CN110897187B - 一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法及系统，属烟叶调制领域。其方法为：在常规的密集烤房的基础上，设置空气除湿装置、空气加热装置、控制系统，利用空气除湿装置及空气加热装置分别对密集烤房的回风进行除湿及加热；将密集烤房划分为若干个区，每个区分别布置变风量空气混合阀及送风口；除湿及加热后的空气通过风管分别送入各个区的变风量空气混合阀的入口；控制子系统实时调节各个变风量空气混合阀的混合比例及风量，以提高烟叶烘烤质量，并降低能耗。采用该种方法的烟叶密集烘烤系统包括空气除湿装置、空气加热装置、变风量空气混合阀、控制系统。与常规的烟叶密集烘烤系统相比，该种系统具有精准、节能、提质、高效之优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法及系统，尤其涉及一种提高烟叶烘烤质量、降低能耗的精准密集烘烤方法及应用该方法的烘烤系统，属于烟叶调制技术领域。
背景技术
与其它烤房相比，密集烤房具有装烟容量大、自动化程度高、设备简单等诸多优点。由于密集型烤房具有上述特点，在烟叶生产比较集中的地区，目前密集型烤房均得到了广泛的应用。国内烟叶生产集中的地区，已建造了400万座以上的烟叶密集烤房。
密集烤房由于装烟容量大，其体积也很大。目前的密集烤房采用集中送风，由于其体积大，密集烤房内空气流速及温湿度分布不均匀。因而，密集烤房内不同部位烟叶烘烤进程不一致。为了使各部位烟叶含水率均满足要求，烘烤时间被迫增加。这样一来，一方面烘烤能耗随烘烤时间的增加而增加；另一方面，随烘烤时间的增加，部分烟叶因过度烘烤而降低烘烤质量。
此外，密集烤房由于装烟容量大，烤房内各部位的鲜烟叶素质也不一样。即使密集烤房内各部分空气流速及温湿度分布均匀，也难以确保各种不同素质的鲜烟叶都能够达到理想的烘烤品质。根据密集烤房内各部位不同素质鲜烟叶的烘烤进程，按需调节各部位的送风量及温、湿度，可以提高集烤房内各部位不同素质烟叶的烘烤品质。
因此，为了使密集烤房内各部位不同素质烟叶烘烤进程趋于一致，以缩短烘烤时间而降低能耗，并有效提高烟叶烘烤品质，应当寻求新型、高效、节能、提质的烘烤方法及烘烤设施。
发明内容
本发明的目的在于使密集烤房内各部位不同素质烟叶的烘烤进程趋于一致，并根据密集烤房内各部位不同素质烟叶烘烤实际情况，按需调节密集烤房内不同部位的送风量及温、湿度。实现精准烘烤，在缩短烘烤时间、降低烘烤能耗的同时，提高烟叶烘烤质量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法：
在常规的密集烤房的基础上，设置空气除湿装置3、空气加热装置1、控制系统，利用空气除湿装置3及空气加热装置1分别对密集烤房9的回风进行除湿及加热；
为了按需调节密集烤房各部位的风速及均匀性，并根据密集烤房内不同部位烟叶烘烤的烘烤情况实时调节送风温度、送风湿度；将密集烤房9划分为若干个区，每个区分别布置变风量空气混合阀7及送风口705；除湿及加热后的空气通过风管分别送入各个区的变风量空气混合阀7的入口，而后由送风口送至各个区；在控制系统的控制下，各个区的变风量空气混合阀7各自调节热风与除湿空气的混合比例，以调节各个区的出风口空气的温度、湿度；各个区的风量调节阀调节各个区的送风量及送风风速。具体的，为了根据各个区的烘烤情况按需调节密集烤房内不同部位的送风量及温、湿度，控制系统实时调节各个变风量空气混合阀7的混合比例及风量，实现精准烘烤。通过实时调节密集烤房内各个区烟叶优质烘烤所需的风速、风量、温度、湿度，一方面提高烟叶烘烤质量，避免过度加热与除湿；另一方面，使密集烤房内各部位不同素质烟叶烘烤进程趋于一致以缩短烘烤时间，进一步降低烟叶密集烘烤的能耗。
进一步地，所述风管包括热风风管5、除湿空气风管6；热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16置于热风风管5内，除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14置于除湿空气风管6内，每一个密集烤房分区中均设置有密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12。
进一步地，所述控制系统通过检测热风温度、热风相对湿度，除湿空气温度、除湿空气相对湿度及各个区的温度、相对湿度，调节变风量空气混合阀7热风与除湿气流的混合比例、送风量及送风风速。
