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【摘要】 对回转式干燥机进行解释，通过分析其原理来解决节能减排的问题。
【关键词】 回转式转筒干燥设备节能减排
中图分类号： TF351.4 文献标识码： A 文章编号：
【引言】这些年来，随着科学的不断进步，我国干燥技术逐渐走向成熟，烘干设备行业获得了极大的进展。在国家节能减排政策的号召下，我国烘干设备企业走上了节能环保的发展道路。
节能型环保性设备将越来越受到人们的欢迎，此类设备的诞生，不仅节能减排，还能变废为宝，为社会创造出更可观的经济效益。我国经济的迅猛发展，是自愿的大量浪费造成了资源的相对短缺，这就对烘干设备机械提出了更高的要求，迫切需要处理能力大、节能环保效率高、运行安全的烘干设备。
转筒式干燥机也常称作回转式烘干机，主要用于建材、冶金、化工等部门烘干一定湿度或力度的物料。烘干机对物料的适应能力强，可以烘干各种物料，且设备操作也简单可靠，故得到普遍采用。
一、转筒干燥机的工作原理
干燥的湿物料由皮带输送机或斗式提升机送到料斗然后经料斗的加料机通过加料管道进入加料端。加料管道的斜度要大于物料的自然倾角，以便物料流入干燥器内。干燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的干燥圆筒。物料有较高一端加入载热体由较低一端进入，与无聊成逆流接触，也有在热体和物料一起流入圆筒的。随着圆筒的转动受重力作用运行到较低一端。
湿物料在圆筒内向前移动过程中，间接或直接受到传热体的给热，是物料便的干燥，然后在出料端经皮带或螺旋输送机送出。在筒体内壁上有抄板。它的作用是将物料抄起来又撒下，使物料与气流的接触面积增大。以提高干燥率并使物料前进。
二、节能减排技术的重要性
提高干燥过程的能源利用效率和防治对环境的污染是相辅相成的。减少100Mt标煤的能源消耗,在中国即可减少69Mt以上CO2和SO2的排放,其环保效益十分显著。因此,在探索干燥技术的新型发展道路时,必须对能效、环保以及产品的质量进行综合考虑,以求得全面、协调和可持续地发展。首先要走资源节约型发展道路,变单一粗放型干燥为组合、智能型干燥。不仅要从干燥工艺上进行根本改造,还要进行全面、多层次的节能技术改造,大力发展应用可再生能源与工业余热的干燥技术。从政府层面,要建立与完善干燥设备的综合评价准则与行业标准,建立宏观调控与市场调节机制,加快干燥技术的更新换代。
三、 干燥系统的节能分析
干燥耗能主要是热耗和电耗,主要指标有单位水蒸发量综合能耗或单位产量热耗及电耗。如内加热流化床干燥精盐耗蒸汽1. 3kg/kg水系统主要耗能设备为加热器、风机及传动电机。干燥系统节能分析须从两个方面考虑,一是干燥物料的加热方式,比如对流、传导、辐射还是复合方式,要根据物料干燥特性来考虑,不同的加热方式耗能差别很大;二是就干燥系统单机能耗分析,如对流干燥热风获得方式及风机压头的合理选择。
从整个生产系统考虑,还应结合其他操作单元综合考虑节能,如与蒸发单元集成分析。20世纪80年代,英国曼彻斯特科技大学的LinnhoffB教授在他的博士论文中提出了一种过程系统节能的整体优化设计方法窄点技术。该方法具有物理意义清晰,不需要复杂的数学模型,方法灵活简便,易于被工程技術人员掌握的特点。此法一经推出,即得到工程界的重视和采用,以后又在实践中不断得到发展和完善。
