CN201527154U - 空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，包括设有新风口的加热室和设有排湿口的干燥室，所述加热室内设置空气源热泵的冷凝器及其吸风式防爆风机，所述冷凝器通过工质循环管道与装置在烘房外的空气源热泵主机连接；所述干燥室底部设有至少一条减速送风管，所述减速送风管通过热风进口与加热室相通。是一种安全、节能、环保的烟花爆竹用烘房。

Description

空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房

技术领域

本实用新型涉及一种用于烟花爆竹物料干燥的热风干燥系统，尤其是采用空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房。

背景技术

现有烟花爆竹用烘房其热源均采用锅炉燃煤远距离供热，只有百分之二十左右的热能进了干燥室，其余均被浪费。燃烧产生的废渣、废气对环境造成污染；采用电加热方式，因其能效比低，其主要弊端还在于电阻加热，存在安全隐患。

同时，烟花爆竹物料都是易燃易爆物品，国家标准对干燥工序的安全性要求非常严格，要求排除任何可能的不安全因素，按照国家标准GB50161-1992《烟花爆竹工厂设计安全规范》中规定，烘房热风应采用直流式，禁止烘干时使用循环风；烟花爆竹用烘房是危险生产场所，该国家标准还规定其不得有扬尘产生，而产生扬尘的条件之一就是有风的存在，标准规定烘房内风速不得大于0.5m/s，按照国家气象局关于风的分类，风速在0.5m/s以下，属零级风范围的无风状态。现有烟花爆竹用烘房的加热方式和整体设计存在潜在的安全隐患，亟需改进。

空气源热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置组成，并依序用工质循环管道连接。它根据逆卡诺循环原理，采用电能驱动，通过传热工质把空气中无法被利用的低品位热能有效吸收，并将其提升至可用的高品位热能加以利用。其工作过程：①传热工质进入蒸发器，在蒸发器中工质吸热蒸发，此时工质从低温热源中吸收热量后进入压缩机；②工质经过压缩机的压缩、升温后，变成高温、高压的工质排出压缩机；③工质进入冷凝器，在冷凝器中将从蒸发器中吸收的热量和压缩机本身功耗所产生的那部分热量传递给其他介质；④高压工质经过节流装置节流降压后再次进入蒸发器，依此不断地循环工作。为了系统长期稳定运行，热泵还包括一些公知的辅助装置，如储液罐、气液分离器、过滤器等。

以空气源热泵作为热源的典型运用是冷暖空调制热，它是以调节身体的体感舒适度为目的，环境温度12℃时，能效比2.4左右。

实用新型内容

为了解决上述弊端，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种安全、节能、环保的烟花爆竹用烘房，要求其具有较高的能效比和较低的运营成本。为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是，空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，包括设有新风口的加热室和设有排湿口的干燥室，所述加热室内设置空气源热泵的冷凝器及其吸风式防爆风机，所述冷凝器通过工质循环管道与装置在烘房外的空气源热泵主机连接；所述干燥室底部设有至少一条减速送风管，所述减速送风管通过热风进口与加热室相通。

作为减少能耗的改进手段，所述干燥室和/或加热室设有保温层。

采用上述技术方案，新风口进入的空气经空气源热泵的冷凝器加热，在冷凝器吸风式防爆风机的作用下，通过减速送风管送入干燥室加热物料，然后挟带水蒸汽从排湿口排出，实现干燥的目的。以空气源热泵作为干燥装置的新型热源具有节能减排的优点；防爆堤的隔离和防爆风机杜绝了电气产品可能带来的安全隐患；减速风管能够将每秒十几米的风速陡降至0.5m/s以下，避免了风速高带来的安全隐患。

由于空气源热泵装置要靠大量的风来进行热交换，因此每经过蒸发器的空气(根据环境温度不同)每次只能加热10-25℃左右，；出于杜绝安全隐患的考虑，干燥室内又不能以循环风的方式进行加热。故而上述方案仅在干燥温度较低的情况下，能够满足干燥物料的要求。如引线、单基粉、电光花等。为了在保证安全的前提下提高干燥温度，满足烘干温度可在60℃或70℃以下的物料干燥要求，作为本实用新型的一种优选，所述加热室和干燥室之间设有热风仓，所述热风仓通过出风口、回风口和回风道连接加热室，构成循环风道；所述热风仓还通过所述热风进口连通干燥室，所述热风进口设有防爆风机。冷凝器加热的空气经出风口到热风仓，一部分由防爆风机送入干燥室，经排湿口排出，一部分由回风口、回风道返回至冷凝器再次加热，如此循环，越加越热。热风仓到达设定温度后，空气源热泵停止工作，由热风仓补给干燥室热风，直至温度下降空气源热泵重启。既满足了升温的需要，又能减少能耗。

