CN108759328A - 闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，包括水水热泵、热水水箱、储能水箱和若干个烘房，每个烘房内设有加热盘管、加热轴流风机、除湿盘管和除湿风机，所述水水热泵产生的热水通过管路进入热水水箱，该热水水箱中的热水由加热水泵经加热水管路泵入加热盘管，热水经过该加热盘管进行热交换后通过第一回水管路回到热水水箱，该热水水箱中的水通过冷凝侧水泵进入水水热泵，所述水水热泵产生的冷冻水通过管路进入储能水箱，该储能水箱中的冷水由除湿水泵经除湿管路泵入除湿盘管，冷水经过该除湿盘管进行热交换后通过第二回水管路回到储能水箱，该储能水箱中的冷水通过蒸发侧水泵进入水水热泵。本系统节能环保、烘干的品质高。
Description
技术领域
本发明涉及烘干系统，具体涉及一种闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统。
背景技术
当前烟草、中药、木材和农作物等烘干的主要方式是采用燃煤加热，燃煤加热由于其污染性而越来越受到限制，替代燃煤加热方式势在必行。空气源热泵系统由于其无排放污染、系统简单等特点，使其成为替代燃煤加热的理想方式。目前空气源热泵系统蒸发器是翅片式换热器，其取热方式是从环境中取热，这导致机组的效率受环境温度影响大。尤其是在中国北方地区，当环境温度低时机组的COP低，使得整个系统的运行能耗高，烘干费用高。另外，当前烘房采用的除湿方式多为开式除湿，即通过引进新风、排出烘房内空气，利用新风和室内空气的含湿量差进行除湿。这种除湿方式的缺点是：当室外环境潮湿时，室内空气的含湿量和室外空气的含湿量差变小，所需的新风量增加，导致机组的能耗增加；甚至环境湿度特别高时，新风量加到最大，烘房内湿度仍无法满足工艺要求，导致烘干物质的品质变差。对于烘干点烘房数量大于20个，由于每个烘房均采用相同的空气源热泵，初投资费用比较高。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，该系统在运行时利用闭式除湿而无需引入新风，提高了烘干品质，降低了烘干过程中运行的成本。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，包括水水热泵、热水水箱、储能水箱和若干个烘房，每个烘房内设有加热盘管、加热轴流风机、除湿盘管和除湿风机，所述加热轴流风机用于驱动空气经过加热盘管加热，所述除湿风机用于驱动空气经过除湿盘管除湿，所述水水热泵产生的热水通过管路进入热水水箱，该热水水箱一侧的热水由加热水泵经加热水管路泵入加热盘管，热水经过该加热盘管进行热交换后通过第一回水管路回到热水水箱，该热水水箱另一侧的水通过冷凝侧水泵进入水水热泵，所述水水热泵产生的冷冻水通过管路进入储能水箱，该储能水箱中的冷水由除湿水泵经除湿管路泵入除湿盘管，冷水经过该除湿盘管进行热交换后通过第二回水管路回到储能水箱，该储能水箱中的冷水通过蒸发侧水泵进入水水热泵。
优选地，在水水热泵的热水进入热水水箱的管路上设有热泵水箱截止阀，在热水水箱中的热水进入水水热泵的管路上同样设有热泵水箱截止阀。
优选地，在加热水泵与加热盘管之间的加热水管路上依次设有烘房水路截止阀和加热比例调节阀，在加热盘管与热水水箱之间的第一回水管路上设有烘房水路截止阀。
优选地，在除湿水泵与除湿盘管之间的除湿管路上设有除湿比例调节阀。
优选地，所述热水水箱包括并联布置的低温水箱、中温水箱和高温水箱，所述低温水箱、中温水箱和高温水箱各自通过管路与水水热泵以及加热盘管分别相连接。
优选地，每个烘房内还设有第一热回收盘管和第二热回收盘管，所述第一热回收盘管和第二热回收盘管之间通过热回收水泵形成循环水回路。
优选地，还设有空气取热器，所述储能水箱与空气取热器之间通过取热器水泵形成循环水回路。
优选地，所述水水热泵包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述冷凝器和蒸发器均为水冷换热器，该蒸发器产生冷冻水进入储能水箱，该冷凝器产生热水进入热水水箱。
优选地，所述除湿盘管的下方设置有冷凝水接水盘，所述冷凝水接水盘开有排水口。
优选地，所述加热水泵和除湿水泵为变频水泵。
本发明的有益效果是：
(1)本系统利用水水热泵中产生的热水对烘房进行烘干，产生的冷水对烘房进行除湿，因此将水水热泵机组与烘房的加热和除湿工艺有机地结合在一起，形成一个封闭的体系，实现了能量的相互交换，提高了整个系统运行的稳定性和效率；本系统中采用了闭式除湿系统，相对于传统的新风开式除湿系统而言，节省了新风加热的热量，因此更加地节能，而且闭式除湿基本上不会受到环境湿度的影响，提高了烘烤物质的成品品质；本系统采用全自动化操作，降低了运行过程中的劳动强度；本专利适用于多烘房烘干系统，如烟草烘干、木材烘干、农作物烘干、中药烘干、工业制品烘干等具有多烘房集中的烘干系统；
