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传导干燥于对流干燥的能耗与成本分析

作者: 发表时间:2012-07-19 17:07:00

干燥作业是各行业中能耗比较大的处理方法之一。英国各行业干燥能耗大约占全部工业能耗的8%,而我国大约达到12% 。对流干燥的热效率在理论上达不到100%,只有30%-60%,而传导干燥在理论上可达到100%,实际装置中可达到60%-80%,即传导干燥比对流干燥节能20%-50% 。然而,现行应用比较广泛的干燥设备中,传导干燥大约只占1/4,这是一个很有挖掘潜力的节能空间,同时也是一个比较有挑战性的任务,必须在不断完善现有传导干燥技术同时,加强推广宣传力度,克服用户因缺少专业知识,无法横向对比,不管能耗和干燥成本的粗放型设备选型方法。为此,本文建立了一种定量的能耗及干燥成本对比分析方法,可方便迅速地对不同干燥方法定量比较,优选出节能干燥设备。
    1  能耗计算
    传导干燥和对流干燥都有很多种具体的干燥设备形式,如传导型有盘式干燥、桨叶干燥、管束干燥等;对流型有流化床、气流、旋转闪蒸、喷雾等。每种形式结构原理不同,工艺计算也不同,但所有传导型设备的传热和能耗形式基本相同,因此可以忽略各设备品种之间的差异,只用统一的传导干燥测算模式,来预估各种传导设备的能源消耗,而传热系数等差异,会在设备选型时体现出来,实践证明,这种简化计算的精度,在工程范围内是可行的。不同对流设备的传热和能耗形式也基本相同,也可以采用上述方法处理。下边举例说明该方法的能耗计算。
    需干燥的物料靛蓝,膏状,含水72%(质量分数),干燥后含水≤1%(质量分数),热源为表压0.45 MPa的蒸汽,物料耐温290 ℃,产量100 kg/h,希望选择高效节能设备。
    按经验,该物料可用传导型的桨叶干燥机、耙式干燥机和对流型的旋转闪蒸干燥机、通风带式干燥机干燥,其中耙式和通风带式效率相对较低,只对桨叶和旋转闪蒸进行比较。比较结果见表1。
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2 设备选型及投资估算
    通过选型计算(计算过程略),两种不同干燥方法的成套设备分别如表2、表3所示,很明显,尽管桨叶干燥机主机价格较高,电机功率较大,但由于排气量远远小于旋转闪蒸干燥机,配套设备简单,总价格和装机功率与旋转闪蒸干燥机相差不大。当然,本例题作为例子,可能有其特殊性,大多数情况下,传导干燥机总投资可能会高于对流干燥更多一点,但总干燥成本可能会远小于对流干燥,必须在测算出总干燥成本后,才能决定最终的取舍。
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3  干燥成本测算及成本分析(表4)
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经计算,传导和对流干燥的干燥成本分别为90.612元/h和131.021元/h,采用传导干燥方法节省的干燥费用,用1.608年即可收回全部投资,对投资的回报率为每年62.176%,可见,对这种物料来说,选用传导干燥方式是最好的选择。
    从成本构成分析,蒸汽加电费占干燥成本的比例,传导和对流式分别为69.8%和82.9%,而设备费只占干燥成本的10.2%和6.1%,可以认为,能耗的大小是干燥设备选择的决定因素。因此,在选用干燥设备时,除了保证必要的产品性能外,有必要对可能入选的多种干燥方式,进行能量消耗和干燥成本的综合分析。
4 结论
     采用本文能耗及干燥成本对比分析方法,可方便迅速地对不同干燥方法定量比较,从中优选出节能干燥设备,对推广先进节能干燥方法,降低干燥行业整体能耗指标具有重要意义。
将计算过程设计成Excel程序,使用方便迅速,可以有效避免计算误差,结果一目了然,加深了用户对节能效果的理解和印象。
参考文献
[1] 刘登瀛,曹崇文.探索我国干燥技术的新型发展道路[C]. 2005中国干燥设备需求趋势预测高峰论坛暨业务洽谈会论文集. 北京,2005.17-20.
[2] 桐荣良三(秦霁光等译).干燥装置手册[M]. 上海科学技术出版社,1983.