專利名稱：能量回收的干燥設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于干燥纖維材料的干燥設(shè)備和方法，特別涉及但不限于用于干燥例如煙葉或煙葉的部分等纖維材料的干燥設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在主要的煙草加工中，通過加工煙葉來制造香煙。層疊的煙葉部分被壓縮，然后在切割機(jī)中切割，以生成適于香煙制造的煙草碎料。通常，從纖維煙草材料中去除水分，以改善煙草材料的處理和填充性質(zhì)。在煙草工業(yè)內(nèi)已知的是，采用氣動傳送干燥器，又稱為氣流干燥器，來將香煙填充材料的水分含量降低至例如適于香煙制造和包裝的水平。這種干燥器中的一般原理是通過熱氣流沿通道傳送煙草產(chǎn)品。該氣流提供使煙草產(chǎn)品在通道內(nèi)得到分散和干燥的環(huán)境。然后通過一些器件從氣流中分離出煙草產(chǎn)品。產(chǎn)品干燥是由于氣流與煙草產(chǎn)品之間的熱量和質(zhì)量轉(zhuǎn)移而發(fā)生的。已知的是使用過熱蒸汽、空氣、空氣和二氧化碳的混合物、或具有其它燃燒組分的空氣作為傳送氣體。圖1示出了一種常規(guī)的干燥設(shè)備100，其包括過程加熱器(process heater) 10、產(chǎn)品供給裝置1、用于實現(xiàn)材料的受控排出和釋放的設(shè)備，在本示例中釋放設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)空氣鎖2，所述干燥設(shè)備100還包括管道3、分離器，和另一旋轉(zhuǎn)空氣鎖和排出設(shè)備5。通常，分離器是氣旋分離器4。潮濕的煙草產(chǎn)品容納在供給裝置1中，然后從旋轉(zhuǎn)空氣鎖2釋放，產(chǎn)品分散在管道3中，并且氣體和固體的混合物通過傳送熱氣流沿管道3傳送至氣旋分離器4。 氣旋分離器4使煙草產(chǎn)品的干燥固體與氣流分離。干燥的煙草產(chǎn)品通過空氣鎖5排出，然后可根據(jù)需要傳送到香煙制造工藝的下一階段上。圖1所示常規(guī)干燥設(shè)備還包括用于捕捉和再循環(huán)傳送氣流的部件。干燥設(shè)備還包括風(fēng)扇6、出口 7、收集管道8和蒸汽注入設(shè)備。離開氣旋分離器4的氣流被傳送至風(fēng)扇6， 以再循環(huán)向該過程加熱器10。經(jīng)由適當(dāng)?shù)目刂崎y9和流量計量系統(tǒng)向系統(tǒng)中注入蒸汽。風(fēng)扇6發(fā)揮作用以生成足以沿管道8傳送氣流的壓力。過剩氣體在出口7處排出。過剩氣體是從空氣在管道連接點處的不可避免的內(nèi)向泄露和系統(tǒng)中空氣鎖處的蒸汽注入得到的，并且是從最初潮濕的煙草產(chǎn)品的水分的蒸發(fā)得到的。在圖1所示示例中，過剩氣體圖示為排放至大氣，然而氣體也可在釋放前被處理或凈化。示例包括冷凝或清洗，例如化學(xué)清洗，以從蒸汽排放物中去除任何雜質(zhì)、臭氣和污染物。上述干燥設(shè)備和技術(shù)是低效和昂貴的。蒸汽生成和加熱的步驟需要大量的能量輸入。另外，空氣在系統(tǒng)內(nèi)各處的流入可導(dǎo)致不純的廢氣產(chǎn)品。已有建議使用熱交換器來回收從干燥工藝放出的廢氣和過剩氣體的熱能。然而，所回收能量的溫度較低，對系統(tǒng)沒有太大益處。

發(fā)明內(nèi)容
希望提供一種能夠避免上述問題的用于干燥例如煙草等纖維產(chǎn)品的替代設(shè)備和方法。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于干燥纖維材料的干燥設(shè)備，其包括加熱器， 配置成加熱第一氣流和纖維材料，所述第一氣流配置成在入口處進(jìn)入所述干燥設(shè)備，所述氣流包括蒸汽；分離器，用于使所述纖維材料與所述第一氣流分離，以形成第二氣流；熱交換器，配置成從第二氣流中冷凝并分離蒸汽組分和水份；和壓縮機(jī)，配置成壓縮所述蒸汽組分并使所述蒸汽組分返回所述入口。