一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統技術方案

一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統，包括臥式的空氣冷卻器、氣液分離器、空氣加熱器，空氣加熱器內設有板翅換熱組件，空氣冷卻器和氣液分離器組合設置在臥式殼體內，進入系統的高溫空氣分為二路，主管路與空氣加熱器相連接，旁管路與殼體相連接，殼體右側與空氣加熱器冷流進口相連接，空氣加熱器上的熱流出口通過回流管路與進氣接口相連接，空氣加熱器內設有獨立的板翅熱流通道和板翅冷流通道，在主管路上設有開關閥門，在旁管路上設有可自動調節閥門。本發明專利技術結構設計合理、高效節能，空氣阻力低至5kPa以內，而且提高傳熱系數，系統簡潔可靠，同時降低造價和運行費用，使得系統出口空氣質量得到提高，促進發酵穩定生產。

A Fermentation Air Pretreatment System Using Plate-Fin Heat Exchange Technology

【技術實現步驟摘要】
一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統
本專利技術屬于化工生產
，涉及一種壓縮空氣凈化系統，尤其涉及一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統，應用于好氣性發酵的無菌空氣預處理。
技術介紹
好氣性發酵是指微生物發酵過程需要氧氣，用于基質同化、菌體生長和產物代謝。氧氣的來源是空氣，在發酵運行中必須持續提供潔凈、干燥、無雜菌的空氣，此空氣還需要一定的壓力，以克服設備、管道阻力損失、液態深層發酵基質產生的靜壓力和工藝所需罐內壓力。當今，膜技術已廣泛應用于發酵無菌空氣處理，但膜設備要求進口空氣是干燥、干凈的，因此必須通過前置預處理系統進行冷卻除水降濕處理。傳統的前置預處理系統通常是采用循環水、冷凍水兩級冷卻，兩級除水，然后蒸汽加熱的工藝，設備為普通列管式換熱器和旋風分離器。這種傳統的前置預處理系統有以下缺點：1、工藝復雜，阻力損失大；2、設備效率低，冷卻后凝析水去除率低，除濕效果差；3、由于設備效率低，冷卻和加熱的溫差都很大，能耗高。經查，現有專利號200910208228的中國專利《空氣預處理系統》，基本解決了阻力較高的問題，但其空氣加熱熱源采用循環熱水，熱水的熱量來源是系統空氣冷卻器內獨立設置的換熱單元。熱水循環運行需要另行設置一套支持系統，包括熱水儲存桶、水泵及自控裝置、輔助蒸汽加熱裝置和系統自控系統等，其運行費用包括水泵電費、熱水流經換熱設備的除垢清洗費用、自控維護費用等。可見其系統復雜，可靠性不夠高，運行費用也較高。還有，專利號為200920120153.4的中國專利《發酵空氣預處理系統》，其加熱熱源是熱空氣本身，加熱器采用傳統管殼式結構，系統簡潔、可靠性高，發酵生產安全穩定。但在節能減排的要求日益提高的當下，該系統還需改進，特別是阻力損失須進一步降低，為此須在流程工藝和設備結構兩方面進行徹底革新。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種結構設計合理、阻力更低、使用維護更方便的應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統，其特征在于：包括臥式的空氣冷卻器、氣液分離器、空氣加熱器以及內部空氣管路，空氣加熱器內設有板翅換熱組件，空氣加熱器上設有熱流進口和熱流出口，空氣冷卻器和氣液分離器左右組合設置在一臥式的壓力容器殼體內，該殼體的左側開設有進氣接口，右側開設有出氣接口，進入系統的高溫空氣分為二路，其中主管路與空氣加熱器上的熱流進口相連接，旁管路與殼體左側的進氣接口相連接，殼體右側的出氣接口通過法蘭與空氣加熱器的左側的冷流進口相連接，空氣加熱器上的熱流出口通過回流管路與殼體左側的進氣接口相連接，空氣加熱器的右側開設有系統出氣口，在空氣加熱器內設有獨立的板翅熱流通道和板翅冷流通道，主管路進入的高溫空氣經過空氣加熱器板翅熱流通道放熱后從熱流出口經回流管路進入空氣冷卻器中，經空氣冷卻器和氣液分離器處理后的濕冷空氣從空氣加熱器的左側的冷流進口經板翅冷流通道換熱后從空氣加熱器右側的系統出氣口排出，在主管路上設有開關閥門，在旁管路上設有可調節的閥門。