CN107782125B - 一种自适应、自调节式热泵热风炉系统 - Google Patents

一种自适应、自调节式热泵热风炉系统 Download PDF

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Abstract

一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，用于提供粮食烘干用烘干塔所需的热风、并对烘干作业中产生的余热风进行处理，设有热风制备端及余热风处理端，经由热风制备端制备的热风通过送风管道、经由烘干塔的进风口送入烘干塔内；由烘干塔烘干作业产生的余热风通过排风管道、经由烘干塔的出风口送至余热风处理端；送至余热风处理端的余热风经由与送至余热风处理端的新风进行热处理后，形成第一次处理风；所述第一次处理风经由比例阀后呈两路输送，第一路经由排气管路排出大气；第二路经由回风管路输送至热风制备端的进风端，作为制备热风的风源。本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，便于粮食安全以及质量与周期保证的储备。

Description

一种自适应、自调节式热泵热风炉系统
技术领域
本发明属于粮食烘干领域，具体涉及一种自适应、自调节式热泵热风炉系统。
背景技术
近年来，我国粮食烘干机械设备行业获得快速的发展，但整体上还是处于市场比较混乱，产品技术落后，企业创新能力差、研发能力较弱，一次性购置成本偏高等阶段，亟需从政策法规、市场层面、技术层面等，推动烘干机行业持续健康和有序发展。“及时烘干，安全入仓”是粮食生产全程机械化解决耕耙播收后的最后一个关键环节，既能起到确保粮食安全的作用，又能得到有效提高粮食品质的功效。现有粮食烘干机大部分采用柴油、谷壳等作为燃料，环境污染重、烘干效率低、安全性能差，对农业安全生产及人身安全保障都存在着很大的隐患，进行替代改造迫在眉睫。
热泵热风炉因为节能、环保、安全、智能等众多优点，已广泛地取代锅炉，在采暖、热水、烘干等行业突飞猛进地发展，热泵式热风炉通过吸收空气中的免费热量，从而达到通过热泵热风机升温，保证进入粮食烘干塔风温能最高达到70度，代替热风锅炉，为粮食烘干塔提供热源，不仅实现污染物零排放，还比燃油烘干节省费用50％以上，促进企业节本增收、绿色发展。设备操作方便，不需要人员蹲守，节省了人力成本。但是现在市场上推广的热泵热风炉处于刚推广阶段，还有好多创新技术需要创新和突破。
目前市场上的热泵热风炉主要需要提高的项目有：1、大量高温高湿的热风被排放，从而导致大量的热量浪费。2、当夏季环境温度高于28度，相对温度超过80％时，此时当出风温度为60度是，出风的相对湿度大于15％，对粮食烘干会产生不利的影响。3、当环境温度低于5度时，空气中的湿度较大，容易在蒸发器上结上厚厚的霜层，从而导致机组不能正常换热，机组出现故障停机。4、烘干塔排出很多废尘，不易进行收集。
申请号为：201620783013.5的实用新型申请，公开了一种“粮食干燥塔的热风炉”，燃烧器与炉体的主燃烧室的接口连接，该接口上部的主燃烧室内有前拱，主燃烧室底部埋设二次送风管，二次送风管上铺隔热保温层，在隔热保温层上有高温耐火料层，三次送风箱位于主燃烧室底部，三次风管与三次送风箱连接，在主燃烧室与烟气燃烧室之间横向设置后拱，在后拱的根部与炉底交接处设置除尘绞龙，在沉灰室底部设置清灰口，主燃烧室有观察口二，在烟气燃烧室内设有压力传感器，在烟桥设有温度传感器。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其技术方案具体如下：
一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，用于提供粮食烘干用烘干塔所需的热风、并对烘干作业中产生的余热风进行处理，其特征在于：
在所述系统内设有热风制备端及余热风处理端，