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種用于干燥纖維材料的干燥設(shè)備，其包括加熱器， 配置成加熱第一氣流，所述第一氣流包括蒸汽和所述纖維材料；分離器，用于使所述纖維材料與所述第一氣流分離，以形成第二氣流；壓縮機(jī)，配置成壓縮第二氣流；熱交換器，配置成從第二氣流中冷凝并分離蒸汽組分和水份，并使所述蒸汽組分返回所述入口。本發(fā)明探索回收來自干燥設(shè)備或干燥器的廢氣的能量含量并將之返回干燥設(shè)備以便重新利用。根據(jù)本發(fā)明，如從第三方面看到的，提供了使用本發(fā)明的設(shè)備來干燥纖維產(chǎn)品的方法。本發(fā)明的其它優(yōu)選特征在所附權(quán)利要求中限定出。產(chǎn)品質(zhì)量考慮已趨于指示使用過熱蒸汽作為煙草干燥器中的干燥介質(zhì)。在這些干燥器中，干燥氣體中的蒸汽的高濃度是通過使空氣的流入最小化以及向工藝注入蒸汽以補(bǔ)充由煙草產(chǎn)品自身的濕氣蒸發(fā)生成的蒸汽來獲得的。希望的是在這種干燥器內(nèi)維持低的氧水平，因為這能防止發(fā)生著火風(fēng)險，并且能通過抑制產(chǎn)品的表面氧化來改善產(chǎn)品質(zhì)量。來自干燥工藝的廢氣包括從產(chǎn)品蒸發(fā)的水份，再加上向內(nèi)空氣泄露和蒸汽注入。 廢氣的壓力接近大氣壓，并且廢氣因從產(chǎn)品蒸發(fā)的水份的熱函而具有大的能量含量。用于干燥設(shè)備的廢氣條件是它在約150°C的溫度和1巴絕對值的壓力時，包括按體積計90%的蒸汽和10%的空氣。使用熱交換器，能夠從這種氣流中回收熱能，但是回收能量的溫度較低它將顯著低于加工氣體的凝結(jié)溫度，在大氣壓下將低于100°C。希望將回收能量的溫度升高至有用的水平，因此有必要向工藝中引入壓縮階段。 如以下在一優(yōu)選實施例中描述的，可采用熱交換器從低壓水中生成蒸汽，然后可將所得的低于大氣壓的蒸汽壓縮至適于向工藝中注射的壓力。該實施例是優(yōu)選的，因為以下事實壓縮機(jī)只需處理未受來自加工廢氣的粘性物質(zhì)和灰塵污染的干凈蒸汽，但是需要較大的壓縮機(jī)來適應(yīng)入口處的較低氣體密度。熱交換器的使用確保了從回收熱生成的蒸汽不受空氣或可能影響被加工產(chǎn)品的質(zhì)量的其它物質(zhì)的污染。


現(xiàn)在將參考附圖只通過示例方式來描述本發(fā)明的實施例，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)干燥設(shè)備的示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的干燥設(shè)備的示意圖；而圖3是本發(fā)明第二實施例的干燥設(shè)備的示意性截面圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將參考圖1、2和3的設(shè)備來描述一種常規(guī)已知的干燥設(shè)備和本發(fā)明的干燥設(shè)備。已知干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作的方法的一些詳情在以上已經(jīng)給出，細(xì)節(jié)總結(jié)如下。從在過熱氣流中傳送和分散煙草產(chǎn)品的管道3中的潮濕煙草產(chǎn)品中移出水分。一氣旋分離器發(fā)揮作用，以從廢氣中分離出煙草產(chǎn)品，而廢氣于是可被加工和凈化或再循環(huán)。本發(fā)明第一和第二實施例的干燥設(shè)備200、300包括大致類似于圖1所示設(shè)備的一些部件，因此相似特征使用相同的附圖標(biāo)記來進(jìn)行標(biāo)注。參考附圖中的圖2，其中示出了本發(fā)明第一實施例的干燥設(shè)備200。然而，如圖2所示，本發(fā)明的干燥設(shè)備與常規(guī)設(shè)備的不同之處在于，設(shè)備200還包括用于冷凝廢氣流的熱交換器12，并具有入口 11以及出口 13、14、 壓縮機(jī)16和蒸汽監(jiān)測裝置17。