Способ утилизации и рекуперации теплоты в мукомольном производстве с использованием парокомпрессионного теплового насоса
METHOD OF HEAT RECYCLING AND RECOVERY IN FLOUR MILLING USING VAPOR COMPRESSION HEAT PUMP

Изобретение относится к утилизации и рекуперации теплоты и может быть использовано в мукомольном производстве.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна при его сушке и хранении [Пат. № 2303213 РФ, F26B3/14, F26B21/08, F26B21/10. Способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна при его сушке и хранении [Текст] / А.А. Шевцов, А.Н. Остриков, Д.А. Бритиков, Е.В. Фурсова (Россия) – № 2005133720/06; заявлено 02.11.2005; опубл. 20.07.2007], включающий управление процессом сушки в шахтной рециркуляционной сушилке и предусматривающий  предварительный подогрев влажного зерна потоком отработанного сушильного агента, сушку зерна осушенным воздухом, охлаждение зерна свежим воздухом с последующим его продолжительным хранением в силосах, осушение и охлаждение отработанного сушильного агента в рабочей секции испарителя с дальнейшим разделением его на два потока, один из которых подают на активное вентилирование зерна в силосы, а другой на сушку зерна после предварительного подогрева в конденсаторе теплонасосной установки и калорифере.
Однако известный способ имеет следующие недостатки:
- невысокое качество зерна и муки;
- не в полной мере осуществляется рекуперация и утилизация теплоты используемых теплоносителей;
- не обеспечивается использование воды, образовавшейся при конденсации влаги из сушильного агента в испарителе теплового насоса, что не позволяет снизить расход питьевой воды и создать условия для ее экономии;
- не используется рекуперация охлажденного воздуха после испарителя;
для охлаждения воды, направляемой в вальцевый станок при  охлаждении валков в режиме рециркуляции, что негативно отражается на качестве промежуточных продуктов, в общем, и муки, в частности;
- не предусмотрено интенсивное увлажнение и отволаживание зерна при его подготовке для переработки в муку;
- не предусмотрено использование воды, испарившейся из зерна в процессе сушки, для интенсивного увлажнения зерна и охлаждения валков вальцевого станка при измельчении.
Технической задачей изобретения является повышение качества зерна при сушке и хранении, более полная рекуперация и утилизация теплоты используемых теплоносителей, рациональное использование воды, испарившейся из зерна, снижение удельных материальных и энергетических затрат на сушку и хранение зерна.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ утилизации и рекуперации теплоты в мукомольном производстве с использованием парокомпрессионного теплового насоса, характеризующийся тем, что он предусматривает предварительный подогрев влажного зерна, его сушку, охлаждение, подачу на хранение с дальнейшей подачей в подготовительное отделение мукомольного завода  для выделения примесей и очистки поверхности зерна с последующим увлажнением, отволаживанием и измельчением в вальцевом станке; подачу смеси отработанного сушильного агента после сушки, охлаждения и хранения зерна в циклон-очиститель для очистки от содержащихся в ней взвешенных твердых частиц с дальнейшей подачей смеси на охлаждение и осушение в испаритель парокомпрессионного теплового насоса; разделение осушенной смеси на три потока, один из которых вначале направляют в рекуператор, затем в конденсатор парокомпрессионного теплового насоса и далее в шахтную зерносушилку, второй поток подают в охладитель на охлаждение зерна после сушки, а третий на активное вентилирование зерна при его хранении в бункерах; отвод образовавшегося конденсата из испарителя парокомпрессионного теплового насоса в машину интенсивного увлажнения; охлаждение воды в рекуператоре, используемой для отвода теплоты от быстровращающегося вальца вальцевого станка, которая выделяется при измельчении зерна, причем отработанная вода после вальцевого станка возвращается на охлаждение по контуру рециркуляции.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества зерна при сушке и хранении, экономии удельных материальных и энергетических затрат за счет более полной рекуперации и утилизации теплоты используемых энергоносителей и рациональном использовании воды, испарившейся из зерна.
На фиг. 1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ утилизации и рекуперации теплоты в мукомольном производстве с использованием парокомпрессионного теплового насоса.
Схема содержит утилизатор 1; шахтную зерносушилку 2; охладитель 3; циклон-очиститель 4; нории 5, 6; винтовые конвейеры 7, 8, 9,10; бункера для хранения 11; машину интенсивного увлажнения 12; бункера для отволаживания 13; вентиляторы 14, 15, 16; насосы 17, 18; вальцевый станок 19; рекуператор 20; вентиль для подпитки холодной воды 21; парокомпрессионный тепловой насос, включающий компрессор 22, конденсатор 23, дросселирующий вентиль 24 и испаритель 25; блок зерноочистительных машин для выделения примесей из зерна и очистки его поверхности 26.
