CN109813095A - 分段式近封闭热泵干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于物料干燥的分段式近封闭热泵干燥系统。分段式近封闭热泵干燥系统包括两套或两套以上的热泵机组，隧道式烘房和控制系统。热泵机组包括两套或两套以上的热泵单元、除湿风机、冷凝风机、接水盘、风道分隔板、旁通风道密封板、外侧风道分隔板。每套热泵机组中，所有热泵单元的蒸发器空气侧串联为热泵机组的蒸发器组，所有热泵单元的冷凝器空气侧串联为热泵机组的冷凝器组。该分段式近封闭热泵干燥系统具有操作简单、分区控温控湿、节能高效以及受环境变化影响小的近似完全封闭的特点，可适用于工农业产品的干燥生产过程。

Description

分段式近封闭热泵干燥系统

技术领域

本发明涉及一种用于物料干燥的分段式近封闭热泵干燥系统，属于热泵干燥技术领域。

背景技术

干燥是工农业产品生产过程中的一个重要环节。传统的燃煤或燃气锅炉为热源的热风干燥系统存在如下问题：所需干燥温度高；烘干时间过长，有时候因干燥效果不好要返工，则所需时间更长；排湿能耗大，热效率低且会造成严重污染，不利于节能环保。热泵干燥是一种已被证实的节能环保的干燥技术，相比燃料锅炉热风直接加热干燥方法，节能效果大于50%，对于有效降低污染物排放、维护大气环境的洁净具有十分重要的意义。同时，热泵干燥技术应用于工农业产品生产过程时，避免了烟尘排放对风道系统和被干燥物料的污染，有效保证了系统的清洁，提高了产品质量。

经检索，中国专利201720474098.3授权的名称为“热泵干燥装置”的发明专利公布了一种带有热回收装置的热泵干燥系统，具有高效节能的优点。但是，该项发明专利技术由于装置结构固定，因而不易于分区精准控温，难以根据物料状态对系统参数灵活调节。中国专利201721733922.9授权的名称为“一种热泵干燥装置”的实用新型专利公开了一种由热泵循环子系统和干燥循环子系统构成的热泵干燥装置，具有干燥适用范围广，干燥功能多样化的优点。但是，该项发明专利技术单位时间处理的物料数量有限，工作效率较低，不适合流水线作业的物料干燥处理方法。中国专利2018106879415公开的名称为“分段控温控湿连续农特流水热泵烘干线及烘干方法”的发明专利公布了一种对物料烘干温湿度分段调节的热泵烘干线及烘干方法，能够实现烘房内分段控温控湿，但由于蒸发器与环境大气相通，并且冷却除湿后的空气排到了大气中，使得烘房内的温度和湿度受环境温湿度的影响较大，特别是在冬季寒冷天气，会出现蒸发温度过低而无法保证良好的取热效果，烘房温度过低，而导致烘干生产停产；或者潮湿天气，因潮气进入烘房而影响干燥效果，增大热泵功耗。

发明内容

本发明的任务在于克服现有技术中存在的缺点，在现有热泵干燥系统结构形式的基础上，构造一种新型的具有操作简单、分区控温控湿、节能高效、受环境变化影响小的近似完全封闭的分段式近封闭热泵干燥系统，该分段式近封闭热泵干燥系统可适用于工农业产品的干燥生产过程。

为实现发明任务，其技术解决方案是：

分段式近封闭热泵干燥系统包括：两套或两套以上的热泵机组，隧道式烘房和控制系统。热泵机组包括两套或两套以上的热泵单元、除湿风机、冷凝风机、接水盘、风道分隔板、旁通风道密封板、外侧风道分隔板。隧道式烘房包括进口密封板、出口密封板、排热风机及单向阀、物料搁架或网带、保温墙体、分段隔板。每个热泵单元包括压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、干燥过滤器、可选的油分离器和可选的气液分离器。每套热泵机组中，所有热泵单元的蒸发器空气侧串联为热泵机组的蒸发器组，所有热泵单元的冷凝器空气侧串联为热泵机组的冷凝器组。