由于排湿口排出的热风中储存着大量热能，作为提高热效率的改进手段，所述排湿口处，设有余热回收装置。用导热性能较好的材料制成吸热管，放置于排湿口上方，湿热空气加热管内空气，吸热管的一端连接新风口或所述循环风道的回风道，依靠整个系统的风循环带动吸热管内的空气流动，实现整个系统风量进出的动态平衡。在所述吸热管的下部设置冷凝水导流板，避免吸热管吸热后的冷凝水流入干燥室内。

现有空气源热泵受环境温度制约较严重，在冬天气温较低时，其制热能力大幅下降，需要通过电辅加热的方式弥补。而该时段内是烟花爆竹的生产销售旺季，有大量物料需要干燥，烟花爆竹烘房使用电辅加热不但具有较大安全隐患，而且能效比太低成本高。按传统方法增大蒸发器面积虽然可以一定程度上缓解这个问题，但难以兼顾冬天、夏天两种极端工况条件下的实际需要；而且会造成工质管路增长，工质流动阻力增大，压缩机负荷增大，增加电耗使能效比降低。

故而，作为本实用新型的一种改进，所述蒸发器由一组工作蒸发器和多组备用蒸发器组成，各组蒸发器工质输入端和输出端由歧管并联连接，多组备用蒸发器工质输入端由一个电磁阀控制；所述冷凝器换热面积与压缩机输入功率的比值在5.6-13.5m²/kw之间；所述冷凝器风机全压在80-400pa之间。

所述工作蒸发器未设置电磁阀，处于常通状态，便于进行除霜或制冷。当环境温度为28℃或以上时，仅有该组蒸发器工作；当环境温度低于上述温度，一组备用蒸发器的电磁阀开启，两组蒸发器同时工作，以增大换热面积，提高能效比；环境温度在零度左右时，其它备用蒸发器的电磁阀开启，多组蒸发器同时工作。

作为上述改进的进一步优化，所述空气源热泵热风机设有智能控制装置。根据设定的排气压力/温度来调节所述电磁阀开度：当排气压力/温度接近压缩机保护停机的设定值时，智能控制装置自动控制电磁阀，使备用蒸发器组的工质流量变小或关闭电磁阀，控制机组平稳运行，使机组工况在接近三十度(15-43℃)的环境温度变化范围中，都能达到或接近压缩机排气压力最佳运行状态范围，获得高或较高的能效比。

作为上述改进的另一种优化手段，在所述备用蒸发器工质输出端，设置了单向阀，避免当机组除霜或制冷时工质反向流向电磁阀，而对电磁阀带来消极影响。

作为上述改进的一种优选，本实用新型每组蒸发器换热面积与压缩机输入功率比值在5.6-9.6m²/kw之间，不易接近压缩机保护停机的设置范围，又有很高或较高的能效比。

使用本实用新型技术方案，在不同的环境温度下都具有相对较高的能效比，其能效比分布状态为：仅有一组工作蒸发器运行时，环境温度28-30℃时能效比在4.0左右，环境温度32-42℃内的能效比在4.1-4.5之间；两组蒸发器同时工作，环境温度15-27℃内的能效比在4.2-4.7之间，环境温度8-14℃内的能效比在3.4-4.1的范围，随着环境温度降低，机组的能效比也逐渐降低。为了拓展空气源热泵在零下以下温度的应用，采用设置多组蒸发器为机组提供更多的热量，在环境温度零下8℃左右时，机组的能效比仍要超过电阻加热方式。

以并联式多组蒸发器换热，在27℃以下的环境温时，第二组蒸发器工作，机组从增大蒸发器换热面积中获得热量，过量的热量由工质排气压力/温度信号反馈给智能控制装置，控制电磁阀进行调节工质流量而达到动态平衡。