经由热风制备端制备的热风通过送风管道、经由烘干塔的进风口送入烘干塔内；
由烘干塔烘干作业产生的余热风通过排风管道、经由烘干塔的出风口送至余热风处理端；
送至余热风处理端的余热风经由与送至余热风处理端的新风进行热处理后，形成第一次处理风；
所述第一次处理风经由比例阀后呈两路输送，第一路经由排气管路排出大气；第二路经由回风管路输送至热风制备端的进风端，作为制备热风的风源；
通过以上送风管道与排风管道的设置形成半闭式粮食烘干系统；
所述热风制备端由压缩机、冷凝器、蒸发器、气液分离器及相应的连接管道形成的热力循环系统构成，
所述制备热风的风源送至冷凝器所在的空间，经由冷凝器热交换后，再由管道输送至烘干塔进风口，供粮食烘干用；
所述的第一次处理风经由比例阀后呈三路输送，
第一路经由排气管路排出大气；
第二路经由回风管路输送至热风制备端的进风端；
第三路通过管道输送至蒸发器的进风口，与通过管道输送至蒸发器进风口的大气构成并联供风，避免温度过低情况下蒸发器工作时的结霜现象；
在所述的余热风处理端设有紊流热回收器，
所述紊流热回收器设有新风进风口、回风进风口、大气排风口及回风送风口；
新风通过管路输送入新风进风口；
由烘干塔烘干作业产生的余热风通过管路连接至回风进风口，经由回风进风口输送至紊流热回收器；
经由紊流热回收器处理后的风，一部分经由大气排风口管路排出大气；另一部分经由回风送风口管路输送至热风制备端的进风端；
在紊流热回收器的新风进风口与新风端间设有水表冷器，
新风经由水表冷器的进风口进入水表冷器换热后，再通过水表冷器的出风口管路连接至紊流热回收器的新风进风口；
所述水表冷器用于对新风进行换热，实现对高温高湿进风的除湿以及对低温进风的预热。
根据本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于：
所述压缩机与冷凝器设于一个箱体内，所述制备热风的风源送至箱体内，经由与箱体内压缩机散热的空气混同后，通过冷凝器完成换热作业。
根据本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于：
在烘干塔的出风口与紊流热回收器的回风进风口之间设有旋转除尘器及相应管路，
烘干塔出风口管路连接至旋转除尘器的进风口；
经由旋转除尘器除尘后的余热风，通过旋转除尘器的出风口管路输送至紊流热回收器的回风进风口。
根据本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于形成下述闭式工作路径：
S1：新风经由水表冷器换热后，输送至紊流热回收器，与经由烘干塔烘干作业产生的余热风在紊流热回收器内完成紊流后，形成第一次处理风，
S2：第一次处理风呈两路输送，第一路经由排气管路排出大气；第二路经由回风管路输送至冷凝器换热所在的空间；
S3：开启冷凝器所在的热力循环系统，对送入冷凝器所在的空间风进行换热处理，形成烘干用风输送至烘干塔；
S4：进入烘干塔的风经由烘干作业后形成余热风，进入旋转除尘器进行除尘后，送至紊流热回收器。
根据本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于：
步骤S2中，第一路经由排气管路排出大气，具体包括如下：
设置排气管路为并联设置的两路，一路通向大气，另一路通向蒸发器的进风口；
当环境温度大于等于3℃时，进入排气管路的风排入大气；
当环境温度小于3℃时，进入排气管路的风比例调节后，一部分排入大气，另一部分输送至蒸发器的进风口。
本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，
首先，采用紊流热回收技术，将通过烘干塔的35度左右的高焓值的湿热空气与通过水表冷器的18度左右的干燥冷风进行紊流换热，从而将35度的高湿热风热回回收降为23度，18度左右的干燥冷风升高到30度。通过此项技术，能将制热能力提升30％左右，机组的功率却增加，节能效果更明显。
