一种高温高湿含尘气体制取及热回收实验装置及方法与流程

本发明涉及一种高温高湿含尘尾气制取及余热回收研究的实验装置及方法，用于实验纤维、木材等干燥尾气余热回收及利用问题。

背景技术

木材加工企业内，木材干燥尾气排放温度一般在60-80℃，相对湿度在80-90％，含有大量的显热和潜热，直接排放会造成能源浪费。目前这部分余热利用的研究很多，需要模拟研究干燥尾气热回收过程中不同因素和工况对热回收效率的影响。但目前实验室还没有相关的装置来模拟实际工况，主要是因为制取高温高湿尾气需要消耗的电功率太大。

技术实现要素：

为了在实验室模拟实际尾气热回收工况，本发明的目的是提供一种高温高湿含尘尾气制取及热回收实验装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高温高湿含尘尾气制取及热回收实验装置，包括尾气循环再生模块、余热回收模块、余热利用模块；其中：

所述余热回收模块和余热利用模块处于同一个箱体内，该箱体内中部横向设置有一个隔板，隔板将箱体内部分割成上下两个密闭空间，分别为位于下方的余热回收模块和位于上方的余热利用模块；箱体内设置有热管，热管贯穿于余热回收模块和余热利用模块之间；余热回收模块的两侧分别设置有尾气进风口和尾气出风口，尾气进风口连接有尾气进风管，尾气出风口连接有尾气出风管；余热利用模块的两侧分别设置有预热风进风口和预热风出风口，预热风进风口连接有预热风进风管，预热风出风口连接有预热风出风管；余热回收模块中尾气的流向和余热利用模块中风或水的流向相逆；

所述尾气循环再生模块包括尾气循环管，尾气循环管的两端分别与尾气出风管、尾气进风管连接；尾气进风管上依次串联有电加热器、加湿装置、尾气风机；尾气出风管连接有布袋除尘器；尾气进风管还连接有进风管。

进一步的，所述加湿装置为电极式加湿器，电极式加湿器连接有补水管，补水管上设置有补水控制阀。

进一步的，所述尾气进风管上设置有漏斗型加灰器和加灰控制阀，加灰控制阀设置在漏斗型加灰器的底部，加灰控制阀与尾气进风管连接。

进一步的，所述余热回收模块内设置有灰尘探测仪。

进一步的，所述尾气进风管上设置有第一流量计，预热风进风管上设置有第二流量计。

进一步的，所述尾气循环管上设置有尾气循环电磁阀。

进一步的，所述尾气进风管上设置有尾气进风温湿度探头。

进一步的，所述尾气出风管上设置有尾气排放电磁阀、尾气排风温湿度探测仪。

进一步的，所述进风管上设置有尾气进风电磁阀。

进一步的，所述预热风进风管上设置有预热风风机、预热风进口电磁阀、预热空气进风管温湿度仪。

进一步的，所述预热风出风管上设置有预热风出风温度探头和预热风排放阀。

进一步的，所述尾气风机、预热风风机均为变频调速风机。

进一步的，还包括控制器，控制器分别与尾气循环电磁阀、尾气进风电磁阀、电加热器、电极式加湿器、尾气风机、尾气进风温湿度探头、第一流量计、预热风出风温度探头、灰尘探测仪、预热风进风温度探头、第二流量计、尾气排风温湿度探头、预热风变频风机连接。

一种高温高湿含尘尾气制取及热回收实验方法，包括以下步骤：

第一步，打开余热利用模块，将尾气进风电磁阀打开，关闭尾气排放电磁阀，开启尾气循环电磁阀，启动尾气风机，由第一流量计测量尾气流量，当模拟尾气流量等于设定实验值时，关闭尾气进风电磁阀；控制器通过尾气进风温湿度探头得到尾气进风的温湿度，并控制调节电加热器加热量和加湿装置的加湿量；通过灰尘探测仪的读数，由实验人员手动调节加灰控制阀，控制尾气的含尘量；当尾气各项参数达到预先设定的状态时，开始余热回收实验；

第二步：打开预热风排放阀，开启预热风进口电磁阀，开启预热风变频风机，由预热空气进风管温湿度仪、第二流量计测量空气进气温度和流量，并在控制器中显示；预热风由预热风进口进入余热利用模块，加热后通过预热风出口，由预热风出风管排放；

