CN108486946A - 整体式热汽烘缸及其应用于余热利用的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种整体式热汽烘缸及其应用于余热利用系统，属于造纸、纺织、印染及非织造布的干燥技术领域。整体式热汽烘缸具体包括缸体、三套管和导流板；三套管由外套管、中套管和芯管组成；所述三套管一端伸入缸体内、另一端在缸体外；芯管一端在缸体中部向下延伸至缸体底部；缸体外的外套管、中套管和芯管分别设有外套管对外接口、中套管对外接口和冷凝液排出口。烘缸可以分成以上半部为主要工作面及下半部为主要工作面二种不同的情况，为此，热汽进口与排汽的出口布置有相应不同的方案。整体式热汽烘缸为非压力容器，具有结构精巧成本低、热能利用率高等优点。以高温，高湿、高潜热微压废热为热源，使高温，高湿、高潜热微压热汽的废热利用成为可能，节能效果非常明显。

Description

整体式热汽烘缸及其应用于余热利用的系统

技术领域

本发明涉及一种整体式热汽烘缸，本发明还涉及一种整体式热汽烘缸应用于余热利用的系统，属于造纸、纺织、印染及非织造布的干燥技术领域。

背景技术

烘缸是造纸、纺织、印染及非织造布的干燥作业中作为产品干燥的关键部件，用来烘干产品中的水分，整饰纸面。目前，市场上基本采用蒸汽烘缸，蒸汽烘缸是压力容器，受压力容器的管制。蒸汽烘缸的旋转接头只需考虑蒸汽的进口与冷凝水的出口。蒸汽送入烘缸内后，与缸内原有的蒸汽均匀混合，一起工作，无特殊结构。冷凝水主要集中在烘缸底部，用虹吸管加上内部蒸汽的压力，通过旋转接头，向烘缸外排出。即使冷凝水在高转速时形成水环，也有成熟的技术排除冷凝水。蒸汽烘缸只有排水功能，没有排汽（气）功能，导致其蒸汽烘缸的热能利用率不高，限制了对高温，高湿、高潜热微压废热汽的利用，蒸汽烘缸的壁厚大、重量大，导致传热慢，且造价高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种整体式热汽烘缸，降低成本的同时，具有效率高，充分利用高温、高湿、高潜热微压废热汽的特点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种整体式热汽烘缸，为圆辊状加热体结构，其特征在于,包括圆筒状缸体，三套管和导流板，所述圆柱缸体两端分别固定连接缸体端盖；

所述三套管的一端从缸体一侧伸入到缸体内，另一端置于缸体外；三套管由外套管、中套管和芯管组成；所述芯管的一端在缸体中部向下延伸至缸体底部；处于缸体外部分的外套管、中套管和芯管分别设有外套管对外接口、中套管对外接口和冷凝液排出口；

管状传动轴设于缸体外的外套管外围，其一端与靠近的缸体端盖固定连接，另一端安装传动齿轮，在端盖和传动齿轮之间安装轴承；所述管状传动轴通过旋转接头与缸体外的外套管2滑动密封连接；两个缸体端盖内侧分别安装端盖轴承；所述远离进汽口一端的缸体端盖外侧，按照通用机械构造，安装轴头和轴承，端盖与缸体在管状传动轴带动下发生转动；

所述导流板为四片，呈平板形，其中两片的一端固定在外套管在缸体内的部分的上方，另一端延伸至距离缸体内表面为整个缸体直径的1%-5%的长度，两片外套管导流板之间的外套管表面上设置外套管通汽口；所述中套管在缸体内的部分的下方设有另外两片中套管导流板、中套管导流板之间的中套管表面上设有中套管通汽孔。两片导流板靠近缸体一端的距离为距离缸体内表面距离的2-5倍；缸体内的外套管与中套管通过导流板及套管表面上的通汽孔与缸体相通。

