蒸发干燥器和其运行方法
阅读说明：本技术 蒸发干燥器和其运行方法 (Evaporative dryer and method for operating the same ) 是由 G·卡斯佩斯 H·哈费曼 于 2018-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于干燥颗粒的蒸发干燥器(1),具有：过程室(10)过程室具有至少一个产品入口(11)用于将待干燥的颗粒供送到过程室(10)中并且具有产品出口(12)用于将经干燥的颗粒从过程室(10)导出；布置在该过程室(10)内的换热器(20),具有用于加压蒸气作为热蒸气进入到换热器(20)中的至少一个入口(21、211)和从换热器(20)离开的至少一个冷凝物出口(22、222),其中,所述至少一个冷凝物出口(22、222)与卸压容器(30)连接,其中,在该卸压容器(30)上附接有至少一个泵(40),该泵将卸压蒸气从卸压容器(30)泵出并且导送至热蒸气。(The invention relates to an evaporation dryer (1) for drying particles, comprising: process chamber (10) the process chamber has at least one product inlet (11) for feeding particles to be dried into the process chamber (10) and a product outlet (12) for leading the dried particles out of the process chamber (10); a heat exchanger (20) arranged in the process chamber (10), having at least one inlet (21, 211) for the pressurized steam to enter the heat exchanger (20) as hot steam and at least one condensate outlet (22, 222) from the heat exchanger (20), wherein the at least one condensate outlet (22, 222) is connected to a pressure relief container (30), wherein at least one pump (40) is attached to the pressure relief container (30), pumps the pressure relief steam out of the pressure relief container (30) and conducts it to the hot steam.)
技术领域
本发明涉及一种用于干燥颗粒的蒸发干燥器，其具有：过程室，该过程室具有至少一个产品入口用于将待干燥的颗粒供送到过程室中并且具有产品出口用于将经干燥的颗粒从过程室导出；布置在该过程室内的换热器，该换热器具有用于尤其来自蒸气产生装置的作为热蒸气的加压蒸气进入到换热器中的至少一个入口和从换热器离开的冷凝物出口，其中，冷凝物出口与卸压容器连接。本发明也涉及一种用于运行这种蒸发干燥器的方法。蒸发干燥器尤其用于干燥可流化的颗粒、例如在由甜菜制糖时的碎屑，但也可在干燥其他颗粒或类似颗粒的产品时使用。蒸发干燥器可在食品工业中以及在干燥半成品或中间产品时使用或用于干燥浆。
背景技术
