一种热泵联合干燥系统的制作方法

1.本实用新型属于物料干燥技术领域，具体涉及一种热泵联合干燥系统。


背景技术：

2.热风干燥是一种传统的干燥技术，广泛应用于粮食干燥、食品干燥、种子干燥及木材干燥中，具有物料处理量大、操作便捷、成本低廉等优点，但其热效率较低，能耗较大。太阳能热风干燥技术以清洁可再生的太阳能作为热源，以自来水或空气为换热介质，利用太阳辐射将集热器中的换热介质升温，产生蒸汽或热风干燥物料。有些太阳能热风干燥系统，在干燥加热筒内设置电加热器，当阴雨天或太阳光照不足时，利用电热器提高热风的温度，实现热风干燥连续作业。该系统结构简单，但在峰电时段，直接利用电加热器加热空气干燥物料，会导致系统运行成本增高，不利于商业推广。
3.现有干燥系统经干燥室排出的高温高湿尾气中含尘量较大，直接经过换热器回收热量时易发生流道堵塞；高湿环境也会加剧换热管的腐蚀，此外也会降低换热器回收尾气余热的能力。因此，现有热风干燥系统干燥尾气大多选用直排至大气环境，造成大量热能浪费及热污染问题。现有干燥系统的干燥尾气在高湿度环境下除湿效果不彻底，导致再次进入干燥室内的热风湿度与干燥室湿度差距较小，影响物料干燥效率，延长了物料干燥时长。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种热泵联合干燥系统，以解决现有热风干燥系统干燥尾气大多选用直排至大气环境，造成大量热能浪费及热污染的问题。
5.本实用新型采用以下技术方案：一种热泵联合干燥系统，包括：
6.一吸收式热泵系统，其具有依次连通、且形成回路的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，吸收器和发生器之间设置第三循环泵；发生器还外接有供热系统；
7.一热风干燥系统，具有连通设置的电加热器和干燥室，干燥室的气体出口连通至蒸发器，蒸发器的气体出口经冷凝器连通至电加热器；
8.其中，发生器，用于接收供热系统传递来的热量、并将其传递至冷凝器；蒸发器，用于接收干燥室输出的干燥热风、并对其降温；冷凝器，用于接收蒸发器传递来的低温空气、并对其升温后传递给干燥室。
9.进一步的，热风干燥系统的气体出口依次经循环风机、气固分离器和除湿/再生器连通至蒸发器。
10.进一步的，热风干燥系统的气体出口与循环风机之间还连通有一补风旁路，补风旁路上设置有第四调节阀。
11.进一步的，供热系统包括：
12.一太阳能热水系统，其具有依次连通设置、并形成回路的太阳能集热器、水箱和第一循环泵，水箱设有一热水出口；
13.一储热装置，储热装置的充热进口水管连通至太阳能集热器与水箱之间，储热装
置的充热出水管连通至第一循环泵与水箱之间；
14.其中，太阳能集热器，用于收集太阳能热量并储存至储热装置中，还用于经水箱输送至外界。
15.进一步的，水箱的热水出口连通至除湿/再生器的热水进口。
16.进一步的，除湿/再生器内布置换热管，换热管间隙填充硅胶，除湿/再生器上部设有湿气排放阀。
17.进一步的，干燥室上部设置热风排气阀。
18.进一步的，吸收器与水箱连通。
19.本实用新型的有益效果是：
20.1.热风干燥系统采用风机自吸循环送风方式，风源由循环风机提压升温后送至干燥室，再将干燥室中排出的热空气吸入风道成为风源再度循环，加热使用，即实现了余热回收利用，又降低了热空气直排带来的热污染问题。
21.2.该干燥系统设有除湿/再生器，可对干燥室排出的尾气进行深度除湿，提高干燥室回收余热的效率；此外，利用太阳能集热器为除湿/再生器中硅胶再生提供热能，清洁环保。
