CN203893630U - 太阳能与热泵联合型煤干燥系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及型煤干燥领域，尤其是一种太阳能与热泵联合型煤干燥系统。该型煤干燥系统包括太阳能集热器子系统、热泵子系统、热泵蒸汽机组子系统以及型煤干燥窑，所述太阳能集热器子系统与热泵子系统连接，所述热泵子系统设置有热泵进风口和热泵出风口，所述热泵蒸汽机组子系统设置有蒸汽机进水口和蒸汽出口，所述型煤干燥窑设置有干燥窑入风口，所述干燥窑入风口通过三通管分别与热泵出风口以及蒸汽出口连通。该型煤干燥系统利用太阳能集热器和热泵产生中温空气，与热泵蒸汽机组产生的高温水蒸气混合，形成高温不饱和湿空气用以干燥型煤，可以快速提升型煤干燥窑中的温度，提高干燥效率。

Description

太阳能与热泵联合型煤干燥系统

技术领域

本实用新型涉及型煤干燥领域，尤其是一种太阳能与热泵联合型煤干燥系统。

背景技术

在传统的型煤干燥中，普遍采用以煤燃烧提供热能的方式干燥，但是这种方式会对环境造成较大影响。太阳能是目前最清洁的能源之一，而热泵是一种经过电力做功将低位热源的热能转移到高位热源的装置，若将两种能源技术相结合用于干燥型煤，具有很好的环保效益，其具体方法是，首先通过太阳能集热器收集太阳能转化为热能，再通过热泵将进一步提升热能用于加热空气，最后将热空气输入型煤干燥窑中进行型煤干燥。但是在实际操作中发现，热泵加热空气时，空气温度难以达到型煤干燥要求，加之干燥空气的容积比热容较小，所以造成型煤干燥缓慢。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能与热泵联合型煤干燥系统，该系统可以极大地提高用于干燥型煤的空气温度，使其满足型煤干燥要求。

本实用新型所公开的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，包括太阳能集热器子系统、热泵子系统、热泵蒸汽机组子系统以及型煤干燥窑，所述太阳能集热器子系统与热泵子系统连接，所述热泵子系统设置有热泵进风口和热泵出风口，所述热泵蒸汽机组子系统设置有蒸汽机进水口和蒸汽出口，所述型煤干燥窑设置有干燥窑入风口，所述干燥窑入风口通过三通管分别与热泵出风口以及蒸汽出口连通。

优选地，所述太阳能集热器子系统采用太阳能空气集热器，所述热泵子系统采用空气源热泵，所述太阳能集热器子系统包括集热器本体、一号风机、一号阀、集热器进风口和集热器出风口，所述集热器进风口和集热器出风口设置于集热器本体上，所述一号阀连接于集热器进风口上；

所述热泵子系统包括二号风机、二号阀、空气热源入口、热泵蒸发器、热泵压缩机、热泵冷凝器、热泵节流阀、热泵进风口和热泵出风口，所述热泵蒸发器、热泵压缩机、热泵冷凝器以及热泵节流阀依次连接并构成循环回路，所述空气热源入口设置于热泵蒸发器上，所述热泵进风口和热泵出风口均设置于热泵冷凝器上，所述二号风机与热泵进风口连通；

所述一号风机通过三通管分别与一号阀以及二号阀连通，所述空气热源入口通过三通管分别与集热器出风口以及二号阀连通。

优选地，所述热泵蒸汽机组子系统包括三号风机、蒸汽机热源进风口、低温循环回路、高温循环回路、蒸汽机进水口和蒸汽出口，所述三号风机与蒸汽机热源进风口连通；

所述低温循环回路是由蒸汽机蒸发器、气液分离器、低级压缩机、中间冷凝器以及膨胀阀依次连接构成的循环回路，所述高温循环回路是由中间冷凝器、高级压缩机、高级冷凝器、储液器以及蒸汽机节流阀依次连接构成的循环回路；