进一步地，所述控制系统包括控制器8、密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16；
所述控制器8通过电缆18分别与变风量空气混合阀7、空气除湿装置3及空气加热装置1连接，控制器8通过传感器电缆17分别与密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16连接。
利用上述方法的一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤系统，包括空气加热装置1、热风循环风机2、空气除湿装置3、除湿空气循环风机4、热风风管5、除湿空气风管6、变风量空气混合阀7、控制器8、回风口10、密集烤房内温度传感器11、密集烤房内湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16、传感器电缆17、控制电缆18；
密集烤房9的回风口10分别与空气加热装置1、空气除湿装置3连接，且空气加热装置1、空气除湿装置3上分别设有热风循环风机2、除湿空气循环风机4，空气加热装置1、空气除湿装置3再分别通过热风风管5、除湿空气风管6与变风量空气混合阀7连接；
所述热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16置于热风风管5内，除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14置于除湿空气风管6内，密集烤房9分为若干个区，每一个密集烤房分区中均设置有密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12；
所述控制器8通过电缆18分别与变风量空气混合阀7、空气除湿装置3及空气加热装置1连接，控制器8通过传感器电缆17分别与密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16连接。
进一步地，所述变风量空气混合阀7包括热风入口701、除湿空气入口702、三通比例调节阀703、风量调节阀704；所述热风入口701、除湿空气入口702依次通过三通比例调节阀703、风量调节阀704与送风口705连接，热风入口701、除湿空气入口702分别与热风风管5、除湿空气风管6连接；
所述三通比例调节阀703用于调节从热风入口701进入的热风和从除湿空气入口702进入的除湿空气的混合比例；
所述风量调节阀704用于调节热风、除湿空气混合后的送风风速及送风量。
控制系统通过检测各个区的热风入口、除湿空气入口的温度、湿度，以实时调节热风与除湿空气的混合比例，从而调节各个区出风口空气的温度、湿度。控制系统根据烟叶密集烘烤工艺所需的叶间风速，实时调节各个区的风量调节阀，以满足各个区按需送风。
进一步地，所述控制器8采用可编程逻辑控制器，根据各区的烘烤进程实时控制空气加热装置1、热风循环风机2、空气除湿装置3、除湿空气循环风机4、变风量空气混合阀7的运行。
进一步地，本发明的空气除湿装置可以采用电制冷的冷凝除湿机，也可以采用溶液除湿、固体转轮除湿等其它除湿机。空气除湿装置的容量按密集烤房最大装烟量条件下的最大除湿负荷确定，其瞬时除湿量由控制系统根据烟叶密集烘烤工艺实时调节。空气加热装置可以采用空气源热泵热风机，也可以采用电加热热风机、燃煤热风炉等空气加热设备。空气加热装置的供热容量按密集烤房最大装烟量条件下的最大供热负荷确定，其瞬时供热量由控制系统根据烟叶密集烘烤工艺实时调节。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过分区及按需调节送风量、叶间风速、送风温度、送风湿度，实现精准烘烤。
2、本发明一方面提高烟叶烘烤质量，避免过度加热与除湿以降低能耗；另一方面，使密集烤房内各部位不同素质烟叶烘烤进程趋于一致以缩短烘烤时间，进一步降低烟叶密集烘烤的能耗，并提高烘烤效率。
3、本发明涉及的烟叶密集烘烤系统，具有精准、节能、提质、高效之优点。
附图说明
图1是本发明提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤系统的结构示意图；
图2是本发明变风量空气混合阀的组成示意图。