22.3.将太阳能热水系统与储热系统进行耦合，可保证在太阳能间断或不稳定状态下，干燥系统仍连续运行，持续进行物料干燥。此外，该系统还可为外界提供生活热水或工业用水。
附图说明
23.图1为本实用新型一种热泵联合干燥系统的结构示意图。
24.其中，1.第一调节阀，2.第二调节阀，3.水箱，4.第三调节阀，5.太阳能集热器，6.第一循环泵，7.储热装置，8.第二循环泵，9.冷凝器，10.电加热器，11.干燥室，12.第四调节阀，13.循环风机，14.气固分离器，15.除湿/再生器，16.蒸发器，17.第三循环泵，18.吸收器，19.溶液阀，20.发生器，21.节流阀。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
26.本实用新型提供了一种热泵联合干燥系统，如图1所示，包括吸收式热泵系统和热风干燥系统。其中，吸收式热泵系统具有依次连通、且形成回路的发生器20、冷凝器9、蒸发器16和吸收器18，吸收器18和发生器20之间设置第三循环泵17；发生器20还外接有供热系统，该供热系统用于提供发生器20使用的热源。蒸发器16、吸收器18、发生器20、冷凝器9、节流阀21依次相连，发生器20与吸收器18之间连接第三循环泵17和溶液阀19；冷水进口管道与吸收器18进水口相连，吸收器18出水口连接水箱3低温水进口管道。
27.该热风干燥系统具有连通设置的电加热器10和干燥室11，干燥室11的气体出口连通至蒸发器16，蒸发器16的气体出口经冷凝器9连通至电加热器10。
28.其中，发生器20用于接收供热系统传递来的热量、并将其传递至冷凝器9，冷凝器9加热经蒸发器16传送来的气体，并将该气体作为干燥室11的干燥热风。
29.蒸发器16用于接收干燥室11输出的干燥热风、并对其降温；冷凝器9用于接收蒸发
器16传递来的低温空气、并对其升温后传递给干燥室11。蒸发器16用于对从干燥室11送来的低温气体进行降温，再输送至冷凝器9中，对该低温气体进行升温，升温后气体再送入干燥室11进行干燥。通过将蒸发器16和冷凝器9直接连通这一简单的结构设计，可以促进吸收式热泵系统中的工质对的循环。
30.电加热器10并不是常开状态，当冷凝器9中输出的气体温度达不到目标温度数值时，再打开电加热器10对该气体进行补充加热。电加热器10采用热管加热空气，并在出风口设置温度传感器，温控表采集温度信号来控制晶闸管调功器，晶闸管调功器控制加热器的输出功率。
31.在一些实施例中，热风干燥系统的气体出口依次经循环风机13、气固分离器14和除湿/再生器15连通至蒸发器16。热风干燥系统由电加热器10、干燥室11、第四调节阀12、循环风机13、气固分离器14、除湿/再生器15及附属管件组成。循环风机13采用变频器调速度控制，利用温控器采集干燥室11内的温度，来调节变频器控制风机13的运转速度，形成闭环控制模式。本实用新型的一种热泵联合干燥系统在分离器14和蒸发器16之间串联一组深度除湿装置，该除湿装置能够实现循环除湿和再生，可不间断地除去从干燥室11排出的湿空气中的水分，从而保证进入干燥室中热风的干度。
32.在一些实施例中，热风干燥系统的气体出口与循环风机13之间还连通有一补风旁路，补风旁路上设置有第四调节阀12。当干燥室11内温度未达到设定温度时，循环风机13转速增加，加热器10的输出功率提高；当温度达到要求时，循环风机13转速逐渐减慢，加热器10输出功率降低。
33.在一些实施例中，供热系统包括：
34.一太阳能热水系统，其具有依次连通设置、并形成回路的太阳能集热器5、水箱3和第一循环泵6，水箱3设有一热水出口。太阳能热水系统由第二调节阀2、水箱3、第三调节阀4、太阳能集热器5、第一循环泵6及其附属管件组成，其中第二调节阀2位于第一循环泵6和水箱3之间，第三调节阀4位于水箱3和太阳能集热器5之间。
