[发明专利]具有热空气注入的空气穿透干燥系统和方法

说明书

描述了用于干燥或结合材料的系统和方法。待干燥或结合的材料可以被传送通过空气穿透干燥器(TAD)(或其他干燥器)。由TAD输出的一些空气可以被再循环以被再次传送通过材料。随着空气被再循环，空气被加热并混合到期望温度，以进行干燥或结合。独立的热空气注入系统可以加热环境空气和/或由TAD排出的空气，并将受热空气注入到再循环空气中。

背景技术

“空气穿透技术”是用于描述使受热空气能够流过非织造纤维网以用于干燥或结合纤维或长丝的目的的系统和方法的术语。示例包括：非织造产品(例如，茶包和特种纸)的干燥；玻璃纤维毡、滤纸和树脂处理过的非织造布的干燥和固化；纺粘非织造布的热粘合和干燥；干燥水刺纤维网；具有或不具有双组分纤维的热粘合土工织物；干燥和固化夹层等级；和具有可熔粘合剂纤维的热粘合吸收芯。薄纸的干燥是空气穿透技术的一个特别重要的应用，并且与空气穿透干燥相关的系统和方法通常通过使用首字母缩写“TAD”来指代。某些空气穿透系统使用天然气燃烧器向系统输送热能。也就是说，为了将材料暴露在能够干燥或结合材料的温度的空气中，空气穿透系统可以使用天然气燃烧器来加热空气。

发明内容

如上文背景技术部分所讨论，TAD系统代表了更广泛的空气穿透技术系统的一个重要种类。本文公开的发明适用于各种空气穿透技术系统和方法，但是为了简单起见，本文可以在TAD系统和方法的上下文中讨论本发明。与TAD系统相关的一个重大挑战是将大量能量(例如，20至60MW)引入TAD系统，而不损害性能、可控性和可靠性、TAD系统的规模化、压降、空气混合、调节以及从常用热交换装置实现TAD的目标空气温度。

本公开提供了具有减少的碳足迹的TAD系统。根据本公开的TAD系统减轻了与化石燃料的使用相关的气候变化。TAD系统可以使用替代能量源或其他碳中和源，诸如水力发电、生物燃料、太阳能、风能、热回收、蒸汽/冷凝热交换等。

根据本公开的TAD系统具有若干优点，包括：来自各种热源和热交换装置的分级能量输入；减少碳足迹；独立的能量输送系统，其允许在天然气燃烧器作为备用的常规模式下的TAD系统的操作；能够从TAD排气中回收低位热量（low grade heat）；能够调节来自包括燃烧器或电热交换器在内的若干优选来源的能量输入；易于维护，包括可接近性(例如，热空气注入系统与TAD系统的隔离允许在TAD系统操作的同时对热空气注入系统进行维护)；维持TAD供应中的温度和流量均匀性；可使用多种能量源来利用最适合各种源的温度范围(例如，从TAD排气、蒸汽、冷凝液、热油、电力和其他流中回收热量)；在不需要TAD系统重新设计或重建的情况下添加额外的热源和热交换器的能力(例如，热空气注入系统部件可以与已安装的TAD系统部件串联得到补充)；能够改造现有的TAD系统；以及使用排气真空排放作为进入热空气注入系统的补充的能力。

根据本公开，使用包括碳中和源在内的替代能量源的热空气注入系统被配置成将热空气输送到一个或多个TAD系统。根据本公开的TAD系统可以包括燃烧器系统，无论热空气注入系统是否在操作，该燃烧器系统都可以使用。

根据本公开的TAD系统的某些方面可以根据目前已知的TAD系统操作来操作。例如，可以使用已知的风扇速度和燃烧器输出来调节输入到TAD的罩的空气温度和罩中的空气的流量。如本文所述，通过将空气从热空气注入系统注入到TAD系统气流中，与已知技术相比，将空气加热到期望温度所需的燃烧器能量可以减少，并且风扇速度可以改变。

热空气注入系统可以在燃烧器处于低火输出的情况下操作，此时，燃烧器仍然负责控制干燥温度。热空气注入系统可以替代地不操作，导致TAD系统以传统的独立操作模式操作。

当与TAD系统一起使用时，根据本公开的热空气注入系统可以提供充分的灵活性。TAD系统可以独立于热空气注入系统使用，或者与热空气注入系统一起使用。这种配置允许完全隔离不同的空气系统，进而允许彼此独立地进入、维护、启动和关闭。此外，这样的系统配置允许在没有热空气注入的常规操作和有热空气注入的操作之间的无缝转换，而不会危及生产(例如，材料的干燥)。