目前欧美等国已有大型工程的新设计和改造采用了该方法,都取得了巨大的经济效益。一般改造项目的投资费用回收年限均在两年以内。可见,由于窄点技术以整个系统为出发点,同以前只着眼于局部、只考虑某几股热流的回收、某个设备或车间的改造的节能技术相比,节能效果和经济效益要显著得多。窄点技术原理是热能专业目前最前沿的是优化控制问题,这是一种动态的最优化问题。它对应的数学模型是一组微分方程式,目标函数是积分形式,所得的最优解是时间的函数。窄点分析方法是一种静态最优化问题,它对应的数学模型是一组代数方程式,因此该方法更加简便。过程系统最优化方法的核心技术是窄点技术,它主要是对过程系统的整体进行优化设计,包括冷热物流之间的恰当匹配,冷热公用工程的类型和能级选择;加热器、冷却器及系统中的一些设备如分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置;节能、投资和可操作性的三维权衡。最终的优化目标是总年运行费用与初投资费用之和最小。
四、干燥系统节能减排途径
可从系统和单机考虑节能减排,借鉴其他行业的成熟技术和经验,也可与专业机构合作。重点考虑以下途径:
a.余热回收。冷凝水回收,烟气余热回收,排风余热回收等。
b.节能型干燥设备。热泵干燥,太阳能干燥,复合加热干燥等。
c.热源系统。节能环保热风炉,气化炉,燃生物质炉,利用余热等。
五、传统干燥节能减排技术
目前,传统干燥节能减排技术主要有改进燃烧炉的结构、提高燃煤燃烧效率、强化换热器换热效率、减少散热损失、回收余热废气、避免物料的过分干燥、采用优化的干燥工艺(如组合工艺、多级干燥工艺及干湿粮混合工艺)等。顺流-逆流+缓苏的组合干燥工艺法,就是将干燥工艺进行了有效地优化。该工艺中可根据物料受热温度实行分段变温干燥,各干燥段之间设有缓苏段,干燥-缓苏交替进行。干燥初始,物料水分较高,利用顺流干燥风温高的特点,物料流向与热水流一致,温度最高的热水管道首先和水分最高、温度最低的物料接触,热效率高,降水效果好;干燥后期,由于物料水分较低,物料温度已有一定程度的升高,若继续采用顺流高温干燥,则热效率低、降水效果差且对产品品质不利;此时改用逆流干燥,物料流向与热风方向相反,温度最高的空气首先和水分最低、温度最高的物料接触,热效率高,起到了节能作用并且降水效果好。
六、回转式干燥机干燥技术展望
综合干燥技术而论,在考虑干燥成本(能耗)、干燥效率、干燥品质及干燥设备等各方面因素,可以确定联合干燥技术,特别是基于微波处理的各种联合干燥技术以及具有明显节能效果的基于天然能源及热泵的联合干燥技术是最适合、最具有发展潜力的有效干燥方法,也最具有工业化应用前景。
1 基于太阳能-秸秆生物质能联合干燥技术
在石化能源日趋枯竭的情况下,寻求可再生能源和能源的多元化已成为世界发展大势。生物质能源是人类能够长久依赖的未来能源,其储量丰富、且可再生利用。生物质能源的大力开发,对改善我国的能源结构,改变能源的生产方式和消费方式有重要意义。
2 基于微波处理-热风联合干燥技术
微波处理-热风联合干燥技术在未来几年的研究将侧重于微波场均匀性、微波系统性能整体优化及热风干燥节能工艺的研究。
3 基于热泵低温除湿-热风联合干燥技术
热泵低温除湿-热风联合干燥技术,一般在干燥前期采用热泵低温(30~45e)脱水,后期采用热风(50~60e)对流干燥,将热泵低温干燥技术节能环保、干燥品质高的优势与热风对流的低成本、高效率的长处结合起来。
【结束语】
目前,国内对粮食干燥技术和设备的研究非常分散,没有形成一个立体化的系统,各科研院所、高等院校以及企业大多是只针对某一特定的粮食产品或者技术进行实验室规模的研究。
综上所述,干燥耗能占GDP能耗12%左右,节能潜力较大,研制高效节能干燥设备和改造现有设备对提升行业地位。
【参考文献】
[1]成刚.蔬菜热泵型联合干燥研究[D].无锡:江南大学,2008
[2]卢献礼,周智华,李宗良,等.太阳能辅助热泵就仓干燥系统集成示范应用研究[J], 2009, 38(6): 26-30
