Енергозберігаюча установка для сушіння кормів

Реферат: Винахід належить до пристроїв для сушіння кормів, переважно до сушіння бурякового жому. Установка складається з низькотемпературної стрічкової сушарки, сполученої зі входом барабанної високотемпературної сушарки остаточного висушування. Високотемпературна сушарка на вході сполучена з каналом подачі топкових газів, а на виході по каналу відпрацьованого теплоносія з циклоном, скрубером та теплообмінником-утилізатором. Установка оснащена також теплообмінником оборотного водопостачання, зв'язаного з теплообмінником-утилізатором для підключення в оборотний контур водопостачання підприємства. Низькотемпературна сушарка пов'язана повітропроводом з міжтрубним виходом теплообмінника оборотного водопостачання, вхід якого у свою чергу сполучений з повітропроводом забору атмосферного повітря. Винахід забезпечує збільшення продуктивності існуючого сушарного устаткування шляхом утилізації потенціалу вихідного топкового газу існуючих газових сушарок, а також використання теплового потенціалу оборотного (циркуляційного) контуру водопостачання підприємства. UA 105750 C2 (12) UA 105750 C2 UA 105750 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі сушіння кормів, переважно до сушіння бурякового жому. Відома барабанна сушарка ПСА-2 для жому [Гребенюк С.М. "Технологическое оборудование сахарных заводов". М., Легкая и пищевая промышленность, 1983, с. 426-428], що містить барабан, усередині якого встановлені насадки. Барабан встановлений на роликових опорах і забезпечений приводом для обертання. Сушарка має пристрій для завантаження вологого і вивантаження сухого жому, вентилятори, циклон. У барабан безперервно завантажують заздалегідь віджатий жом і подають топковий газ з температурою близько 750 °C. Топкові гази і висушуваний жом переміщаються в одному напрямі. Завдяки наявності насадок жом сушиться у шарі, що пересипається. Початкова вологість жому складає 76….84 %, кінцева 12…14 %. Відпрацьовані топкові гази з температурою 120 °C за допомогою вентиляторів (димососів) відводять з барабана в циклон, де відбувається їх очищення, і далі через витяжні труби виводять в атмосферу. Недоліками цієї сушарки є те, що теплота відпрацьованого теплоносія не утилізується, внаслідок чого існують досить значні втрати теплової енергії. Відома також енергозберігаюча установка для сушіння кормів, яка містить послідовно сполучені низькотемпературну та високотемпературну сушарки з патрубками підведення і відведення теплоносіїв, теплообмінник-утилізатор, циклон, трубопровід відведення відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки, що пов'язаний зі входом у міжтрубний простір теплообмінника-утилізатора через циклон, а також повітропровід забору атмосферного повітря, пов'язаний з патрубком підведення теплоносія до низькотемпературної сушарки. Як теплоносій в установці використана перегріта пара (патент Російської Федерації № 2219449, кл. F26B 21/04, публ. 20.12.2003 р.). У даному технічному рішенні теплообмінникутилізатор високотемпературної сушарки виконаний двосекційним, причому друга секція забезпечена патрубками підведення і відведення конденсату ретурної пари, патрубком підведення відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки і патрубком відведення конденсату відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки, а перша секція забезпечена патрубком підведення конденсату відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки, підключеним до патрубка виведення конденсату відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки другої секції, та патрубком виведення конденсату відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки в атмосферу, трубопровід відведення відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки додатково містить трубопровід циркуляції частини відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки з теплообмінником, забезпеченим патрубком підведення ретурної пари і патрубком виведення конденсату ретурної пари, підключеним до патрубка підведення конденсату