Способ утилизации и рекуперации теплоты в мукомольном производстве с использованием парокомпрессионного теплового насоса осуществляют следующим образом.
Влажное зерно подают сначала в утилизатор 1, где оно подогревается за счет теплоты отработанного сушильного агента, а затем в шахтную зерносушилку 2, где продувается воздухом, последовательно нагретым в рекуператоре 20 и конденсаторе 23 парокомпрессионного теплового насоса, в результате чего влажность исходного зерна снижается. Далее высушенное зерно направляют в охладитель 3, где оно охлаждается воздухом, поступающим из испарителя 25 парокомпрессионного теплового насоса. Высушенное и охлажденное зерно с помощью нории 5 и винтового конвейера 7 подают на хранение в бункера 11, где зерно подвергают активному вентилированию охлажденным и осушенным воздухом после испарителя 25 парокомпрессионного теплового насоса.
Зерно из бункеров 11 конвейером 8 подают в блок зерноочистительных машин для выделения примесей из зерна и очистки его поверхности 26, где происходит очистка зерна от примесей, отличающихся геометрическими размерами, скоростью витания и др. от основного зерна.  Норией 6 очищенное зерно сначала направляют в машину интенсивного увлажнения 12, а затем винтовым конвейером 9 в бункера для отволаживания 13. Увлажненное зерно из бункеров 13 винтовым конвейером 10 отводят на измельчение в вальцевый станок 19 и далее на рассев для дальнейшей его переработки в соответствии с технологической схемой производства муки.
Отработанный сушильный агент после шахтной зерносушилки 2 подают вначале в утилизатор 1 для подогрева влажного зерна, а затем в циклон-очиститель 4, куда также направляют отработанный воздух после охладителя 3 и бункеров для хранения зерна 11. Полученную смесь воздуха очищают в циклоне-очистителе 4 от содержащихся в ней взвешенных твердых частиц.
Далее смесь воздуха после очистки подают на охлаждение и осушение в испаритель 25 парокомпрессионного теплового насоса, а затем ее разделяют на три потока. Один поток вначале направляют в рекуператор 20, потом в конденсатор 23 парокомпрессионного теплового насоса и далее вентилятором 14 в шахтную зерносушилку 2. Второй поток с помощью вентилятора 15 подают в охладитель 3 для охлаждения зерна после сушки, а третий поток вентилятором 16 в бункера 11 для активного вентилирования зерна при его хранении.
При охлаждении и осушении смеси воздуха в испарителе 25 парокомпрессионного теплового насоса образуется конденсат, который отводят с помощью насоса 17 в машину интенсивного увлажнения 12. В случае нехватки образовавшегося конденсата для увлажнения зерна или в случае технологических сбоев в схеме предусмотрена подпитка необходимого количества холодной воды через вентиль 21.
При измельчении зерна в вальцевом станке 19 выделяется большое количество теплоты, которую необходимо отводить от быстровращающегося вальца для сохранения высокого качества готового продукта. С этой целью в схеме предусмотрено охлаждение быстровращающегося вальца холодной водой, которую охлаждают в рекуператоре 20 и снова возвращают насосом 18 в вальцевый станок 19 по контуру рециркуляции.
Таким образом, предлагаемый способ утилизации и рекуперации теплоты в мукомольном производстве с использованием парокомпрессионного теплового насоса позволяет:
- повысить качество зерна и муки;
- в полной мере осуществить  рекуперацию и утилизацию теплоты используемых теплоносителей;
-  обеспечить использование воды, образовавшейся при конденсации влаги из сушильного агента в испарителе теплового насоса, что позволяет снизить расход питьевой воды и создать условия для ее экономии;
-  использовать рекуперацию охлажденного воздуха после испарителя для охлаждения воды, направляемой в вальцевый станок при  охлаждении валков в режиме рециркуляции, что не отражается на качестве промежуточных продуктов, в общем, и муки, в частности;
- проводить более интенсивное увлажнение и отволаживание зерна при его подготовке для переработки в муку;
- использовать воду, испарившуюся из зерна в процессе сушки, для интенсивного увлажнения зерна и охлаждения валков вальцевого станка при измельчении.
- снизить удельные материальные и энергетические затраты на сушку и хранение зерна.