在工业生产的范畴中常常是以下情况：自己负责产生所需的电能。为此在自己的蒸气产生装置中生成加压热蒸气，该加压热蒸气被导送至涡轮，以便借助发电机产生工厂例如糖厂所需的电流。加压蒸气理解为处于高的超压下的蒸气。除了产生电能之外，产品或颗粒的干燥也需要热蒸气作为热源，例如用于蒸发干燥器、尤其流化床蒸发干燥器。在此要找到一个平衡，以便将具有所需品质的所需蒸气量给予耗用器、即涡轮和蒸发干燥器。为了确保这一点，可以在蒸气产生装置或锅炉房中提高压力，但这不能任意地实现。经提高的蒸气压力的前提常常在于构建新的锅炉房，这带来极高的成本。另一可能性在于，更好地利用热蒸气冷凝物的热势，热蒸气冷凝物是指由以下蒸气形成的冷凝物，所述蒸气已穿过蒸发干燥器中的换热器并且已在加热待干燥的产品时冷却。
由EP 2801779A1已知一种用于干燥颗粒的方法和系统，在用于在闭合的容器中干燥湿颗粒的蒸发干燥器中向换热器导送热蒸气。换热器布置在闭合的容器内。容器具有上柱形部分和下柱形部分。换热器还具有通道，该通道使得能将由从产品中蒸发的水形成的蒸汽加热。换热器两级式构造，其中，第一换热器部分布置在第二换热器部分上方并且用于蒸汽的通道穿过第一和第二换热器。蒸汽的加热间接在下换热器中通过热蒸气的冷凝进行。在此形成的冷凝物被传导通过上换热器即所谓的热量回收器、在那里冷却并且将其热量的一部分间接给予过程室中的蒸汽。在此需要附加的泵。冷凝物和热量回收器中的管之间的热传递很大地取决于冷凝物的流动速度。此外，该设计需要泵送功率方面的更高耗费。此外，由于分成蒸气换热器和冷凝物换热器而极大地限制了设施的灵活性。
如果涡轮以及蒸发干燥器以来自仅一个蒸气产生装置的蒸气运行，则通常将在该蒸气产生装置内或在锅炉房内的、馈给涡轮的蒸气压力保持恒定，因为涡轮通常对压力波动反应敏感。因而蒸发干燥器的改变的蒸气需求通过蒸气压力的降低实现，但干燥潜能被毁。
发明内容
本发明的任务在于，降低蒸发干燥器的蒸气需求。
根据本发明，该任务通过具有独立权利要求的特征的设备解决。本发明的有利构型和扩展方案在从属权利要求、说明书和附图中公开。
根据本发明的用于干燥颗粒、尤其可流化的颗粒如碎木屑或甜菜提取碎屑的蒸气干燥器具有：过程室，该过程室具有至少一个产品入口用于将待干燥的颗粒供送到过程室中并具有产品出口用于将经干燥的颗粒从过程室导出；布置在该过程室内的换热器，换热器具有用于尤其来自蒸气产生装置的、作为热蒸气的加压蒸气进入到换热器中的至少一个入口和从换热器离开的至少一个冷凝物出口，其中，冷凝物出口与卸压容器连接，该蒸发干燥器设置为：在卸压容器上附接有至少一个泵，该泵将卸压蒸气从卸压容器泵出、压缩并且传导至换热器。在干燥颗粒时所用的加压蒸气基于在相对高的温度水平的相对高的压力而冷凝并且形成的冷凝物被收集到一容器中。
在单级换热器的情况下，相应于换热器中的热蒸气压力的一压力作用于冷凝物容器。为了产生卸压蒸气，冷凝物容器后接有用于降低压力的调节阀和一卸压容器。所形成的卸压蒸气通过泵从卸压容器泵出并且被供送到换热器。通过泵的抽吸作用使得能从换热器的流出的冷凝物中获得相对多的卸压蒸气并且将其以经提高的压力重新提供给干燥器加热装置。通过减小卸压容器中的压力，卸压蒸气的量增大并且在此冷凝物的温度减小。卸压蒸气的压力提高通过一泵、例如一蒸气喷射泵或一机械蒸气压缩器进行。在使用蒸气喷射泵的情况下，热蒸气被用作运行介质。通过将卸压蒸气加到热蒸气来将可用的热蒸气量提高并且将蒸气产生装置所需的热蒸气量相应地减小。
在本发明的有利构型中，所述泵构造为具有运行蒸气接头的蒸气喷射泵，其中，在运行蒸气接头上首选施加有热蒸气的部分流。使用蒸气喷射泵的优点在于：其无需维护地工作并且没有可运动部件。由此可能的是，仅仅通过所用的为干燥所需的热蒸气从换热器的冷凝物获得卸压蒸气。
根据卸压蒸气的希望的返回度，可将不同的热蒸气量作为运行蒸气导送给蒸气喷射泵，使得可引起可变的混合和对存在于卸压蒸气中的能量的利用。
