[發(fā)明專利]利用工業(yè)煙氣余熱的變溫變濕多段串聯(lián)干燥流程

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610031572.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105674689B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱家驊;卿培亮;陳洪杰;陳德權(quán);李季;夏素蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): F26B3/08
• 分類號(hào): F26B3/08;F26B23/10;F26B3/10;F26B21/14;F26B25/00;F26B21/00;F26B3/092
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙氣余熱利用和過(guò)程節(jié)能，特別是循環(huán)利用煙氣CO₂減排路線和回收煙氣余熱、以煙氣為干燥介質(zhì)對(duì)顆粒物料進(jìn)行氣固干燥的傳熱傳質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

工業(yè)煙氣CO₂減排的各種工藝路線首先均要使從燃燒系統(tǒng)排出的煙氣降至常溫，一般條件下降溫過(guò)程釋放的低位余熱利用價(jià)值不大。但是，若將此過(guò)程與濕顆粒物料的干燥過(guò)程相耦合，則不僅可利用煙氣余熱而且可利用其遠(yuǎn)離飽和具有干燥過(guò)程推動(dòng)力的特性，構(gòu)建循環(huán)利用流程，將煙氣余熱轉(zhuǎn)化為干燥過(guò)程所需的熱能、動(dòng)力和傳質(zhì)推動(dòng)力，從而顯著提高煙氣余熱利用效率。例如工業(yè)煙氣CO₂與工業(yè)固廢磷石膏礦化聯(lián)產(chǎn)碳酸鈣與硫酸銨工藝中（朱家驊等. 三相全混流二氧化碳氨化礦化反應(yīng)系統(tǒng)與裝置[P]，ZL 201210237185.9，2014-04-11），煙氣降溫與碳酸鈣、硫酸銨產(chǎn)品干燥的過(guò)程同時(shí)存在，大有循環(huán)利用的價(jià)值。工業(yè)過(guò)程中濕顆粒物料的水分含量隨固液分離方法而變，例如上述工藝中離心分離得到的硫酸銨含水率約5%~7%、真空抽濾得到的碳酸鈣含水率約18%~25%，要將其干燥到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的水分含量（例如，化肥硫酸銨含水率≤1.0%、水泥原料碳酸鈣含水率≤3.0%），不僅干燥脫濕量不同、所需的干燥傳質(zhì)推動(dòng)力也大不一樣。傳統(tǒng)的氣固兩相傳熱傳質(zhì)干燥，對(duì)每一種濕顆粒物料均一次性用熱風(fēng)使水分汽化后隨尾氣排放，大量可用熱焓隨之排放，由此對(duì)產(chǎn)品能耗、生產(chǎn)成本和環(huán)境負(fù)荷均產(chǎn)生不利影響。而采用循環(huán)利用的方法，根據(jù)工業(yè)煙氣余能品位（溫度、濕度）以及干燥任務(wù)（濕顆粒物料種類及其初始含水率與產(chǎn)品允許含水率），從煙氣最高溫區(qū)取出余熱轉(zhuǎn)化為干燥所需的動(dòng)力，并且構(gòu)建以煙氣為干燥介質(zhì)的變溫變濕多段串聯(lián)干燥流程，根據(jù)煙氣狀態(tài)合理配置各段干燥參數(shù)，前段干燥尾氣冷卻冷凝脫水釋放的熱量可為后段提供干燥熱源，脫水減濕的前段干燥尾氣又可用作后段干燥介質(zhì)，由此構(gòu)成余熱回收與循環(huán)利用的多段串聯(lián)干燥流程。這是本發(fā)明的核心技術(shù)思想，類似于此的方法未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開(kāi)一種利用工業(yè)煙氣余熱變溫變濕多段串聯(lián)干燥的方法。溫度150~300℃、壓力0.105~0.110MPa（絕）、水汽分壓2~20kPa的工業(yè)煙氣分段變溫變濕，將煙氣部分余熱轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，并以煙氣為干燥介質(zhì)通過(guò)多段串聯(lián)流程完成初始含水率分別為5%~10%和18%~25%的兩種顆粒物料的干燥。

上述煙氣首先橫掠管翅式換熱器1管外翅片，加熱在管內(nèi)流動(dòng)的熱力循環(huán)工質(zhì)（以下簡(jiǎn)稱工質(zhì)）使其在4.0~20.0MPa的超臨界壓力下升溫至130~280℃，煙氣則降溫至100~200℃。升溫后的超臨界工質(zhì)通過(guò)膨脹機(jī)4絕熱膨脹做功輸出動(dòng)力，工質(zhì)膨脹后成為80~200℃、1.5~4.0MPa的過(guò)熱氣體，通過(guò)內(nèi)加熱流化床干燥器6的換熱管內(nèi)壁向管外流態(tài)化的顆粒物料a放熱使之升溫干燥，工質(zhì)則冷卻冷凝為60~100℃的飽和液體，通過(guò)工質(zhì)加壓泵5加壓至4.0~20.0MPa的超臨界壓力、返回管翅式換器1接受管外煙氣釋放的熱量而回復(fù)到膨脹前的溫度，由此構(gòu)成封閉的熱力循環(huán)。通過(guò)該循環(huán)，工質(zhì)將煙氣通過(guò)管翅式換熱器1釋放的熱量一分為二，其中12%~18%轉(zhuǎn)化為動(dòng)力、其余熱量由工質(zhì)從80~200℃、1.5~4.0MPa的過(guò)熱氣體狀態(tài)冷卻冷凝為飽和液體的方式傳遞給內(nèi)加熱流化床干燥器6內(nèi)的顆粒物料干燥。