CN115978879B - 一种高效烤房-冷库耦合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效烤房‑冷库耦合系统，属于烟草、水产品、农副产品、林产品、中药材冷藏、烘干加工技术领域。该高效烤房‑冷库耦合系统，本系统由冷库制冷系统、冷库‑烤房热交换系统和烤房热泵供热系统组成；冷库制冷系统包括冷库、制冷压缩机、蒸发/冷凝器、制冷储液罐、电磁阀I、干燥过滤器I、膨胀阀I、制冷节能器和热力膨胀阀；冷库‑烤房热交换系统包括气液分离器、热泵压缩机、膨胀阀III、热泵节能器、膨胀阀II和液位控制阀；烤房热泵供热系统包括烤房空气加热器、储液罐、电磁阀II和干燥过滤器II。本系统将产品冷藏用冷库与烤房设置在一起，实现了能源余热的内部循环及回收利用，降低了冷库及烤房的运行能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效烤房-冷库耦合系统，属于烟草、水产品、农副产品、林产品、中药材冷藏、烘干加工技术领域。
背景技术
我国的水产品、农副产品、林产品、中药材分布广、种类繁多，数量大，我国大部分地区的许多如上产品需要冷加工及冷藏保鲜，同时也有许多产品需要烘干。目前，产品冷加工及冷藏保鲜均采用以蒸汽压缩式制冷循环方式制冷的冷库，冷库制冷耗用大量电力，尤其在夏季气温较高时，制冷耗电更大。而产品烘干则单独采用各种烘干设备，烘干设备大致可分为：电加热烘干设备、热泵烘干设备、蒸汽烘干设备、天然气烘干设备、燃煤烘干设备、液化气烘干设备、生物质燃料烘干设备，烘干过程耗费大量能源，有的还排放大量的烟尘及COx，SOx、NOx等大气污染物。如何降低产品冷加工及冷藏过程的电量，以及如何减少产品烘干能耗已经成为一个亟待解决的节能减排问题。本发明将产品烘烤及冷库制冷工序耦合起来，以达到提高冷库制冷系统及烘烤供热系统的能效、降低冷库及烘烤过程能耗。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种高效烤房-冷库耦合系统。本系统将产品冷藏用冷库与烤房设置在一起，采用冷库制冷排热作为烘烤房的低温热源，通过冷库-烤房热交换系统巧妙地将冷库制冷系统、烘烤房供热热泵系统耦合起来，实现了能源余热的内部循环及回收利用，降低了冷库及烤房的运行能耗。本系统具有能效高、低能耗、成本低的特点。本发明通过以下技术方案实现。
一种高效烤房-冷库耦合系统，本系统由冷库制冷系统、冷库-烤房热交换系统和烤房热泵供热系统组成；冷库制冷系统包括冷库1、制冷压缩机2、蒸发/冷凝器3、制冷储液罐4、电磁阀I5、干燥过滤器I6、膨胀阀I7、制冷节能器8和热力膨胀阀9；冷库-烤房热交换系统包括气液分离器10、热泵压缩机11、膨胀阀III16、热泵节能器17、膨胀阀II18和液位控制阀19；烤房热泵供热系统包括烤房空气加热器12、储液罐13、电磁阀II14和干燥过滤器II15；
所述冷库制冷系统中冷库1的低温低压液态制冷剂出口通过冷库冷风机连接制冷压缩机2进口，制冷压缩机2高温高压的制冷剂蒸汽出口连接蒸发/冷凝器3制冷剂进口，蒸发/冷凝器3冷凝制冷剂出口连接制冷储液罐4，制冷储液罐4高压液体制冷剂出口依次通过电磁阀I5、干燥过滤器I6分为两路，一路通过膨胀阀I7连接制冷节能器8低压制冷剂进口，另一路直接连接制冷节能器8高压液体制冷剂进口，制冷节能器8中的制冷剂饱和蒸汽出口连接制冷压缩机2的补汽口，制冷节能器8高压过冷液态制冷剂出口通过热力膨胀阀9连接冷库1的低温低压的制冷剂进口；