图1中各标号依次表示：1-空气加热装置、2-热风循环风机、3-空气除湿装置、4-除湿空气循环风机、5-热风风管、6-除湿空气风管、7-变风量空气混合阀、8-控制器、9-密集烤房、10-回风口、11-密集烤房内温度传感器、12-密集烤房内相对湿度传感器、13-除湿空气送风温度传感器、14-除湿空气送风相对湿度传感器、15-热风送风温度传感器、16-热风送风相对湿度传感器、17-传感器电缆、18-电缆。
图2中各标号依次表示：701-热风入口、702-除湿空气入口、703-三通比例调节阀、704-风量调节阀、705-送风口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-2所示，一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法，一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法：
在常规的密集烤房的基础上，设置空气除湿装置3、空气加热装置1、控制系统，利用空气除湿装置3及空气加热装置1分别对密集烤房9的回风进行除湿及加热；
为了按需调节密集烤房各部位的风速及均匀性，并根据密集烤房内不同部位烟叶烘烤的烘烤情况实时调节送风温度、送风湿度，将密集烤房9划分为若干个区，每个区分别布置变风量空气混合阀7及送风口705；除湿及加热后的空气通过风管分别送入各个区的变风量空气混合阀7的入口，而后由送风口送至各个区；在控制系统的控制下，各个区的变风量空气混合阀7各自调节热风与除湿空气的混合比例，以调节各个区的出风口空气的温度、湿度；各个区的风量调节阀调节各个区的送风量及送风风速。具体的，为了根据各个区的烘烤情况按需调节密集烤房内不同部位的送风量及温、湿度，控制系统实时调节各个变风量空气混合阀7的混合比例及风量，实现精准烘烤。通过实时调节密集烤房内各个区烟叶优质烘烤所需的风速、风量、温度、湿度，一方面提高烟叶烘烤质量，避免过度加热与除湿；另一方面，使密集烤房内各部位不同素质烟叶烘烤进程趋于一致以缩短烘烤时间，进一步降低烟叶密集烘烤的能耗。
进一步地，所述风管包括热风风管5、除湿空气风管6；热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16置于热风风管5内，除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14置于除湿空气风管6内，每一个密集烤房分区中均设置有密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12。
进一步地，所述控制系统通过检测热风温度、热风相对湿度，除湿空气温度、除湿空气相对湿度及各个区的温度、相对湿度，调节变风量空气混合阀7热风与除湿气流的混合比例、送风量及送风风速。
进一步地，所述控制系统包括控制器8、密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16；
所述控制器8通过电缆18分别与变风量空气混合阀7、空气除湿装置3及空气加热装置1连接，控制器8通过传感器电缆17分别与密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16连接。
利用上述方法的一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤系统，包括空气加热装置1、热风循环风机2、空气除湿装置3、除湿空气循环风机4、热风风管5、除湿空气风管6、变风量空气混合阀7、控制器8、回风口10、密集烤房内温度传感器11、密集烤房内湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16、传感器电缆17、控制电缆18；
密集烤房9的回风口10分别与空气加热装置1、空气除湿装置3连接，且空气加热装置1、空气除湿装置3上分别设有热风循环风机2、除湿空气循环风机4，空气加热装置1、空气除湿装置3再分别通过热风风管5、除湿空气风管6与变风量空气混合阀7连接；
所述热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16置于热风风管5内，除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14置于除湿空气风管6内，密集烤房9分为若干个区，每一个密集烤房分区中均设置有密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12；