35.一储热装置7，储热装置7的充热进口水管连通至太阳能集热器5与水箱3之间，储热装置7的充热出水管连通至第一循环泵6与水箱3之间。太阳能集热器5高温热水出口管道与储热装置7充热进口水管相连接，储热装置7充热出口管道连接于第一循环泵6吸入口处。该储热装置7为双流道结构，即充热流道与放热流道相分离，双流道间隙填充储热介质；储热装置7可为显热储热或潜热储热形式，储热介质可为水、混凝土、脂肪酸、石蜡、水合无机盐等相变材料；储热介质的选取需考虑其使用温度与热源温度的匹配程度；例如，当选用相变材料为储热介质时，其相变温度范围优选在50～95℃，以便充分利用相变潜热值，减小储热装置7的体积，提高单位储能密度。储热装置7中内置换热管，换热管可为并联直管式、蛇形管、螺旋管等结构。
36.发生器20经第二循环泵8与储热装置7取热换热流体管道连接，取热流体可选用水、导热油，通过取热流体将储热装置7中存储热量取出输送至发生器20中，作为热泵系统的热源。
37.其中，太阳能集热器5，用于收集太阳能热量并储存至储热装置7中，还用于经水箱9输送至外界。将太阳能热水系统与储热系统进行耦合，可保证在太阳能间断或不稳定状态下，干燥系统仍连续运行，持续进行物料干燥。此外，该系统还可为外界提供生活热水或工
业用水。
38.在一些实施例中，水箱3的热水出口连通至除湿/再生器15的热水进口。除湿/再生器15内的换热管与太阳能水系统的水箱3热水口相连，以实现热水加热换热管除去硅胶吸收的热空气的水份。
39.在一些实施例中，干燥室11上部设置热风排气阀。热风排气阀主要用于排出聚集在干燥室顶部空间由物料干燥过程而析出的水蒸气，具有一定的排湿功能；此外，也具有调节干燥室内部气压的作用。
40.在一些实施例中，除湿/再生器15内布置换热管，换热管间隙填充硅胶，除湿/再生器15上部设有湿气排放阀。湿气排放阀将硅胶因加热析出的水蒸气排出至外界，使硅胶又重新具有除湿能力，达到再生。
41.在一些实施例中，吸收器18与水箱3连通，吸收器18用于为水箱3提供冷水，水箱3用于加热冷水后提供至外界。
42.本实用新型一种热泵联合干燥系统的使用方法为：通过第二循环泵8将从供热系统中取出的高温循环流体输送至发生器20中，作为吸收式热泵的高温热源。吸收式热泵系统加热空气，输送至干燥室11内，干燥室11排出的低温空气再返回吸收式热泵系统升温后再次送入干燥室，实现了余热回收利用，又降低了热空气直排带来的热污染问题。
43.高温热源加热吸收式热泵中的工质对，于是工质对中制冷剂吸热气化，在冷凝器9中凝结成液体，经节流阀21节流降压，进入蒸发器16中吸收热量变为低压蒸汽而后直接进入吸收器18中。发生器20中的吸收剂经溶液阀19降压进入吸收器18中与蒸发器16中的低压蒸汽混合，浓度提高后经第三循环泵17升压后送入发生器中20，循环使用。
44.在干燥室11工作初期，新风由补风旁路经风机13提压后送入管道，经气固分离器14除去绝大多数固体杂质，再进入除湿/再生器15除去空气中水分，再进入蒸发器16中将热量传递至蒸发器16中的制冷剂，降温后的低温空气在冷凝器9中吸收制冷剂排出的热量而升温，高温空气经电加热器10后直接进入干燥室11内，为物料提供烘干热源，从干燥室11排出的低温空气混合新风后再次经风机13升压提温后送入干燥室11烘干物料，循环使用。补风旁路设置第四调节阀12，用于调节新风和循环风的比例。