所述冷库-烤房热交换系统中气液分离器10底部的液态热泵工质出口连接蒸发/冷凝器3的液态热泵工质进口，蒸发/冷凝器3的热泵工质汽液混合物出口连接气液分离器10的热泵工质汽液混合物进口，气液分离器10的热泵工质蒸汽出口的热泵工质蒸汽通过热泵压缩机11进入烤房热泵供热系统中烤房空气加热器12，加热烤房中的循环空气与新风，烤房空气加热器12中的高压液态热泵工质出口连接储液罐13，储液罐13中的高压液态热泵工质依次通过电磁阀II14和干燥过滤器II15分为两路，一路通过膨胀阀III16连接到冷库-烤房热交换系统中的热泵节能器17低压热泵工质进口，另一路连接到热泵节能器17高压热泵工质进口，热泵节能器的17中的热泵工质饱和蒸汽连接到热泵压缩机11的补汽口，热泵节能器17的高压过冷液态热泵工质出口依次通过膨胀阀II18和液位控制阀19连接到气液分离器10低温低压的液体热泵工质进口。
所述制冷压缩机2和热泵压缩机11均采用带中间补汽口的压缩机。
所述制冷压缩机2和热泵压缩机11为螺杆式压缩机或涡旋式压缩机。
该高效烤房-冷库耦合系统的工作原理为：
本系统由冷库制冷系统、冷库-烤房热交换系统、烤房热泵供热系统组成。
冷库制冷系统运作流程：热力膨胀阀9膨胀节流到蒸发压力后的低温低压液态制冷剂从冷库中吸热，出来的低温低压制冷剂蒸汽通过冷库冷风机进入制冷压缩机2，经制冷压缩机2压缩成高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压制冷剂蒸汽先进入蒸发/冷凝器3对来自气液分离器10的热泵循环低温低压液态工质进行加热，而后制冷剂冷凝为高压液体储存在制冷循环储液罐4中，之后液态制冷剂流经电磁阀I5、干燥过滤器I6，一部分进入膨胀阀I7节流后进入制冷节能器8，另一部分液态制冷剂直接进入制冷节能器8中再冷形成高压制冷剂过冷液体，从膨胀阀I7出来的低压制冷剂在制冷节能器8中吸收高压制冷剂的热量变为饱和蒸汽，从制冷节能器8出来的饱和蒸汽进入制冷压缩机2的补汽口，从制冷节能器8出来的高压过冷液态制冷剂进入热力膨胀阀9节流后成低温低压的制冷剂，进入冷库1中吸收冷库1中的热量，对冷库进行制冷，完成一个冷库的制冷循环。
热泵循环的运作流程如下：从气液分离器10底部出液口出来的液态热泵工质进入蒸发/冷凝器3中吸热成汽液混合物再进入气液分离器10的进口，热泵工质的汽液混合物在气液分离器10中进行分离，从气液分离器10上部出来的气态热泵工质蒸汽进入热泵压缩机11压缩成高温高压的工质蒸汽，热泵工质蒸汽进入烤房空气加热器12加热循环空气与新风，热泵工质在烤房空气加热器12放热降温后冷凝为高压液态热泵工质，从烤房空气加热器12出来后流入储液罐13，从储液罐13流出的高压液态工质经电磁阀II14、干燥过滤器II15，一部分高压液态工质进入膨胀阀III16节流后成热泵压缩机11补汽压力下的液体进入热泵节能器17，另一部分高压液态工质直接进入热泵节能器17再冷为高压过冷液体，从膨胀阀III16出来的液体热泵工质在热泵节能器17中吸收高压液体热泵工质的热量变为饱和蒸汽，从热泵节能器17出来的饱和蒸汽进入热泵压缩机11的补汽口，从热泵节能器17出来的高压过冷液态热泵工质进入膨胀阀II18节流后成低温低压的液体热泵工质，从膨胀阀II18出来的液体热泵工质经液位控制阀19进入气液分离器10，经汽液分离后，汽液热泵工质再次分别进入热泵压缩机11及蒸发/冷凝器3中，完成一个热泵循环。