ретурного пару теплообмінника-утилізатора високотемпературної сушарки. Відома установка повинна забезпечити інтенсифікацію процесу сушіння жому, зниження енерговитрат на сушіння, зменшення його втрат і підвищення якості. До недоліків даної установки, вибраної як найближчий аналог за принципом найбільш близького технічного рішення за сукупністю суттєвих ознак, слід віднести те, що існує необхідність виключення контакту теплоносія з висушуваним продуктом, що спричиняє за собою зниження коефіцієнта теплопередачі тепла і, як наслідок, збільшення габаритів сушарки, а відповідно і її вартості. Крім того, описана конструкція належить до сушарок, основним теплоносієм в яких є високопотенційна перегріта пара. Проте, як відомо, на більшості цукрових заводах застосовуються газові сушарки жому і в них теплоносієм є високопотенційна суміш продуктів згорання палива з повітрям. Задачею, поставленою в основу пропонованого технічного рішення, є збільшення продуктивності існуючого сушарного устаткування без реконструкції існуючих сушарок, без збільшення витрат палива існуючими сушарками шляхом глибокої утилізації потенціалу вихідного топкового газу існуючих газових сушарок, а також використання теплового потенціалу оборотного (циркуляційного) контуру водопостачання підприємства, який безповоротно втрачається на градирнях. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в енергозберігаючій установці для сушіння кормів, що містить послідовно сполучені низькотемпературну і високотемпературну сушарки з патрубками підведення і відведення теплоносіїв, теплообмінник-утилізатор, циклон, трубопровід відведення відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки, що пов'язаний зі входом в міжтрубний простір теплообмінника-утилізатора через циклон, а також повітропровід забору атмосферного повітря, пов'язаний з патрубком підведення теплоносія до низькотемпературної сушарки, згідно з цим технічним рішенням установка додатково містить теплообмінник оборотного водопостачання, трубний простір якого пов'язаний з трубним простором теплообмінника-утилізатора для підключення до вхідного і вихідного трубопроводів системи 1 UA 105750 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 оборотного водопостачання, повітропровід забору атмосферного повітря пов'язаний з патрубком підведення теплоносія до низькотемпературної сушарки через міжтрубний простір теплообмінника оборотного водопостачання, а циклон пов'язаний з теплообмінникомутилізатором через скрубер. Поставлена задача вирішується також і тим, що патрубок підведення теплоносія до низькотемпературної сушарки підключений до міжтрубного простору теплообмінника оборотного водопостачання через ІЧ-підігрівач. Новим в цьому технічному рішенні є те, що енергозберігаюча установка оснащена двома теплообмінниками, пов'язаними між собою, причому теплообмінник-утилізатор забезпечує підігрівання відпрацьованими топковими газами трубний простір другого теплообмінника, включеного в систему підігрівання циркуляційної води оборотного водопостачання, який у свою чергу постачає інший теплоносій (підігріте атмосферне повітря) до низькотемпературної стрічкової сушарки. Пристрій і принцип роботи будуть зрозумілі з наступного опису і креслення (фіг. 1), що додається. На кресленні зображено технологічне обладнання для сушіння кормів, яке використовує як теплоносій тепло вихідних топкових газів котельних установок, промислових печей, інших теплових установок, а також тепло оборотного контуру підприємства. Пристрій складається з низькотемпературної стрічкової сушарки 1 з патрубками 2 і 3 підведення і відведення теплоносія (підігрітого атмосферного повітря), завантажувального пристрою 4 і камери 5 вивантаження заздалегідь висушених кормів, сполученої зі входом барабанної високотемпературної сушарки 6 остаточного висушування. Високотемпературна сушарка 6 забезпечена на вході патрубком 7 підведення теплоносія, пов'язаного з каналом 8 подачі топкових газів, а на виході патрубком 9 відведення теплоносія, сполученого по каналу 10 відпрацьованого