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一种流化床干燥的余热利用方法
申请号	CN202410129480.5	申请日	2024-01-30	公开(公告)号	CN117824339A	公开(公告)日	2024-04-05
申请人	北京时代科仪新能源科技有限公司;			发明人	吕洪伟; 孙瑞刚; 许淑杰; 白帅康; 曾洪骏; 闫永勤;
摘要	本申请涉及流化床干燥的领域，尤其是涉及一种流化床干燥的余热利用方法，包括风源、加热器、流化仓室、流化床系统，以及成品储存系统；风源向流化仓室内部通入空气，加热器设置在流化仓室与风源之间，流化仓室包括多个，多个流化仓室之间连通，多个流化仓室内部均设置有加热格栅，成品储存系统用于储存流化仓室内加热后的成品，流化床系统与流化仓室连通，且流化床系统位于流化仓室上方；流化床系统包括除尘装置、引风机、设置在除尘装置和引风机之间的温度变送器，以及设置在除尘装置和引风机之间的相对湿度变送器，整个流化床通过控制系统进行控制。本申请具有减少空气的需求量和蒸汽的消耗量，进而达到节省能源的效果。
权利要求	1.一种流化床，其特征在于，包括：包括风源(1)、加热器(2)、流化仓室(3)、流化床系统(4)，以及成品储存系统(5)；风源(1)向流化仓室(3)内部通入空气，加热器(2)设置在流化仓室(3)与风源(1)之间，加热器(2)用于对通入流化仓室(3)内的空气进行加热，流化仓室(3)包括多个，多个流化仓室(3)之间连通，多个流化仓室(3)内部均设置有加热格栅(31)，成品储存系统(5)用于储存流化仓室(3)内加热后的成品，流化床系统(4)与流化仓室(3)连通，且流化床系统(4)位于流化仓室(3)上方；流化床系统(4)包括除尘装置(41)、引风机(42)、设置在除尘装置(41)和引风机(42)之间的温度变送器(43)，以及设置在除尘装置(41)和引风机(42)之间的相对湿度变送器(44)，整个流化床通过控制系统进行控制。 2.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于：每个所述流化仓室(3)内均设置有一组或多组加热格栅(31)，每组加热格栅(31)均设置有多个加热格栅(31)，多个加热格栅(31)为多层，物料及空气的混合物从格栅之间流过，加热栅格对物料及空气进行混合加热。 3.根据权利要求2所述的流化床，其特征在于：所述加热格栅(31)的截面为椭圆橄榄型，每个所述加热格栅(31)上均设置有两个通水孔，多个加热格栅(31)内部设置有支管，多个支管汇聚至主管处，主管用于通入热水作为热源，物料及空气通过加热栅格进行多层加热。 4.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于：所述加热器(2)包括热水加热器(21)和蒸汽加热器(22)，所述热水加热器(21)与风源(1)和多个流化仓室(3)连通，所述蒸汽加热器(22)位于另一支路上与一个或多个流化仓室(3)连通，蒸汽加热器(22)上设置有蒸汽调节阀(221)，且蒸汽加热器(22)下方用于排出冷凝水。 5.一种流化床干燥的余热利用方法，其特征在于，流化床包括鼓风机、热水加热器(21)、蒸汽加热器(22)、蒸汽调节阀(221)、流化仓室(3)、加热格栅(31)、成品库、除尘器、引风机(42)、温度变送器(43)，以及相对湿度变送器(44)，流化床通过控制系统进行控制，由控制系统控制包括：对排风的温度和湿度进行独立控制，包括：对排风的温度进行控制；对排风的相对湿度进行控制。 6.根据权利要求5所述的流化床干燥的余热利用方法，其特征在于：所述对排风的温度进行控制，包括步骤：设定排风温度；测量实际排风温度；根据设定排风温度与实际排风温度的差值调节蒸汽调节阀(221)的开度。 7.