Warmteterugwinning bij droogprocessen

Drogers komen in de industrie voor in allerlei soorten en maten, zowel wat betreft droogtechniek als wat betreft de temperatuur waarop gedroogd wordt. Bij direct verwarmde drogers wordt veelal omgevingslucht verwarmd en met behulp van ventilatoren geforceerd door of langs het product geblazen. De lucht neemt vocht op en het product wordt gedroogd. Door het verdampen van vocht uit het product neemt de temperatuur van de lucht af, maar neemt het vochtgehalte toe bij een gelijkblijvende enthalpie. Deze vochtige lucht wordt veelal ongebruikt naar buiten geblazen.

Conventioneel droogproces

Onderstaand Mollier diagram geeft een eenvoudig droogproces weer, waarbij met warme lucht een product wordt gedroogd. Buitenlucht (1) wordt verwarmd tot de gewenste temperatuur (2) en toegevoerd aan de droger. Met de verwarmde lucht (2) wordt gedroogd waarbij de enthalpie gelijk blijft en vocht uit het product wordt opgenomen. Hierdoor neemt de temperatuur van de lucht af en neemt het vochtgehalte toe. De vochtige lucht uit de droger (3) wordt afgevoerd naar buiten.
Conventioneel droogproces

Directe warmte uitwisseling

De vochtige lucht uit de droger bevat veel energie. Deze warmte kan worden benut om de ingaande lucht voor te verwarmen. Deze uitwisseling van energie kan plaatsvinden met behulp van een lucht-lucht wisselaar. Door uitwisseling van warmte is er minder energie nodig om de omgevingslucht te verwarmen, omdat deze al voorverwarmd is. De uitwisseling van warmte wordt gelimiteerd door het temperatuurverschil van de twee stromen. Onderstaand Mollier diagram geeft het droogproces met warmteterugwinning weer.
Droogproces met warmteterugwinning
De omgevingslucht (1) wordt voorverwarmd in de lucht/lucht warmtewisselaar (1’). De voorverwarmde lucht wordt vervolgens op conventionele wijze verder verwarmd tot de gewenste temperatuur (2). Met de verwarmde lucht (2) wordt gedroogd waarbij de enthalpie gelijk blijft en vocht uit het product wordt opgenomen (3). De vochtige lucht uit het droogproces (3) wordt in de lucht/lucht warmtewisselaar afgekoeld tot het dauwpunt (4) waarbij energie vrijkomt. Daarna wordt de lucht verder afgekoeld (5) waardoor het vocht in de gasfase condenseert en er nog meer energie vrijkomt. De afgekoelde en ontvochtigde lucht (5) wordt vervolgens naar buiten geblazen.

Omdat de uitgaande luchttemperatuur van de droger over het algemeen vrij laag is, kan de ingaande lucht slechts beperkt worden opgewarmd. Er kan meer energie uit de uitgaande lucht worden benut door het toepassen van een warmtepomp.

Warmte uitwisseling door middel van een warmtepomp

Met een warmtepomp is het mogelijk om de uitgaande luchtstroom verder af te koelen en zo meer warmte terug te winnen. De warmtepomp gebruikt de verdamper om energie uit de vochtige luchtstroom te onttrekken. Door middel van de compressor wordt het temperatuurniveau van de restwarmte opgewaardeerd en afgegeven in de condensor van de warmtepomp. Deze energie kan gebruikt worden om de lucht die de droger ingaat te verwarmen. Het voordeel van deze techniek is dat de hoeveelheid warmteterugwinning niet afhankelijk is van het temperatuurverschil van de twee stromen, omdat de compressor de restwarmte in temperatuur verhoogt. Het rendement van de warmtepomp is echter wel afhankelijk van het temperatuurverschil. Lees meer over het toepassen van warmtepompen op onze website www.industrialheatpumps.nl.