所述蒸汽机热源进风口设置于蒸汽机蒸发器上，所述蒸汽机进水口和蒸汽出口均设置于高级冷凝器上。

优选地，所述储液器和蒸汽机节流阀之间还设置有过滤器。

优选地，所述高级冷凝器为多级冷凝器。

优选地，所述热泵进风口与二号风机之间设置有三号阀，所述蒸汽机热源进风口与三号风机设置有四号阀，所述一号阀、二号阀、三号阀以及四号阀均为空气调节阀。

优选地，所述热泵出风口上设置有五号阀，所述五号阀为空气调节阀，所述蒸汽机进水口上设置有冷水阀，所述蒸汽出口上设置有蒸汽阀。

优选地，所述干燥窑入风口上设置有四号风机和六号阀，所述六号阀为空气调节阀。

本实用新型的有益效果是：因为经热泵加热的空气温度无法达到型煤干燥要求，所以该系统利用热泵蒸汽机组产生高温蒸汽，使其与经热泵加热的空气混合变为不饱和的高温湿空气送入干燥仓进行型煤，如此可以快速提升型煤干燥窑中的温度，提高干燥效率；而相比于传统的以燃烧煤获取热能的干燥方式，具有更高的环保效益。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图中标记：1-太阳能集热器子系统，10-集热器本体，101-集热器进风口，102-集热器出风口，111-一号风机，112-一号阀，2-热泵子系统，201-空气热源入口，202-热泵进风口，203-热泵出风口，211-热泵蒸发器，212-热泵压缩机，213-热泵冷凝器，214-热泵节流阀，215-二号阀，216-二号风机，217-三号阀，218-五号阀，3-热泵蒸汽机组子系统，301-蒸汽机热源进风口，302-蒸汽机进水口，303-蒸汽出口，311-蒸汽机蒸发器，312-气液分离器，313-低级压缩机，314-中间冷凝器，315-膨胀阀，316-高级压缩机，317-高级冷凝器，318-储液器，319-过滤器，320-蒸汽机节流阀，321-三号风机，322-四号阀，323-冷水阀，324-蒸汽阀，4-型煤干燥窑，401-干燥窑入风口，402-四号风机，403-六号阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型公开的的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，包括太阳能集热器子系统1、热泵子系统2、热泵蒸汽机组子系统3以及型煤干燥窑4，所述太阳能集热器子系统1与热泵子系统2连接，所述热泵子系统2设置有热泵进风口202和热泵出风口203，所述热泵蒸汽机组子系统3设置有蒸汽机进水口302和蒸汽出口303，所述型煤干燥窑4设置有干燥窑入风口401，所述干燥窑入风口401通过三通管分别与热泵出风口203以及蒸汽出口303连通。

其中，太阳能集热器子系统1的作用是收集太阳能转化为热能，而热泵子系统2再将太阳能集热器子系统1产生的热能进一步提升用于加热从热泵进风口202进入的空气形成中温空气，热泵蒸汽机组子系统3通过从外界摄取热能加之电能做功，加热从蒸汽机进水口302进入的液态水产生高温水蒸气，高温水蒸气与从热泵出风口203输出的中温空气混合变为不饱和高温湿空气，再通过干燥窑入风口401进入干燥窑4中进行型煤干燥。虽然不饱和高温湿空气较相同温度的干燥空气吸湿容量小，但是其温度十分容易达到干燥型煤的要求，而且因为含有水蒸气，所以其容积比热容较干燥空气更大，传输热能的效率更高，可以快速提高干燥窑4温度，使其中型煤快速地被干燥到生产所需要求。

由于太阳能集热器只能在有阳光充足的条件下才能提供充足的热能，而若在晚上或者阴雨天气，热泵子系统2则不但无法通过太阳能集热器子系统1获得充足热能，还可能影响热泵子系统2的正常工作，为解决这一问题，作为优选方式，所述太阳能集热器子系统1采用太阳能空气集热器，所述热泵子系统2采用空气源热泵，所述太阳能集热器子系统1包括集热器本体10、一号风机111、一号阀112、集热器进风口101和集热器出风口102，所述集热器进风口101和集热器出风口102设置于集热器本体10上，所述一号阀112连接于集热器进风口101上；所述热泵子系统2包括二号风机216、二号阀215、空气热源入口201、热泵蒸发器211、热泵压缩机212、热泵冷凝器213、热泵节流阀214、热泵进风口202和热泵出风口203，所述热泵蒸发器211、热泵压缩机212、热泵冷凝器213以及热泵节流阀214依次连接并构成循环回路，所述空气热源入口201设置于热泵蒸发器211上，所述热泵进风口202和热泵出风口203均设置于热泵冷凝器213上，所述二号风机216与热泵进风口202连通；所述一号风机111通过三通管分别与一号阀112以及二号阀215连通，所述空气热源入口201通过三通管分别与集热器出风口102以及二号阀215连通。