并联式多组蒸发器换热，可以根据不同工况选择相应的换热面积，从而实现不同工况的吸热主动控制，确保机组在不同环境温度工况下，都能满足升温要求而且获得相对高的能效比。

为了使空气源热泵输出到冷凝器的热量得以有效释放，经大量实验优选，本实用新型的技术方案选择性增大冷凝器的换热面积至5.6-13.5m²/kw之间，使其载热能力提高。冷凝器换热面积与压缩机额定功率的比值超出13.5m²/kw后，增大的冷凝器换热面积对提高换热效率和出风口温度没有明显作用，会因为面积增加、工质管道增长、工质用量增加，导致压缩机负荷增大、系统能效比有一定降低，还会增大风阻。

同时，作为一种优化技术手段，所述冷凝器风机全压在80-400pa之间。该技术方案选择性提高风机风速至6.3-22m/之间，使其换热能力得以提高；机组的回气温度降低，工质温度降低，有利于提高机组的能效比。

作为本实用新型的一种改进，所述空气源热泵还设有泄压分流阀和副节流装置，所述泄压分流阀的输入端连接在压缩缩机和冷凝器之间的工质循环管道上，泄压分流阀的输出端连接副节流装置输入端，副节流装置输出端连接在蒸发器和压缩机之间的工质循环管道上。

本改进设置的泄压分流阀，当工质压力达到设定值时，泄压分流阀开启，分流部分工质经副节流装置冷却，绕过蒸发器返回压缩机输入端的工质循环管道，以减少流入蒸发器工质量，降低压缩机的进气压力，从而平稳减小工质循环系统的压力；同理，当工质压力回落到设定值时，泄压分流阀关闭，维持工质压力在正常范围内。以相对简单易行的设计，进一步解决了在环境温度较高时，增大蒸发器换热面积带来的系统压力过高的问题。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是未设热风仓的烟花爆竹烘房结构示意图；

图2是余热回收装置立体结构示意图(放大)；

图3是设有热风仓的的烟花爆竹烘房结构示意图；

图4是采用多组并列式蒸发器的空气源热泵及冷凝器吸风式防爆风机结构原理示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1，空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，包括设有新风口4的加热室16和设有排湿口12的干燥室9，所述加热室16内装置空气源热泵的冷凝器5及其吸风式防爆风机22，所述冷凝器5通过防爆堤2与装置在烘房外的空气源热泵主机1连接；所述干燥室9底部设有减速送风管8，所述减速送风管8为防静电纤维布制成的风管，为了防止粉尘的安全危害，所述纤维布目数不小于400目，还可以设置成便于拆洗的可拆式结构；所述减速送风管8通过热风进口17与加热室16相通。结合图2，排湿口12上方安装余热回收装置，包括吸热管14、冷凝水导流板15和湿热空气导流板13，吸热管14的一端连接新风口4。

实施例2：参见图3，与上述方案不同之处在于，所述加热室16和干燥室9之间设有热风仓6，所述热风仓6通过出风口10、回风口11和回风道3连接加热室16，构成循环风道；所述热风仓6还通过所述热风进口17连通干燥室9，所述热风进口17设有防爆风机7。

结合图4，所述空气源热泵主机1主要由蒸发器、压缩机23、节流装置32组成，空气源热泵的冷凝器5和冷凝器吸风式防爆风机22装置在加热室16内，冷凝器5通过防爆堤2与装置在烘房外的空气源热泵主机1用工质循环管道34连接。

所述蒸发器由一组工作蒸发器25和第一备用蒸发器24、第二备用蒸发器28组成；各组蒸发器工质管道由输入端歧管30和输出端歧管26并联连接；两组备用蒸发器工质输入端由一个电磁阀29控制；第一备用蒸发器24的工质输出端设置了单向阀35，第二备用蒸发器28的工质输出端设置了单向阀27。所述冷凝器5换热面积与压缩机23输入功率的比值在5.6-13.5m²/kw之间。所述吸风式防爆风机22全压在80-400pa之间。

所述热风机还设有泄压分流阀33和副节流装置31，所述泄压分流阀33的输入端连接在压缩机23和冷凝器5之间的工质循环管道34上，泄压分流阀33的输出端连接副节流装置31输入端，副节流装置31输出端连接在蒸发器和压缩机23之间的工质循环管道34上。