作為改進，所述板翅換熱組件是由若干翅片板、平板依次間隔連續疊合而成，其中翅片板采用平直翅片形式，且位于平板上下兩側相鄰的二塊翅片板的方向正交設置，翅片板上下兩面為截面呈矩形波的空氣通道，翅片板的非通道兩側用封條封堵，這樣形成相鄰的、獨立的、互不混合的板翅熱流通道和板翅冷流通道。進一步，所述空氣加熱器上的熱流進口和熱流出口分別開設在空氣加熱器的上端面右側和左側，板翅熱流通道通過分隔密封條分隔成對應于空氣加熱器的熱流進口和熱流出口的二個，二個板翅熱流通道的底部相通，從空氣加熱器熱流進口進入的高溫空氣經第一板翅熱流通道，向下在底部折流，向上進入第二板翅熱流通道，然后從熱流出口進入回流管路。再進一步，所述翅片板采用0.2～0.3mm厚的鋁板壓制翅片板，封條與平板之間采用粘結固定或者采用鉚釘固定，翅片板與平板之間采用鉚釘固定，并逐層鉚接、疊加，翅片板兩側非通道與封條之間采用粘結固定，板翅換熱組件的外部用框架壓緊，框架采用槽鋼加螺桿的形式。再改進，所述空氣冷卻器是由若干組沿殼體長度方向豎直設置的換熱單元組成，每組換熱單位包括筒狀的翅片換熱管，翅片換熱管豎直于殼體的長度方向設置，翅片換熱管的上下兩端開口處設有上管箱和下管箱，上管箱和下管箱分別伸出殼體外，上管箱上可拆卸地蓋設有焊接有進水接管和出水接管的上蓋板，下管箱的下端可拆卸地蓋設有焊接有排污接管的下蓋板。進一步，所述上管箱是由焊接在翅片換熱管上的矩形接管、矩形管板、矩形法蘭和管程分隔板組成，矩形管板焊接固定在矩形接管內，矩形管板的平面長、寬尺寸都小于筒體直徑，其厚度在12～20mm之間，冷卻水從上蓋板的進水接管進入上管箱、換熱管內部、下管箱、再向上經換熱管內部、上管箱，最后從出水接管引出，殼體底部開設有供換熱單元冷卻后產生的冷凝液排出的第一排液口。再進一步，所述下管箱與上管箱對稱設置，下管箱的結構與上管箱基本相同，不同之處在于下管箱的管程分隔板比上管箱的管程分隔板少一塊，管程分隔板是根據管程數設定，如果管程數是2，則下管箱內沒有分隔板。再進一步，所述上蓋板和下蓋板為對稱設置的矩形蓋板，上蓋板和下蓋板密封蓋設在上管箱和下管箱的上端和下端，上蓋板和下蓋板通過螺栓與上管箱和下管箱上的矩形法蘭可拆卸地連接固定。進一步，所述氣液分離器設置在殼體內位于空氣冷卻器的右側，氣液分離器包括多個分離單元管，分離單元管沿殼體的長度方向水平均布在空氣流經的圓截面上，殼體底部設有供濕空氣經凝聚、離心沉降后產生的液滴排出的第二排液口。最后，所述分離單元管內含導流和穩流裝置，分離單元管的末端設有出氣接口和排液接口，排液接口排出的液滴最終從第二排液口排出殼體，排氣口排出的飽和濕空氣最終從出氣接口排出。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：空氣加熱器內的翅換熱器組件通過粘結、鉚釘的方式裝配，使得裝配方便、結構牢固，同時減少接觸熱阻；翅片板采用0.2～0.3mm厚的鋁板壓制翅片板，翅片板的金屬壁熱阻極小，冷熱流通道相鄰且互不混合，板翅換熱器結構緊湊，其比表面積(單位體積的換熱面積)可達1000～2500m2/m3，傳熱系數高，空氣阻力極小；空氣冷卻器與氣液分離器組合在一個殼體內，前后布置，可降低制造成本、減小空氣阻力；空氣冷卻器上設計了矩形管箱結構，并設置可拆卸的上下蓋板，便于清洗、維護。本專利技術結構設計合理、更加高效節能，對比傳統空氣預處理系統，本系統空氣阻力低至5kPa以內，而且傳熱系數更高；加熱器、分離器無需維護，系統維護費用極低；系統工藝簡潔，可靠性好，阻力損失極低，出口空氣質量穩定，可促進發酵安全生產，促進節能減排工作。