Industrial Heat Pumps

 

Droogprocessen

Droogprocessen komen in de industrie voor in allerlei soorten en maten, zowel wat betreft droogtechniek als wat betreft de temperatuur waarop gedroogd wordt. Lucht wordt verwarmd met stoom, aardgas of warm water, en stroomt vervolgens door het product. De energie in de warme lucht wordt gebruikt om water te verdampen. Deze vochtige lucht bevat veel restwarmte. Normaal wordt de lucht uitgestoten naar de omgeving of ontvochtigd. Met een warmtepomp is het echter mogelijk warmte uit de verzadigde afvoerlucht van een droger te onttrekken. Door het afkoelen van de afvoerlucht zal het vocht uit deze lucht condenseren. Door de condens af te voeren, wordt de lucht gedroogd. De onttrokken warmte kan vervolgens worden afgegeven aan deze gedroogde lucht en worden hergebruikt in het droogproces. De combinatie van het opwarmen van de drooglucht en het onttrekken van warmte en vocht uit de afvoerstroom maken de warmtepomp ideaal om toe te passen in een droger. In het hieronder genoemde voorbeeldproject wordt de zogenaamde warmtepompdroger in meer detail beschreven. In de condensor wordt de vochtige lucht afgekoeld en ontvochtigd. Deze energie wordt met de warmtepomp opgewaardeerd naar een hoger temperatuurniveau, waarmee vervolgens de droger wordt verwarmd.

Het conventionele droogproces

dryer conventional NLIn de afbeelding hiernaast is een veel voorkomend droogproces weergegeven. Dit proces is ook ingetekend in onderstaand Mollier-diagram. Hete lucht (1) van in dit geval 70 °C wordt in de droger over een productband gecirculeerd. Hierbij wordt de warmte uit de lucht benut om vocht te verdampen. De temperatuur van de lucht neemt af, terwijl het vochtgehalte toeneemt. De afgekoelde vochtige lucht (2) wordt vervolgens gedeeltelijk naar buiten geblazen, echter het merendeel wordt gerecirculeerd in de droger. Ter compensatie van de afgevoerde vochtige lucht wordt droge buitenlucht (3) aangezogen en voorverwarmd (4), waarna deze lucht wordt gemengd met de circulatielucht in de droger. Het mengsel (5) wordt vervolgens verwarmd tot de gewenste procestemperatuur (1).

De vochtige lucht die wordt afgevoerd, bevat een grote hoeveelheid energie. Het temperatuurniveau van deze lucht is echter te laag om de warmte nuttig te kunnen hergebruiken in de droger. Door het toepassen van een warmtepomp kan de restwarmte uit de vochtige lucht worden opgewaardeerd naar een hoger temperatuurniveau, zodat deze wel nuttig kan worden ingezet voor het verwarmen van de droger.
Mollier diagram conventionele droger

Droger met warmtepomp

dryer heat pump NLHiernaast is een droogproces weergegeven, dat verwarmd wordt door middel van een warmtepomp. Ook dit proces is ingetekend in een Mollierdiagram, zie hieronder. Hierbij is de warmtewisselaar die zich in de droger bevindt, vervangen door de condensor (de warme zijde) van de warmtepomp. Het luchtafvoerkanaal is verbonden met het luchttoevoerkanaal. In dit verbindingskanaal is de verdamper (koude zijde) van de warmtepomp geplaatst.

Hete lucht (1) wordt in de droger over een productband gecirculeerd. De temperatuur van de lucht neemt af, terwijl het vochtgehalte toeneemt. Ongeveer 1/3e deel van de afgekoelde vochtige circulatielucht (2) wordt via de luchtuitlaat over de verdamper gecirculeerd. In de verdamper koelt de lucht af tot het dauwpunt (3) en wordt vervolgens verder gekoeld, zodat de lucht wordt ontvochtigd. De afgekoelde ontvochtigde lucht (4) wordt vervolgens gemengd met de circulatielucht in de droger. Het mengsel (5) wordt in de condensor verwarmd tot de gewenste procestemperatuur (1) en kan opnieuw vocht opnemen in de droger.

In theorie kan een droger op deze manier volledig gesloten worden gemaakt, waardoor het droogproces onafhankelijk is van de buitencondities. Echter, het kan is sommige gevallen wel gewenst zijn om een kleine verversing met buitenlucht plaats te laten vinden.
Mollier diagram droger met warmtepomp

Lees meer