替代于抽吸泵构型为蒸气喷射泵，也可能的是，泵构型为通过马达驱动器、尤其通过电动马达驱动器驱动的机械抽吸泵。在此不利的是基于机械抽吸泵的可运动部件的、相对于蒸气喷射泵提高的维护成本，但可由此极其精确地调设要馈入的卸压蒸气的机械泵参数。
在本发明的扩展方案中设置，换热器多级地、尤其两级地构造并且向第一级可供送或向第一级供送由热蒸气和卸压蒸气构成的混合蒸气并且向第二级可供送或向第二级供送不混入卸压蒸气的热蒸气。多级、尤其两级换热器与用于提高卸压蒸气的压力的泵的组合使得能利用所有冷凝物的卸压蒸气。蒸发干燥器的具有多级或两级换热器的构型具有的优点是，可将这些级以不同大小的热蒸气压力加载。同样存在以下可能性，将换热器级以未混合的热蒸气运行，以将干燥功率最大化。通过该变量可将蒸发干燥器既在功率方面也在能量方面最佳地运行。
有利地，换热器以对流方法运行或近似的对流方法运行，其中，第一级在竖直的蒸发干燥器的情况下以混合蒸气运行地布置在上方，而第二级或另外的级被加载以较高的蒸气压力并且布置在下方。换热器的第二级在两级构造的情况下优选被加载以较高的热蒸气压力。因为换热器的两个级被加载以蒸气，所以存在选项：通过第一级的压力提高将干燥器功率提高。这通过将混入到第一级中的卸压蒸气减少而发生，但由此仅能受限地实现节约蒸气的优点。但通过馈入量的变化存在以下可能性：将蒸发干燥器在其功率方面进行适配并且在边界情况下将两个或所有换热器级以相同的压力运行。
通过本发明的蒸发干燥器存在以下可能性：通过来自蒸气提供装置的仅一个蒸气品质来运行分成几部分的换热器并且借助将热蒸气附加地馈入到上换热器中的程度来实现干燥功率的变化。在使用蒸气喷射泵作为抽吸泵的情况下，卸压蒸气通过运行蒸气在其压力方面被提高，使得基于卸压蒸气在蒸气喷射泵中的压力提高可将换热器的第一级的结构尺寸保持得相对小。
当换热器两级或多级运行时，在两个或所有的级中积累冷凝物。本发明的扩展方案设置：给两个或所有的级配属分开的冷凝物容器，这些冷凝物容器则与卸压容器耦合。在级中积累的冷凝物可通过冷凝物的合并来利用，使得可实现冷凝物的多重利用并且从混合到一起的冷凝物在卸压的情况下获得还可利用的卸压蒸气。
另外的冷凝物可从加热面或从由位于过程室中或过程室之外的加热面构成的加热装置直接导送给或经由冷凝物容器导送给卸压容器并且由此形成的卸压蒸气被提供给上换热器。为此设置从过程室至卸压容器或冷凝物容器的相应的冷凝物管路。
冷凝物容器优选经由调节阀与卸压容器耦合，以便将卸压容器的压力水平降低。冷凝物容器具有处于相应附接的换热器的压力水平的压力水平。共同的卸压容器优选具有的压力水平低于热蒸气或换热器的压力水平，从而具有与冷凝物容器或换热器中的温度和压力水平相比较低的温度。
为了使加压蒸气的利用更高灵活，可将多个蒸气喷射泵并联，使得可通过热蒸气压缩大量的卸压蒸气。特别在部分载荷的生产阶段，有意义的是关断个别蒸气喷射泵。
在蒸发干燥器的优选构型中，其构造为流化床蒸发干燥器，流化床蒸发干燥器构成环形的过程室。在蒸发干燥器的外罩壳柱形构型并且居中布置的换热器并且在某些情况下两级换热器基本上圆形布置的情况下，构成环形的过程室，该过程室设有传送装置用于将流化介质、尤其是蒸气从下方供送到过程室中。在过程室内，优选通过竖直或倾斜延伸的壁构成沿竖直方向延伸的单元格，要干燥和要流化的产品、例如碎木屑或其他颗粒位于其中。在单元格中引入要干燥的湿的产品，这例如通过单元格叶轮闸门或类似的传送装置发生。从进料单元格将要干燥的产品沿着环形的过程室依次输送经过各单元格。输送方向基本上在此通过流化床中的压降预给定，该压降从进料单元格形成至出料单元格，产品出口布置在出料单元格的下端部上。在出料单元格中不实现流化或实现经减弱的流化。当底部关闭时，不进行流化。如果希望经减弱的流化，则这通过底部的微小穿孔进行。单元格在其上端部敞开，使得产品从一个单元格经由单元格壁的对应上端部运动到其他单元格直至产品在已干燥的状态中到达出料单元格，在出料单元格中产品向下落并且在那里排出，例如通过单元格叶轮闸门和/或相应的出料装置如螺杆传送器排出。此外，单元格壁可具有下开口，一部分产品从一个单元格通过下开口被输送到相邻的单元格中。在过程室中可存在超压，但原则上也可能的是，蒸发干燥器也在大气压下工作。环形的过程室也可构造为锥形并且在外壁和内壁之间具有恒定的或变化的尤其是向上变大的间距。流化床蒸发干燥器也可构造为没有锥形中间段的纯柱形结构。
