CN102788493A - 一种燃气机驱动的热泵干燥装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃气机驱动的热泵干燥装置，它包括由燃气机驱动的压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器首尾相接而成的热泵循环系统以及风机、干燥室、气/气换热器、废热回收装置和两个三通阀，所述风机的进风口接第一三通阀的a口，出风口依次经干燥室、蒸发器的外部风套、冷凝器的外部风套接第一三通阀的b口，第二三通阀的a口接气/气换热器的内管的一端，b口接燃气机的排气口，c口接废热回收装置，所述气/气换热器的外部风套的两个接口分别接第一三通阀的a口和c口。本发明利用燃气机烟气的废热对由冷凝器加热过的干燥介质进行二次加热，不仅提高了干燥介质的温度，扩大了本装置的应用范围，而且提高了一次能源利用率。

Description

一种燃气机驱动的热泵干燥装置
技术领域
本发明涉及一种采用燃气机驱动的热泵烘干含水物料的装置，属加热技术领域。
背景技术
热泵干燥装置因具有能源效率高的优点，在低温干燥领域有着很强的综合竞争力。与电力热泵干燥装置相比，以天然气这种绿色能源为燃料的燃气热泵干燥装置不仅在节约能源、减少大气污染、改善城市环境质量、提高电力负载率方面具有明显的优势，还可以平衡燃气季节性峰谷，提高燃气管网利用率，降低供气综合成本，因而研发燃气热泵干燥装置具有显著的经济效益和社会效益。
然而目前的热泵干燥装置在干燥介质温度较低（0~60℃）时，与其它干燥方式相比有较大优势，而当要求的干燥介质温度较高时，完全靠热泵冷凝器加热干燥介质有一定的难度，此时必须通过提高压缩机的压比来提高压缩机的排气温度。这不仅会对压缩机产生负面影响，而且会使热泵系统的能源效率大幅下降，热泵的成本明显上升。通过添加辅助加热系统，对由冷凝器加热过的干燥介质进行二次加热也可以提高介质温度，但这样必然会导致能源消耗的显著增加。因此，如何在不增加能耗的前提下，提高燃气热泵干燥装置的干燥介质温度成为有关技术人员目前所面临的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种改进的由燃气机驱动的热泵干燥装置，在不增加能耗的同时，提高干燥介质温度。
本发明所述问题是由以下技术方案实现的：
一种燃气机驱动的热泵干燥装置，构成中包括由燃气机驱动的压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器首尾相接而成的热泵循环系统以及风机、干燥室、气/气换热器、废热回收装置和两个三通阀，所述风机的进风口接第一三通阀的a口，出风口依次经干燥室、蒸发器的外部风套、冷凝器的外部风套接第一三通阀的b口，第二三通阀的a口接气/气换热器的内管的一端，b口接燃气机的排气口， c口接废热回收装置，所述气/气换热器的外部风套的两个接口分别接第一三通阀的a口和c口。
上述燃气机驱动的热泵干燥装置，所述废热回收装置包括水/水换热器和气/水换热器，所述水/水换热器的内管接燃气机的冷却循环水，其外部水套一端接冷水水源，一端经气/水换热器的外部水套向外提供生活热水，所述气/水换热器的内部气道接第二三通阀的c口。
本发明利用燃气机烟气的废热对由冷凝器加热过的干燥介质进行二次加热，不仅提高了热泵干燥系统中干燥室进口处干燥介质的温度，扩大了热泵干燥装置的应用范围，而且提高了一次能源利用率。当燃气机的热效率为30%，燃气机热泵干燥的COP（能量与热量之间的转换比率，简称能效比）为4.1，燃气机的废热综合回收率为60%时，本装置的一次能源利用率为165%。此外，在本装置刚启动时，可以先利用烟气对干燥介质进行加热，使装置的预热时间减少70%以上，从而缩短了整个干燥过程需要的时间。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明在干燥室进口的干燥介质温度要求较低时工作过程示意图；
图3是本发明在干燥室进口的干燥介质温度要求较高时工作过程示意图。
