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水捕集回收干燥冷却机(DC)首层废热工艺分析

发布日期:2019-08-21 中国油脂网

 温小荣,袁媛,管磊,梁椿松
 
(迈安德集团有限公司,江苏扬州225127)
 
摘要:水捕集回收干燥冷却机(DC)首层废热具有重要的节能和环保意义。DC首层出口废汽温度通常控制在74℃,水蒸气含量为22.2%左右,相对湿度80.6%。逆流捕集可将废汽中大部分粕沫捕集下来,并将水加热至70.8℃,通过刮刀过滤器除去粕沫后,热水给进干燥风机的进口冷风加热,可将冷风温度从25℃加热至64.8℃。5000t/d大豆加工生产线,增加水捕集节能系统每吨大豆可节约蒸汽消耗7.5kg,对节约总蒸汽消耗具有明显的效果。
 
关键词:水捕集;DC;废热回收;蒸汽消耗
 
中图分类号:TS228;S816文献标识码:A                文章编号:1003-7969(2019)07-0158-03

Process analysis of heat recovery from dryer and cooler (DC) 
first tray by water trapping
WEN Xiaorong, YUAN Yuan, GUAN Lei, LIANG Chunsong
(Myande Group Co., Ltd., Yangzhou 225127, Jiangsu, China)
 
 
Abstract:Water trapping to recovery heat from DC first tray has important energy saving and environmental protection significance. The waste vapor from DC first tray with the temperature of 74 ℃,in which has 22.2% steam, results in the relative humidity of 80.6%. By countercurrent contacting, most of fines in the waste vapor were washed down, and water could be heated to 70.8 ℃. After fines in the water were removed by scraper filter, the hot water was used to heat the cold wind from drying fan inlet from 25 ℃ to 64.8 ℃. For 5 000 t/d soybean processing line, adding water trapping system could reduce steam consumption of 7.5 kg/t, and the effect of saving total steam comsuption was obvious.
Key words:water trapping; DC; waste heat recovery; steam consumption

降低蒸汽消耗是降低生产成本的关键出发点,如何降低油料浸出车间蒸汽消耗一直是广大科学研究者、工程技术人员和生产企业的研究热点。各种先进的研究方法被应用于浸出车间节能换热,如“夹点分析”,通过“夹点分析”,浸出车间热能回收率已达到最大回收潜力的96%\[1\]。新的节能技术,如蒸汽冷凝水先进空气加热器节能换热后进闪蒸罐,冷凝水闪蒸汽作为直接汽通入蒸脱机(DT),浸出车间冷凝水输送至预处理车间给进调质塔的大豆预热,汽提塔气相与热水换热后给大豆原料预热等,已经被越来越多的新建油厂应用,已建油厂也在不断进行改造,旨在最大限度地降低蒸汽消耗。
 
浸出车间干燥冷却机(DC)首层热风温度通常为68~76℃,虽然其品质较低(含75%以上的空气,传热系数低),但量大,并含有20%左右的水蒸气(水蒸气冷凝可释放出潜热),具有一定的回收价值。目前,多数油厂未将DC首层热风利用,而是直接排空,造成能源浪费,也有越来越多企业意识到这个问题,积极增加废热回收工艺管线和设备。
 
为实现DC首层废热利用,目前有两种工业化工艺路线:一种是DC首层热风直接与进风机空气进行风-风换热,空气在进风机前被加热,节约了后续加热蒸汽消耗。这种热能利用方式优点是空气可被加热至更高的温度,当DC首层热风温度为74℃时,可将空气加热至68~70℃,缺点是需要配置的风-风换热器面积大,且DC热风中携带的粕沫容易附着在换热面上,造成污垢系数增大,换热效率下降。另一种DC首层废热利用工艺为水捕集热量回收,在热风和水的逆流接触过程中将水进行加热,加热后的水再给进风机前的冷风加热。这种工艺的优点在于,在水捕集废热的过程中,把废汽中的粕沫也捕集下来,既有节能的作用,也达到了环保的效果。
 
本文介绍了水捕集回收DC首层废热的工艺流程,讨论了水捕集DC首层废热工艺设计中,如何计算确定空气的量,废汽的组成及物性参数。利用ProII对整个系统的物料与热量平衡进行模拟,并对其经济性进行了分析。
 
1水捕集回收DC首层出口热风工艺流程
 
水捕集回收DC首层废热工艺流程如图1所示。从图1可以看出,DC首层热风经过刹克龙后进入废热捕集器,废汽从捕集器底部通入,水从捕集器上部喷入,二者实现逆流混合接触,实现传质换热。废汽中一部分水蒸气冷凝下来,水被加热至70℃左右,然后热水用循环泵输送至空气换热器,在空气换热器中给进风机前的冷风加热。冷风被加热至62~68℃后进入干燥风机,作为DC干燥层的干燥热风,从而节约了干燥风机后冷风被加热的蒸汽量。在循环泵与空气换热器之间一般设计一个刮刀过滤器,用于除去捕集下来的粕沫,减缓废热捕集器和空气换热器的结垢。
 