其次，当环境温度低于3摄氏度时，蒸发器如果直接从室外环境吸收热量，蒸发器表面会出现结霜，从而机组不能正常运行。通过外部的，将紊流热交换后的23度左右的空气送给蒸发器，机组的蒸发温度会大幅提高，蒸发器表面不但不会出现结霜的现象，机组的制热能力也能大幅提高。
再次，采用水表冷器预热低温热风技术，将地下水中的热量充分回收到需加热的冷风中，提高低环境温度时，机组的制热能力。在夏季高温高湿时，通过水表冷器对高温热风进行除湿，保证送入烘干塔的高温热风湿球相对湿度低于12％，同时由于进入冷凝器的风为除湿后的相对干燥的空气，空气密度变低，这样通过冷凝器的热风温度会进一步提高；其中，水泵根据变工况的各种要求，创新出变频水泵智能控制方案，满足在变工况机组能高效、安全运行。
然后，采用旋转除尘技术，将烘干塔出来的灰尘进行集中处理收集，提高进入蒸发器的风的洁净度，同时由于灰尘回收，可以有效地减少对大气的固体污染。
最后，进风腔经过压缩机所在的制冷系统箱体，能对压缩机进行有效散热，同时对进入冷凝器的进风进行预升温。
综上所述，本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，提供了一套综合考虑热浪浪费、温度、湿度以及灰尘几种因素的、用于粮食烘干的系统，便于粮食安全以及质量与周期保证的储备。
附图说明
图1为本发明的烘干用风行走路径示意图；
图2为本发明的具体结构示意图；
图3为本发明的工作路径步序图。
具体实施方式
下面，根据说明书附图和具体实施方式对本实用新型的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统作进一步具体说明。
如图1、2所示的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，用于提供粮食烘干用烘干塔所需的热风、并对烘干作业中产生的余热风进行处理，其特征在于：
在所述系统内设有热风制备端及余热风处理端，
经由热风制备端制备的热风通过送风管道、经由烘干塔的进风口送入烘干塔内；
由烘干塔烘干作业产生的余热风通过排风管道、经由烘干塔的出风口送至余热风处理端；
送至余热风处理端的余热风经由与送至余热风处理端的新风进行热处理后，形成第一次处理风；
所述第一次处理风经由比例阀后呈两路输送，第一路经由排气管路排出大气；第二路经由回风管路输送至热风制备端的进风端，作为制备热风的风源；
通过以上送风管道与排风管道的设置形成半闭式粮食烘干系统。
所述热风制备端由压缩机、冷凝器、蒸发器、气液分离器及相应的连接管道形成的热力循环系统构成，
所述制备热风的风源送至冷凝器所在的空间，经由冷凝器热交换后，再由管道输送至烘干塔进风口，供粮食烘干用；
所述的第一次处理风经由比例阀后呈三路输送，
第一路经由排气管路排出大气；
第二路经由回风管路输送至热风制备端的进风端；
第三路通过管道输送至蒸发器的进风口，与通过管道输送至蒸发器进风口的大气构成并联供风，避免温度过低情况下蒸发器工作时的结霜现象；
在所述的余热风处理端设有紊流热回收器，
所述紊流热回收器设有新风进风口、回风进风口、大气排风口及回风送风口；
新风通过管路输送入新风进风口；
由烘干塔烘干作业产生的余热风通过管路连接至回风进风口，经由回风进风口输送至紊流热回收器；
经由紊流热回收器处理后的风，一部分经由大气排风口管路排出大气；另一部分经由回风送风口管路输送至热风制备端的进风端；
在紊流热回收器的新风进风口与新风端间设有水表冷器，
新风经由水表冷器的进风口进入水表冷器换热后，再通过水表冷器的出风口管路连接至紊流热回收器的新风进风口；
所述水表冷器用于对新风进行换热，实现对高温高湿进风的除湿以及对低温进风的预热。
其中，
所述压缩机与冷凝器设于一个箱体内，所述制备热风的风源送至箱体内，经由与箱体内压缩机散热的空气混同后，通过冷凝器完成换热作业。
其中，
在烘干塔的出风口与紊流热回收器的回风进风口之间设有旋转除尘器及相应管路，