隧道式烘房由风道分隔板分割成若干段，形成若干烘房分段，烘房分段的数量与热泵机组的数量相同。热泵机组沿着隧道式烘房的进料口到出料口方向依次排列，每个烘房分段对应一个热泵机组，且每个烘房分段内热泵机组的出风口到进风口之间的空气流动方向与被干燥物料的移动方向相反，形成物料移动与空气流动逆流的干燥方式，提高干燥效果。热泵机组与隧道式烘房之间密封连接。根据安装现场的空间情况，热泵机组的进风口和出风口可以设置在隧道式烘房的顶部，也可以设置在隧道式烘房的侧面；同样，热泵机组可以装配在隧道式烘房的顶部，也可以装配在隧道式烘房的侧面。在热泵机组内，流过烘房内物料吸湿后的湿空气由风道分隔板分隔成两部分，一部分湿空气经过热泵机组的蒸发器组冷却除湿后由除湿风机送往冷凝器组；另一部分湿空气通过旁通风道密封板和风道分隔板之间的蒸发器组旁通通道直接进入冷凝器；经过热泵机组的蒸发器组和蒸发器组旁通的两部分空气混合被冷凝器组加热后，由冷凝风机进入隧道式烘房。除湿风机设置于热泵机组的蒸发器组与热泵机组的冷凝器组之间，除湿风机采用变速调节来控制除湿后空气的露点温度，从而控制烘房分段内的空气湿度，以保证除湿效果。冷凝风机设置于每段烘房的进风口、冷凝器组处，在为冷凝器组提供空气循环动力的同时，为每个烘房分段提供空气循环动力，每个烘房分段的循环空气在冷凝风机的作用下送往各自烘房分段。冷凝风机与冷凝器组之间密封连接；接水盘位于蒸发器组下面出风口一侧，起到收集冷凝水和排水作用；除湿风机与蒸发器组之间密封连接。

当隧道式烘房内干燥工艺需要更大的空气流速时，为提高烘房分段内空气的流速，保障干燥效果，在冷凝器组与旁通风道密封板之间留有足够大流通截面积的冷凝器组旁通通道，在冷凝器组上增加一台或多台冷凝风机，冷凝器组与冷凝风机之间密封连接，冷凝风机专门为冷凝器组的冷却设置，并在冷凝风机后与烘房分段之间设置循环风机，为每个烘房分段提供空气循环动力，实现了循环风机的小空气流动阻力和大空气流量运行，保障隧道式烘房内物料的干燥效果，同时又不影响冷凝器组的运行。

