糧食干燥尾氣廢熱回收中的應用設計
糧食干燥過程中的尾氣具有排放量大、雜物大量、溫度低等特性,在其尾氣回收利用過程中必須考慮以下幾方面:
?、傥矚鈴U熱回收過程中的堵塞問題。避免尾氣中的雜物造成堵塞,影響設備的正常運行,降低尾氣廢熱的回收利用效率;
?、谖矚鈴U熱回收過程中的腐蝕性問題。因為尾氣是濕熱空氣,里面雜物較多,長時間使用由于雜物發酵等原因容易對廢熱回收利用設備造成腐蝕損壞;
?、坌?、安全性問題。糧食干燥行業屬于低收益、高能耗行業,但也屬于國家戰略戰備相關,所以在尾氣回收利用過程中不僅要高效,減少使用者的投資回收周期,而且更需要在整個尾氣回收利用過程中保證糧食干燥的安全性。
針對以上幾個問題,在實際應用過程中,利用水氣直接接觸換熱法將尾氣中濕熱空氣的熱量交換至水中,過濾掉尾氣中大部分的雜物,避免在糧食干燥過程中造成粉塵、碎屑、谷殼等雜物堆大氣的污染,同時也避免了由于尾氣熱能品位低、風量大而導致在間接換熱器設計過程中設備大、容易堵塞等缺陷。
通過水氣直接換熱后將尾氣中的熱量集中到水中形成30℃左右的中低溫熱水,并通過水過濾裝置去除水中雜物,這樣避免了直接對干燥尾氣過濾造成的熱量損耗,以及由于干燥尾氣風量大且分散導致的過濾不干凈、費用高等問題。
通過除雜后的中低溫熱水,有效地避免了在換熱過程中的堵塞問題,從而利用高效蒸汽壓縮熱力學循環系統回收中低溫水的中熱量,制取60~80℃的熱水,再將制取的熱水通過熱風換熱器加熱新風,替代部分糧食干燥用燃煤,達到糧食干燥過程中尾氣的回收利用。整個尾氣廢熱回收再利用的技術思路見圖1。
其中蒸汽壓縮熱力學循環系統是將低品位、分散的尾氣廢熱資源回收制取中高溫熱水的重要裝置,采用蒸汽壓縮熱力學循環系統裝置可以有效地減少石化能源的消耗。蒸汽壓縮熱力學循環系統制熱的能效比(COP值)計算公式為:
所以,蒸汽壓縮熱力學循環系統在廢熱回收利用過程中制熱的COP>1。故蒸汽壓縮熱力學循環系統一方面其從廢熱過程中吸取熱量,減少廢熱產生的熱污染,另一方面高效制取的高品位高溫熱源可供工業、民用等,減少了企業、城市等對石化能源或電力資源的依賴。在能源缺乏的今天,蒸汽壓縮熱力學循環系統技術充分體現了清潔、環保能源技術在廢熱回收過程中的經濟、環保優勢,對國家經濟的可持續發展具有重要意義。
目前我國特別是北方廣大地區,糧食干燥需求量非常大,但是能耗為國外發達地區的1.5~2倍。而且大多數的糧食干燥尾氣都直接排放到大氣,造成環境污染,也浪費了大量的能源。采用本文中的糧食干燥尾氣回收再利用技術,可以高效地回收利用尾氣中的低品位能源,減少糧食干燥過程中化石能源的使用,可為糧食干燥企業每年至少節省18%左右的能源消耗,同時減少相應的CO2、NOx、SO2等廢氣排放,可避免90%以上糧食干燥過程尾氣中灰塵、糧食碎屑等雜物的無序排放。這對于實現糧食干燥行業的轉型,降低行業對化石、電力等高品位能源的消耗和依賴,貫徹國家的節能減排方針,對實現國民經濟的可持續發展具有重要意義。
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