工业领域绿色低碳技术应用案例10 流化床干燥尾气闭路循环改造项目.docx

案例10流化床干燥尾气闭路循环改造项目主要完成单位：三张节能工程有限公司主要完成人员：张红晓，邰付洪，张振亚，李建钊，李昌明，刘功晓，种学伟流化床是一种广泛应用于化工、冶金、环保等领域的重要设备，其基本原理是通过向床层中吹入气体或液体使颗粒材料处于流态状态。在流化床干燥过程中，通过向床层中吹入热空气或其他热介质，使颗粒材料处于流态状态，从而加速干燥过程，但也会产生大量废气。一、项目背景沸腾流化床是我国食品药品行业的主要烘干耗能设备，相关能耗占整个食品和药品企业总能耗的40骊以上，其中仅用于烘干废气的直接排放热能占据其中约六成。面对沸腾流化床干燥高温废气中蕴含的大量热能，传统工艺主要通过热交换器回收、蒸汽循环、热泵回收和直接加热等回收利用余热回收，但存在着热能分散、温度变化大、气分组成复杂、设备腐蚀和能源效率低等问题，造成巨大的能源浪费，废气中所含热能对大气环境也造成了热污染。因此，亟需针对现有沸腾流化床在整体生产工艺余热回收应用上的不足，通过勘查、研发、测试和优化，实施干燥尾气闭路循环改造，将节能降碳理念完美融合进入现有沸腾流化床工艺中。三张节能工程有限公司开展的流化床干燥尾气闭路循环改造项目，投资总额为144.19万元，旨在对饲料级全霉素流化床干燥装置进行改进。项目通过高效热泵技术、直联风机技术、气气全热交换技术、空压机余热利用技术、自动化控制技术融合后的余热回收热泵机组，在对流化床排放的废气进行降温除湿后，对其废气热能回收后，在通过电能驱动高效压缩机和利用空压机余热，在提升热能品质后，再送入沸腾流化床进行烘干作业，完全闭式循环，整个过程不向外界排出气体，从而实现近零排放节能干燥，达到初始含水量40-50%、终了<7%的干燥要求。图2空压机余热利用原理图二、创新点及相关技术内容创新点1:研究优化干燥尾气闭路循环原理传统流化床干燥尾气闭路循环主要依靠热交换器对尾气中的热能进行回收利用，未引入热泵技术或采用其他方式对尾气进行加热处理，智能化或优化控制方面成熟度有限，导致能源利用效率不足。针对上述问题，项目基于现场实地勘察、设计负荷理论计算、风道基础设计、设备能力仿真模拟及能力试验测试、技术方案专家多轮论证、设备机组安装过程的PLC实际智能控制程序优化，重新设计优化干燥尾气闭路循环原理。干建入口风温 提升至60C以上气»环鼓昆切惬系图3干燥尾气闭路循环原理图通过回收利用空压机高温压缩空气所蕴含的大量热能，制取75C。左右热水并输送至闭式热泵除湿设备的加热器中，由加热器将从冷凝器出来的60C。干燥气体加热到80C。，能够在充分利用多种余热的同时降低空压机的冷却负荷，使空压机运行更为节能，也延长了空压机的使用寿命。创新点2:优化明确工艺控制点传统的流化床干燥尾气闭路循环仅包括除湿过程，缺少对余热回收利用的考虑，并且在设备配置和控制点方面相对不清晰明确，导致除湿效果与能源利用效率相对较低。针对上述问题，项目优化工艺流程，明确工艺控制点，相比传统的流化床干燥尾气闭路循环更加复杂，但也更加全面和高效，能够实现更好的除湿效果和能源利用效率。图4工艺控制点示意图具体包括：一是排出空气首先冷却塔系统，将空气由状态点O冷却至状态点1,状态点1温度32C。以下，湿度IoO机除去水分400-800公斤。二是状态点1空气经气气换热器除湿后至状态点2,状态点2温度30C。以下，湿度IoO乳气气换热系统除去水分150-250公斤。三是状态点2空气经三级热泵除湿蒸发器至状态点3,状态点3温度20C。以下，湿度Io0%。余热回收热泵机组除去水分600-800公斤。三级除温系统每级配压缩机50P,采用涡旋式压缩机。四是状态点3空气通过气气换热器，将空气加热至状态点4,状态点4温度约30C。五是状态点4空气再通过余热回收热泵机组，将空气加热至状态点5,状态点5空气温度约60C。六是空压机余热系统将从冷凝器出来的烘干气体从60C。加热到80Coo七是状态点5空气再通过原蒸汽加热系统，将空气加热至IOoC。左右供烘干使用。创新点3：采用PLC智能控制集成系统传统流化床干燥系统由多个单独的设备组成,控制系统相对独立,且需要人工操作和调节，操作人员需要根据经验和实际情况手动控制系统的运行状态，反应速度相对较慢，控制方式相对固定，调节和修改控制逻辑相对困难。针对上述问题，项目采用PLC智能控制集成系统与现有沸腾流化床控制系统兼容，相比传统流化床干燥系统具有自动化程度高、集成性强、实时性好、可编程性强等优势，能够提高系统的运行效率和控制精度。通过自动调控压缩机工作状态、风阀的开度等系统运行情况，实现远程监控、智慧屏幕显示与用户自定义工艺参数，实现无人值守、全自动生产作业，节省大量人力成本。图5整机外观图及参数铭牌三、经验总结与推广价值流化床干燥尾气闭路循环改造项目可适用于使用流化床的其他行业，如石油化工、精细化工、医药、食品、粮油和废渣处理等领域，有助于实现回收尾气余热并提升热能品质，有效节约蒸汽的消耗。项目的经济、环境与社会效益显著。根据三张节能工程有限公司测算数据，以一条金霉素流化床生产线余热回收热泵机组为例，实施后可节约蒸汽量3348t年（折合288tce年），节约人工费12000元/年，通过回收冷凝水减少9720t年的用水量。同时，项目通过内循环改造，每年可减少废气排放量9720万立方，同时在回收尾气余热后，通过热泵技术提升了热能品质，减少企业的能源消耗，每年共计可减少620吨二氧化碳排放量。参考恒州博智统计及预测,2022年全球大容量流化床干燥机市场销售额达到了8.2亿美元,预计2029年将达到9.5亿美元，其中仍有大量存量的流化床干燥机未进行清洁化生产改造，难以满足企业环保与能耗要求。因此，推广流化床干燥尾气闭路循环改造项目经验，在一定程度上可以助力企业经济与环保效益的综合提升。