排热风机及单向阀设置于每个烘房分段的保温墙体的侧面或顶部靠近热泵机组进风口一端处，只能向外单向开启，以排出每个烘房分段系统中多余的热量，保持整个干燥系统的运行稳定性。载运被干燥物料的装置位于隧道式烘房中，用于输运物料，可采用移动式物料搁架或网带机；烘房四周采用保温墙体，以达到隔热隔气目的。进口密封板、出口密封板分别设置于隧道式烘房的进料口与出料口处，以防止隧道式烘房进入或流出过多的空气，保证隧道式烘房较好的密封性。进口密封板、出口密封板可以采用刚性或柔性材料，尽可能与环境空气相隔绝，当隧道式烘房内运载物料为物料搁架时，可以用刚性材料做成隔热隔气门；当隧道式烘房内运载物料为网带机或能够连续不间断进出料的物料搁架时，可以用柔性材料或刚性材料做成的隔板，隔板与网带机之间的间隙尽可能小，以避免过多的空气漏出或漏入隧道式烘房。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统中，冷凝风机可以采用定速或变速调节，当冷凝风机采用变速调节时，可以通过冷凝风机的转速和排热风机及单向阀启停来控制烘房分段内的温度。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统中，每个烘房分段对应的热泵机组内除湿后的干燥空气经过热泵机组冷凝器组的加热后送入对应的烘房分段，保证进入各个烘房分段内循环空气的干燥要求，减小了机组受环境温湿度的影响。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，物料干燥时，除进料口和出料口在物料进出隧道式烘房时有空气漏入和漏出，以及排热风机及单向阀在排除烘房分段内多余热量时有空气排出外，其他部分与环境密封隔热隔气，最大程度的实现了隧道式烘房内空气的近似封闭流动，使得烘房内空气的干燥参数受环境温湿度变化影响最小，实现全年干燥系统的良好运行性能。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，物料干燥时，物料依次通过若干烘房分段除去水分，达到成品水分含量要求。采用分段式近封闭热泵干燥系统可以通过加长隧道式烘房的长度，增加烘房分段的个数，实现大批量物料的干燥，提高生产效率，节约能源。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，结构紧凑易于调节，分段干燥可分段调节系统干燥参数，更好地满足干燥物料时所需的不同温湿度和风速要求，保障不同干燥特性的被干燥物料的品质和干燥速率；采用了隧道式烘房结构，方便采用自动化的被干燥物料的载运手段，易于实现分段干燥参数控制的智能化。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，采用部分除湿的方法保障了热泵机组的除湿效果；采用空气旁通加热的方法保障了冷凝器组放热和烘房内干燥物料所需的足够大的风量和风速，减少了风阻，节约冷凝风机的能耗，同时提高了干燥速率。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，当烘房分段中需要更高空气流速时，冷凝风机和循环风机分开布置，增加冷凝器组旁通通道，循环风机风量大于冷凝风机风量，冷凝风机保障冷凝器组的冷却效果，循环风机保障烘房分段内的空气循环量，以保障各风机的风阻和风量均在合理的数值范围内。

附图说明

图1为本发明的分段式近封闭热泵干燥系统实施例一。

图2为本发明的分段式近封闭热泵干燥系统实施例二。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行说明。

附图1为分段式近封闭热泵干燥系统实施例一，该系统包括：两套或两套以上的热泵机组，隧道式烘房和控制系统。热泵机组包括两套或两套以上的热泵单元、除湿风机（10）、冷凝风机（7）、接水盘（13）、风道分隔板（11）、旁通风道密封板（9）、外侧风道分隔板（12）。隧道式烘房（17）包括进口密封板（1）、出口密封板（6）、排热风机及单向阀（2）、物料搁架或网带（3）、保温墙体（4）、分段隔板（5）。每个热泵单元包括压缩机、蒸发器（15）、冷凝器（8）、膨胀阀、干燥过滤器、可选的油分离器和可选的气液分离器。每套热泵机组中，所有热泵单元的蒸发器空气侧串联为热泵机组的蒸发器组（15），所有热泵单元的冷凝器空气侧串联为热泵机组的冷凝器组（8）。

隧道式烘房（17）由风道分隔板（11）分割成若干段，形成若干烘房分段（16），烘房分段（16）的数量与热泵机组的数量相同。热泵机组沿着隧道式烘房的进料口到出料口方向依次排列，每个烘房分段（16）对应一个热泵机组，且每个烘房分段（16）内热泵机组的出风口到进风口之间的空气流动方向与被干燥物料的移动方向相反，形成物料移动与空气流动逆流的干燥方式，提高干燥效果。热泵机组与隧道式烘房（17）之间密封连接。当隧道式烘房（17）的上方空间充足时，热泵机组和热泵机组的进风口和出风口可以设置在隧道式烘房（17）的顶部；当隧道式烘房（17）的侧面空间充足时，热泵机组和热泵机组的进风口和出风口可以设置在隧道式烘房（17）的侧面。在热泵机组内，流过烘房分段（16）内物料吸湿后的湿空气由风道分隔板（11）隔成两部分，一部分湿空气经过热泵机组的蒸发器组（15）冷却除湿后由除湿风机（10）送往冷凝器组（8）；另一部分湿空气通过旁通风道密封板（9）和风道分隔板（11）之间的蒸发器组旁通通道（14）直接进入冷凝器组（8）；经过热泵机组的蒸发器组（15）和蒸发器组旁通通道（14）的两部分空气被冷凝器组（8）加热后，通过冷凝风机（7）进入隧道式烘房（17）。除湿风机（10）设置于热泵机组的蒸发器组（15）与热泵机组的冷凝器组（8）之间，除湿风机（10）采用变速调节来控制烘房分段（16）内的空气湿度，以保证除湿效果。冷凝风机（7）设置于干燥室烘房分段（16）每段的进风口与冷凝器组（8）之间，在为冷凝器组（8）提供空气循环动力的同时，为每个烘房分段（16）提供空气循环动力，循环空气在冷凝风机（7）的作用下送往各个烘房分段（16）。冷凝风机（7）与冷凝器组（8）之间密封连接；接水盘（13）位于蒸发器组（15）下面出风口一侧，起到收集冷凝水和排水作用；除湿风机（10）与蒸发器组（15）之间密封连接。

