烘干机,是指一类可以将含有水分的物质进行除水、风干的机械装置,一般包括了工业与民用二类,烘干机一般有带式烘干机、箱式、塔式烘干机等多种类型,热源形式一般有蒸汽、燃气、电力等,原理一般都是在风机的吸力作用下,将大量冷室内空气吸入进风口与高温加热器之间,使之成为风干的热室内空气,而后再与要进行烘干的物料发生湿热互换,从而使待烘干物料中的水分减少,然后再将湿热尾气排出机体。
传统水产饲料的制造流程中,烘干机的热风去水是必不可少的,以便于降低水产饲料的水活性便于贮藏。但由于传统烘干机的种类不同、设计原理不同、控制方式不同,物料去水过程的能耗存在着明显的差异,且传统烘干机一般均存在着外壳散热较大、尾气排放量过大、尾气温度过高、排料温度过高等问题,从而造成了热量浪费严重的状况,这样不仅限制了设备的产能,也增加了机器的能耗。因此,找到合适的水产饲料烘干机节能策略是非常有意义的。
1水产饲料烘干机烘干过程能耗去向
如果把烘干机视为一个"黑匣子,则由外界的环境和参数的改变就可知道,烘干机的能源去向有如下四个方面。
1.1水分蒸发
在烘干机内物料内部的水分就从液体变为了气态的水蒸气,而这种变化需要对能量的吸收才能实现。
1.2空气加热与湿热交换
水产饲料烘干机主要是对环境空气和湿热尾气的混合气流进行加热,通过风机引导环境空气和湿热尾气的混合气流经过换热单元,然后换热单元把能量传导给环境空气和湿热尾气的混合气流,加热后的混合气流再随风机进入干燥区与物料发生湿热交换,经过湿热交换的湿尾气随之排出,通常排出的空气温度都大大高于其露点温度(由于其内部带有大量水蒸气,其温度要高于露点温度,防止冷凝)。
1.3物料温度变化
在烘干工艺中,同一物料料的温度在进机与出机时,其温度都是变化的。因此,物料进出温度的变动势必造成能耗变化。
1.4热辐射
当烘干机还在工作时,其必然地产生热辐射,而这部分就会形成能耗。
2水产饲料烘干机节能影响因素
2.1蒸汽烘干机的用汽原则
高压输送:节省管路成本,蒸汽质量更高、干燥度更高。
低压使用:烘干机利用的主要是蒸汽的潜热,低压使用蒸汽可以释放潜热,且蒸汽干燥度高。因此在满足供汽流量的前提下,可以尽量降低蒸汽的压力。
疏水系统:保证疏水通畅,减少疏水背压,必要时可考虑动力疏水泵。
2.2烘干机的过程变量控制
烘干机应遵循热量输入递减的原则,否则多余的热量会转移到加热物料或随风网排出,导致热量损失。因此,想要降低烘干机的耗能,需根据物料特性(容重、颗粒大小)、产量、降水等因素,调整烘干机的风量、烘干时间、排湿等过程变量,达到降耗节能的结果。
据相关调查显示,过程变量控制不当有以下几种情况:
(1)烘干时间过短,料层太薄,热能利用率低。
(2)循环风量过小,烘干效率低。
(3)优先使用了较高的烘干温度,烘干效率低。
(4)湿度过低,排湿量过大,导致热能浪费。
(5)排湿量小,内部湿度高,导致物料烘不干。
(6)出料区使用了较高的温度,出料温高,热量浪费。
表1浮料最佳应用参数
2.3物料特性对烘干效率的影响
颗粒大小:颗粒越大越难于烘干,沉水颗粒尤其明显。2mm以下颗粒由于热风风速不宜过高,因此也会限制了烘干效率。
物料容重:容重越高的物料,内部组织越密实,水分迁移困难,难以烘干。
配方属性:黏性成分过多易导致粘连结团的物料,热风与物料的接触面积变小,因此较难烘干。
下图为不同工艺与配置对烘干机的进料温度与出料温度的影响
图1A线烘干机的进料温度与出料温度
图2B线烘干机的进料温度与出料温度
由图1和图2可以看出,实测A线烘干机能耗比B线烘干机能耗高约10%。原则上烘干机的进料温度越高,出料温度越低越有利于降低能耗。
2.4降水量对烘干能耗的影响
烘干过程主要是物料去水的过程,在这个过程中,消耗的热量主要用来蒸发水分。物料需要蒸发的水分的量越大,能耗越高。
3水产饲料烘干机节能策略
3.1针对水分蒸发的能耗节能策略
烘干机的第一能耗是水分的蒸发。
举例计算:出机产量为一千千克/h时,入烘干机水份百分之二十五,出烘干机水份百分之十;再根据出机水分的百分之十,即可计算得此时水一百千克,饲料中的干物质900千克;进机含水量为百分之二十五时,进烘干机的干燥物料为百分之七十五,而根据进烘干机的物料与干燥物质守恒量,进烘干机的干燥物料为九百kg,而进烘干机的物料则为1200kg;如此即可计算得蒸发水分二百千克
假设将人入机水分减少百分之一,则计算可以得出相同数据。而经过比较即可发现,只要将入机水分减少一个百分点,去水量就可降低16kg(即百分之八),这部分的能源就可以节省约百分之八。因此主要节能的对策就是在提高膨化机性能的前提下,减少从膨化机中出口水分。反之也可在提高成品质量的前提下,尽量增加从烘干机出口的水分。
3.2环境中空气进,烘干机物料进出的能源节省策略
3.2.1对空气的总量进行控制
怎样在提高烘干机效率的前提下减少空气的耗用总量?空气在烘干机的功能是携带水分,所以只要保持空气有足够的带水能力即可。我们也可通过对排湿口周围的空气相对湿度加以测量,进而对排湿风机实行风量管理,也可能采用变频器或是风门的方法。只有调节好烘干机的排湿度,才能够合理减小空气的耗用量,进而达到节能减排的目的。
3.2.2对进出烘干机的空气温差进行控制
当用风量在一定的情况下,温差越小,其功耗也就越少。在排湿气温一定的情况下,也可以通过提高空气进入烘干机的进风口气温,来减小温度差别。例如使用余热将补风口的新风加热,或者用冷却器的废气排放,作为烘干机的补风等。
3.2.3物料温度变化能耗变化节能策略
在温度许可的前提下,提高进料温度,减少出料温度,有利于降低能耗。如果进入烘干机的物料温度远远高于出料温度,则物料的温度改变节省能耗,因为这个烘干的过程利用了物料的热量,而不是物料带走了热量。
4结语
水产饲料烘干机虽然是不可避免的高耗能装置,但也正因如此,对烘干机的能量节约也比较有重大意义。因为它能量基数很大,所以只要人们采取了适当的能量节约对策,通过减少一定的能量百分比就能够产生大量的社会效益,从而减少水污染,实现了节约减排的目的。经过对烘干机能耗四个问题的探讨,将节约对策总结为:减少水分蒸发量;合理控制气流补入与排放;减少物料加温功率;保护设备内无额外辐射。
参考文献:
[1] 王云龙, 蔺佳良, 吴文秀,等. 一种水产饲料烘干机出口废料处理装置:, CN206443152U[P]. 2017.
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