 
2水捕集回收DC首层出口热风工艺参数及设计
 
2.1DC首层热风空气流量
 
在干燥冷却过程中,空气在料层的速度控制为14~21m/min,穿过料层的压降为2000~3000Pa。总风量根据产量确定,通常每加工1kg大豆,需要0.8~1m3空气(取0.8m3/kg)。对于加工量为5000t/d的大豆浸出车间,需要配置风机的总风量为5000/24×1000×0.8=166667(m3/h),通常设计两个风机,一个热风风机,一个冷风风机,每个风机风量选90000m3/h,风压7000~7500Pa(表压)。DC干燥冷却共6层,每层风量30000m3/h(25℃,密度1.18kg/m3)。
 
2.2DC首层出口热风水蒸气含量
 
大豆湿粕在脱溶过程中,预脱层利用间接蒸汽加热,温度维持在68℃左右;进入混脱层,大量水蒸气冷凝,使粕温度由68℃升高至100℃,粕水分增加至17%~21%;从混脱层首层至直接汽层,粕温度由100℃升至105~110℃,水分降低1%左右,即进入DC首层粕水分为16%~20%(计算时取19%)。
 
DC作用主要是对粕进行干燥冷却,湿粕与空气在DC干燥冷却层进行逆流换热,将水分由19%降至12.5%左右,即带走6.5%左右的水分。其中,绝大多数水分是在DC的首层被带走的(取5%,即水分由19%降至14%)。取大豆原料含油20%、水分12%,5000t/d大豆加工生产线粕干基量(理论值)为5000/24×(100%-20%-12%)=141.7(t/h)。DC首层热风带走的水分为141.7/(100%-19%)×19%-141.7/(100%-14%)×14%=332-23.1=10.1(t/h)=10100(kg/h)。
 
DC首层热风中水蒸气含量为:10100/(10100+1.18×30000)=22.2%,绝对湿度H=10100/(30000×1.18)=0.29(kg/kg)。DC首层热风温度为74℃左右,查空气性质表可知,74℃空气饱和湿度为0.36kg/kg,则相对湿度φ=绝对湿度/饱和湿度=0.29/0.36=80.6%。
 
2.3DC首层出口热风物性参数
 
表1为DC首层出口热风物性参数表,其中温度和压力为通过现场生产调试时测定,相对湿度计算所得。其他参数利用软件ExchangerDesign&Rating(EDR)中B-JAC数据包查询所得,气液计算方法采用Soave-Redlich-Kwong。
 
 
 
2.4DC首层废热回收系统物料与热量平衡
 
以5000t/d大豆浸出为例,废汽总流量为空气流量与水蒸气的总和,即30000×1.18+10100=45500(kg/h),取液气比为2.0,则喷淋量为2.0×45500=91000(kg/h),选100m3/h的循环泵。废热捕集器可采用板塔、格栅板填料塔或散装填料塔,通常空塔气速可设计2m/s左右,设计时要考虑塔的压降,合理控制在800Pa以下。
 
空气换热器宜采用翅片式,水走管内,空气走管外。翅片换热器设计时,热侧进口温度与冷侧出口温度控制在4~8℃,迎风面气速宜控制在3~5m/s,冷侧(翅片侧)压降宜控制在500Pa以下。
 
采用化工模拟软件ProII对5000t/d大豆浸出车间DC废热回收系统进行模拟,物性方法采用SRK,整个模拟流程图如图1所示,物流名称也与图1一致,模拟结果如表2所示。由表2可以看出,74℃的DC首层出口废汽可将水加热至70.8℃,然后70.8℃的水可将进风机前空气加热至64.8℃。
 
 
 
 
3水捕集回收DC首层废热经济性分析
 
以5000t/d大豆浸出车间水捕集系统为例,冷风风机风量为90000m3/h,密度1.18kg/m3,比热容为1kJ/(kg·℃)。设定室外温度为25℃,由表2可知温度可升至64.8℃,获取总能量为Q1=1.18×90000×1×(64.8-25)=4227(MJ/h),折算成表压0.8MPa,蒸汽潜热2031kJ/kg,蒸汽量为4227×1000/2031=2081(kg/h),考虑到增加捕集器后由于阻力增加导致风量下降,以及过程中热量损耗,实际节约蒸汽量按理论节约量的75%计算。即5000t/d大豆加工线增加水捕集系统可节约蒸汽2081×75%=1561(kg/h)。折算成吨大豆节约蒸汽量为75kg。按照蒸汽220元/t计算,每吨大豆可节约加工成本1.65元,每日节约成本8250元,以年开工300d计算,年节约加工成本248万元。
 
4结语
 
通过水捕集回收DC首层废热用于干燥风机空气加热,对节约浸出车间总蒸汽消耗具有明显的效果,特别是对于2000t/d以上的大豆加工项目。同时,水捕集过程中将废汽中粕沫捕集下来,降低尾气中粉末的排放量,对保护环境具有重要意义。
参考文献:
\[1\] HAMM W. Edible oil processing\[M\]. 2nd ed. UK: A John Wiley & Sons, Ltd., Publication, 2013:117-123.
 

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