冷却固体的方法以及执行该方法的系统的制作方法
【专利说明】冷却固体的方法以及执行该方法的系统
[0001] 本发明涉及一种冷却固体特别是吸湿散料的方法以及执行该方法的系统。
[0002] 化学工业领域的合成产品在通过例如结晶、粒化、造粒、压制、压片或制粒成形以 及后续可能的分类之后聚积为散料，其在生产工艺末端常常仍处于高温。在它们可被打包 和存储之前，这些热量必须被去除。流化床冷却器和鼓式冷却器被经常用来冷却产品，其中 空气被用作传热介质。当冷却吸湿散料（如肥料和盐）时，需要干化冷却空气以便防止产 品吸收水分。如果不干燥冷却空气，则存在产品质量劣化的风险。产品的硬度随着更高水 分含量而下降，从而先前赋予产品的形状可能随之丧失。在最坏的情形中，可能发生桥的形 成和结块。
[0003] 用作冷却空气的环境空气通常具有对于与吸湿材料接触来说太高的相对湿度。为 了获得适于冷却工艺的冷却空气的温度和相对湿度值，冷却空气经过调节工艺。在那里，空 气首先被冷却，并且其中含有的水通过冷凝、吸收或吸附而被分离。这降低了空气的露点。 然后，空气被加热回获得了用于冷却工艺的期望相对湿度的点。以此方式预调节的空气被 传输经过将被冷却的材料，并且移除其中的热量，而没有在工艺中转移湿度。用于调节工艺 的冷却处理和加热处理涉及大的能量开销。
[0004] 考虑到能源成本上涨的背景，需要提出一种方法以及执行该方法的系统，其以较 低的能量消耗来冷却固体，特别是吸湿散料。
[0005] 本发明的主题以及上述问题的解决方案是如权利要求1所述的方法以及如权利 要求10所述用于执行该方法的系统。
[0006] 本发明基于一种用于冷却固体特别是吸湿散料的方法，其中空气流被用在用于冷 却固体的接触设备中，其中经加热的排出空气流被从接触设备取出。根据本发明，排出空气 流的一部分与空气流混合，以便预热后者。该再循环贡献了为设置所需相对湿度将提供的 能量的实质部分。
[0007] 在一个特别优选的实施例中，空气流被冷却和/或除湿和/或随后被加热，以降低 其相对湿度。以此方式预调节的空气流随后被提供用以同排出空气流的一部分相混合。
[0008] 这降低了对以下两者的需要：用于加热经冷却的和/或除湿的冷却空气的工艺热 量以及经冷却的和/或除湿的新鲜空气的量。由于在接触设备中仅发生传热而无材料传 输，该再循环不会引起冷却空气绝对湿度的增加。作为对工艺热量和新鲜空气更低需求的 结果，与目前公知的方法相比，根据本发明的方法具有明显更低的能量消耗。除了如此降低 的运行成本外，通过建造更小的空气调节系统还可以节约投资成本。
[0009] 根据本发明的一个优选实施例，空气流通过与制冷剂的间接热交换被冷却至露点 之下的温度，并且冷凝液被分离。该方法与通过吸收进行分离相比具有特别优势，即不需要 准备和/或再生材料进行吸收操作。空气流被冷却到露点之上的温度也在本发明的范围之 内。
[0010] 有利的是，空气流通过借助传热介质（优选为水蒸汽）被加热的加热设备而被加 热。加热水蒸汽是工艺热的普遍形式。其操作简单安全并且具有高冷凝焓。通过放热在加 热设备中形成的冷凝液还可以被安全移除和重新利用。
[0011] 在冷凝和除湿之后，空气流将被加热至冷却空气温度，其低于空气流的入口温度 以及相应的环境温度。有利的是，为冷却固体，使用的除湿空气流比环境空气冷，从而具有 更大的冷却潜力。
[0012] 优选地，流化床冷却器或鼓式冷却器被用作用于冷却固体的接触设备。