参照附图2，当隧道式烘房（17）内干燥工艺需要更大的空气流速时，为提高烘房分段（16）内空气的流速，保障干燥效果，在冷凝器组（8）与旁通风道密封板（9）之间留有足够大流通截面积的冷凝器组旁通通道（18），在冷凝器组（8）上增加一台或多台冷凝风机（7），冷凝器组（8）与冷凝风机（7）之间密封连接，冷凝风机（7）专门为冷凝器组（8）的冷却设置，同时，在冷凝风机（7）后与烘房分段（16）之间设置循环风机（19），为每个烘房分段（16）提供空气循环动力，并实现循环风机（19）的小空气流动阻力和大空气流量运行，保障隧道式烘房内物料的干燥效果，同时又不影响冷凝器组（8）的运行。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统中，排热风机及单向阀（2）设置于每个烘房分段（16）的保温墙体（4）的侧面或顶部靠近热泵机组进风口一端处，只能向外单向开启，以排出每个烘房分段（16）系统中多余的热量，保持整个干燥系统的运行稳定性。载运被干燥物料的装置位于隧道式烘房中，用于输运物料，可采用移动式物料搁架或网带机；隧道式烘房（17）四周采用保温墙体（4），以达到隔热隔气目的。进口密封板（1）、出口密封板（6）分别设置于隧道式烘房的进料口与出料口处，以防止隧道式烘房（17）进入或流出过多的空气，保证隧道式烘房（17）较好的密封性。进口密封板（1）、出口密封板（6）可以采用刚性或柔性材料，尽可能与环境空气相隔绝，当隧道式烘房内运载物料为物料搁架时，可以用刚性材料做成隔热隔气门；当隧道式烘房内运载物料为网带机时或能够连续不间断进出料的物料搁架时，可以用柔性材料或刚性材料做成隔板，隔板与网带机之间的间隙尽可能小，以避免过多的空气漏出或漏入隧道式烘房（17）。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统中，冷凝风机（7）可以采用定速或变速调节，当冷凝风机（7）采用变速调节时，可以通过冷凝风机（7）的转速和排热风机及单向阀（2）启停来控制烘房分段（16）内的温度。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统中，每个烘房分段（16）对应的热泵机组内除湿后的干燥空气经过热泵机组冷凝器组（8）的加热后送入对应的烘房分段（16），保证进入各个烘房分段（16）内循环空气的干燥要求，减小了机组受环境温湿度的影响。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，物料干燥时，除进料口和出料口在物料进出隧道式烘房(16)时有空气漏入和漏出，以及排热风机及单向阀（2）在排除烘房分段（16）内多余热量时有空气排出外，其他部分与环境密封隔热隔气，最大程度的实现了隧道式烘房（17）内空气的近似封闭流动，使得隧道式烘房（17）内空气的干燥参数受环境温湿度变化影响最小，实现全年干燥系统的良好运行性能。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，物料干燥时，物料依次通过若干烘房分段（16）除去水分，达到成品水分含量要求。采用分段式近封闭热泵干燥系统可以通过加长隧道式烘房（17）长度，增加烘房分段（16）的个数，实现大批量物料的干燥，提高生产效率，节约能源。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，结构紧凑易于调节，分段干燥，可分段调节系统干燥参数，更好地满足干燥物料时所需的不同温湿度和风速要求，保障不同干燥特性的被干燥物料的品质和干燥速率；采用了隧道式烘房结构，方便采用自动化的被干燥物料的载运手段，易于实现分段干燥参数控制的智能化。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，采用部分除湿的方法保障了热泵机组的除湿效果；采用空气旁通加热的方法保障了冷凝器组（8）放热和烘房分段（16）内干燥物料所需的足够大的风量和风速，减少了风阻，节约冷凝风机（7）的能耗，同时提高了干燥速率。