所述控制器8通过电缆18分别与变风量空气混合阀7、空气除湿装置3及空气加热装置1连接，控制器8通过传感器电缆17分别与密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14、热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16连接。
进一步地，所述变风量空气混合阀7包括热风入口701、除湿空气入口702、三通比例调节阀703、风量调节阀704；所述热风入口701、除湿空气入口702依次通过三通比例调节阀703、风量调节阀704与送风口705连接，热风入口701、除湿空气入口702分别与热风风管5、除湿空气风管6连接；
所述三通比例调节阀703用于调节从热风入口701进入的热风和从除湿空气入口702进入的除湿空气的混合比例；
所述风量调节阀704用于调节热风、除湿空气混合后的送风风速及送风量。
进一步地，所述控制器8采用可编程逻辑控制器，根据各区的烘烤进程实时控制空气加热装置1、热风循环风机2、空气除湿装置3、除湿空气循环风机4、变风量空气混合阀7的运行。
进一步地，本发明的空气除湿装置可以采用电制冷的冷凝除湿机，也可以采用溶液除湿、固体转轮除湿等其它除湿机。空气除湿装置的容量按密集烤房最大装烟量条件下的最大除湿负荷确定，其瞬时除湿量由控制系统根据烟叶密集烘烤工艺实时调节。空气加热装置可以采用空气源热泵热风机，也可以采用电加热热风机、燃煤热风炉等空气加热设备。空气加热装置的供热容量按密集烤房最大装烟量条件下的最大供热负荷确定，其瞬时供热量由控制系统根据烟叶密集烘烤工艺实时调节。
本发明系统的工作原理是：
从密集烤房9的回风口10出来的空气，在热风循环风机2与除湿空气循环风机4的牵引下，分别流经空气加热装置1与空气除湿装置3，分别进行加热与除湿，加热与除湿后的空气通过热风风管5、除湿空气风管6分别送入各个变风量空气混合阀7的入口，而后由送风口705送至各个区。
所述控制器8采用可编程逻辑控制器，根据各区的烘烤进程实时控制空气加热装置1、热风循环风机2、空气除湿装置3、除湿空气循环风机4、变风量空气混合阀7的运行。控制系统通过热风送风温度传感器15、热风送风相对湿度传感器16、除湿空气送风温度传感器13、除湿空气送风相对湿度传感器14检测各个区的热风入口、除湿空气入口的温度、湿度，以及通过密集烤房内温度传感器11、密集烤房内相对湿度传感器12实时检测每个区的温度、湿度，实时调节热风与除湿空气的混合比例，从而调节各个区出风口空气的温度、湿度。控制系统根据烟叶密集烘烤工艺所需的叶间风速，实时调节各个区的风量调节阀，以满足各个区按需送风。
所述空气加热装置1采用燃煤热风炉或空气源热泵热风机，空气除湿装置3采用冷凝除湿或转轮除湿机，其容量根据密集烤房装烟量及烘烤工艺确定。根据密集烤房9的大小，在上下、前后、左右方向各分3个区，共计27个分区。
每个分区设置一个变风量空气混合阀7，每个分区根据各自的烘烤实际，实时检测热风、除湿空气的温度和相对湿度，调节三通比例调节阀703的混合比例，满足送风温度需求；调节风量调节阀704，满足送风风速及送风量的需求，从而实现精准烘烤，在提高烘烤质量的同时，降低烘烤能耗。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤系统，其特征在于：包括空气加热装置（1）、热风循环风机（2）、空气除湿装置（3）、除湿空气循环风机（4）、热风风管（5）、除湿空气风管（6）、变风量空气混合阀（7）、控制器（8）、回风口（10）、密集烤房内温度传感器（11）、密集烤房内湿度传感器（12）、除湿空气送风温度传感器（13）、除湿空气送风相对湿度传感器（14）、热风送风温度传感器（15）、热风送风相对湿度传感器（16）、传感器电缆（17）、控制电缆（18）；
密集烤房（9）的回风口（10）分别与空气加热装置（1）、空气除湿装置（3）连接，且空气加热装置（1）、空气除湿装置（3）上分别设有热风循环风机（2）、除湿空气循环风机（4），空气加热装置（1）、空气除湿装置（3）再分别通过热风风管（5）、除湿空气风管（6）与变风量空气混合阀（7）连接；
所述热风送风温度传感器（15）、热风送风相对湿度传感器（16）置于热风风管（5）内，除湿空气送风温度传感器（13）、除湿空气送风相对湿度传感器（14）置于除湿空气风管（6）内，密集烤房（9）分为若干个区，每一个密集烤房分区中均设置有密集烤房内温度传感器（11）、密集烤房内相对湿度传感器（12）；