(2)本系统控制各烘房处于不同的烘干阶段，利用处于不同的烘干阶段所述的热负荷差异较大的原理，配置不同温度的热源(低温水、中温水和低温水)来对不同烘干阶段的烘房进行加热，这样水水热泵的热负荷远远小于各个烘房峰值时的热负荷总和，从而可以选择功率较小的水水热泵机组，降低了系统的初始投资费用；特别适用于烘房数量较多的烘干系统；
(3)依据烘房的温度要求，通过该加热比例调节阀调节热水的流量，依据烘房的湿度要求，通过该除湿比例调节阀调节冷冻水的流量，因此实现对烘房湿度和温度的精确控制，进而提高烘干物质的品质；本系统对于烘房内的温度和湿度采用独立控制的方法，解除了二者之间的相互耦合关系，从而提高了温度和湿度控制的精确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：10-水水热泵，11-蒸发侧水泵，12-冷凝侧水泵，13-热泵水箱截止阀，20-加热盘管，21-加热轴流风机，31-低温水箱，32-中温水箱，33-高温水箱，34-加热水泵，35-烘房水路截止阀，36-加热比例调节阀，37-加热水管路，38-第一回水管路，40-除湿盘管，41-除湿水泵，42-除湿风机，43-除湿比例调节阀，44-除湿管路，45-第二回水管路，51-第一热回收盘管，52-第二热回收盘管，53-热回收水泵，60-储能水箱，70-空气取热器，71-取热器水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1所示，一种闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，包括水水热泵10、热水水箱、储能水箱60和若干个烘房，每个烘房内设有加热盘管20、加热轴流风机21、除湿盘管40和除湿风机42，所述加热轴流风机21用于驱动空气经过加热盘管20加热，所述除湿风机42用于驱动空气经过除湿盘管40除湿，所述水水热泵10产生的热水通过管路进入热水水箱，该热水水箱一侧的热水由加热水泵34经加热水管路37泵入加热盘管20，热水经过该加热盘管20进行热交换后通过第一回水管路38回到热水水箱，该热水水箱另一侧的水通过冷凝侧水泵12进入水水热泵10，所述水水热泵10产生的冷冻水通过管路进入储能水箱60，该储能水箱60中的冷水由除湿水泵41经除湿管路44泵入除湿盘管40，冷水经过该除湿盘管40进行热交换后通过第二回水管路45回到储能水箱60，该储能水箱60中的冷水通过蒸发侧水泵11进入水水热泵10。所述加热水泵34和除湿水泵41为变频水泵。采用变频水泵，依据各个烘房的热负荷要求变频调节水流量，减少水泵功耗，降低运行费用。本系统中的若干个烘房相互独立，如图1中所示，包括烘房1、烘房2…烘房N，若干个烘房共用一台水水热泵(也可以根据需要设有两台或多台热泵)、共用一套热水水箱以及一个储能水箱，每个烘房内都配有一套加热盘管20和一套除湿盘管40，水水热泵10中蒸发器产生的冷冻水进入储能水箱60，冷凝器产生的热水进入热水水箱，热水水箱中的热水分别进入各个烘房通过加热盘管20对烘房进行加热以烘干烘房内的物质，加热轴流风机21用于驱动烘房内空气流动，提高加热效率，储能水箱中的冷水进入各个烘房通过除湿盘管40对烘房进行除湿，除湿轴流风机42用于驱动空气经过除湿盘管30进行除湿。本系统利用水水热泵中产生的热水对烘房进行烘干，产生的冷水对烘房进行除湿，因此将水水热泵机组与烘房的加热和除湿工艺有机地结合在一起，形成一个封闭的体系，实现了能量的相互交换，提高了整个系统运行的稳定性和效率；本系统中采用了闭式除湿系统，相对于传统的新风开式除湿系统而言，节省了新风加热的热量，因此更加地节能，而且闭式除湿基本上不会受到环境湿度的影响，提高了烘烤物质的成品品质；本系统采用全自动化操作，降低了运行过程中的劳动强度。
其中，在水水热泵10的热水进入热水水箱的管路上设有热泵水箱截止阀13，在热水水箱中的热水进入水水热泵10的管路上同样设有热泵水箱截止阀13。在加热水泵34与加热盘管20之间的加热水管路37上依次设有烘房水路截止阀35和加热比例调节阀36，在加热盘管20与热水水箱之间的第一回水管路38上设有烘房水路截止阀35。在除湿水泵41与除湿盘管40之间的除湿管路44上设有除湿比例调节阀43。依据烘房的温度要求，通过该加热比例调节阀36调节热水的流量，依据烘房的湿度要求，通过该除湿比例调节阀调节冷冻水的流量，实现对烘房湿度和温度的精确控制，进而提高烘干物质的品质。本系统对于烘房内的温度和湿度采用独立控制的方法，解除了二者之间的相互耦合关系，从而提高了温度和湿度控制的精确性。