采用实施例2所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房烘干花炮亮珠，使用一组蒸发器的情况下，其具体数据为：环境温度7℃，干燥室长5.5m、宽3.6m、高2.2m，烘干亮珠520kg，冷凝器换热面积44.8m²，蒸发器换热面积49.5m²，压缩机输入功率5.75kw，总输入功率6.3kw，干燥温度56-57℃，干燥时间总计24小时，耗电量136kwh。

其他条件相同的情况下，增加一组换热面积46m²的蒸发器同时工作，干燥温度60-61℃，干燥时间总计20小时，耗电量113kwh。

为了对照说明实用新型效果，在相同环境温度下采用相同干燥室烘干相同重量的同种亮珠物料，以锅炉燃煤加热方式供热，水蒸气经管道输送到干燥室的散热片内。干燥温度58-62℃，干燥时间总计19小时，消耗热值7200大卡的燃煤240kg，根据1吨标煤发电3000度的标准，折合耗电量740kwh。

需要说明的是，烟花行业锅炉距烘房的安全距离必须在200m以上，故而供热管道较长，热能浪费较大。使用空气源热泵则可大幅缩短供热距离。

采用实施例2所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房烘干电光花，使用两组蒸发器的情况下，其具体数据为：环境温度11℃，干燥室面积18.2m²、高2.2m，烘干电光花360kg，冷凝器换热面积32.2m²，蒸发器换热面积一组40m²，另一组35.6m^2，压缩机输入功率5.75kw，总输入功率6.3kw，干燥温度50℃，干燥时间总计14小时，耗电量71kwh。

在相同环境温度下采用相同干燥室烘干相同重量的同种电光花物料，以锅炉燃煤加热方式供热，水蒸气经管道输送到干燥室的散热片内。干燥温度55-57℃，干燥时间总计12小时，消耗热值7200大卡的燃煤160kg，根据1吨标煤发电3000度的标准，折合耗电量493kwh。

本实用新型描述的上述实施方式仅是为了清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能理解为对本实用新型做出任何的限制。本实用新型在本技术领域具有公知的多种替代方式或变形，在不脱离本实用新型实质意义的前提下，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，包括设有新风口的加热室和设有排湿口的干燥室，其特征在于，所述加热室内设置空气源热泵的冷凝器及其吸风式防爆风机，所述冷凝器通过工质循环管道与装置在烘房外的空气源热泵主机连接；所述干燥室底部设有至少一条减速送风管，所述减速送风管通过热风进口与加热室相通。

2.如权利要求1所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，所述干燥室和/或加热室设有保温层。

3.如权利要求1所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，所述加热室和干燥室之间设有热风仓，所述热风仓通过出风口、回风口和回风道连接加热室，构成循环风道；所述热风仓还通过所述热风进口连通干燥室，所述热风进口设有防爆风机。

4.如权利要求1所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，所述排湿口处设有余热回收装置，所述余热回收装置用导热性能较好的材料制成吸热管，放置于排湿口上方，湿热空气加热管内空气，吸热管的一端连接新风口或所述循环风道的回风道；在所述吸热管的下部设置冷凝水导流板。

5.如权利要求1所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，所述减速送风管为防静电纤维布制成的风管，所述纤维布目数不小于400目，所述减速送风管设置成可拆式结构。

6.如权利要求1所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，所述空气源热泵还设有泄压分流阀和副节流装置，所述泄压分流阀的输入端连接在压缩缩机和冷凝器之间的工质循环管道上，泄压分流阀的输出端连接副节流装置输入端，副节流装置输出端连接在蒸发器和压缩机之间的工质循环管道上。

7.如权利要求1所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，所述蒸发器由一组工作蒸发器和多组备用蒸发器组成，各组蒸发器工质输入端和输出端由歧管并联连接，多组备用蒸发器工质输入端由一个电磁阀控制；所述冷凝器换热面积与压缩机输入功率的比值在5.6-13.5m²/kw之间；所述冷凝器风机全压在80-400pa之间。

8.如权利要求7所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，所述空气源热泵热风机设有智能控制装置。

9.如权利要求7所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，在所述备用蒸发器工质输出端设置单向阀。

10.如权利要求7所述的空气源热泵为热源的烟花爆竹用烘房，其特征在于，每组蒸发器换热面积与压缩机输入功率比值在5.6-9.6m²/kw之间。

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