附圖說明圖1是本專利技術提供的發酵空氣預處理系統的結構示意圖；圖2是圖1中的空氣冷卻器沿A-A線的剖視圖；圖3是圖1中氣液分離器的進口端沿B-B線的剖視圖；圖4是圖1空氣加熱器的縱向剖視圖；圖5是板翅換熱器組件中的翅片板、平板、封條分列組合示意圖；圖6是翅片板與平板、封條鉚接示意圖；圖7是板翅換熱器組件外部框架示意圖；圖8是圖7的側視圖。具體實施方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。如圖1～8所示，一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統(或者裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統，其特征在于：包括臥式的空氣冷卻器、氣液分離器、空氣加熱器以及內部空氣管路，空氣加熱器內設有板翅換熱組件，空氣加熱器上設有熱流進口和熱流出口，空氣冷卻器和氣液分離器左右組合設置在一臥式的壓力容器殼體內，該殼體的左側開設有進氣接口，右側開設有出氣接口，進入系統的高溫空氣分為二路，其中主管路與空氣加熱器上的熱流進口相連接，旁管路與殼體左側的進氣接口相連接，殼體右側的出氣接口通過法蘭與空氣加熱器的左側的冷流進口相連接，空氣加熱器上的熱流出口通過回流管路與殼體左側的進氣接口相連接，空氣加熱器的右側開設有系統出氣口，在空氣加熱器內設有獨立的板翅熱流通道和板翅冷流通道，主管路進入的高溫空氣經過空氣加熱器板翅熱流通道放熱后從熱流出口經回流管路進入空氣冷卻器中，經空氣冷卻器和氣液分離器處理后的濕冷空氣從空氣加熱器的左側的冷流進口經板翅冷流通道換熱后從空氣加熱器右側的系統出氣口排出，在主管路上設有開關閥門，在旁管路上設有可調節的閥門。

【技術特征摘要】
1.一種應用板翅換熱技術的發酵空氣預處理系統，其特征在于：包括臥式的空氣冷卻器、氣液分離器、空氣加熱器以及內部空氣管路，空氣加熱器內設有板翅換熱組件，空氣加熱器上設有熱流進口和熱流出口，空氣冷卻器和氣液分離器左右組合設置在一臥式的壓力容器殼體內，該殼體的左側開設有進氣接口，右側開設有出氣接口，進入系統的高溫空氣分為二路，其中主管路與空氣加熱器上的熱流進口相連接，旁管路與殼體左側的進氣接口相連接，殼體右側的出氣接口通過法蘭與空氣加熱器的左側的冷流進口相連接，空氣加熱器上的熱流出口通過回流管路與殼體左側的進氣接口相連接，空氣加熱器的右側開設有系統出氣口，在空氣加熱器內設有獨立的板翅熱流通道和板翅冷流通道，主管路進入的高溫空氣經過空氣加熱器板翅熱流通道放熱后從熱流出口經回流管路進入空氣冷卻器中，經空氣冷卻器和氣液分離器處理后的濕冷空氣從空氣加熱器的左側的冷流進口經板翅冷流通道換熱后從空氣加熱器右側的系統出氣口排出，在主管路上設有開關閥門，在旁管路上設有可調節的閥門。2.根據權利要求1所述的發酵空氣預處理系統，其特征在于：所述板翅換熱組件是由若干翅片板、平板依次間隔連續疊合而成，其中翅片板采用平直翅片形式，且位于平板上下兩側相鄰的二塊翅片板的方向正交設置，翅片板上下兩面為截面呈矩形波的空氣通道，翅片板的非通道兩側用封條封堵，這樣形成相鄰的、獨立的、互不混合的板翅熱流通道和板翅冷流通道。3.根據權利要求2所述的發酵空氣預處理系統，其特征在于：所述空氣加熱器上的熱流進口和熱流出口分別開設在空氣加熱器的上端面右側和左側，板翅熱流通道通過分隔密封條分隔成對應于空氣加熱器的熱流進口和熱流出口的二個，二個板翅熱流通道的底部相通，從空氣加熱器熱流進口進入的高溫空氣經第一板翅熱流通道，向下在底部折流，向上進入第二板翅熱流通道，然后從熱流出口進入回流管路。4.根據權利要求3所述的發酵空氣預處理系統，其特征在于：所述翅片板采用0.2～0.3mm厚的鋁板壓制翅片板，封條與平板之間采用粘結固定或者采用鉚釘固定，翅片板與平板之間采用鉚釘固定，并逐層鉚接、疊加，翅片板兩側非通道與封條之間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸飛浩，岑文學，陸寧洲，
申請(專利權)人：陸飛浩，
類型：發明
國別省市：浙江,33