теплоносія з циклоном 11, який пов'язаний у свою чергу із скрубером 12 через трубопровід 13 і вентилятор 14 нагнітання теплоносія. Установка оснащена теплообмінником-утилізатором 15, вхід 16 до трубного простору якого призначений для підключення до вихідного трубопроводу оборотного контуру водопостачання підприємства, а також теплообмінником 17 оборотного водопостачання, вхід в трубний простір якого пов'язаний з виходом з трубного простору теплообмінника-утилізатора 15 через трубопровід 18 і насос 19, а вихід 20 з трубного простору призначений для підключення до вхідного трубопроводу оборотного контуру водопостачання підприємства. Вхід в міжтрубний простір теплообмінника-утилізатора 15 сполучений трубопроводом 21 подачі очищеного теплоносія із скрубера 12, а його вихід пов'язаний з трубопроводом 22 випуску відпрацьованого теплоносія в атмосферу і трубопроводом 23 відведення частини осушеної газоповітряної суміші на пальники камери спалювання топкового агрегату (не показано). Патрубок 2 підведення теплоносія низькотемпературної сушарки 1 на вході пов'язаний повітропроводом 24 через інфрачервоний підігрівач 25 з міжтрубним виходом теплообмінника 17 оборотного водопостачання, міжтрубний вхід якого у свою чергу сполучений з повітропроводом 26 забору атмосферного повітря, а патрубок 3 відведення теплоносія (підігрітого атмосферного повітря) низькотемпературної сушарки 1 пов'язаний з вентилятором 27, призначеним для випуску в атмосферу відпрацьованого повітря. Крім того, установка оснащена збірником 28 живильної води, пов'язаного трубопроводом 29 з міжтрубним простором теплообмінника-утилізатора 15. Експлуатація енергозберігаючої установки для сушіння кормів, переважно бурякового жому, здійснюється таким чином. У високотемпературну сушарку 6 надходить підсушений жом з низькотемпературної сушарки 1 з вологістю Wп=65….68 %. Туди ж з топкового агрегату (не показаний) по каналу 8 подання паливних газів через патрубок 7 підвода теплоносія поступає теплоносій з температурою 750….950 °C. Жом і топкові гази рухаються уздовж барабана в попутному напрямку (прямотечією). Внаслідок високої температури газів жом швидко прогрівається до температури кипіння сокової вологи і процес вологовидалення протікає в режимі випарювання в шарі жому, що пересипається, яке забезпечується обертанням барабана і наявністю перекидних лопаток і насадок. Жом висушують до вологості Wк=14 % і вивантажують з барабана. Залишки сухого продукту з високотемпературної сушарки 6 через патрубок 9 відведення теплоносія за допомогою димососа 10 виносяться потоком відпрацьованої газоповітряної суміші, яка проходить через циклон 11. У циклоні 11 сухий продукт відділяється від газоповітряної суміші і далі газоповітряна суміш з температурою 110….120 °C нагнітається вентилятором 14 по трубопроводу 13 в скрубер 12, де дочищається від унесеної легкої фракції продукту. Очищена волога газоповітряна суміш спрямовується по трубопроводу підведення теплоносія 21 в міжтрубний 2 UA 105750 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 простір теплообмінника-утилізатора 15, де волога газоповітряна суміш передає свою теплову енергію воді оборотного водопостачання підприємства, яка надходить по трубопроводу 16. Вода оборотного водопостачання підприємства потрапляє на вхід трубного простору теплообмінника-утилізатора 15 з температурою 40….45 °C, нагрівається до температури 60…68 °C і з виходу теплообмінника-утилізатора 15 по трубопроводу 18 за допомогою насоса 19 відводиться в трубний простір теплообмінника оборотного водопостачання 17, де охолоджується до температури 25….30 °C, після чого виводиться по трубопроводу 20 оборотного водопостачання. Конденсат випарованої з теплоносія вологи з температурою 75 °С з теплообмінникаутилізатора 15 по трубопроводу 29 надходить у збірник 28 живильної води, а звідти на дифузійний апарат (не показано). Після теплообмінника-утилізатора 15 частина осушеної газоповітряної суміші, охолодженої до температури 78 °C, по трубопроводу 22 відводиться в атмосферу а частина по трубопроводу 