第三步：实验过程中，尾气排放电磁阀关闭，根据尾气进风温湿度探头，控制器(29)调节电加热器、加湿装置，根据灰尘探测仪，实验人员手动调节加灰控制阀，控制灰尘量，使得含尘浓度相对稳定；

第四步：实验结束时，关闭尾气循环电磁阀，打开尾气进风电磁阀，关闭电加热器，关闭加湿装置，打开尾气排放电磁阀，尾气经过布袋除尘器除尘后排放，5分钟后关闭尾气风机和预热风风机，结束实验。

本发明的有益效果是：本发明的高温高湿含尘尾气热回收实验平台结构紧凑，便于现场安装，占地小，拆卸方便，维护简单，改造方便，能充分模拟热回收尾气不同工况及利用途径的实验。高温高湿含尘尾气的余热回收研究的实验平台，用来研究纤维、木材等干燥尾气余热回收及利用问题，能够研究多工况的运行。最大的特征是尾气循环利用，减少模拟尾气加热和加湿的耗电量，尤其是加湿的耗电量，大大降低实验成本，使高温高湿含尘尾气热回收在实验室实验成为可能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中，1-尾气循环再生模块，2-余热回收模块；3-余热利用模块，4-尾气循环电磁阀，5-补水管，6-电极式加湿器，7-尾气进风电磁阀，8-电加热器，9-补水管截止阀，10-尾气风机，11-尾气进风温湿度探头，12-漏斗型加灰器，13-加灰控制阀，14-尾气进风管，15-尾气进风口，16-尾气出风口，17-尾气出风管，18-尾气排放电磁阀，19-尾气排风温湿度探头，20-布袋除尘器，21-预热风风机，22-预热风进风管，23-预热风进口电磁阀，24-预热风进风温度探头，25-预热风进风口，26-预热风出风口，27-预热风出风管，28-预热风出风温度探头，29-控制器，30-尾气循环管，31-灰尘探测仪，32-隔板，33-进风管，34-预热风排放阀，35-第一流量计，36-第二流量计，37-热管。

图2是控制系统硬件构成图。

图3是控制系统逻辑判断图和流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，本发明的一种高温高湿含尘尾气制取及热回收实验装置，包括尾气循环再生模块1、余热回收模块2、余热利用模块3；其中：

余热回收模块2和余热利用模块3处于同一个箱体内，该箱体内中部横向设置有一个隔板32，隔板32将箱体内部分割成上下两个密闭空间，分别为位于下方的余热回收模块2和位于上方的余热利用模块3；箱体内设置有热管37，热管37贯穿于余热回收模块2和余热利用模块3之间；余热回收模块2的两侧分别设置有尾气进风口15和尾气出风口16，尾气进风口15连接有尾气进风管14，尾气出风口16连接有尾气出风管17；余热利用模块3的两侧分别设置有预热风进风口25和预热风出风口26，预热风进风口25连接有预热风进风管22，预热风出风口26连接有预热风出风管27；余热回收模块2中尾气的流向和余热利用模块3中风或水的流向相逆；如图1所示，余热回收模块2中尾气的流向为从左到右，余热利用模块3中空气或水的流向为从右到左。

尾气循环再生模块1包括尾气循环管30，尾气循环管30的两端分别与尾气出风管17、尾气进风管14连接；尾气进风管14上依次串联有电加热器8、加湿装置、尾气风机10；尾气出风管17连接有布袋除尘器20；尾气进风管14还连接有进风管33。