所述控制器（8）通过控制电缆（18）分别与变风量空气混合阀（7）、空气除湿装置（3）及空气加热装置（1）连接，控制器（8）通过传感器电缆（17）分别与密集烤房内温度传感器（11）、密集烤房内相对湿度传感器（12）、除湿空气送风温度传感器（13）、除湿空气送风相对湿度传感器（14）、热风送风温度传感器（15）、热风送风相对湿度传感器（16）连接；
所述变风量空气混合阀（7）包括热风入口（701）、除湿空气入口（702）、三通比例调节阀（703）、风量调节阀（704）；所述热风入口（701）、除湿空气入口（702）依次通过三通比例调节阀（703）、风量调节阀（704）与送风口（705）连接，热风入口（701）、除湿空气入口（702）分别与热风风管（5）、除湿空气风管（6）连接；
所述三通比例调节阀（703）用于调节从热风入口（701）进入的热风和从除湿空气入口（702）进入的除湿空气的混合比例；
所述风量调节阀（704）用于调节热风、除湿空气混合后的送风风速及送风量。
2.根据权利要求1所述的提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤系统，其特征在于：所述控制器（8）采用可编程逻辑控制器，根据各区的烘烤进程实时控制空气加热装置（1）、热风循环风机（2）、空气除湿装置（3）、除湿空气循环风机（4）、变风量空气混合阀（7）的运行。
3.根据权利要求1所述的提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤系统，其特征在于：所述空气加热装置（1）采用燃煤热风炉或空气源热泵热风机，空气除湿装置（3）采用冷凝除湿机或转轮除湿机。
4.利用权利要求1-3任一项所述系统进行提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法，其特征在于：
在常规的密集烤房的基础上，设置空气除湿装置（3）、空气加热装置（1）、控制系统，利用空气除湿装置（3）及空气加热装置（1）分别对密集烤房（9）的回风进行除湿及加热；
将密集烤房（9）划分为若干个区，每个区分别布置变风量空气混合阀（7）及送风口（705）；除湿及加热后的空气通过风管分别送入各个区的变风量空气混合阀（7）的入口，而后由送风口送至各个区；在控制系统的控制下，各个区的变风量空气混合阀（7）各自调节热风与除湿空气的混合比例，以调节各个区的出风口空气的温度、湿度；各个区的风量调节阀调节各个区的送风量及送风风速。
5.根据权利要求4所述的提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法，其特征在于：所述风管包括热风风管（5）、除湿空气风管（6）；热风送风温度传感器（15）、热风送风相对湿度传感器（16）置于热风风管（5）内，除湿空气送风温度传感器（13）、除湿空气送风相对湿度传感器（14）置于除湿空气风管（6）内，每一个密集烤房分区中均设置有密集烤房内温度传感器（11）、密集烤房内相对湿度传感器（12）。
6.根据权利要求4所述的提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法，其特征在于：所述控制系统通过检测热风温度、热风相对湿度，除湿空气温度、除湿空气相对湿度及各个区的温度、相对湿度，调节变风量空气混合阀（7）热风与除湿气流的混合比例、送风量及送风风速。
7.根据权利要求5所述的提高烟叶烘烤质量的低能耗精准烘烤方法，其特征在于：
所述控制系统包括控制器（8）、密集烤房内温度传感器（11）、密集烤房内相对湿度传感器（12）、除湿空气送风温度传感器（13）、除湿空气送风相对湿度传感器（14）、热风送风温度传感器（15）、热风送风相对湿度传感器（16）；
所述控制器（8）通过控制电缆（18）分别与变风量空气混合阀（7）、空气除湿装置（3）及空气加热装置（1）连接，控制器（8）通过传感器电缆（17）分别与密集烤房内温度传感器（11）、密集烤房内相对湿度传感器（12）、除湿空气送风温度传感器（13）、除湿空气送风相对湿度传感器（14）、热风送风温度传感器（15）、热风送风相对湿度传感器（16）连接。
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