[3]王效华,冯祯民.中国农村生物质能源消费及其对环境的影响[J].南京农业大学学报, 2004, 27(1): 108-110
【关键词】 回转式转筒干燥设备节能减排
中图分类号： TF351.4 文献标识码： A 文章编号：
【引言】这些年来，随着科学的不断进步，我国干燥技术逐渐走向成熟，烘干设备行业获得了极大的进展。在国家节能减排政策的号召下，我国烘干设备企业走上了节能环保的发展道路。
节能型环保性设备将越来越受到人们的欢迎，此类设备的诞生，不仅节能减排，还能变废为宝，为社会创造出更可观的经济效益。我国经济的迅猛发展，是自愿的大量浪费造成了资源的相对短缺，这就对烘干设备机械提出了更高的要求，迫切需要处理能力大、节能环保效率高、运行安全的烘干设备。
转筒式干燥机也常称作回转式烘干机，主要用于建材、冶金、化工等部门烘干一定湿度或力度的物料。烘干机对物料的适应能力强，可以烘干各种物料，且设备操作也简单可靠，故得到普遍采用。
一、转筒干燥机的工作原理
干燥的湿物料由皮带输送机或斗式提升机送到料斗然后经料斗的加料机通过加料管道进入加料端。加料管道的斜度要大于物料的自然倾角，以便物料流入干燥器内。干燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的干燥圆筒。物料有较高一端加入载热体由较低一端进入，与无聊成逆流接触，也有在热体和物料一起流入圆筒的。随着圆筒的转动受重力作用运行到较低一端。
湿物料在圆筒内向前移动过程中，间接或直接受到传热体的给热，是物料便的干燥，然后在出料端经皮带或螺旋输送机送出。在筒体内壁上有抄板。它的作用是将物料抄起来又撒下，使物料与气流的接触面积增大。以提高干燥率并使物料前进。
二、节能减排技术的重要性
提高干燥过程的能源利用效率和防治对环境的污染是相辅相成的。减少100Mt标煤的能源消耗,在中国即可减少69Mt以上CO2和SO2的排放,其环保效益十分显著。因此,在探索干燥技术的新型发展道路时,必须对能效、环保以及产品的质量进行综合考虑,以求得全面、协调和可持续地发展。首先要走资源节约型发展道路,变单一粗放型干燥为组合、智能型干燥。不仅要从干燥工艺上进行根本改造,还要进行全面、多层次的节能技术改造,大力发展应用可再生能源与工业余热的干燥技术。从政府层面,要建立与完善干燥设备的综合评价准则与行业标准,建立宏观调控与市场调节机制,加快干燥技术的更新换代。
三、 干燥系统的节能分析
干燥耗能主要是热耗和电耗,主要指标有单位水蒸发量综合能耗或单位产量热耗及电耗。如内加热流化床干燥精盐耗蒸汽1. 3kg/kg水系统主要耗能设备为加热器、风机及传动电机。干燥系统节能分析须从两个方面考虑,一是干燥物料的加热方式,比如对流、传导、辐射还是复合方式,要根据物料干燥特性来考虑,不同的加热方式耗能差别很大;二是就干燥系统单机能耗分析,如对流干燥热风获得方式及风机压头的合理选择。
从整个生产系统考虑,还应结合其他操作单元综合考虑节能,如与蒸发单元集成分析。20世纪80年代,英国曼彻斯特科技大学的LinnhoffB教授在他的博士论文中提出了一种过程系统节能的整体优化设计方法窄点技术。该方法具有物理意义清晰,不需要复杂的数学模型,方法灵活简便,易于被工程技術人员掌握的特点。此法一经推出,即得到工程界的重视和采用,以后又在实践中不断得到发展和完善。