所述外套管通汽孔为一排小孔或长缝。

所述中套管通汽孔为一排小孔或长缝。

所述通汽孔的小孔或长缝的总面积与外套管的通道面积比为20-100%。

所述通汽孔的小孔或长缝的总面积与中套管的通道面积比为20-100%。

所述芯管伸至离缸体内表面底部的距离小于中套管导流板5距离缸体内表面的距离。

所述缸体的内侧设有凹槽或散热片。

所述缸体端盖的外侧设有保温层。

所述缸体内设置两片板半弧形的弧形导流板，弧形导流板与缸体同轴心，其中弧形导流板一端与外管套导流板相连接，另一端与中管套导流板相连接。

所述弧形导流板的二端用内封板封闭，内封板同时与导流板封闭连接。

对于当作为上层排列的烘缸或扬克烘缸使用时，热汽从进汽口（外套管对外接口）接入外来热汽，并引进缸体内的外套管，经过外套管上的通汽孔进入到缸体内部中，在外套管导流板的引导下，向上方移动到达缸体内壁。热汽在与缸体同心的弧形导流板的导流下，在缸体内的全幅及全周加热范围均匀分布，从而将热量均匀传导给热汽烘缸的内壁，并由缸体传导到缸体外侧的待烘干的产品。完成热传导后，大部分蒸汽冷凝后变成冷凝水，并聚集在缸体底部，或形成水环吸附于缸体内侧，此时冷凝水在缸体外的容积泵的动力作用下，进入芯管，从冷凝液排出口排出；温度下降后的热汽包含降温而未冷凝的水蒸汽及降温的空气，这些混合汽体被作为“排汽”，在中套管导流板的引导下，向上移动，经由中套管上的通汽孔进入中套管，最终从排汽口（中套管对外接口）排出缸外。

当作为下层排列的烘缸使用时，热汽从进汽口（中套管的对外接口）接入外来热汽，并引进缸体内的中套管，经过中套管上的通汽孔进入到缸体内部，在中套管导流板的引导下，向下方移动到达缸体内壁。热汽在与缸体同心的弧形导流板的导流下，在缸体内的全幅及全周加热范围均匀分布，从而将热量均匀传导给热汽烘缸的内壁，并由缸体传导到缸体外侧的待烘干的产品。完成热传导后，大部分蒸汽冷凝后变成冷凝水，并聚集在缸体底部，或形成水环吸附于缸体内侧，此时冷凝水在缸体外的容积泵的动力作用下，进入芯管，从冷凝液排出口排出；温度下降后的热汽包含降温而未冷凝的水蒸汽及降温的空气，这些混合汽体被作为“排汽”，在外套管导流板的引导下，向下移动，经由外套管上的通汽孔进入外套管，最终从排汽口（外套管对外接口）排出缸外。

进、排汽接入口的接入方向根据现场布置确定。

一种整体式热汽烘缸应用于热风穿透干燥余热利用的组合系统，包括整体式热汽烘缸、热风穿透干燥器和热交换器，热风穿透干燥器产生的热汽（包含热蒸汽和空气）余热被输送到热汽烘缸中再利用。

一种整体式热汽烘缸应用于烘缸自循环干燥系统，包括整体式热汽烘缸，第一热交换器，第二热交换器，第一风机，第二风机和加热气罩；外部热源通过第一热交换器加热由第一风机抽取的热汽（最开始是空气），获得升温的热汽送入整体式热汽烘缸中，整体热汽烘缸干燥物料；从整体式热汽烘缸排气口出来的热汽则被送入第二热交换器中，用于加热杯第二风机送入的空气，形成干热空气被送入加热气罩中对物料进行加强干燥，由此产生的水蒸气和整体式热汽烘缸干燥物料产生的水蒸气连同热空气一起被加热气罩收集经过第一风机又循环进入第一热交换器，如此循环。

有益效果：整体式热汽烘缸为非压力容器（普通蒸汽烘缸为压力容器），具有结构精巧，制造成本低、热能利用率高等优点；以高温，高湿、高潜热微压废热为热源，使高温，高湿、高潜热微压热汽的废热利用成为可能，节能效果非常明显。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明轴向示意图；

图3是本发明A部放大示意图；

图4 是本发明简易整体式热汽烘缸的示意图；

图1,2,3,4中：1-缸体，2-三套管，21-外套管，211-外套管对外接口，22-中套管，221-中套管对外接口，23-芯管，231-冷凝液排出口， 4-外套管导流板，5-中套管导流板，6-外套管通汽孔，7-中套管通汽孔，8-管状传动轴，9-旋转接头，10-缸体端盖，11-端盖轴承，12-操作侧轴头，13-轴承，14-挡圈，15-传动齿轮，16-弧形导流板，17-内封板；

图5是本发明整体式热汽烘缸应用于热风穿透干燥余热利用组合系统的工艺结构示意图；

图5中：1-整体式热汽烘缸，2-热风穿透干燥器，3-热交换器，4-增压风机，5-烘缸气罩，6-气罩排气风机；

图6是本发明整体式热汽烘缸应用于单烘缸自循环干燥系统示意图；

图7本发明整体式热汽烘缸应用于多烘缸自循环干燥系统示意图；

图6，7中：1-热汽烘缸，2-第一热交换器，3-第二热交换器，4-第一风机，5-第二风机；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详尽描述，实施例中未注明的技术或产品，均为现有技术或可以通过购买获得的常规产品。