所述的分段式近封闭热泵干燥系统，当烘房分段（16）中需要更高空气流速时，冷凝风机（7）和循环风机（19）分开布置，增加冷凝器组旁通通道（18），循环风机（19）风量大于冷凝风机（7）风量，冷凝风机（7）保障冷凝器组（8）的冷却效果，循环风机（19）保障烘房分段（16）内的空气循环量，从而确保各风机的风阻和风量均在合理的数值范围内。

Claims (8)

1.一种分段式近封闭热泵干燥系统，包括：两套或两套以上的热泵机组，隧道式烘房和控制系统；热泵机组包括两套或两套以上的热泵单元、除湿风机、冷凝风机、接水盘、风道分隔板、旁通风道密封板、外侧风道分隔板，隧道式烘房包括进口密封板、出口密封板、排热风机及单向阀、物料搁架或网带、保温墙体、分段隔板，每个热泵单元包括压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、干燥过滤器、可选的油分离器和可选的气液分离器，每套热泵机组中，所有热泵单元的蒸发器空气侧串联为热泵机组的蒸发器组，所有热泵单元的冷凝器空气侧串联为热泵机组的冷凝器组；隧道式烘房由风道分隔板分割成若干段，形成若干烘房分段，烘房分段的数量与热泵机组的数量相同，热泵机组沿着隧道式烘房的进料口到出料口方向依次排列，每个烘房分段对应一个热泵机组，且每个烘房分段内热泵机组的出风口到进风口之间的空气流动方向与被干燥物料的移动方向相反，形成物料移动与空气流动逆流的干燥方式，热泵机组与隧道式烘房之间密封连接；根据安装现场的空间情况，热泵机组的进风口和出风口可以设置在隧道式烘房的顶部，也可以设置在隧道式烘房的侧面，同样，热泵机组可以装配在隧道式烘房的顶部，也可以装配在隧道式烘房的侧面；在热泵机组内，流过烘房内物料吸湿后的湿空气由风道分隔板分隔成两部分，一部分湿空气经过热泵机组的蒸发器组冷却除湿后由除湿风机送往冷凝器组，另一部分湿空气通过旁通风道密封板和风道分隔板之间的蒸发器组旁通通道直接进入冷凝器，经过热泵机组的蒸发器组和蒸发器组旁通的两部分空气混合被冷凝器组加热后，由冷凝风机进入隧道式烘房；除湿风机设置于热泵机组的蒸发器组与热泵机组的冷凝器组之间，除湿风机采用变速调节来控制除湿后空气的露点温度，从而控制烘房分段内的空气湿度，以保证除湿效果；冷凝风机设置于每段烘房的进风口、冷凝器组处，在为冷凝器组提供空气循环动力的同时，为每个烘房分段提供空气循环动力，每个烘房分段的循环空气在冷凝风机的作用下送往各自烘房分段；冷凝风机与冷凝器组之间密封连接；接水盘位于蒸发器组下面出风口一侧，起到收集冷凝水和排水作用；除湿风机与蒸发器组之间密封连接；当隧道式烘房内干燥工艺需要更大的空气流速时，为提高烘房分段内空气的流速，保障干燥效果，在冷凝器组与旁通风道密封板之间留有足够大流通截面积的冷凝器组旁通通道，在冷凝器组上增加一台或多台冷凝风机，冷凝器组与冷凝风机之间密封连接，冷凝风机专门为冷凝器组的冷却设置，并在冷凝风机后与烘房分段之间设置循环风机，为个烘房分段提供空气循环动力，实现了循环风机的小空气流动阻力和大空气流量运行，保障隧道式烘房内物料的干燥效果，同时又不影响冷凝器组的运行；排热风机及单向阀设置于每个烘房分段的保温墙体的侧面或顶部靠近热泵机组进风口一端处，只能向外单向开启，以排出每个烘房分段系统中多余的热量，保持整个干燥系统的运行稳定性，载运被干燥物料的装置位于隧道式烘房中，用于输运物料，可采用移动式物料搁架或网带机，烘房四周采用保温墙体，以达到隔热隔气目的，进口密封板、出口密封板分别设置于隧道式烘房的进料口与出料口处，以防止隧道式烘房进入或流出过多的空气，保证隧道式烘房较好的密封性，进口密封板、出口密封板可以采用刚性或柔性材料，尽可能与环境空气相隔绝，当隧道式烘房内运载物料为物料搁架时，可以用刚性材料做成隔热隔气门；当隧道式烘房内运载物料为网带机或能够连续不间断进出料的物料搁架时，可以用柔性材料或刚性材料做成的隔板，隔板与网带机之间的间隙尽可能小，以避免过多的空气漏出或漏入隧道式烘房。