一连接管路可从用于冷凝物的卸压容器通至后置于蒸气产生装置的混合点。在该连接管路中，来自卸压容器或冷凝容器的冷凝物与直接来自蒸气产生装置或涡轮的热蒸气混合，由此获得蒸气量提高并且同时热蒸气的温度减小并且在某些情况下压力减小。通过将冷凝物在混合点的区域中混入，可保证导送给一个或多个换热器和泵的热蒸气的品质保持不变，即使存在压力产生装置的蒸气品质方面的波动时也是如此。此外，如果干燥功率必须可适配于待干燥的产品，则可通过混入的量调设相应希望的蒸气品质。
在泵和蒸气产生装置之间可布置调节阀。
本发明同样涉及一种用于运行蒸发干燥器的方法，该蒸发干燥器用于干燥颗粒，该蒸发干燥器具有：过程室，过程室具有至少一个产品入口，通过产品入口将待干燥的颗粒导入到过程室中，过程室还具有产品出口，通过产品出口将经干燥的颗粒从过程室导出；优选布置在过程室内的换热器，通过至少一个入口将尤其来自蒸气产生装置的作为热蒸气的加压蒸气导入到该换热器中并且从该换热器通过至少一个冷凝物出口导出冷凝物并将冷凝物导送给卸压容器，其中，从卸压容器将卸压蒸气通过至少一个泵泵出并且导送给热蒸气。蒸发干燥器基本上如上所述地构造，通过将卸压蒸气导送给热蒸气可减小蒸气产生装置所需的蒸气量并且实现对所需功率的适配。
在此可给蒸发干燥器供送来自不同源的具有不同品质的热蒸气。在多级构造的情况下，不同的换热器级可被供送以不同的蒸气品质。这些蒸气品质可由一个蒸气产生装置或由不同的蒸气产生装置提供。例如也可使用来自涡轮的蒸气。
附图说明
在后面根据唯一的附图详细解释本发明的实施例。在附图中示出按流化床蒸发干燥器的蒸发干燥器设施的示意图。
具体实施方式
在附图中，蒸发干燥器1以流化床蒸发干燥器的构型示出。蒸发干燥器1具有过程室10，该过程室具有产品入口11用于供送待干燥的颗粒例如碎木屑、切屑、粒状物或待降低湿度的其他可流化颗粒。前置于产品入口11可接有用于供送来自储备室13的颗粒的装置，在示出的实施例中，所述装置是单元格叶轮闸门和螺杆传送器，这两者都通过马达驱动。在产品出口12上以相反的顺序布置有马达驱动的螺杆传送器和单元格叶轮闸门，它们将完成干燥的产品传送到卸压旋流器14中。流化床蒸发干燥器1的构造设有基本上柱形的壳体15，其具有居中地布置在其中的换热器20，换热器可由多个换热器元件构成。替代于基本上柱形的壳体15，该壳体也可锥形扩宽或由柱形区段和锥形区段的组合构成。换热器20与柱形壳体15一起构成环形的过程室10。只要换热器20也具有圆润的外轮廓，则过程室10是环形的，但原则上也可能的是：过程室10的多边形内轮廓和外轮廓。在蒸发干燥器10之外布置有用于干燥器压力的调节阀57。通过传送装置16从下方将呈蒸汽或蒸气形式的流化介质传导通过过程室10下侧上的筛底。在过程室10内布置有垂直的壁和/或沿传送方向倾斜的壁，使得环形的过程室10分成各个单元格。这些壁可延伸直至筛底并且使得在其上端部和必要时在未示出的另外的开口处能过渡到相邻的单元格，使得流化的产品或流化的颗粒从产品入口11穿过整个过程室10被输送到产品出口12。有利的是，入口单元格直接位于出口单元格旁，使得产品必须围绕换热器20一圈运动穿过过程室10。只要到达出料单元格，则经干燥的产品可在那里通过相应的传送装置送出。该构造在原则上是已知的，例如由EP 1956326A1已知。