烘干塔出风口管路连接至旋转除尘器的进风口；
经由旋转除尘器除尘后的余热风，通过旋转除尘器的出风口管路输送至紊流热回收器的回风进风口。
其中，所述系统形成下述闭式工作路径：
S1：新风经由水表冷器换热后，输送至紊流热回收器，与经由烘干塔烘干作业产生的余热风在紊流热回收器内完成紊流后，形成第一次处理风，
S2：第一次处理风呈两路输送，第一路经由排气管路排出大气；第二路经由回风管路输送至冷凝器换热所在的空间；
S3：开启冷凝器所在的热力循环系统，对送入冷凝器所在的空间风进行换热处理，形成烘干用风输送至烘干塔；
S4：进入烘干塔的风经由烘干作业后形成余热风，进入旋转除尘器进行除尘后，送至紊流热回收器。
其中，
步骤S2中，第一路经由排气管路排出大气，具体包括如下：
设置排气管路为并联设置的两路，一路通向大气，另一路通向蒸发器的进风口；
当环境温度大于等于3℃时，进入排气管路的风排入大气；
当环境温度小于3℃时，进入排气管路的风比例调节后，一部分排入大气，另一部分输送至蒸发器的进风口。
工作过程分步概述：
热力循环系统工作流程：
压缩机吸入低温低压的气态制冷剂，通过压缩做功后变为高温高压的气态，排入到冷凝器进行冷凝降温变成液态，散发的热量转移到被加热的空气中，液态制冷剂通过节流阀进行节流降压，节流降压后的制冷剂流入到蒸发器中，通过蒸发器吸收空气中的热量变为气态制冷剂流入到汽液分离器中，再被压缩机口吸入，如此形成一个闭式热力循环系统。
风系统工作流程：新风通过进风机送入到水表冷器，再进入紊流热回收器进行热回收，再通过压缩机腔体对压缩机进行降温，到达冷凝器进行升温到烘干塔需求的温度，通过烘干塔对粮食进行烘干后，中温高湿的气体到达旋转除尘器进行除尘，在去除灰尘的同时对灰尘进行集中收集，然后送入到紊流热回收器和经过水表冷器的新风进行节能热回收，通过紊流热回收器后的风分为两个通道，选择性的通过排风机和排风阀通过出风排出，另一部分与通过进风阀的风一起进入蒸发器，通过蒸发器吸收后的风直接通过出风管路，由吸风机排出。
水系统工作流程：通过水泵，将地下水送放到水表冷器，达到不同环境温度时，有时需要除湿，有时间需进行升温的目的。
本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，
首先，采用紊流热回收技术，将通过烘干塔的35度左右的高焓值的湿热空气与通过水表冷器的18度左右的干燥冷风进行紊流换热，从而将35度的高湿热风热回回收降为23度，18度左右的干燥冷风升高到30度。通过此项技术，能将制热能力提升30％左右，机组的功率却增加，节能效果更明显。
其次，当环境温度低于3摄氏度时，蒸发器如果直接从室外环境吸收热量，蒸发器表面会出现结霜，从而机组不能正常运行。通过外部的，将紊流热交换后的23度左右的空气送给蒸发器，机组的蒸发温度会大幅提高，蒸发器表面不但不会出现结霜的现象，机组的制热能力也能大幅提高。
再次，采用水表冷器预热低温热风技术，将地下水中的热量充分回收到需加热的冷风中，提高低环境温度时，机组的制热能力。在夏季高温高湿时，通过水表冷器对高温热风进行除湿，保证送入烘干塔的高温热风湿球相对湿度低于12％，同时由于进入冷凝器的风为除湿后的相对干燥的空气，空气密度变低，这样通过冷凝器的热风温度会进一步提高；其中，水泵根据变工况的各种要求，创新出变频水泵智能控制方案，满足在变工况机组能高效、安全运行。
然后，采用旋转除尘技术，将烘干塔出来的灰尘进行集中处理收集，提高进入蒸发器的风的洁净度，同时由于灰尘回收，可以有效地减少对大气的固体污染。
最后，进风腔经过压缩机所在的制冷系统箱体，能对压缩机进行有效散热，同时对进入冷凝器的进风进行预升温。
综上所述，本发明的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，提供了一套综合考虑热浪浪费、温度、湿度以及灰尘几种因素的、用于粮食烘干的系统，便于粮食安全以及质量与周期保证的储备。