实施例1：如图1-3所示，整体式热汽烘缸，包括缸体1、三套管2和导流板。三套管2由外套管21、中套管22和芯管23组成。三套管2的一端从缸体1一侧伸入到缸体1内、另一端置于缸体1外。芯管23的一端在缸体1中部向下延伸至缸体1底部。置于缸体1外的外套管21、中套管22和芯管23分别设有外套管对外接口211、中套管对外接口221和冷凝液排出口231。管状传动轴8设于缸体1外的外套管21外围，其一端与靠近的缸体端盖10相连、另一端安装传动齿轮15、中间安装轴承13。管状传动轴8通过旋转接头9与缸体1外的外套管21形成滑动密封连接。两个缸体端盖10内侧分别安装端盖轴承11，形成外套管21与端盖10的配合运动，即端盖10相对外管套21转动。在远离进汽口211一端的缸体端盖10外侧固定安装操作侧轴头12，操作侧轴头12上安装轴承13，操作侧轴头12与端盖轴承11之间设有挡圈14。置于缸体1内的外套管21上方设有两片平板状外套管导流板4两端与内封板17连接。，两片外套管导流板4延伸至距离缸体内表面为整个缸体直径的1%的长度的位置，外管套导流板4之间的外套管21表面上设有外套管通汽孔6。两片外套管导流板4靠近缸体一端的距离为距离缸体内表面距离的2倍。置于缸体内的中套管22下方设有两片平板状中套管导流板5，两端与内封板17连接，两片中套管导流板5延伸至距离缸体内表面为整个缸体直径的1%的长度的位置，中套管导流板5之间的中套管22表面上设有中套管通汽孔7。两片中套管导流板5靠近缸体一端的距离为距离缸体内表面距离的2倍。缸体1内的外套管21与中套管22通过导流板及套管表面上的通汽孔与缸体1相通。

所述通汽孔6及7为一排等间距的小孔，便于将热汽均匀扩散进入烘缸内壁或均匀收入已降温的排汽进入排汽管，排出烘缸。

在另外的实施例中，所述通汽孔6及7可以是能实现将热汽均匀扩散的任意形状的开口，例如是一条等宽的长缝。

小孔或长缝的总面积与相应管道通道面积比为20-100%。

芯管23伸至离缸体内表面底部的距离小于中套管导流板5距离缸体内表面的距离，便于将冷凝液排出，同时保证不会由于水淹阻塞中套管导流板5导汽。

特别如图3所示，缸体1内侧设有凹槽，以加大传热面积而提高传热效率。

在另外的实施例中，缸体1内侧设置其他形状的结构，用以起到加大传热面积的作用，例如散热片结构。

缸体端盖10外侧设有保温层，减少不必要的散热。

缸体1内设置两片板半弧形的弧形导流板16，弧形导流板16与缸体1同轴心，其中弧形导流板一端与外管套导流板相连接，另一端与中管套导流板相连接。由于弧形导流板与四片导流板连接，弧形导流板表面距离缸体内表面的间隙距离也为整个缸体直径的1%的长度。

弧形导流板16的二端用内封板17封闭，一方面为固定弧形导流板，同时又可防止热汽从两侧进入缸中而无法正确导向。内封板17与缸体端盖10之间留有一定间隙，具体间隙为不影响轴承11的安置确定，间隙有部分热汽进入，并经烘缸端盖向外散热。

进、排汽对外接口211与221的接入方向根据现场布置确定。

整体式热汽烘缸作为上层排列的烘缸或扬克烘缸使用时，外套管对外接口211用作进汽口，中套管的对外接口221用作排汽口。热汽从外套管对外接口211接入外来热汽，并引进缸体内的外套管，经过外套管通汽孔6进入到缸体内部，在外管套导流板4的引导下，向上方移动到达缸体内壁。热汽在与缸体同心的弧形导流板16的导流下，在缸体内的全幅及全周加热范围均匀分布，从而将热量均匀传导给热汽烘缸的缸体1的内壁，并由缸体1传导到缸体1外侧的待烘干的产品。完成热传导后，大部分蒸汽冷凝后变成冷凝水，并聚集在缸体底部，或者形成水环吸附于缸体内侧，此时冷凝水在缸体外的容积泵的动力作用下，进入芯管23，从冷凝液排出口231排出；温度下降后的热汽包含降温而未冷凝的水蒸汽及降温的空气，这些混合汽体被作为“排汽”，在中套管导流板5的引导下，向上移动，经由中套管通汽孔7进入中套管，最终从中套管对外接口221排出缸外。