45.供热系统包括储热装置7和太阳能集热器5。低温水经第一循环泵6提压后送入太阳能集热器5中被加热升温，而后高温热水分两路，一路经第三调节阀4进入水箱3中，将部分热量存储于水箱3，直接向外界提供热水；另一路进入储热装置7中，从而将富余热量存储于储热介质中。
46.实施例一
47.当太阳光照充足时期，经太阳能集热器5加热产生的热水一部分进入水箱3中，为外界提供生活热水或工业用热；另一部分热水进入储热装置7中加热储热介质，降温后的低温热水再次进入太阳能集热器5中被加热。第二循环泵8启动，低温循环换热介质提压后进入储热装置7中从储热介质中取热升温，作为发生器20的加热热源，吸收式热泵机组投入运行。在此模式下，储热装置7的蓄热过程和取热过程同时进行；同时，富余的热量存储于储热介质中。
48.除湿后的低温空气在冷凝器9中被加热至目标温度，而后送入干燥室11加热干燥物料。在干燥前期，经干燥室11排出的干燥热风中含有大量水份和一定的固体杂质，排出的
热风与新风混合后经循环风机13再次升压，经加热后进入干燥室11中干燥物料；在干燥后期，物料含水量较少，从干燥室11排出的低温热风全部回收，经循环风机13后依次进入气固分离器14和除湿/再生器15中除去固体杂质和空气中的水份，再次升温后进入干燥室11中，循环使用。
49.实施例二
50.夜晚时期，第二循环泵8启动，储热装置7进行放热，其放出的热量主要为吸收式热泵提供加热热源，低温热风经冷凝器9升温，干燥物料。此外，储热装置7中存储富余的热量，在第一循环泵6提压下进入水箱3中，为外界提供生活热水或工业用热。
51.实施例三
52.连续阴雨或光照不充足期间，当物料干燥时段处于谷电或平电时段，电加热器10启动，干燥热风的热量全部由电加热器10提供。在此阶段，吸收式热泵处于停机状态，太阳能集热器5产生的较少热量主要存储于储热装置7中。当物料干燥时段处于峰电时段，第二循环泵8启动，储热装置7进入放热模式，吸收式热泵系统开始运行，干燥热风的热量主要由热泵系统提供，当干燥室11所需干燥空气温度超过热泵系统所提供的最高温度时，电加热器10用于对干燥空气二次加热升温。
53.现有大多数干燥系统采用是将干燥室11排出的湿空气经过蒸发器，随着空气温度降至露点温度以下水蒸气凝结析出而除湿，除湿效果受露点温度影响较大，效果有限，而热风湿度最终影响物料干燥的品质。本实用新型的一种热泵联合干燥系统在分离器14和蒸发器16之间串联一组深度除湿装置，该除湿装置能够实现循环除湿和再生，可不间断地除去从干燥室11排出的湿空气中的水分，从而保证进入干燥室中热风的干度。深度除湿装置即循环风机13、气固分离器14和除湿/再生器15。除湿后的干空气依次经过蒸发器16和冷凝器9，升温后进入干燥室11干燥物料，最大限度的实现干燥尾气余热回收，降低干燥能耗。
54.本实用新型的一种热泵联合干燥系统从干燥室11排出的热风尾气依次经过蒸发器16和冷凝器9，即为蒸发器16中制冷剂工质蒸发提供热源，又作为冷却介质冷却冷凝器9中的制冷剂蒸汽，保证热泵工质正常运行，简化了热泵工艺系统，降低初投资。
55.本实用新型一种热泵联合干燥系统的热风干燥系统采用风机自吸循环送风方式，风源由循环风机提压升温后送至干燥室，再将干燥室中排出的热空气吸入风道成为风源再度循环，加热使用，即实现了余热回收利用，又降低了热空气直排带来的热污染问题。本实用新型一种热泵联合干燥系统的干燥系统设有除湿/再生器，可对干燥室排出的尾气进行深度除湿，提高干燥室回收余热的效率；此外，利用太阳能集热器为除湿/再生器中硅胶再生提供热能，清洁环保。本实用新型的一种热泵联合干燥系统，将太阳能热水系统与储热系统进行耦合，可保证在太阳能间断或不稳定状态下，干燥系统仍连续运行，持续进行物料干燥。此外，该系统还可为外界提供生活热水或工业用水。