作为本发明的进一步改进，所述热水水箱包括并联布置的低温水箱31、中温水箱32和高温水箱33，所述低温水箱31、中温水箱32和高温水箱33各自通过管路与水水热泵10以及加热盘管20分别相连接。根据烘房烘干的工艺要求，烘房内物质处于不同的烘干阶段时，所需的温度有很大的差异，因此将热水水箱分为低温水箱31、中温水箱32和高温水箱33里面分别装有低温热水、中温热水和高温热水，当待烘干物质处于烘干初期阶段时就采用低温水箱中的热水，当待烘干物质处于烘干中期阶段时就采用中温水箱中的热水，当待烘干物质处于烘干后期阶段时就采用高温水箱中的热水；从而提高了能耗的效率，而且对于形成低温热水和中温热水而言，降低了热泵机组的冷凝温度，提高了热泵机组的COP(制热能效比)。对于传统的空气源热泵烘干系统来说，热泵机组的换热量是按照烘干过程中的峰值负荷来配置的，因此对于多烘房系统而言，初投资费用为单个烘房系统的费用与烘房的乘积；而本系统控制各烘房处于不同的烘干阶段，利用处于不同的烘干阶段所述的热负荷差异较大的原理，配置不同温度的热源来对不同烘干阶段的烘房进行加热，这样水水热泵的热负荷远远小于各个烘房峰值时的热负荷总和，从而可以选择功率较小的水水热泵机组，降低了系统的初始投资费用。
作为本发明的进一步改进，每个烘房内还设有第一热回收盘管51和第二热回收盘管52，所述第一热回收盘管51和第二热回收盘管52之间通过热回收水泵53形成循环水回路。烘房内的空气经过第一热回收盘管51降温，再通过除湿盘管40进一步降温，最后通过第二热回收盘管52升温，第一热回收盘管51和第二热回收盘管52之间通过热回收水泵53使内部的换热水在两者之间循环，从而降低了除湿盘管40的冷负荷和加热盘管20的热负荷，使得系统更加地稳定和节能。本系统中还设有空气取热器70，所述储能水箱60与空气取热器70之间通过取热器水泵71形成循环水回路。该空气取热器70为一种换热装置，换热管中的冷水经过热空气加热后成为较高温度的水而进入储能水箱；当除湿的热量不能满足水水热泵的热源需求时，利用空气取热器70从空气中取热，用以补充水水热泵所需的热量，使该系统得以正常运行。
其中，所述水水热泵10包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述冷凝器和蒸发器均为水冷换热器，该蒸发器产生冷冻水进入储能水箱60，该冷凝器产生热水进入热水水箱。水水热泵10的工作原理为：压缩机将制冷剂压缩为高温高压制冷剂，制冷剂通过制冷剂管路进入冷凝器，与外侧的水进行热交换(外侧的水被加热为热水)，被冷却后的制冷剂进入膨胀阀，变成低温低压的两相流，再进入蒸发器吸收外侧水的能量被蒸发为气体后回到压缩机再次被压缩(外侧的水被冷却为冷冻水)，以此循环。采用水冷换热器可以提高系统的换热效率，达到节能、减少运行费用的有益效果。利用除湿盘管40的热交换来吸收空气中高温气体的能量，并将之储存于储能水箱60中，而作为水水热泵的热源，因此水水热泵的蒸发温度高，提高了机组的性能。
较佳地，所述除湿盘管40的下方设置有冷凝水接水盘，所述冷凝水接水盘开有排水口。除湿盘管40中的冷水作为冷源，将烘房内的空气冷却至露点温度以下，使得空气中的水分变为冷凝水排出，以达到除湿的目的，从而实现烘房内湿度的精确控制；空气中的热量被除湿盘管中的冷水吸收变成较高温度的水，再回到储能水箱中，作为水水热泵蒸发器的热源，提高了热泵机组的蒸发温度，实现了节能的目的；该系统为闭式除湿，无新风置换因为节约了新风加热的热量，使得系统更加地节能，且烘干过程不受外界环节温湿度的影响，提高了烘干系统的稳定性以及烘干物品的品质。
本发明的工作过程说明：如图1所示，图1中的箭头表示水流方向；
烘干工艺：根据烘干工艺的要求，分别设定低温水箱31、中温水箱32和高温水箱33中的温度，水水热泵10冷凝器产生的热水分别进入三个水箱，当三个水箱中的水量和温度达到预设值后停止热泵运行；一旦加热水箱中出现温度低于预设值2℃左右时，水水热泵开启对水箱进行加热直至温度超过预设温度2℃左右，切换水路或者停止运行；根据烘房内的烘干要求，选用相应的加热水箱中的热水进入加热盘管20对烘房进行加热，通过加热比例调节阀36来控制烘房的温度，经过加热盘管降温后的水再回到相应的热水水箱内，水水热泵10通过冷凝侧水泵将加热水箱中的水泵入热泵机组内；
除湿工艺：水水热泵10中蒸发器中产生的冷冻水进入储能水箱60混合均匀，储能水箱中的冷水通过除湿水泵41泵入除湿盘管40，将烘房内的空气冷却至露点温度以下，使得空气中的水分变为冷凝水排出，以达到除湿的目的，同时吸收热量后的水返回到储能水箱60，即烘房内空气冷却除湿的热量进入储能水箱作为水水热泵的热源。