在一優(yōu)選實施例中，蒸汽監(jiān)測裝置是蒸汽流量計，而壓縮機(jī)是旋轉(zhuǎn)凸葉壓縮機(jī)(rotary lobe compressor)。設(shè)備200還包括分離的獨立蒸汽源19和用于向加工蒸汽注入管線15中提供附加蒸汽的蒸汽注入系統(tǒng)。蒸汽注入系統(tǒng)包括流量計 18和響應(yīng)于蒸汽監(jiān)測裝置17的流量控制閥9。蒸汽是經(jīng)由適當(dāng)?shù)目刂崎y和流量計量系統(tǒng)注入系統(tǒng)中的，以在干燥器中維持所需的低氧氣濃度，其示例對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是已知的。設(shè)備200按以上對于常規(guī)設(shè)備100描述的方式進(jìn)行操作。與干燥設(shè)備100相比， 來自干燥設(shè)備200的在7處的廢氣被導(dǎo)向熱交換器12，在這里它向在熱交換器12的殼體側(cè)供給至入口 11的蒸發(fā)水11提供熱量。液位傳感器控制器(未示出)維持熱交換器12 內(nèi)的水位，以使傳熱表面被覆蓋，但是水份不可能從熱交換器12排出而進(jìn)入到加工蒸汽注入管線15中。熱交換器12內(nèi)的壓力維持在大氣壓以下，在優(yōu)選實施例中為0. 5巴絕對值。 通過壓縮機(jī)16生成負(fù)壓。在該低壓下，通過熱交換器在65-75°C之間的溫度，約70°C，生成蒸汽，從而回收廢氣中的蒸汽的潛熱含量。換言之，干燥工藝廢氣混合物中的熱能用于通過熱交換器12生成低壓蒸汽。沒有水份或其它含量的該低壓蒸汽于是被壓縮機(jī)16機(jī)械地壓縮，并注入加工氣流中，以維持期望的蒸汽濃度。低壓蒸汽被壓縮機(jī)16壓縮至大于1巴絕對值的壓力。1巴以上的壓力已被發(fā)現(xiàn)適于將蒸汽注射回加工管線以及干燥工藝和過程加熱器階段10中。 通過根據(jù)來自蒸汽流量計17的反饋而改變壓縮機(jī)16的速度，來控制向管道3和分離器4 中注入的蒸汽的流量。如果來自壓縮機(jī)16的蒸汽流量小于期望的蒸汽流量，則可將由流量計18和流量控制閥9組成的獨立蒸汽注入系統(tǒng)用于從一單獨的源19供給適當(dāng)流量的附加蒸汽。在本優(yōu)選實施例中，單獨的源19是中心鍋爐廠，并提供蒸汽以使總的蒸汽注入流量達(dá)到預(yù)定的期望水平。并非所有的廢氣流均被熱交換器冷凝。特別地，廢氣的空氣含量從熱交換器12的冷凝器經(jīng)由出口 14排出。在出口 7和14處的廢氣和多余氣體包括由于來自熱交換器12的輸出處于飽和狀態(tài)而形成的蒸汽組分。如上所述，廢氣可能需要附加的處理，以凈化氣體和/或去除有氣味的成分。水份還將從熱交換器12在出口 13處排出，在這里它在給出其凝結(jié)潛熱的同時發(fā)生冷凝。提到氣流，我們是指在干燥設(shè)備中將煙草產(chǎn)品、氣體、蒸汽、雜質(zhì)和某些情況下的水份傳送通過系統(tǒng)的流體流。參考附圖中的圖3，其中示出了本發(fā)明第二實施例的干燥設(shè)備300。本發(fā)明第一和第二實施例的干燥設(shè)備200、300大致是相似的，因此使用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)注相似的特征。干燥設(shè)備300的配置與干燥設(shè)備200的不同之處在于，壓縮機(jī)16位于熱交換器12的上游。壓縮機(jī)16并因此干燥的壓縮階段在熱交換器12前發(fā)生。在本實施例中，廢氣在作為蒸汽重新注入干燥工藝中稍前被再次壓縮，并借助例如本優(yōu)選實施例的熱交換器12等器件從蒸汽中去除空氣。因此，回收氣體的溫度以及能量均升高至用于干燥工藝的有用水平。 在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可對上述實施例做出各種變型?？纱嬖诓煌瑪?shù)量的干燥階段或壓縮機(jī)或熱交換器件。分離器可以為多個。另外，可使用其它類型的獨立蒸汽源，例如完全處于操作工廠外的金屬罐或供給源。能量回收的效率能夠按照需要得到最佳化，并且取決于許多具體設(shè)計情況。
權(quán)利要求