根据权利要求5所述的流化床干燥的余热利用方法，其特征在于：所述对排风的相对湿度进行控制，包括步骤：设定排风湿度；测量设计的相对湿度；根据排风湿度与相对湿度的差值调节鼓风机的转速。 8.根据权利要求5所述的流化床干燥的余热利用方法，其特征在于：所述流化床通过控制系统进行控制时，通过以下步骤：设置时间，使控制系统定时运行；对温度差值和湿度差值进行计算；计算两次温度和湿度的变动值；计算蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速；输出值平滑滤波；执行蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速；等待控制系统再次运行。 9.根据权利要求8所述的流化床干燥的余热利用方法，其特征在于：所述计算蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速，包括步骤：计算蒸汽阀门开度；计算鼓风机转速；其中，所述计算蒸汽阀门开度时，使蒸汽比例乘温度误差值，蒸汽微分控制系数乘温度两次变动值，将得到的两组数值相加，即可得到蒸汽阀门开度；所述计算鼓风机转速时，时比例乘相对湿度误差值，微分控制系数乘湿度两次变动值，将得到的两组数值相加，即可得到鼓风机的转速。 10.根据权利要求8所述的流化床干燥的余热利用方法，其特征在于：所述对温度差值和湿度差值进行计算，包括步骤：温度差值为设定温度与实际温度之差；湿度差值为实际相对湿度与设定相对湿度之差。
说明书全文	一种流化床干燥的余热利用方法技术领域 [0001] 本申请涉及流化床干燥的领域，尤其是涉及一种流化床干燥的余热利用方法。背景技术 [0002] 流化床干燥技术是近年来发展起来的一种新型干燥技术，被广泛用于化工、食品、陶瓷、药物、聚合物等行业。既有流化床通常采用鼓风机吹入一定量的空气，采用加热器对空气进行加热，形成热风。加热的来源是蒸汽，消耗后的蒸汽变为冷凝水而排出。流化床分为多个仓室，热风分为多路，经过气体分布板，垂直向上进入流化床系统。待干燥的物料从进料口进入系统，由于气体分布板的作用，物料不会落到气体分布板的下方，而只是在气体分布板的上方飘浮扰动。随着热风与物料的充分接触，热风的温度降低，而物料中的水分蒸发成为水蒸气，大部分的物料逐级发生干燥，从出料口排出，进入成品库。残余的热风具有一定的温度和湿度，从顶部的风管流出，经过旋风除尘将其中混有的少部分物料取出，最终的风作为废气，经过引风机排出系统。 [0003] 发明人在实践中发现：在流化床干燥过程中，需要使用气体（空气）带走物料中的水分，此时先把空气加热到较高温度，使用空气带走物料中的水分，在空气带走物料中的水分之后，由于水分的蒸发吸热，空气温度会下降，此时空气无法继续正常工作，但是，由于空气的热量有限，其热量并不能使之获得足以饱和的水蒸气，空气在被排出时所携带的水蒸气成分并没有饱和。 [0004] 例如，将空气加热至120℃进行工作，携带一部分水分以后，空气的温度降低至50℃，已经无法再继续工作，在此过程中空气中增加的水蒸气含量仅为2.5%左右，并没有饱和。此时如果将空气排出系统，则该部分携带50℃的空气就被白白丢弃，势必需要再吹入更多的空气继续加热、继续工作，如此一来，势必增加了空气的需求量，也显然增加了蒸汽消耗量；但是空气的加热温度也不能无限制地提高，因为温度过高将会造成物料的变质、分解；因此，既有的流化床干燥系统所需的空气量较大，加热空气所引起的蒸汽消耗较高。发明内容 [0005] 为了减少空气的需求量和蒸汽的消耗量，进而达到充分利用能量的作用，本申请提供一种流化床干燥的余热利用方法。 [0006] 本申请提供的一种流化床干燥的余热利用方法，采用如下的技术方案：一种流化床干燥的余热利用方法，包括：包括风源、加热器、流化仓室、流化床系统，以及成品储存系统；风源向流化仓室内部通入空气，加热器设置在流化仓室与风源之间，加热器用于对通入流化仓室内的空气进行加热，流化仓室包括多个，多个流化仓室之间连通，多个流化仓室内部均设置有加热格栅，成品储存系统用于储存流化仓室内加热后的成品，流化床系统与流化仓室连通，且流化床系统位于流化仓室上方；流化床系统包括除尘装置、引风机、设置在除尘装置和引风机之间的温度变送器，以及设置在除尘装置和引风机之间的相对湿度变送器，整个流化床通过控制系统进行控制。 [0007] 通过采用上述技术方案，由于物料在前级的湿度较高，不需要采用很高的空气温度，而是采用热水作为热源，采用热水加热器加热的热风进行混合，以达到初步干燥的目的，后续随着物料接近最终产品，其含水率降低，最终采用少部分由蒸汽加热的干热风实现物料的末级干燥，在流化床仓室内布置格栅，当物料及空气的混合物从格栅之间流过时，热水将空气再次加热，减少对空气量的需求，并且充分利用了热水的余热，减少空气的需求量和蒸汽的消耗量，进而达到充分利用能量的作用。 [0008] 优选的，每个所述流化仓室内均设置有一组或多组加热格栅，每组加热格栅均设置有多个加热格栅，多个加热格栅为多层，物料及空气的混合物从格栅之间流过，加热栅格对物料及空气进行混合加热。 [0009] 通过采用上述技术方案，通过设置加热格栅，在加热格栅升温时，即可对物料及空气进行混合加热，加热栅格设置有多个，则可以对物料及空气进行多次加热，达到良好的效果。 [0010] 优选的，所述加热格栅的截面为椭圆橄榄型，每个所述加热格栅上均设置有两个通水孔，多个加热格栅内部设置有支管，多个支管汇聚至主管处，主管用于通入热水作为热源，物料及空气通过加热栅格进行多层加热。 [0011] 通过采用上述技术方案，由于物料在前级的湿度较高，不需要采用很高的空气温度，而是采用热水作为热源，采用热水加热器加热的热风进行混合，以达到初步干燥的目的。后续随着物料接近最终产品，其含水率降低，最终采用少部分由蒸汽加热的干热风实现物料的末级干燥；当物料及空气的混合物从格栅之间流过时，热水将空气再次加热；在仓室内布置多层格栅，使得空气被多段加热，反复吸收水分，如此就充分减少了对空气量的需求，并且充分利用了热水的余热。 [0012] 优选的，所述加热器包括热水加热器和蒸汽加热器，所述热水加热器与风源和多个流化仓室连通，所述蒸汽加热器位于另一支路上与一个或多个流化仓室连通，蒸汽加热器上设置有蒸汽调节阀，且蒸汽加热器下方用于排出冷凝水。 [0013] 通过采用上述技术方案，将空气分多段加热、多次使用，当空气的温度已经跌落至无法使用时，采用余热将其反复加热，使之能够反复携带热量、反复工作；最终排出系统的空气的相对湿度应该尽量高，尽量靠近饱和状态，从而使得总空气量达到最小，也使得蒸汽的需求量达到最小；蒸汽加热器对蒸汽进行加热，蒸汽调节阀控制进入系统内的蒸汽的量。 [0014] 一种流化床干燥的余热利用方法，其特征在于，流化床包括鼓风机、热水加热器、蒸汽加热器、蒸汽调节阀、流化仓室、加热格栅、成品库、除尘器、引风机、温度变送器，以及相对湿度变送器，流化床通过控制系统进行控制，由控制系统控制包括：对排风的温度和湿度进行独立控制，包括：对排风的温度进行控制；对排风的相对湿度进行控制。 [0015] 通过采用上述技术方案，通过控制排风的温度和相对湿度，通过余热利用措施、控制措施，实现余热的充分利用，达到节能减排的效果。 [0016] 优选的，所述对排风的温度进行控制，包括步骤：设定排风温度；测量实际排风温度；根据设定排风温度与实际排风温度的差值调节蒸汽调节阀的开度。 [0017] 通过采用上述技术方案，通过调节蒸汽调节阀的开度控制蒸汽进入系统的量。 [0018] 优选的，所述对排风的相对湿度进行控制，包括步骤：设定排风湿度；测量设计的相对湿度；根据排风湿度与相对湿度的差值调节鼓风机的转速。 [0019] 通过采用上述技术方案，通过鼓风机的转速，改变进风的风量。 [0020] 优选的，所述流化床通过控制系统进行控制时，通过以下步骤：设置时间，使控制系统定时运行；对温度差值和湿度差值进行计算；计算两次温度和湿度的变动值；计算蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速；输出值平滑滤波；执行蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速；等待控制系统再次运行。 [0021] 优选的，所述计算蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速，包括步骤：计算蒸汽阀门开度；计算鼓风机转速；其中，所述计算蒸汽阀门开度时，使蒸汽比例乘温度误差值，蒸汽微分控制系数乘温度两次变动值，将得到的两组数值相加，即可得到蒸汽阀门开度；所述计算鼓风机转速时，时比例乘相对湿度误差值，微分控制系数乘湿度两次变动值，将得到的两组数值相加，即可得到鼓风机的转速。 [0022] 优选的，所述对温度差值和湿度差值进行计算，包括步骤：温度差值为设定温度与实际温度之差；湿度差值为实际相对湿度与设定相对湿度之差。 [0023] 综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.由于物料在前级的湿度较高，不需要采用很高的空气温度，而是采用热水作为热源，采用热水加热器加热的热风进行混合，以达到初步干燥的目的，后续随着物料接近最终产品，其含水率降低，最终采用少部分由蒸汽加热的干热风实现物料的末级干燥，在流化床仓室内布置格栅，当物料及空气的混合物从格栅之间流过时，热水将空气再次加热，减少对空气量的需求，并且充分利用了热水的余热，减少空气的需求量和蒸汽的消耗量，进而达到充分利用能量的作用。 [0024] 2.由于物料在前级的湿度较高，不需要采用很高的空气温度，而是采用热水作为热源，采用热水加热器加热的热风进行混合，以达到初步干燥的目的。后续随着物料接近最终产品，其含水率降低，最终采用少部分由蒸汽加热的干热风实现物料的末级干燥；当物料及空气的混合物从格栅之间流过时，热水将空气再次加热；在仓室内布置多层格栅，使得空气被多段加热，反复吸收水分，如此就充分减少了对空气量的需求，并且充分利用了热水的余热。附图说明 [0025] 图1是本申请实施例中加热系统的结构示意图；图2是控制系统的流程示意图。 [0026] 附图说明：1、风源；2、加热器；21、热水加热器；22、蒸汽加热器；221、蒸汽调节阀；3、流化仓室；31、加热格栅；4、流化床系统；41、除尘装置；42、引风机；43、温度变送器；44、相对湿度变送器；5、成品储存系统。具体实施方式 [0027] 以下结合附图1‑2对本申请作进一步详细说明。 [0028] 本申请实施例公开了一种流化床干燥的余热利用方法。参照图1，一种流化床，包括风源1、加热器2、流化仓室3、流化床系统4，以及成品储存系统5；风源1向流化仓室3内部通入空气，加热器2设置在流化仓室3与风源1之间，加热器2用于对通入流化仓室3内的空气进行加热，流化仓室3包括多个，多个流化仓室3之间连通，多个流化仓室3内部均设置有加热格栅31，成品储存系统5用于储存流化仓室3内加热后的成品，流化床系统4与流化仓室3连通，且流化床系统4位于流化仓室3上方。 [0029] 由于物料在前级的湿度较高，不需要采用很高的空气温度，而是采用热水作为热源，采用热水加热器21加热的热风进行混合，以达到初步干燥的目的，后续随着物料接近最终产品，其含水率降低，最终采用少部分由蒸汽加热的干热风实现物料的末级干燥，在流化床仓室内布置格栅，当物料及空气的混合物从格栅之间流过时，热水将空气再次加热，减少对空气量的需求，并且充分利用了热水的余热，减少空气的需求量和蒸汽的消耗量，进而达到充分利用能量的作用。 [0030] 在一可选的实施例中，流化床系统4包括除尘装置41、引风机42、设置在除尘装置41和引风机42之间的温度变送器43，以及设置在除尘装置41和引风机42之间的相对湿度变送器44，整个流化床通过控制系统进行控制。每个流化仓室3内均设置有一组或多组加热格栅31，每组加热格栅31均设置有多个加热格栅31，多个加热格栅31为多层，物料及空气的混合物从格栅之间流过，加热栅格对物料及空气进行混合加热。通过设置加热格栅31，在加热格栅31升温时，即可对物料及空气进行混合加热，加热栅格设置有多个，则可以对物料及空气进行多次加热，达到良好的效果。 [0031] 在一可选的实施例中，加热格栅31的截面为椭圆橄榄型，每个加热格栅31上均设置有两个通水孔，多个加热格栅31内部设置有支管，多个支管汇聚至主管处，主管用于通入热水作为热源，物料及空气通过加热栅格进行多层加热。在一可选的实施例中，格栅采用金属制成，优选采用304不锈钢材质。由于物料在前级的湿度较高，不需要采用很高的空气温度，而是采用热水作为热源，采用热水加热器21加热的热风进行混合，以达到初步干燥的目的。后续随着物料接近最终产品，其含水率降低，最终采用少部分由蒸汽加热的干热风实现物料的末级干燥；当物料及空气的混合物从格栅之间流过时，热水将空气再次加热；在仓室内布置多层格栅，使得空气被多段加热，反复吸收水分，如此就充分减少了对空气量的需求，并且充分利用了热水的余热。 [0032] 在一可选的实施例中，加热器2包括热水加热器21和蒸汽加热器22，热水加热器21与风源1和多个流化仓室3连通，蒸汽加热器22位于另一支路上与一个或多个流化仓室3连通，蒸汽加热器22上设置有蒸汽调节阀221，且蒸汽加热器22下方用于排出冷凝水。将空气分多段加热、多次使用，当空气的温度已经跌落至无法使用时，采用余热将其反复加热，使之能够反复携带热量、反复工作；最终排出系统的空气的相对湿度应该尽量高，尽量靠近饱和状态，从而使得总空气量达到最小，也使得蒸汽的需求量达到最小；蒸汽加热器22对蒸汽进行加热，蒸汽调节阀221控制进入系统内的蒸汽的量。 [0033] 在一可选的实施例中，风源1为鼓风机，此时，流化床包括鼓风机、热水加热器21、蒸汽加热器22、蒸汽调节阀221、流化仓室3、加热格栅31、成品库、除尘器、引风机42、温度变送器43，以及相对湿度变送器44。参照图2，基于此流化床，一种流化床干燥的余热利用方法，通过控制系统对流化床进行控制，由控制系统控制包括：对排风的温度和湿度进行独立控制，包括：对排风的温度进行控制；对排风的温度进行控制，包括步骤：设定排风温度；测量实际排风温度；根据设定排风温度与实际排风温度的差值调节蒸汽调节阀221的开度。 [0034] 对排风的相对湿度进行控制；对排风的相对湿度进行控制，包括步骤：设定排风湿度；测量设计的相对湿度；根据排风湿度与相对湿度的差值调节鼓风机的转速。 [0035] 流化床通过控制系统进行控制时，通过以下步骤：S1、设置时间，使控制系统定时运行； S2、对温度差值和湿度差值进行计算；对温度差值和湿度差值进行计算，包括步骤：温度差值为设定温度与实际温度之差；湿度差值为实际相对湿度与设定相对湿度之差。 [0036] S3、计算两次温度和湿度的变动值；S4、计算蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速；计算蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速，包括步骤：计算蒸汽阀门开度；计算鼓风机转速；其中，所述计算蒸汽阀门开度时，使蒸汽比例乘温度误差值，蒸汽微分控制系数乘温度两次变动值，将得到的两组数值相加，即可得到蒸汽阀门开度；所述计算鼓风机转速时，时比例乘相对湿度误差值，微分控制系数乘湿度两次变动值，将得到的两组数值相加，即可得到鼓风机的转速。 [0037] S5、输出值平滑滤波；S6、执行蒸汽阀门的开度和鼓风机的转速； S7、等待控制系统再次运行。 [0038] 具体的，控制程序采取定时运行，每隔一定时间运行一次。每次计算设定温度与实际温度之间误差，并计算两次计算之间误差的变动量。同时计算相对湿度的控制偏差及变动值。定义系数P1、P2、D1、D2分别为比例、微分控制系数，采用比例微分控制方式。 [0039] 蒸汽阀门开度=P1×温度误差+D1×温度两次变动值鼓风机转速=P2×相对湿度误差+D2×湿度两次变动值对计算出的值进行限幅，限制在最低值和最高值之间，例如蒸汽阀门在10 100%之~ 间，鼓风机转速在60 100%之间。 ~ [0040] 并进行平滑滤波：蒸汽阀门开度执行值=前一次的执行值+(新的计算值‑前一次的执行值)÷16 鼓风机转速执行值=前一次的执行值+(新的计算值‑前一次的执行值)÷16 从而降低两次执行值之间的跳动量，维持基本平稳。 [0041] 更具体的，在一例子中，将该方法应用于PVC干燥系统中时，过程如下：物料的初始含水率为22%，终止含水率要求0.3%，湿物料的进入处理量为16吨/时， 3 干物料产量约为12.77吨/时，排出水量约为3.22吨/时。鼓风机的设计风量为6万m/h，低于普通的流化床干燥系统的风量。 [0042] 氯乙烯转化工艺会产生大量热水，将其用于热水加热器21，产生80℃的热风，并在运行过程中在多层格栅进行反复加热、反复利用。末级PVC物料因为需要较低的含水率，因3 此末级采用蒸汽加热进风。只有一部分进风采用蒸汽加热，约为20000m /h采用蒸汽进行加热，加热温度为120℃。 [0043] 在实践中，采用控制系统对运行参数进行稳定控制，设定的排风温度为55℃，设定的排风相对湿度为75%。在控制系统中，定时计算以下的参数：控制程序采取定时运行，每隔一定时间运行一次，取的时间间隔为60s。每次计算设定温度与实际温度之间误差，并计算两次计算之间误差的变动量。 [0044] 例如当设定温度为55℃，实际温度为54℃时，证明加热不足，此时应增大蒸汽阀门开度。同时计算两次之间的变动量，获得变化趋势。同时计算相对湿度的控制偏差及变动值。定义系数P1、P2、D1、D2分别为比例、微分控制系数，例如P1=200，D1=2000，P2=50，D2=800。采用比例微分控制方式：蒸汽阀门开度=P1×温度误差+D1×温度两次变动值鼓风机转速=P2×相对湿度误差+D2×湿度两次变动值对计算出的值进行限幅，限制在最低值和最高值之间，例如蒸汽阀门在10 100%之~ 间，鼓风机转速在60 100%之间。 ~ [0045] 并进行平滑滤波：蒸汽阀门开度执行值=前一次的执行值+(新的计算值‑前一次的执行值)÷16；鼓风机转速执行值=前一次的执行值+(新的计算值‑前一次的执行值)÷16；例如：蒸汽阀门前一次的执行值为60%，本次新的计算值为65%，那么本次实际的执行值为：60+(65‑60)÷16=60.31%；鼓风机转速前一次的执行值为80%，本次新的计算值为77%，那么本次实际的执行值为： 80+（77‑80）÷16=79.04%；通过平滑计算，降低两次执行值之间的跳动量，维持基本平稳。 [0046] 通过余热利用措施、控制措施，实现余热的充分利用，达到节能减排的效果，高效节省成本。 [0047] 本申请实施例的实施原理为：由于物料在前级的湿度较高，不需要采用很高的空气温度，而是采用热水作为热源，采用热水加热器21加热的热风进行混合，以达到初步干燥的目的，后续随着物料接近最终产品，其含水率降低，最终采用少部分由蒸汽加热的干热风实现物料的末级干燥，在流化床仓室内布置格栅，当物料及空气的混合物从格栅之间流过时，热水将空气再次加热，减少对空气量的需求，并且充分利用了热水的余热，减少空气的需求量和蒸汽的消耗量，进而达到充分利用能量的作用。 [0048] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。