此时，该型煤干燥系统的工作过程如下：

当阳光充足时，关闭二号阀215，开启一号风机111和一号阀112，太阳能集热器加热从集热器进风口101进入的空气产生热空气依次经集热器出风口102和空气热源入口201进入热泵蒸发器211，为热泵子系统2提供热源；而当光照不足时，就可关闭一号阀112，开启一号风机111和二号阀215，使外界自然空气依次通过二号阀215和空气热源入口201进入热泵蒸发器211，为热泵子系统2提供热源。当热空气或者自然空气进入热泵蒸发器211时，将热能传递给热泵蒸发器211中的工质，使工质由液态变为气态，气态工质经过热泵压缩机212后变为高温高压气体，达到热泵冷凝器213放热，将热量传递给在二号风机216的作用下从热泵进风口202进入的空气，空气得到热能后变为中温空气，中温空气从热泵出风口203排出，与从热泵蒸汽机组子系统3的蒸汽出口303排出的高温水蒸气混合成为不饱和高温湿空气，最终被输入型煤干燥窑4中用于型煤的干燥，而在热泵冷凝器213中放热后的工质冷凝变为液态，通过热泵节流阀214进入下一个循环。其中，热泵节流阀214的作用是控制工质的流量，使其均匀地进入热泵蒸发器211中获取热能。

由于热泵蒸汽机组子系统3要将常温水变为水蒸气，热泵蒸汽机组子系统3中只使用一级热泵难以达到要求，所以，作为优选方式，所述热泵蒸汽机组子系统3包括三号风机321、蒸汽机热源进风口301、低温循环回路、高温循环回路、蒸汽机进水口302和蒸汽出口303，所述三号风机321与蒸汽机热源进风口301连通；所述低温循环回路是由蒸汽机蒸发器311、气液分离器312、低级压缩机313、中间冷凝器314以及膨胀阀315依次连接构成的循环回路，所述高温循环回路是由中间冷凝器314、高级压缩机316、高级冷凝器317、储液器318以及蒸汽机节流阀320依次连接构成的循环回路；所述蒸汽机热源进风口301设置于蒸汽机蒸发器311上，所述蒸汽机进水口302和蒸汽出口303均设置于高级冷凝器317上。

该热泵蒸汽机组的工作过程如下：

首先在三号风机321的作用下，自然空气通过蒸汽机热源进风口301进入蒸汽机蒸发器311为其中低温循环回路的工质提供热能，工质吸热后变为气液混合态，进入气液分离器312被气液分离，气态工质达到低级压缩机313，被压缩后变为高温高压气体，再进入中间冷凝器314中放热，为高温循环回路中的工质提供热能，之后冷凝为液态，经膨胀阀315控制流量后进入下一个循环。高温循环回路中的工质在中间冷凝器314中获得热能变为气态，之后通过高级压缩机316变为高温气体，进入高级冷凝器317中放热变为气液混合态，从蒸汽机进水口302进入的液态水在高级冷凝器317中吸收热能以后转化为高温水蒸气从蒸汽出口303排出，与从热泵出风口203排出的中温空气混合用于型煤的干燥；而在高级冷凝器217中放热后的工质依次通过储液器318和蒸汽机节流阀320后进入下一个循环。在此，储液器318的起到贮藏液体、气液分离、消音和制冷剂缓冲的作用，而蒸汽机节流阀320的主要作用是控制流量，使工质能够均匀进入中间冷凝器314中吸热。

由于高温循环回路温度较高，对工质的纯净度要求也较高，所以，作为优选方式，所述储液器318和蒸汽机节流阀320之间还设置有过滤器319。虽然有的储液器318也具有一定的过滤功能，但是没有过滤器319效果明显，而且过滤器319清洁也较为方便。

为使高级冷凝器317的传热效果更佳，作为优选方式，所述高级冷凝器317为多级冷凝器。多级冷凝器相较于普通冷凝器具有更好的传热性能。

在上述方案中，虽然风机本身具有一定的调节进风流量的作用，但是无法做到较为精确地调控，所以作为优选方式，所述热泵进风口202与二号风机216之间设置有三号阀217，所述蒸汽机热源进风口301与三号风机321设置有四号阀322，所述一号阀112、二号阀215、三号阀217以及四号阀322均为空气调节阀。通过风机与空气调节阀相结合就可较为精确地调控集热器进风口101、热泵子系统2的空气热源入口201、热泵进风口202以及蒸汽机热源进风口301的进风流量。

因为型煤干燥状况会受到进入型煤干燥窑的高温不饱和湿空气的直接影响，为使不饱和湿空气达到最适宜干燥型煤的效果，作为优选方式，所述热泵出风口203上设置有五号阀218，所述五号阀218为空气调节阀，所述蒸汽机进水口302上设置有冷水阀323，所述蒸汽出口303上设置有蒸汽阀324。其中五号阀218可以控制混入高温不饱和湿空气的中温空气的流量，而蒸汽阀324可以控制混入高温不饱和湿空气的高温水蒸气流量和温度，通过两者的控制，即可使高温不饱和湿空气温度、含水量等等指标达到最适宜干燥型煤的标准。在使用蒸汽阀324时，应先将其关闭，带到热泵蒸汽机组2中的蒸汽压力达到预设大小时，蒸汽阀324会自动开启，输出高温水蒸气。而冷水阀323可以控制进入高级冷凝器317液态水的流量，以达到补充液态水的消耗。