本专利具有设备简单，投资小、热效率高等优点。使高温，高湿、高潜热微压热汽的废热利用成为可能。

实施例2：如图1-3所示，整体式热汽烘缸结构同实施例1所述。整体式热汽烘缸作为下层排列的烘缸使用时，中套管对外接口221用作进汽口，外套管的对外接口211用作排汽口。热汽从外中套管对外接口221接入外来热汽，并引进缸体内的外套管，经过中套管通汽孔7进入到缸体内部，在中管套导流板5的引导下，向下方移动到达缸体内壁。热汽在与缸体同心的弧形导流板16的导流下，在缸体内的全幅及全周加热范围均匀分布，从而将热量均匀传导给热汽烘缸的缸体1的内壁，并由缸体1传导到缸体1外侧的待烘干的产品。完成热传导后，大部分蒸汽冷凝后变成冷凝水，并聚集在缸体底部，或者形成水环吸附于缸体内侧，此时冷凝水在缸体外的容积泵的动力作用下，进入芯管23，从冷凝液排出口231排出；温度下降后的热汽包含降温而未冷凝的水蒸汽及降温的空气，这些混合汽体被作为“排汽”，在外套管导流板4的引导下，向下移动，经由外套管通汽孔6进入外套管，最终从外套管对外接口211排出缸外。

实施例3：如图1-3所述，整体式热汽烘缸结构同实施例1所述。在具体使用为了降低热汽沿着弧形导流板的流动速度，可以适当提高弧形导流板表面距离缸体内表面的间隙距离到为整个缸体直径的5%的长度。相应的，外套管导流板4延伸至距离缸体内表面为整个缸体直径的5%的长度的位置，中套管导流板5延伸至距离缸体内表面为整个缸体直径的5%的长度的位置；两片外套管导流板4的靠近缸体一端的距离为距离缸体内表面距离的5倍，两片中套管导流板5的靠近缸体一端的距离为距离缸体内表面距离的5倍。

实施例4：在对温度均匀性和尺寸小的辊式加热应用中，可采用简易的整体式热汽烘缸结构，如图4，具体结构相对实施例1所述结构去除弧形导流板16及侧封板17，其与实施例1中所述结构相同。

实施例5： 如图5所示，为整体式热汽热汽烘缸对热风穿透干燥余热利用的组合系统，包括整体式热汽烘缸1、热风穿透干燥器2和热交换器3，热风穿透干燥器2产生的热汽（包含热蒸汽和空气）余热被输送到热汽烘缸1中再利；具体过程是外部热源通过热交换器3加热空气，形成热空气送入热风穿透干燥器2中，对湿纸幅进行热风穿透干燥，热风穿透干燥产生的热汽（包含热蒸汽和空气），经过增压风机4，送入整体式热汽烘缸1中，经过热风穿透干燥的湿纸幅也经过整体式热汽烘缸1进一步热处理，此时产生的低品位的热汽则被烘缸气罩5收集，最终通过气罩排气风机6排出。增加风机4具体选用高温离心风机，气罩排气风机具体具有耐温轴流风机

在另一实施例中，根据纸张热处理的工艺需要，纸幅也可先经过热汽烘缸1进行热处理，然后在经过热风穿透干燥器2进行热热风穿透处理。

实施例6：如图6所示，单烘缸自循环干燥系统包括整体式热汽烘缸1，第一热交换器2，第二热交换器3，第一风机4，第二风机5和加热气罩6；外部热源通过第一热交换器2加热由第一风机4抽取的热汽（最开始是空气），获得升温的热汽送入整体式热汽烘缸1中，整体热汽烘缸1干燥物料；从整体式热汽烘缸1排气口出来的热汽则被送入第二热交换器3中，用于加热杯第二风机5送入的空气，形成热空气被送入加热气罩6中对物料进行加强干燥，由此产生的水蒸气和整体式热汽烘缸1干燥物料产生的水蒸气连同热空气一起被加热气罩6收集经过第一风机4又循环进入第一热交换器2，如此循环，湿纸页在连续烘干过程中，主要耗能仅用在热风汽罩排出的热汽加热升温过程中，而热汽的热比容是很小的，干空气的热比容仅1.013 KJ/Kg·⁰C，水蒸汽的热比容仅2.0934 KJ/Kg·⁰C。而100^oC水的蒸发耗能需2256.6 KJ/Kg，20^oC的水升温到100^oC耗能需334.944 KJ/Kg，可见节能效果非常明显。干燥系统除了补充少量热汽升温热能外，仅需补充全系统的热效率损失。第一风机4和第二风机5选用耐高温变频离心风机。在运行时，需要控制第一风机4和第二风机5的风量，以保持加热汽罩6内外的风压为0，既不让外界的冷空气进入加热汽罩，也不让加热汽罩中的热汽散失到系统外。