2.如权利要求1所述分段式近封闭热泵干燥系统，其特征在于冷凝风机可以采用定速或变速调节，当冷凝风机采用变速调节时，可以通过冷凝风机的转速和排热风机及单向阀启停来控制烘房分段内的温度。

3.如权利要求1所述分段式近封闭热泵干燥系统，其特征在于每个烘房分段对应的热泵机组内除湿后的干燥空气经过热泵机组冷凝器组的加热后送入对应的烘房分段，保证进入各个烘房分段内循环空气的干燥要求，减小了机组受环境温湿度的影响。

4.如权利要求1所述分段式近封闭热泵干燥系统，其特征在于除进料口和出料口在物料进出隧道式烘房时有空气漏入和漏出，以及排热风机及单向阀在排除烘房分段内多余热量时有空气排出外，其他部分与环境密封隔热隔气，最大程度的实现了隧道式烘房内空气的近似封闭流动，使得烘房内空气的干燥参数受环境温湿度变化影响最小，实现全年干燥系统的良好运行性能。

5.如权利要求1所述分段式近封闭热泵干燥系统，其特征在于物料依次通过若干段烘房除去水分，达到成品水分含量要求；采用分段式近封闭热泵干燥系统可以通过加长隧道式烘房的长度，增加分段数，实现大批量物料的干燥。

6.如权利要求1所述分段式近封闭热泵干燥系统，其特征在于结构紧凑易于调节，分段干燥可分段调节系统干燥参数，更好地满足干燥物料时所需的不同温湿度和风速要求，保障不同干燥特性的被干燥物料的品质和干燥速率；采用了隧道式烘房结构，方便采用自动化的被干燥物料的载运手段，易于实现分段干燥参数控制的智能化。

7.如权利要求1所述分段式近封闭热泵干燥系统，其特征在于采用部分除湿的方法保障了热泵机组的除湿效果；采用空气旁通加热的方法保障了烘房内干燥物料所需的足够大的风速，减少了风阻，节约冷凝风机的能耗，同时提高了干燥速率。

8.如权利要求1所述分段式近封闭热泵干燥系统，其特征在于当烘房分段中需要更高空气流速时，冷凝风机和循环风机分开布置，增加冷凝器组旁通通道，循环风机风量大于冷凝风机风量，冷凝风机保障冷凝器组的冷却效果，循环风机保障烘房分段内的空气循环量，以保障各风机的风阻和风量均在合理的数值范围内。