口物料通過壓縮機升壓升溫后進入加熱器熱側入口，氣液分離器液相出口的冷凝水進入回熱器熱側對生物質(zhì)進行預熱后，從回熱器熱側出口排入環(huán)境。有機工質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)泵升壓后，進入余熱回熱器冷側吸熱后蒸發(fā)變?yōu)闅庀?，然后進入透平膨脹做功，透平出口乏氣進入冷凝器熱側入口，冷凝器熱側有機工質(zhì)向其冷側的冷卻介質(zhì)釋放熱量后冷凝為液態(tài)，最后再進入工質(zhì)泵增壓后開始下一輪循環(huán)。

由于該系統(tǒng)余熱回熱器可以回收加熱器吸收的大部分熱能，并通過在加熱器中釋放潛熱和顯熱的方式將廢熱用于有機工質(zhì)的蒸發(fā)，而有機工質(zhì)在透平做功滿足工質(zhì)泵和壓縮機的功耗的條件下，還存在一定的凈功對外輸出，因此該系統(tǒng)具有整體能耗低的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1 同時回收潛熱和顯熱的生物質(zhì)烘干系統(tǒng)。

圖中標號名稱：1、生物質(zhì),2、回熱器，3、熱源工質(zhì)，4、加熱器，5、干燥生物質(zhì)，6、余熱回熱器，7、冷凝器，8、氣液分離器，9、壓縮機，10、循環(huán)空氣，11、冷凝水，12、有機工質(zhì)，13、工質(zhì)泵，14、透平，15、冷卻介質(zhì)。

具體實施方法

下面參照附圖1說明該回收潛熱和顯熱的生物質(zhì)烘干系統(tǒng)的運行過程，首先可以根據(jù)需要對空氣循環(huán)回路進行抽真空，也可以在壓力條件下烘干。