1.一種用于干燥纖維材料的干燥設(shè)備，包括加熱器，配置成加熱第一氣流和纖維材料，所述第一氣流配置成在入口處進(jìn)入所述干燥設(shè)備，所述氣流包括蒸汽，分離器，用于使所述纖維材料與所述第一氣流分離，以形成第二氣流，熱交換器，配置成從第二氣流中冷凝并分離蒸汽組分和水份，和壓縮機(jī)，配置成壓縮所述蒸汽組分并使所述蒸汽組分返回所述入口。
2.一種用于干燥纖維材料的干燥設(shè)備，包括加熱器，配置成加熱第一氣流，所述第一氣流包括蒸汽和所述纖維材料，分離器，用于使所述纖維材料與所述第一氣流分離，以形成第二氣流，壓縮機(jī)，配置成壓縮第二氣流，熱交換器，配置成從第二氣流中冷凝并分離蒸汽組分和水份，并使所述蒸汽組分返回所述入口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的干燥設(shè)備，其中，所述氣流包括過熱蒸汽。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的干燥設(shè)備，還包括配置成向第一氣流中引入附加蒸汽的設(shè)備。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的干燥設(shè)備，其中，所述附加蒸汽來源于所述干燥設(shè)備外的備用源。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的干燥設(shè)備，其中，所述熱交換器配置成具有小于1 巴的氣流壓力，優(yōu)選在0.3巴到0.7巴壓力的范圍內(nèi)。
7.如上述權(quán)利要求中任一項所述的干燥設(shè)備，其中，所述壓縮機(jī)配置成壓縮所述氣流至大于1巴的壓力，優(yōu)選在1. 1巴到1.5巴壓力的范圍內(nèi)。
8.一種用于干燥煙草產(chǎn)品的氣動傳送或氣流干燥器，其中，加工氣體是過熱蒸汽，加工廢氣被再次壓縮并用于生成注入所述干燥器中的蒸汽。
9.如權(quán)利要求8所述的干燥器，其中，所述加工廢氣的熱含量用于通過熱交換器生成低壓蒸汽。
10.如權(quán)利要求8或9所述的干燥器，其中，所述低壓蒸汽被機(jī)械地壓縮并注入加工氣流中，以在氣體中維持期望的蒸汽濃度。
11.如權(quán)利要求8-10所述的干燥器，其中，能夠從備用源引入附加蒸汽，以補(bǔ)充通過加熱回收和壓縮機(jī)系統(tǒng)生成的蒸汽。
12.如權(quán)利要求8所述的干燥器，其中，所述加工廢氣在傳至熱交換器并用于生成注入干燥器中的蒸汽前，被機(jī)械地壓縮。
13.一種蒸汽再壓縮系統(tǒng)，其中，來自加工氣體是過熱蒸汽和空氣的混合物的干燥器的廢氣穿過熱交換器，以生成沒有空氣含量的純蒸汽，以這種方式生成的蒸汽然后可被機(jī)械地壓縮，以獲得用于加工工廠所需的壓力。
14.一種干燥纖維材料的方法，使用如上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備。
15.一種大致如本文參考附圖所描述的干燥設(shè)備。
全文摘要
描述了一種用于干燥纖維材料的干燥設(shè)備。所述干燥設(shè)備包括加熱器，配置成加熱第一氣流和纖維材料，所述第一氣流配置成在入口處進(jìn)入所述干燥設(shè)備，所述氣流包括蒸汽；分離器，用于使所述纖維材料與所述第一氣流分離，以形成第二氣流。所述干燥設(shè)備還包括熱交換器，配置成從第二氣流中冷凝并分離蒸汽組分和水份；和壓縮機(jī)，配置成壓縮所述蒸汽組分并使所述蒸汽組分返回所述入口。在一替代方式中，壓縮機(jī)配置成在熱交換器稍前壓縮第二氣流，所述熱交換器配置成從第二氣流冷凝并分離出蒸汽組分和水份，并使蒸汽組分返回入口。還描述了一種干燥方法。所公開的發(fā)明尋求回收來自干燥設(shè)備的廢氣的能量含量并將之返回干燥器以便重新利用。
文檔編號F26B23/00GK102395851SQ201080016599
公開日2012年3月28日 申請日期2010年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者A.D.詹姆斯, M.法瓦羅, T.H.懷特 申請人:迪更生萊格公司