系统运行过程中的除湿热量绝大部分运行状态下可以满足机组的热源需求，极少部分运行状态下，除湿热量无法满足机组的热源需要求，则需要利用空气取热器70从空气中取热，用以补充水水热泵所需的热量，使该系统得以正常运行。
烘房内还设有第一热回收盘管51和第二热回收盘管52，烘房内的空气经过第一热回收盘管51降温，再通过除湿盘管40进一步降温除湿，最后通过第二热回收盘管52再将空气升温，第一热回收盘管51和第二热回收盘管52之间通过热回收水泵53使内部的换热水在两者之间循环，从而降低了除湿盘管40的冷负荷和加热盘管20的热负荷，使得系统更加地稳定和节能。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：包括水水热泵(10)、热水水箱、储能水箱(60)和若干个烘房，每个烘房内设有加热盘管(20)、加热轴流风机(21)、除湿盘管(40)和除湿风机(42)，所述加热轴流风机(21)用于驱动空气经过加热盘管(20)加热，所述除湿风机(42)用于驱动空气经过除湿盘管(40)除湿，所述水水热泵(10)产生的热水通过管路进入热水水箱，该热水水箱一侧的热水由加热水泵(34)经加热水管路(37)泵入加热盘管(20)，热水经过该加热盘管(20)进行热交换后通过第一回水管路(38)回到热水水箱，该热水水箱另一侧的水通过冷凝侧水泵(12)进入水水热泵(10)，所述水水热泵(10)产生的冷冻水通过管路进入储能水箱(60)，该储能水箱(60)中的冷水由除湿水泵(41)经除湿管路(44)泵入除湿盘管(40)，冷水经过该除湿盘管(40)进行热交换后通过第二回水管路(45)回到储能水箱(60)，该储能水箱(60)中的冷水通过蒸发侧水泵(11)进入水水热泵(10)。
2.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：在水水热泵(10)的热水进入热水水箱的管路上设有热泵水箱截止阀(13)，在热水水箱中的热水进入水水热泵(10)的管路上同样设有热泵水箱截止阀(13)。
3.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：在加热水泵(34)与加热盘管(20)之间的加热水管路(37)上依次设有烘房水路截止阀(35)和加热比例调节阀(36)，在加热盘管(20)与热水水箱之间的第一回水管路(38)上设有烘房水路截止阀(35)。
4.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：在除湿水泵(41)与除湿盘管(40)之间的除湿管路(44)上设有除湿比例调节阀(43)。
5.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：所述热水水箱包括并联布置的低温水箱(31)、中温水箱(32)和高温水箱(33)，所述低温水箱(31)、中温水箱(32)和高温水箱(33)各自通过管路与水水热泵(10)以及加热盘管(20)分别相连接。
6.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：每个烘房内还设有第一热回收盘管(51)和第二热回收盘管(52)，所述第一热回收盘管(51)和第二热回收盘管(52)之间通过热回收水泵(53)形成循环水回路。
7.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：还设有空气取热器(70)，所述储能水箱(60)与空气取热器(70)之间通过取热器水泵(71)形成循环水回路。
8.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：所述水水热泵(10)包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述冷凝器和蒸发器均为水冷换热器，该蒸发器产生冷冻水进入储能水箱(60)，该冷凝器产生热水进入热水水箱。
9.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：所述除湿盘管(40)的下方设置有冷凝水接水盘，所述冷凝水接水盘开有排水口。
10.根据权利要求1所述的闭式除湿水水热泵多烘房烘干系统，其特征在于：所述加热水泵(34)和除湿水泵(41)为变频水泵。
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