本发明的有益效果是：
（1）本系统将冷库及烤房联系在一起，较好地实现冷库余热高效回收利用，同时降低了冷库及烤房的能源消耗。
（2）本系统所需设备的规模生产加工均十分成熟，设备价格不高，系统投资不高。
附图说明
图1是本发明系统示意图。
图中：1-冷库、2-制冷压缩机、3-蒸发/冷凝器、4-制冷储液罐、5-电磁阀I、6-干燥过滤器I、7-膨胀阀I、8-制冷节能器、9-热力膨胀阀、10-气液分离器、11-热泵压缩机、12-烤房空气加热器、13-储液罐、14-电磁阀II、15-干燥过滤器II、16-膨胀阀III、17-热泵节能器、18-膨胀阀II、19-液位控制阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例
云南某烤烟种植区，该地区同时也是水果主要产区，烟叶采摘与水果成熟在相同的时间段。拟建造一个烤烟房/果蔬冷库耦合系统，同时满足烟叶烘烤和农作物冷藏的需求。
将10套装配式轻钢保温结构烤烟密集烤房与100m3轻钢保温结构装配式果蔬冷库（0-5℃）配套组合建设。
如图1所示，该高效烤房-冷库耦合系统，本系统由冷库制冷系统、冷库-烤房热交换系统和烤房热泵供热系统组成；冷库制冷系统包括冷库1、制冷压缩机2、蒸发/冷凝器3、制冷储液罐4、电磁阀I5、干燥过滤器I6、膨胀阀I7、制冷节能器8和热力膨胀阀9；冷库-烤房热交换系统包括气液分离器10、热泵压缩机11、膨胀阀III16、热泵节能器17、膨胀阀II18和液位控制阀19；烤房热泵供热系统包括烤房空气加热器12、储液罐13、电磁阀II14和干燥过滤器II15；
所述冷库制冷系统中冷库1的低温低压液态制冷剂出口通过冷库冷风机连接制冷压缩机2进口，制冷压缩机2高温高压的制冷剂蒸汽出口连接蒸发/冷凝器3制冷剂进口，蒸发/冷凝器3冷凝制冷剂出口连接制冷储液罐4，制冷储液罐4高压液体制冷剂出口依次通过电磁阀I5、干燥过滤器I6分为两路，一路通过膨胀阀I7连接制冷节能器8低压制冷剂进口，另一路直接连接制冷节能器8高压液体制冷剂进口，制冷节能器8中的制冷剂饱和蒸汽出口连接制冷压缩机2的补汽口，制冷节能器8高压过冷液态制冷剂出口通过热力膨胀阀9连接冷库1的低温低压的制冷剂进口；
所述冷库-烤房热交换系统中气液分离器10底部的液态热泵工质出口连接蒸发/冷凝器3的液态热泵工质进口，蒸发/冷凝器3的热泵工质汽液混合物出口连接气液分离器10的热泵工质汽液混合物进口，气液分离器10的热泵工质蒸汽出口的热泵工质蒸汽通过热泵压缩机11进入烤房热泵供热系统中烤房空气加热器12，加热烤房中的循环空气与新风，烤房空气加热器12中的高压液态热泵工质出口连接储液罐13，储液罐13中的高压液态热泵工质依次通过电磁阀II14和干燥过滤器II15分为两路，一路通过膨胀阀III16连接到冷库-烤房热交换系统中的热泵节能器17低压热泵工质进口，另一路连接到热泵节能器17高压热泵工质进口，热泵节能器的17中的热泵工质饱和蒸汽连接到热泵压缩机11的补汽口，热泵节能器17的高压过冷液态热泵工质出口依次通过膨胀阀II18和液位控制阀19连接到气液分离器10低温低压的液体热泵工质进口。