换热器20在示出的实施例中两级地构造并且具有两个入口21、211，蒸气产生装置2、例如锅炉房的热蒸气经由这两个入口导入到换热器20中，锅炉房提供高压热蒸气一方面用于运行涡轮以产生电能而另一方面用于提供用于干燥颗粒的蒸气。各入口21、211布置在相应换热器级或过热器级的上部部分中。在竖直取向的换热器级23、25的相应下侧上布置有相应的冷凝物出口22、222。冷凝物出口22、222通至分开的冷凝物容器33、35，来自相应换热器级23、25的处于换热器的运行压力下的冷凝物被收集到这些冷凝物容器中。在出口侧，每个冷凝物容器33、35配有调节阀53、55，通过调节阀对待导出的冷凝物关于在冷凝物容器33、35中的料位进行调节。管路从冷凝物容器33、35延伸至共同的卸压容器30，来自两个换热器级23、25和在某些情况下来自未详细描述的加热面的冷凝物被收集在卸压容器中。在卸压容器30中存在相对于换热器20的运行压力较低的压力。收集在其中的冷凝物具有比冷凝物容器33、35中的冷凝物明显低的温度并且与热蒸气相比同样较低的温度。温度差引起了卸压蒸气的形成。
在过程室10中还布置有内加热面28或加热板，在它们中同样可形成冷凝物，该冷凝物经由一冷凝物管路以装入的冷凝物导出器37被传导至卸压容器30。替代于直接导送，来自加热面28的冷凝物也可经由用于换热器级23、25的冷凝物容器33、35传导至卸压容器30。
卸压蒸气管路34从卸压容器30通至抽吸泵40，抽吸泵在示出的实施例中构造为蒸气喷射泵。在蒸气喷射泵40上，来自蒸气产生装置2的热蒸气施加于运行蒸气接头41，使得热蒸气作为运行蒸气被导送给蒸气喷射泵40。前置于蒸气喷射泵40地接有调节阀54，以能够控制运行蒸气的运行压力。在蒸气喷射泵40内，热蒸气与来自卸压容器30的卸压蒸气混合，使得：基于蒸气喷射泵40的抽吸过程，又变成蒸气的冷凝物作为卸压蒸气与热蒸气混合。由此供送到第一换热器级23的蒸气量增大。
蒸气提供装置2的热蒸气管路从调节阀54分成支路。通过上管路支路将部分流经由一调节阀传导，用于驱动过程室10内的喷射器17。明显较大的蒸气量被传导到第二换热器级25中，该第二换热器级布置在位于上方的第一换热器级23之下。比在第一换热器级23中高的蒸气压力作用在第二换热器级25上。通过所混入的来自卸压容器30的卸压蒸气的量而可能的是：调设用于第一换热器级23的不同压力，使得能适配于相应不同的热量需求并且干燥器功率尤其在部分负荷运行的情况下能够容易地调设。为了提高干燥器功率，将所供送的卸压蒸气量减小，使得在极端情况下两个换热器级23、25能以未被混合的热蒸气运行。
一冷凝物管路42从卸压容器30或替代地在未示出的变型中从其他冷凝物容器通至混合点3，在热蒸气穿过调节阀52之后，在该混合点，冷凝物被混入到来自蒸气提供装置2的原始热蒸气。由此可能的是，将供送到蒸发干燥器1的蒸气的品质按需求调设，尤其是降低压力和温度并且提高总蒸气量。
后置于卸压容器30地接有另外的容器36用于接收在较低温度和较低压力下的冷凝物，该容器也可有其他用途。
附图标记列表
1 蒸发干燥器
2 蒸气产生装置
3 混合点
10 过程室
11 产品入口
12 产品出口
13 储备室
14 卸压旋流器
15 柱形壳体
16 传送装置
17 喷射器
20 换热器
21 上换热器的热蒸气入口
22 上换热器的冷凝物出口
23 上换热器
25 下换热器
28 内加热面
30 卸压容器
33 上换热器的冷凝物容器
34 卸压蒸气管路
35 下换热器的冷凝物容器
36 冷凝物容器
40 泵
41 运行蒸气接头
42 至混合点的冷凝物管路
53 上换热器的调节阀
54 用于运行蒸气的调节阀
55 下换热器的调节阀
57 用于干燥器压力的调节阀
211 下换热器的热蒸气入口
222 下换热器的冷凝物出口