为控制进入型煤干燥窑的高温不饱和湿空气的流量，作为优选方式，所述干燥窑入风口401上设置有四号风机402和六号阀403，所述六号阀403为空气调节阀。在此四号风机402和六号阀403的布置的顺序是可以交换的，最终都能达到控制高温不饱和湿空气的流速与流量的效果。

Claims (8)

1.太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：包括太阳能集热器子系统(1)、热泵子系统(2)、热泵蒸汽机组子系统(3)以及型煤干燥窑(4)，所述太阳能集热器子系统(1)与热泵子系统(2)连接，所述热泵子系统(2)设置有热泵进风口(202)和热泵出风口(203)，所述热泵蒸汽机组子系统(3)设置有蒸汽机进水口(302)和蒸汽出口(303)，所述型煤干燥窑(4)设置有干燥窑入风口(401)，所述干燥窑入风口(401)通过三通管分别与热泵出风口(203)以及蒸汽出口(303)连通。

2.如权利要求1所述的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：所述太阳能集热器子系统(1)采用太阳能空气集热器，所述热泵子系统(2)采用空气源热泵，所述太阳能集热器子系统(1)包括集热器本体(10)、一号风机(111)、一号阀(112)、集热器进风口(101)和集热器出风口(102)，所述集热器进风口(101)和集热器出风口(102)设置于集热器本体(10)上，所述一号阀(112)连接于集热器进风口(101)上；

所述热泵子系统(2)包括二号风机(216)、二号阀(215)、空气热源入口(201)、热泵蒸发器(211)、热泵压缩机(212)、热泵冷凝器(213)、热泵节流阀(214)、热泵进风口(202)和热泵出风口(203)，所述热泵蒸发器(211)、热泵压缩机(212)、热泵冷凝器(213)以及热泵节流阀(214)依次连接并构成循环回路，所述空气热源入口(201)设置于热泵蒸发器(211)上，所述热泵进风口(202)和热泵出风口(203)均设置于热泵冷凝器(213)上，所述二号风机(216)与热泵进风口(202)连通；

所述一号风机(111)通过三通管分别与一号阀(112)以及二号阀(215)连通，所述空气热源入口(201)通过三通管分别与集热器出风口(102)以及二号阀(215)连通。

3.如权利要求2所述的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：所述热泵蒸汽机组子系统(3)包括三号风机(321)、蒸汽机热源进风口(301)、低温循环回路、高温循环回路、蒸汽机进水口(302)和蒸汽出口(303)，所述三号风机(321)与蒸汽机热源进风口(301)连通；

所述低温循环回路是由蒸汽机蒸发器(311)、气液分离器(312)、低级压缩机(313)、中间冷凝器(314)以及膨胀阀(315)依次连接构成的循环回路，所述高温循环回路是由中间冷凝器(314)、高级压缩机(316)、高级冷凝器(317)、储液器(318)以及蒸汽机节流阀(320)依次连接构成的循环回路；

所述蒸汽机热源进风口(301)设置于蒸汽机蒸发器(311)上，所述蒸汽机进水口(302)和蒸汽出口(303)均设置于高级冷凝器(317)上。

4.如权利要求3所述的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：所述储液器(318)和蒸汽机节流阀(320)之间还设置有过滤器(319)。

5.如权利要求3所述的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：所述高级冷凝器(317)为多级冷凝器。

6.如权利要求3所述的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：所述热泵进风口(202)与二号风机(216)之间设置有三号阀(217)，所述蒸汽机热源进风口(301)与三号风机(321)设置有四号阀(322)，所述一号阀(112)、二号阀(215)、三号阀(217)以及四号阀(322)均为空气调节阀。

7.如权利要求3所述的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：所述热泵出风口(203)上设置有五号阀(218)，所述五号阀(218)为空气调节阀，所述蒸汽机进水口(302)上设置有冷水阀(323)，所述蒸汽出口(303)上设置有蒸汽阀(324)。

8.如权利要求3所述的太阳能与热泵联合型煤干燥系统，其特征在于：所述干燥窑入风口(401)上设置有四号风机(402)和六号阀(403)，所述六号阀(403)为空气调节阀。