[发明专利]一种节能环保型喷雾烘干工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种气流烘干工艺，为封闭性干燥工艺，适用于闪蒸干燥、喷雾干燥，尤其适用于热敏性物料干燥、易燃易爆溶剂干燥及低温干燥。

背景技术

喷雾干燥因其干燥时间短，所得产品品质良好均一，被广泛应用于食品（奶粉、乳清粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、茶粉、水解蛋白等）、化工、医药、陶瓷、特种合金粉末、锂电池、环保等工业生产领域。但由于喷雾干燥需要大量高温热气载能供热，干燥后含能载气与蒸发的水汽混合废气，因温度较低，没有多大利用价值，一般情况下在回收完溶剂后就被直接排放入大气，造成大量热能白白浪费。工业规模的气流干燥热效率一般为30～50%，与其它干燥方式相比较，单位溶剂蒸发能耗消耗过多；当前，喷雾烘干工艺中，蒸发1吨水需要加热蒸汽约2～4吨，耗电能170～200度，热能利用率低是喷雾干燥的不足之处。另外，以非水为溶剂的溶液或湿物料喷雾干燥后，其尾气若直接排放到大气中会给环境带来不利影响，为环保所限制。

为了提高喷雾烘干工艺的热能利用率，本领域技术人员作出的改进包括对尾气热能进行回收利用或采用热载气闭路循环，主要有几下几类：

（1）    将出塔高温尾气与进塔常温空气进行热交换，利用尾气加热进塔物料进行热能回收，如专利公布号101876153A的硫酸盐木浆黑液喷雾干燥工艺，102168913A的喷雾干燥系统，102607247A的喷雾干燥机；

（2）    使用常温空气对塔体夹套冷却，升温后的空气进塔提供热源，尾气与进气换热进行热能回收，如专利公布号103752025A的喷雾干燥机，103877736A的节能型高效喷雾干燥装置；

（3）    利用多个烘干塔进行多级串联，将前一级尾气蒸汽加热升温成过热为下一级烘干提供蒸发热源，如专利公布号102200379A的一种节能喷雾干燥工艺。该工艺只是重复利用尾气蒸汽作为热载体，减少系统中新鲜的常温空气的使用量，减少尾气排放总量实现减少热能排放；

（4）    利用吸热式热泵将尾气中部分溶剂蒸汽冷凝回收热能，在热泵的输出端将其余溶剂蒸汽加热升温，吸热后蒸汽回系统继续供热，达到全部回收尾气蒸汽的冷凝热，如专利公布号102294124A一种基于吸收式热泵的喷雾干燥方法和装置；

（5）    在封闭性干燥方面，专利公开号101949635A 的《闭路循环喷雾干燥及溶媒回收系统》提供了一种载热气体循环利用的闭路干燥系统，尾气中带出的溶剂蒸汽使用冷却或冷冻介质提供冷源冷凝回收；专利公开号102500116A的高效节能闭式循环喷雾干燥方法与干燥系统、专利公开号为102989182A的《一种节能环保的喷雾干燥系统》提供了一种载热气体循环利用的闭路干燥系统，尾气中带出的溶剂蒸汽先与冷凝后的尾气载气换热回收部分热能，再与冷却或冷冻介质提供冷源冷凝回收溶剂。

上述现有技术中的第（1）、（2）类中，由于烘干尾气存在流量大、温度低、尾气本身热能品位不高的特点，一般仅能回收尾气所带热能的20%～30%。第（3）类所述工艺则需要多台设备串联使用，至少设置3至10级，两个烘干系统串联就已经很复杂了，多套串联必给系统各单位操作、系统联动平衡控制以及设备投入、设备占地等带来极大难度和运行管理成本，不适于推广使用，而且该工艺的最终蒸汽还是需要从最后一级烘干塔排出，其减少的新鲜空气补充热能在整个系统中所占比例不大，对最终排出的尾气中蒸汽冷凝热合理利用才是本领域的要点。第（4）类方法和装置实现了溶剂冷凝热的全部回收，冷凝水以接近常温排出系统，但其系统热能回收环节中加入了吸收式热泵及热泵循环系统，使整个烘干系统变得十分复杂，且回收温差仅30～50℃，低回收效率只能靠增加尾气系统和热泵系统循环量来实现水蒸汽冷凝回收，反而会增加烘干系统和热泵系统的电耗。第（5）类中，尾气中带出的溶剂蒸汽需要使用冷却或冷冻介质进行冷凝回收，热能白白浪费，并且增加了冷却或冷冻源，运行成本较高；对于将新鲜尾气与冷凝回收溶剂后的尾气进行换热的工艺，因两者在同等压力下运行，温差较小，回收热能意义不大，尾气中的溶剂还得消耗大量冷却或冷冻介质进行冷凝回收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种热载体闭路循环、提高尾气热能尤其是溶剂冷凝热的回收，热转换效率更高，同时实现对气体做功动能的回收，且工艺简单的喷雾烘干工艺，真正实现喷雾烘干的节能环保。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种节能环保型喷雾烘干工艺，通过相应的喷雾烘干系统实现，所述喷雾烘干系统包括烘干塔、一级压缩机、二级压缩机、膨胀机、换热器和气液分离器，工艺步骤如下：