[0013] 在根据本发明的方法中，经调节的冷却空气流的相对湿度仍旧低于关键限值，在 该限值处水分通过热和材料交换进入将要冷却的固体中。这确保了产品的性能不会被随着 冷却空气引入的湿气所不利影响。
[0014] 由于固体在至少两个串联冷却阶段中被冷却，能量效率可以被进一步增加。在该 上下文中，固体在第一冷却阶段中通过与新鲜空气和从第二冷却阶段取出的经加热排出空 气流的一部分的混合物相接触通过热交换被预冷却，并且进一步在第二冷却阶段中通过与 预调节的冷却空气相接触进行热交换被冷却至期望的最终温度。此外，来自第二冷却阶段 用于调节冷却空气的排出空气流的另一部分与空气流相混合，以便预热后者。从第二冷却 阶段取出的排出空气流的相对低湿度为接纳来自新鲜空气流的湿度预留了足够空间，从而 第一冷却阶段中相对湿度的关键限值不会被超出。此外，第一冷却阶段中的温度范围通常 高于第二冷却阶段中的温度范围，从而仅对于更高的绝对湿度才到达第一冷却阶段中的相 对湿度的关键限值。从而在此情形中可以容忍空气流中更大量的湿度。有利的是将来自第 二冷却阶段未被用于预热经冷却的且除湿的进入空气的全部排出空气流馈送到第一产品 冷却阶段。
[0015] 在根据本发明方法的一个优选实施例中，提供到产品侧第一冷却阶段的新鲜空气 的量对应于与空气流混合在一起用于调节第二冷却阶段的冷却空气的排出部分空气流的 量。从而，相同量的空气流在两个接触设备中起作用。
[0016] 本发明还涉及一种适于执行所描述方法的系统。该系统包括接触设备，该接触设 备通过与预调节的冷却空气热交换来冷却固体。根据本发明，提供有用于再循环从接触设 备取出并且通过与固体热交换而被加热的冷却空气的部分空气流的设备。
[0017] 在一个优选实施例中，该系统还包括用于冷却和/或除湿空气流的设备以及/或 者用于加热空气流的设备。
[0018] 本发明的另一实施例涉及一种适于执行两阶段冷却方法的系统，包括通过与空气 相接触进行热交换预冷却固体的第一接触设备，以及通过与预调节空气相接触进行热交换 冷却已在第一接触设备中被预冷却的固体的第二接触设备。根据本发明，提供有用于再循 环从第二接触设备取出并且通过与固体热交换而被加热的冷却空气的部分空气流以及将 其与空气流混合的设备。该系统还包括用于将从第二接触设备取出的经加热的冷却空气的 第二部分空气流与进入空气相混合并且将其提供到第一接触设备的设备。
[0019] 下文将结合附图参考示例性实施例来进一步说明本发明。附图中：
[0020] 图1示出了根据现有技术用于冷却固体的系统的系统示图，
[0021] 图2示出了执行根据本发明方法用于冷却固体的系统的系统示图，
[0022] 图3示出了执行根据本发明的两阶段方法用于冷却固体的系统的系统示图。
[0023] 图1示出了根据现有技术的系统，该系统包括用于冷却空气流101的设备100、用 于除湿经冷却的空气流103的设备102、用于加热经冷却且除湿的空气流105的设备104、 以及用于通过与预调节的冷却空气108相接触进行热交换来冷却固体107的接触设备106。 工艺冷剂109作用于空气冷却器100。特别适用于此的例如是液氨，其可在空气冷却器100 中蒸发并且通过间接热交换从进入空气101提取热量。利用气流110余热被从空气冷却器 100去除。经冷却的空气流103中含有的湿度111的一部分在设备102中被排出。具体而 言，空气流101可以在空气冷却器100中被冷却至低于露点的温度，并且冷凝液111在设备 102中可被