Claims (5)

1.一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，用于提供粮食烘干用烘干塔所需的热风、并对烘干作业中产生的余热风进行处理，其特征在于：
在所述系统内设有热风制备端及余热风处理端，
经由热风制备端制备的热风通过送风管道、经由烘干塔的进风口送入烘干塔内；
由烘干塔烘干作业产生的余热风通过排风管道、经由烘干塔的出风口送至余热风处理端；
送至余热风处理端的余热风经由与送至余热风处理端的新风进行热处理后，形成第一次处理风；
所述第一次处理风经由比例阀后呈两路输送，第一路经由排气管路排出大气；第二路经由回风管路输送至热风制备端的进风端，作为制备热风的风源；
通过以上送风管道与排风管道的设置形成半闭式粮食烘干系统；
所述热风制备端由压缩机、冷凝器、蒸发器、气液分离器及相应的连接管道形成的热力循环系统构成，
所述制备热风的风源送至冷凝器所在的空间，经由冷凝器热交换后，再由管道输送至烘干塔进风口，供粮食烘干用；
所述的第一次处理风经由比例阀后呈三路输送，
第一路经由排气管路排出大气；
第二路经由回风管路输送至热风制备端的进风端；
第三路通过管道输送至蒸发器的进风口，与通过管道输送至蒸发器进风口的大气构成并联供风，避免温度过低情况下蒸发器工作时的结霜现象；
在所述的余热风处理端设有紊流热回收器，
所述紊流热回收器设有新风进风口、回风进风口、大气排风口及回风送风口；
新风通过管路输送入新风进风口；
由烘干塔烘干作业产生的余热风通过管路连接至回风进风口，经由回风进风口输送至紊流热回收器；
经由紊流热回收器处理后的风，一部分经由大气排风口管路排出大气；另一部分经由回风送风口管路输送至热风制备端的进风端；
在紊流热回收器的新风进风口与新风端间设有水表冷器，
新风经由水表冷器的进风口进入水表冷器换热后，再通过水表冷器的出风口管路连接至紊流热回收器的新风进风口；
所述水表冷器用于对新风进行换热，实现对高温高湿进风的除湿以及对低温进风的预热。
2.根据权利要求1所述的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于：
所述压缩机与冷凝器设于一个箱体内，所述制备热风的风源送至箱体内，经由与箱体内压缩机散热的空气混同后，通过冷凝器完成换热作业。
3.根据权利要求1所述的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于：
在烘干塔的出风口与紊流热回收器的回风进风口之间设有旋转除尘器及相应管路，
烘干塔出风口管路连接至旋转除尘器的进风口；
经由旋转除尘器除尘后的余热风，通过旋转除尘器的出风口管路输送至紊流热回收器的回风进风口。
4.根据权利要求1或2所述的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于形成下述闭式工作路径：
S1：新风经由水表冷器换热后，输送至紊流热回收器，与经由烘干塔烘干作业产生的余热风在紊流热回收器内完成紊流后，形成第一次处理风，
S2：第一次处理风呈两路输送，第一路经由排气管路排出大气；第二路经由回风管路输送至冷凝器换热所在的空间；
S3：开启冷凝器所在的热力循环系统，对送入冷凝器所在的空间风进行换热处理，形成烘干用风输送至烘干塔；
S4：进入烘干塔的风经由烘干作业后形成余热风，进入旋转除尘器进行除尘后，送至紊流热回收器。
5.根据权利要求4所述的一种自适应、自调节式热泵热风炉系统，其特征在于：
步骤S2中，第一路经由排气管路排出大气，具体包括如下：
设置排气管路为并联设置的两路，一路通向大气，另一路通向蒸发器的进风口；
当环境温度大于等于3℃时，进入排气管路的风排入大气；
当环境温度小于3℃时，进入排气管路的风比例调节后，一部分排入大气，另一部分输送至蒸发器的进风口。
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