图中各标号为：1、压缩机，2、冷凝器，3、节流阀，4、蒸发器，5、风机，6、干燥室，7、气/气换热器，8、第二三通阀，9、燃气机，10、水/水换热器，11、气/水换热器，12、第一三通阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括由压缩机1、冷凝器2、节流阀3和蒸发器4组成的热泵循环系统；由风机5、干燥室6、第一三通阀12和必要的管路组成的干燥介质循环系统；由气/气换热器7，第二三通阀8, 水/水换热器10，气/水换热器11组成的热量回收循环系统。
本装置根据热泵干燥系统中干燥室进口处的干燥介质温度要求的高低分为以下两种工作状态：
1、干燥室进口的干燥介质温度要求较低
当干燥室进口要求的干燥介质温度较低时，依靠热泵的冷凝器2加热干燥介质可以达到所需温度，不需要使用烟气进一步加热干燥介质，第二三通阀8、第一三通阀12与气/气换热器7相连的接口均关闭。此时的干燥循环为最基本的循环，使用本装置在干燥物料的同时可以产生一定量的生活热水。
以下为在该状态时本装置的工作过程：
燃气机9通过联轴器与压缩机1相连，将燃气送入燃气机9，由燃气机9把燃气燃烧后释放的热能转化成动力来驱动热泵系统的压缩机1。制冷剂蒸汽经压缩机1压缩后在冷凝器2中冷凝放热，经节流阀3节流变成液态，温度降低，然后在蒸发器4中吸热蒸发，制冷剂蒸汽被吸入压缩机1，完成制冷剂循环。进入蒸发器4的含湿量较高的热干燥介质被冷凝去湿，变成含湿量较低的冷干燥介质进入冷凝器2被加热成含湿量较低的热干燥介质，由风机5吹入干燥室6，带走被干燥物料的水分后成为含湿量较高的热干燥介质进入蒸发器4，完成干燥介质循环。冷水依次通过水/水换热器10、气/水换热器11完成废热回收。
而且在本装置启动时，为了减少加热干燥介质的时间，在装置运转时，可以适当调节第二三通阀8和第一三通阀12，使烟气流经气/气换热器7对干燥介质进行加热。当达到所需温度时，调节第二三通阀8和第一三通阀12，使烟气只经过气/水换热器11加热生活热水。
2、干燥室进口的干燥介质温度要求较高
    当干燥室进口的干燥介质温度要求较高时，完全靠热泵冷凝器2加热干燥介质有一定难度或者达不到所需温度，需要使用烟气对干燥介质进行进一步的加热，第二三通阀8和第一三通阀12与气/气换热器7相连的接口均开启。
在此情况下，经蒸发器4冷凝去湿后的低温低湿干燥介质进入冷凝器2被加热，然后流经第一三通阀12进入气/气换热器7进一步加热，达到要求的温度后由风机5吹入干燥室6，带走被干燥物料的水分后成为含湿量较高的热干燥介质进入蒸发器4，完成干燥介质循环。冷水通过水/水换热器10、气/水换热器11完成废热回收。在运行过程中通过调节第二三通阀8的开度调节进入气/气换热器7和气/水换热器11的烟气流量，从而达到控制干燥介质温度的目的。
该装置的制冷剂可以是氟利昂或二氧化碳，当制冷剂为二氧化碳时冷凝器为气体冷却器。干燥介质可以是空气，也可以是惰性介质（如氮气、二氧化碳、氩气、氦气、氢气等）。

Claims (2)

1.一种燃气机驱动的热泵干燥装置，其特征是，它包括由燃气机驱动的压缩机（1）、冷凝器（2）、节流阀（3）、蒸发器（4）首尾相接而成的热泵循环系统以及风机（5）、干燥室（6）、气/气换热器（7）、废热回收装置和两个三通阀；所述风机（5）的进风口接第一三通阀（12）的a口，出风口依次经干燥室（6）、蒸发器（4）的外部风套、冷凝器（2）的外部风套接第一三通阀（12）的b口，第二三通阀（8）的a口接气/气换热器（7）的内管的一端，b口接燃气机（9）的排气口， c口接废热回收装置，所述气/气换热器（7）的外部风套的两个接口分别接第一三通阀（12）的a口和c口。
2.根据权利要求1所述的燃气机驱动的热泵干燥装置，其特征在于，所述废热回收装置包括水/水换热器（10）和气/水换热器（11），所述水/水换热器（10）的内管接燃气机（9）的冷却循环水，其外部水套一端接冷水水源，一端经气/水换热器（11）的外部水套向外提供生活热水，所述气/水换热器（11）的内部气道接第二三通阀（8）的c口。
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