加湿装置为电极式加湿器6，电极式加湿器6连接有补水管5，补水管5上设置有补水控制阀9。

尾气进风管14上设置有漏斗型加灰器12和加灰控制阀13，加灰控制阀13设置在漏斗型加灰器12的底部，加灰控制阀13与尾气进风管14连接。

余热回收模块2内设置有灰尘探测仪31，用于探测余热回收模块2内的含尘量。

尾气进风管14上设置有第一流量计35，用于测量尾气流量；预热风进风管22上设置有第二流量计36，用于测量空气进气流量。

尾气循环管30上设置有尾气循环电磁阀4。

尾气进风管14上设置有尾气进风温湿度探头11，用于探测即将进入余热回收模块2中的尾气的温湿度。

尾气出风管17上设置有尾气排放电磁阀18、尾气排风温湿度探头19。

进风管33上设置有尾气进风电磁阀7。

预热风进风管22上设置有预热风风机21、预热风进口电磁阀23、预热风进风管温度探头24。

预热风出风管27上设置有预热风出风温度探头28和预热风排放阀34。

优选的，尾气风机10、预热风风机21均为变频调速风机。

作为优选技术方案，本发明还包括控制器29，控制器29分别与尾气循环电磁阀4、尾气进风电磁阀7、电加热器8、电极式加湿器6、尾气风机10、尾气进风温湿度探头11、第一流量计35、预热风出风温度探头28、灰尘探测仪31、预热风进风温度探头24、第二流量计36、尾气排风温湿度探头19、预热风风机21连接。如图2所示为控制器与各被控部件构成的控制系统硬件构成图，控制器29用于控制尾气循环电磁阀4、进风电磁阀7、循环风机10、预热风风机21、电加热器8、电极式加湿器6的启停，控制器29还连接有触摸屏，用于显示尾气进风温湿度探头11、尾气排风温湿度探头19所采集到的数据，以及设置初始参数。

控制器29为plc控制器，具体型号采用c200he，通过可编程实现自动控制。

模拟尾气循环再生模块1是本发明的核心部件之一，经过热回收后的尾气仍然含有比较高的湿度和一定的温度，其热湿利用价值很高，在做实验时可以循环利用，在尾气出风管17上接一循环管30，通过电磁阀4调节循环量，进入电加热器8进行加热，再经过电极式加湿器6加湿，调节尾气的湿度，使其接近实验所需工况，高温高湿的尾气经漏斗型加灰器12加入一定的灰尘，加灰量根据灰尘探测仪31读数手动控制加灰量。

余热回收箱体模块2是实验工况的尾气进行热湿交换的场所。

余热利用模块3可利用于加热风和制备热水。

预热风研究：

开启实验装置，将进风电磁阀7打开，关闭尾气排放电磁阀18，开启尾气循环电磁阀4，启动尾气变频风机10，当模拟尾气流量等于设定实验值时，关闭进风电磁阀7；通过尾气进风温湿度探测头11，自动调节电加热器8加热量和电极式加湿器6的加湿量；通过灰尘探测仪31的读数，手动调节加灰控制阀，控制尾气的含尘量；当尾气各项参数达到设定的状态时，开始预热回收试验。

实验过程中，打开预热风排放电磁阀34，开启预热风进口电磁阀23，开启预热风变频风机21，并测量空气进气温度和流量，并在控制器29屏幕显示相应值；预热风由进口25进入余热利用模块3，加热后通过预热风出口26，由预热风出风管27与预热风排放阀34相连后排放。

预热水的研究：

将预热风循环变频风机21换成水泵、预热进气管22换成进水管、预热风进口电磁阀23换成水阀、预热风出风管27换成出水管、预热风排放阀34换成相应的截止阀。

如图3，本发明的高温高湿含尘尾气制取及热回收实验方法，包括以下步骤：

第一步，打开余热利用模块，将尾气进风电磁阀7打开，关闭尾气排放电磁阀18，开启尾气循环电磁阀4，启动尾气风机10，由第一流量计35测量尾气流量，当模拟尾气流量等于设定实验值时，关闭尾气进风电磁阀7；控制器29通过尾气进风温湿度探头11得到尾气进风的温湿度，并控制调节电加热器8加热量和加湿装置的加湿量；通过灰尘探测仪31的读数，由实验人员手动调节加灰控制阀13，控制尾气的含尘量；当尾气各项参数达到预先设定的状态时，开始余热回收实验；

第二步：打开预热风排放阀34，开启预热风进口电磁阀23，开启预热风变频风机21，由预热风进风温度探头24、第二流量计36测量空气进气温度和流量，并在控制器29中显示；预热风由预热风进口25进入余热利用模块3，加热后通过预热风出口26，由预热风出风管27排放；

第三步：实验过程中，尾气排放电磁阀18关闭，根据尾气进风温湿度探头11，控制器29调节电加热器8、加湿器6，根据灰尘探测仪31，实验人员手动调节加灰控制阀13，控制灰尘量，使得含尘浓度相对稳定；

第四步：实验结束时，关闭尾气循环电磁阀4，打开尾气进风电磁阀7，关闭电加热器8，关闭加湿器6，打开尾气排放电磁阀18，尾气经过布袋除尘器20除尘后排放，5分钟后关闭尾气风机10和预热风风机21，结束实验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。