目前欧美等国已有大型工程的新设计和改造采用了该方法,都取得了巨大的经济效益。一般改造项目的投资费用回收年限均在两年以内。可见,由于窄点技术以整个系统为出发点,同以前只着眼于局部、只考虑某几股热流的回收、某个设备或车间的改造的节能技术相比,节能效果和经济效益要显著得多。窄点技术原理是热能专业目前最前沿的是优化控制问题,这是一种动态的最优化问题。它对应的数学模型是一组微分方程式,目标函数是积分形式,所得的最优解是时间的函数。窄点分析方法是一种静态最优化问题,它对应的数学模型是一组代数方程式,因此该方法更加简便。过程系统最优化方法的核心技术是窄点技术,它主要是对过程系统的整体进行优化设计,包括冷热物流之间的恰当匹配,冷热公用工程的类型和能级选择;加热器、冷却器及系统中的一些设备如分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置;节能、投资和可操作性的三维权衡。最终的优化目标是总年运行费用与初投资费用之和最小。
四、干燥系统节能减排途径
可从系统和单机考虑节能减排,借鉴其他行业的成熟技术和经验,也可与专业机构合作。重点考虑以下途径:
a.余热回收。冷凝水回收,烟气余热回收,排风余热回收等。
b.节能型干燥设备。热泵干燥,太阳能干燥,复合加热干燥等。
c.热源系统。节能环保热风炉,气化炉,燃生物质炉,利用余热等。
五、传统干燥节能减排技术
目前,传统干燥节能减排技术主要有改进燃烧炉的结构、提高燃煤燃烧效率、强化换热器换热效率、减少散热损失、回收余热废气、避免物料的过分干燥、采用优化的干燥工艺(如组合工艺、多级干燥工艺及干湿粮混合工艺)等。顺流-逆流+缓苏的组合干燥工艺法,就是将干燥工艺进行了有效地优化。该工艺中可根据物料受热温度实行分段变温干燥,各干燥段之间设有缓苏段,干燥-缓苏交替进行。干燥初始,物料水分较高,利用顺流干燥风温高的特点,物料流向与热水流一致,温度最高的热水管道首先和水分最高、温度最低的物料接触,热效率高,降水效果好;干燥后期,由于物料水分较低,物料温度已有一定程度的升高,若继续采用顺流高温干燥,则热效率低、降水效果差且对产品品质不利;此时改用逆流干燥,物料流向与热风方向相反,温度最高的空气首先和水分最低、温度最高的物料接触,热效率高,起到了节能作用并且降水效果好。
六、回转式干燥机干燥技术展望
综合干燥技术而论,在考虑干燥成本(能耗)、干燥效率、干燥品质及干燥设备等各方面因素,可以确定联合干燥技术,特别是基于微波处理的各种联合干燥技术以及具有明显节能效果的基于天然能源及热泵的联合干燥技术是最适合、最具有发展潜力的有效干燥方法,也最具有工业化应用前景。
1 基于太阳能-秸秆生物质能联合干燥技术
在石化能源日趋枯竭的情况下,寻求可再生能源和能源的多元化已成为世界发展大势。生物质能源是人类能够长久依赖的未来能源,其储量丰富、且可再生利用。生物质能源的大力开发,对改善我国的能源结构,改变能源的生产方式和消费方式有重要意义。
2 基于微波处理-热风联合干燥技术
微波处理-热风联合干燥技术在未来几年的研究将侧重于微波场均匀性、微波系统性能整体优化及热风干燥节能工艺的研究。
3 基于热泵低温除湿-热风联合干燥技术
热泵低温除湿-热风联合干燥技术,一般在干燥前期采用热泵低温(30~45e)脱水,后期采用热风(50~60e)对流干燥,将热泵低温干燥技术节能环保、干燥品质高的优势与热风对流的低成本、高效率的长处结合起来。
【结束语】
目前,国内对粮食干燥技术和设备的研究非常分散,没有形成一个立体化的系统,各科研院所、高等院校以及企业大多是只针对某一特定的粮食产品或者技术进行实验室规模的研究。
综上所述,干燥耗能占GDP能耗12%左右,节能潜力较大,研制高效节能干燥设备和改造现有设备对提升行业地位。
【参考文献】
[1]成刚.蔬菜热泵型联合干燥研究[D].无锡:江南大学,2008
[2]卢献礼,周智华,李宗良,等.太阳能辅助热泵就仓干燥系统集成示范应用研究[J], 2009, 38(6): 26-30
[3]王效华,冯祯民.中国农村生物质能源消费及其对环境的影响[J].南京农业大学学报, 2004, 27(1): 108-110