在另一具体实施例中，两个以上的实施例6中的单烘缸循环系统组合使用，形成多烘缸自循环干燥系统，如图7所示为12个整体式热汽烘缸组合多烘缸自循环干燥系统，其中两个烘缸并联形成一套自循环系统。

上面结合附图对本发明的技术内容作了说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下对本发明的技术内容做出各种变化，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种整体式热汽烘缸，为圆辊状加热体结构，其特征在于,包括圆筒状缸体，三套管和导流板，所述圆柱缸体两端分别固定连接缸体端盖；

所述三套管的一端从缸体一侧伸入到缸体内，另一端置于缸体外；三套管由外套管、中套管和芯管组成；所述芯管的一端在缸体中部向下延伸至缸体底部；处于缸体外部分的外套管、中套管和芯管分别设有外套管对外接口、中套管对外接口和冷凝液排出口；

管状传动轴设于缸体外的外套管外围，其一端与靠近的缸体端盖固定连接，另一端安装传动齿轮，在端盖和传动齿轮之间安装轴承；所述管状传动轴通过旋转接头与缸体外的外套管滑动密封连接；两个缸体端盖内侧分别安装端盖轴承；所述远离进汽口一端的缸体端盖外侧，按照通用机械构造，安装轴头和轴承，端盖与缸体在管状传动轴带动下发生转动；

所述导流板为四片，呈平板状，其中两片的一端固定在外套管在缸体内的部分的上方，另一端延伸至距离缸体内表面为整个缸体直径的1%-5%的位置，两片外套管导流板之间的外套管表面上设置外套管通汽孔；所述中套管在缸体内的部分的下方设有另外两片中套管导流板、中套管导流板之间的中套管表面上设有中套管通汽孔，两片导流板在靠近缸体一端的距离为距离缸体内表面距离的2-5倍。

2.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述外套管通汽孔为一排小孔或长缝。

3.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述中套管通汽孔为一排小孔或长缝。

4.根据权利要求2所述的整体式热汽烘缸，所述通汽孔的小孔或长缝的总面积与外套管的通道面积比为20-100%。

5.根据权利要求3所述的整体式热汽烘缸，所述通汽孔的小孔或长缝的总面积与中套管的通道面积比为20-100%。

6.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述芯管伸至离缸体内表面底部的距离小于中套管导流板5距离缸体内表面的距离。

7.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述缸体的内侧设有凹槽或散热片。

8.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述缸体端盖的外侧设有保温层。

9.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述缸体内设置两片板半弧形的弧形导流板，弧形导流板与缸体同轴心，其中弧形导流板一端与外管套导流板相连接，另一端与中管套导流板相连接。

10.根据权利要求9所述的整体式热汽烘缸，所述弧形导流板的二端用内封板封闭，内封板同时与导流板封闭连接。

11.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述外套管对外接口为进汽口，中套管对外接口为排汽口。

12.根据权利要求1所述的整体式热汽烘缸，所述中套管对外接口为进汽口，外套管对外接口为排汽口。

13.一种整体式热汽烘缸应用于热风穿透干燥余热利用的组合系统，其特征在于, 包括整体式热汽烘缸、热风穿透干燥器和热交换器，热风穿透干燥器产生的热汽（包含热蒸汽和空气）余热被输送到热汽烘缸中再利用。

14.一种整体式热汽烘缸应用于烘缸自循环干燥系统，其特征在于,包括整体式热汽烘缸，第一热交换器，第二热交换器，第一风机，第二风机和加热气罩；外部热源通过第一热交换器加热由第一风机抽取的热汽，获得升温的热汽送入整体式热汽烘缸中，整体热汽烘缸干燥物料；从整体式热汽烘缸排汽口出来的热汽则被送入第二热交换器中，用于加热第二风机送入的空气，形成干热空气被送入加热气罩中对物料进行加强干燥，由此产生的水蒸气和整体式热汽烘缸干燥物料产生的水蒸气连同热空气一起被加热气罩收集经过第一风机又循环进入第一热交换器，如此循环。