СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ГАЗОВ В СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ
METHOD AND DEVICE FOR GAS RECOVERY IN DRYING UNIT

Изобретение относится к области энергосбережения при производстве строительных материалов, а также к химической и пищевой отрасли.
Известен способ утилизации тепла дымовых газов [Кудинов А.А. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. Ульяновск, УЛГТУ, 2000, с. 34-35].
В данном случае применяют распределение потока продуктов сгорания по двум каналам и конденсацию водяных паров в поверхностном теплообменнике.
Недостатком данного технического решения является то, что распределение потока продуктов сгорания не зависит от их состава и несет вспомогательную функцию, а также используется при переходе на другое топливо. Тепло дымовых газов, уходящих из этого теплообменника, утилизируется недостаточно.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к заявляемому способу является способ сушки [Патент RU 2187770 от 20.08.2002. «Способ сушки». Автор Давыдкина Л.А.], который предполагает отделение влаги от сушильного агента, нагрев его до температуры сушки и рециркуляцию. При этом отделение влаги из отработанного сушильного агента осуществляется путем его непосредственного контакта с жидким поглотителем.
Недостатком указанного технического решения является то, что он применяется при косвенном нагреве сушильного агента и не может быть использован в том случае, когда через сушильную камеру непосредственно проходят продукты сгорания топлива. Кроме того, атмосферный воздух подается в контур рециркуляции без предварительного подогрева, что снижает энергетическую эффективность.
Прототипом предлагаемого устройства является техническое решение, описанное в патенте RU 2436011 от 10.12.2011 г. «Устройство утилизации тепла дымовых газов и способ его работы». Авторы: Беспалов В.И., Беспалов В.В. Данное устройство содержит газо-газовый теплообменник, конденсатор, инерционный каплеуловитель, газоходы, воздуховоды, вентилятор. При этом в качестве конденсатора установлен поверхностный газовоздушный теплообменник. Способ работы по этому устройству включает конденсацию водяных паров в поверхностном газовоздушном теплообменнике-конденсаторе, нагрев воздуха и использование его для покрытия потребности процесса горения.
Недостатком указанного технического решения является неудовлетворительная конденсация в газовоздушном теплообменнике из-за большой величины перепада температур в таких теплообменниках (мал коэффициент теплопередачи), что приводит к повышению температуры поверхности, на которой конденсируется пар.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы сушильной установки. Под этим подразумевается как снижение потерь тепла, так и уменьшение загрязнения окружающей среды.
Поставленная задача решается тем, что в способе утилизации газов в сушильной установке, включающем сжигание топлива в камере сгорания, подачу продуктов сгорания в сушильную камеру и рециркуляцию продуктов сгорания, согласно изобретению, часть продуктов сгорания после сушильной камеры направляют в отводной газоход и удаляют в атмосферу с предварительным охлаждением и отделением конденсата, а другую часть направляют в контур рециркуляции, где также происходит конденсация водяных паров с их удалением, причем управление этими потоками продуктов сгорания происходит автоматически, в зависимости от показаний газоанализатора, которым измеряют содержание кислорода в контуре рециркуляции. Удаление продуктов сгорания из отводного газохода происходит через конденсатор с оросителем, в котором происходит конденсация водяных паров с их удалением, а также охлаждение продуктов сгорания.
Указанная задача решается также тем, что в устройстве для утилизации газов в сушильной установке, включающем теплообменник, конденсатор, газоходы, согласно изобретению в контур рециркуляции включены конденсатор-экономайзер, в нижней части которого находится резервуар для сбора конденсата, и рекуперативный теплообменник для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания.
Схема работы устройства для утилизации газов в сушильной установке представлена на фигуре.
Устройство, изображенное на чертеже, содержит сушильную камеру 1, камеру сгорания 2, вентилятор 3, рекуперативный теплообменник 4, конденсатор-экономайзер 5, сборник конденсата 6, конденсатор с оросителем 7, насадку 8, ороситель 9, дымососы 10 и 11, управляемые заслонки 12,13, газоанализатор 14, дополнительные горелки 15, основную горелку 16, отводной газоход 17.
Способ осуществляется следующим образом.
Как известно, в камерах сгорания и газоходах сушильных установок коэффициент избытка воздуха α значительно выше, чем в топках котельных агрегатов. Например, при температуре в сушильной камере 200-400°С он может иметь значения α=5-10. Поэтому в потоке продуктов сгорания достаточно кислорода, чтобы направить их в контур рециркуляции и снова сжигать топливо (фигура). Однако с течением времени (увеличение кратности рециркуляции) количество кислорода в потоке будет уменьшаться, и его может оказаться недостаточно как для основной горелки 16 в камере сгорания 2, так и дополнительных горелок 15. Поэтому на выходе из сушильной установки часть продуктов сгорания через управляемую заслонку 12 подают в отводной газоход 17, через который проходит продувка сушильной камеры и газоходов.
В цикле работы такой установки можно выделить два периода. В первом, более протяженном, основная часть влажных продуктов сгорания, выходящих из сушильной камеры через регулируемую заслонку 13, поступает в контур рециркуляции, проходит через конденсатор-экономайзер 5 и направляется на вход сушильной камеры 1 (непосредственно или через камеру сгорания 2). При этом в конденсаторе 5 из продуктов сгорания отделяется вода с частично растворенным в ней углекислым газом. Нагретая вода из второго контура экономайзера поступает в рекуперативный теплообменник 4 и служит для нагрева атмосферного воздуха, направляемого с помощью вентилятора 3 в камеру сгорания 2. В течение этого периода небольшая часть продуктов сгорания отводится через заслонку 12 в отводной газоход 17. Это необходимо, чтобы компенсировать дополнительное количество продуктов сгорания, образующихся во время рециркуляции, другими словами выполнить условие постоянства массового расхода во всей системе газоходов.
2
x
2
Во втором, менее протяженном периоде, основную часть влажных продуктов сгорания через регулируемую заслонку 12 направляют через отводной газоход в конденсатор с оросителем 9 и насадкой 8 (например, кольца Рашига) для максимального охлаждения и очистки продуктов сгорания перед выбросом в атмосферу. При необходимости для этого включают дымосос 10. Переход на этот период происходит в автоматическом режиме, в соответствии с показателями газоанализатора 14, т.е. при минимальном содержании кислорода. Таким образом, в этот период происходит продувка сушильной камеры и газоходов с целью очистки их от негорючих газов (СО, СО, NO, N и т.п.). Затем цикл повторяется. Конденсат из сборников 6 постоянно удаляют и возвращают в технологический процесс или на переработку.
Использование предлагаемого способа и устройства имеют следующие преимущества перед прототипом:
- снижение расхода топлива и подаваемого воздуха в процессе сушки;
- уменьшение температуры удаляемого воздуха, т.е. снижение теплового загрязнения окружающей среды;
2
- удаление вместе с конденсатом некоторых продуктов сгорания (например, частично растворенный CO в конденсате), что позволяет снизить объемы выбросов в атмосферу указанного газа, являющегося «парниковым».