23 подається на пальники камери спалювання топкового агрегату (не показано). Таким чином, в теплообміннику-утилізаторі 15 здійснюється підігрівання циркуляційної води оборотного водопостачання підприємства за рахунок теплоти охолодження і конденсації частини вологи відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки 1. Атмосферне повітря (теплоносій низькотемпературної сушарки), маючи, наприклад, температуру 15 °C і відносну вологість 70 %, надходячи по повітропроводу 26 в міжтрубний вхід теплообмінника оборотного теплопостачання 17 підігрівається в його секціях до температури 60-70 °C, після чого витяжним вентилятором 27 всмоктується в низькотемпературну сушарку 1, де віддає частину своєї теплоти на підсушування жому від вологості Wп=76….84 % (який надходить в сушарку 1 через завантажувальний пристрій 2) до вологості Wк=65….70 % на його виході, після чого з температурою 30….40 °C і вологістю 30….50 % виводиться в атмосферу. Підігрівання атмосферного повітря здійснюється за рахунок теплоти охолодження підігрітої в теплообміннику-утилізаторі 15 циркуляційної води оборотного водопостачання підприємства. Якщо теплоти теплоносія низькотемпературної сушарки в теплообміннику оборотного теплопостачання 17 недостатньо для необхідного підсушування кормів в сушарці 1, то він може додатково підігріватися в ІЧ-підігрівачі 25. Нижче приведені розрахункові дані, що характеризують роботу установки продуктивністю G=20,7 т/год. сухого жому з вологістю Wк=15 % при вологості підсушеного жому W=68 % і початковій вологості Wп=76 %. Кількість випаровуваної вологи в низькотемпературній сушарці GHC, т/год. - 18,33. Кількість випаровуваної вологи у високотемпературній сушарці ВС, т/год. - 34,3. 3 Витрата природного газу, м /год. - 3425. Витрата атмосферного повітря в низькотемпературній сушарці L, т/год. - 1880. Кількість теплоти, що споживається низькотемпературною сушаркою QHC, МВт - 22,56. Кількість теплоти, що віддається відпрацьованим теплоносієм високотемпературної сушарки Q, МВт - 11,3. Кількість теплоти, що віддається водою оборотного контуру підприємства Q, МВт - 11,26. Як видно з розрахункових даних, кількості теплоти, що виділяється в секціях теплообмінника оборотного теплопостачання 17, достатньо для підсушування кормів в низькотемпературній сушарці. Таким чином, пропонована установка для сушіння кормів має наступні переваги: - дозволяє збільшити продуктивність сушильного відділення підприємства без реконструкції існуючого сушильного устаткування; - наявність теплообмінників дозволяє практично повністю утилізувати теплоту відпрацьованого теплоносія і тим самим зменшити витрати енергії на проведення процесу сушіння. 50 3 UA 105750 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 1. Енергозберігаюча установка для сушіння кормів, що містить послідовно сполучені низькотемпературну і високотемпературну сушарки з патрубками підведення і відведення теплоносіїв, теплообмінник-утилізатор, циклон, трубопровід відведення відпрацьованого теплоносія високотемпературної сушарки, що пов'язаний зі входом в міжтрубний простір теплообмінника-утилізатора через циклон, а також повітропровід забору атмосферного повітря, пов'язаний з патрубком підведення теплоносія до низькотемпературної сушарки, яка відрізняється тим, що додатково містить теплообмінник оборотного водопостачання, трубний простір якого пов'язаний з трубним простором теплообмінника-утилізатора для підключення до вхідного і вихідного трубопроводів системи оборотного водопостачання, повітропровід забору атмосферного повітря пов'язаний з патрубком підведення теплоносія до низькотемпературної сушарки через міжтрубний простір теплообмінника оборотного водопостачання, а циклон пов'язаний з теплообмінником-утилізатором через скрубер. 2. Енергозберігаюча установка за п. 1, яка відрізняється тим, що патрубок підведення теплоносія до низькотемпературної сушарки підключений до міжтрубного простору теплообмінника оборотного водопостачання через ІЧ-підігрівач. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4