其中每套密集烤房装烟室的内空尺寸为8000x2800x3700，烤房空气加热器12采用翅片管式空气加热器，热空气送入烤房的温度为71℃，装烟室上部设置多孔板静压箱，在多孔板静压箱下送风，在装烟室与供热室之间的隔热墙下部开设集中回风口，且设钢丝网防止烟叶吸入，冷库1由2间50m3容量的冷藏间组成，每间设两台2000m3/h风量的冷风机，制冷压缩机2为带中间补汽口的螺杆式压缩机，制冷系统的蒸发温度为-10℃，冷凝温度为37℃，蒸发/冷凝器3采用管壳式换热器，制冷剂的工质为R134a。冷库保温板与烤房围护结构采用聚氨酯夹芯彩钢板，厚100mm。烤房热泵循环热泵压缩机11采用带中间补汽口的螺杆式热泵压缩机，热泵循环工质采用R502，热泵设计冷凝温度为85℃、蒸发温度为30℃。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，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 (3)
1.一种高效烤房-冷库耦合系统，其特征在于：本系统由冷库制冷系统、冷库-烤房热交换系统和烤房热泵供热系统组成；冷库制冷系统包括冷库（1）、制冷压缩机（2）、蒸发/冷凝器（3）、制冷储液罐（4）、电磁阀I（5）、干燥过滤器I（6）、膨胀阀I（7）、制冷节能器（8）和热力膨胀阀（9）；冷库-烤房热交换系统包括气液分离器（10）、热泵压缩机（11）、膨胀阀III（16）、热泵节能器（17）、膨胀阀II（18）和液位控制阀（19）；烤房热泵供热系统包括烤房空气加热器（12）、储液罐（13）、电磁阀II（14）和干燥过滤器II（15）；
所述冷库制冷系统中冷库（1）的低温低压液态制冷剂出口通过冷库冷风机连接制冷压缩机（2）进口，制冷压缩机（2）高温高压的制冷剂蒸汽出口连接蒸发/冷凝器（3）制冷剂进口，蒸发/冷凝器（3）冷凝制冷剂出口连接制冷储液罐（4），制冷储液罐（4）高压液体制冷剂出口依次通过电磁阀I（5）、干燥过滤器I（6）分为两路，一路通过膨胀阀I（7）连接制冷节能器（8）低压制冷剂进口，另一路直接连接制冷节能器（8）高压液体制冷剂进口，制冷节能器（8）中的制冷剂饱和蒸汽出口连接制冷压缩机（2）的补汽口，制冷节能器（8）高压过冷液态制冷剂出口通过热力膨胀阀（9）连接冷库（1）的低温低压的制冷剂进口；
所述冷库-烤房热交换系统中气液分离器（10）底部的液态热泵工质出口连接蒸发/冷凝器（3）的液态热泵工质进口，蒸发/冷凝器（3）的热泵工质汽液混合物出口连接气液分离器（10）的热泵工质汽液混合物进口，气液分离器（10）的热泵工质蒸汽出口的热泵工质蒸汽通过热泵压缩机（11）进入烤房热泵供热系统中烤房空气加热器（12），加热烤房中的循环空气与新风，烤房空气加热器（12）中的高压液态热泵工质出口连接储液罐（13），储液罐（13）中的高压液态热泵工质依次通过电磁阀II（14）和干燥过滤器II（15）分为两路，一路通过膨胀阀III（16）连接到冷库-烤房热交换系统中的热泵节能器（17）低压热泵工质进口，另一路连接到热泵节能器（17）高压热泵工质进口，热泵节能器的（17）中的热泵工质饱和蒸汽连接到热泵压缩机（11）的补汽口，热泵节能器（17）的高压过冷液态热泵工质出口依次通过膨胀阀II（18）和液位控制阀（19）连接到气液分离器（10）低温低压的液体热泵工质进口。
2.根据权利要求1所述的高效烤房-冷库耦合系统，其特征在于：所述制冷压缩机（2）和热泵压缩机（11）均采用带中间补汽口的压缩机。
3.根据权利要求2所述的高效烤房-冷库耦合系统，其特征在于：所述制冷压缩机（2）和热泵压缩机（11）为螺杆式压缩机或涡旋式压缩机。
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