CN206078998U - 一种太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：它包括热泵子系统、太阳能辅助子系统、温湿度控制调节子系统、以及由箱体、箱门、烟草架组成的烘干房子系统和相应的连接管道；本实用新型将热泵技术、空调调节技术、可再生能源高效利用技术和辅助电加热技术有机结合，其烘干温度调节范围在25℃~90℃之间，适用于烟草烘干工艺，提高了热泵烟草烘干系统全年运行的可靠性、稳定性和经济性。本实用新型在烟草烘干的变黄阶段自发热时，可以通过四通阀改变制冷剂流向，切换冷凝器和蒸发器，具有对烘房内空气降温除湿的功能。

Description

一种太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统。

背景技术

在我国，传统的烟草烘干技术主要是通过燃煤或燃烧木材等一次能源产生热量进行烘干，能耗大、效率低，烘干过程中会产生大量的废气、废渣、等有害物质，造成酸雨、雾霾等，严重污染环境。传统烟草烘干过程中需要有专人人值守，根据经验加减煤或者木材，不光浪费大量人力，稍有失误，还会严重影响烟叶的烘干质量。同时传统的传统的烟草烘干过程中，产生的有害气体容易进入烘干房，使烟草含有硫等有害物质，形成二次污染，因此，传统的烟草烘干技术需要改进。

采用热泵烘干技术烘干烟草，节能环保，已有部分企业开始使用，但现有的热泵烘干技术系统功能过于简单，智能调节性较差，引起烘干房的温度、湿度波动较大，不能满足烟草烘干工艺的温、湿度调节要求，导致热泵系统总体效率不高，运行寿命降低。另外，目前的热泵烘干技术对于可再生能源的直接利用很少，限制了热泵烘干技术的推广应用。

发明内容

本实用新型的目的正是为了提供一种太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，以解决现有烟草烘干过程中环境污染严重、效率较低、运行成本高、温湿度调节较差、可再生能源利用效率低等突出技术问题；

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：

本实用新型太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统包括热泵子系统、太阳能辅助子系统、温湿度控制调节子系统、以及由箱体、箱门、烟草架组成的烘干房子系统和相应的连接管道；

a、所述热泵子系统包括压缩机、节流装置、室内换热器、室外换热器、四通阀、油分离器、储液器、干燥过滤器、视液镜、过冷器、电子膨胀阀、换向机构、高压调节阀、差动调节阀、吸气压力调节阀、能量调节阀以及连接管道；所述压缩机的排气口分为两路，其中一路通过能量调节阀、四通阀、吸气压力调节阀接入压缩机的进口，另一路通过接油分离器与四通阀相应进口相连；所述烘房内换热器进口、差动调节阀的进口分别通过管路接入四通阀的同一个出口；所述差动调节阀的出口与储液器的进口相连接；所述室内换热器出口通过换向机构依次与高压调节阀、储液器的进口相连接，所述储液器的出口依次通过干燥过滤器、视液镜和过冷器分别与节流装置进口、电子膨胀阀进口相连接，其中节流装置出口通过换向机构连接室外换热器进口，所述室外换热器出口通过四通阀与吸气压力调节阀进口相连接；电子膨胀阀出口通过过冷器、过四通阀与吸气压力调节阀进口相连接；

b、所述的太阳能辅助子系统包括集热器风机、太阳能空气集热器以及连接风管；其中所述的集热器风机安装在箱体靠近箱门一侧的顶盖上设置的出风口内，集热器风机出口通过风管与太阳能空气集热器的进风口相连接，出口通过风管与相对于箱门位置另一侧的箱体顶盖的进风口相连通，并与室内换热器的进风相连通；

c、所述的温湿度控制调节子系统包括排湿排热风机、新风风机、电加热器、控制器、第一温度传感器、湿度传感器、第二温度传感器及连接导线；其中所述第一温度传感器、湿度传感器、第二温度传感器分别安装于箱体的物料间中部和上部、太阳能空气集热器出风管内，通过导线分别与控制器的输入端相连接，所述的控制器的输出端通过导线分别与能量调节阀、室内换热器风机的电机、室外换热器风机的电机、排湿排热风机的电机、新风风机的电机、电加热器、集热器风机的电机相连接；所述排湿排热风机安装于箱体的箱门的上方，新风风机安装在相对于箱门位置另一侧箱壁的上部，过滤网安装在新风风机的前部；所述电加热器安装在室内换热器出风口一侧、并安装于箱体的物料间进风口处；所述烟草架均匀布置在物料间内。

本实用新型中所述的压缩机为定频压缩机、分挡压缩机、变频压缩机或补气增焓压缩机中的任意一种；所述的室内换热器、室外换热器为管翅式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种。

所述的室内换热器风机、室外换热器、排湿/排热风机、新风风机、集热器风机为变频风机、定频风机或调挡风机中的任意一种。

所述的节流装置为热力膨胀阀、毛细管或电子膨胀阀的任意一种。

所述的能量调节阀为热动式能量调节阀、电磁式能量调节阀或电动式能量调节阀的任意一种。

所述的吸气压力调节阀为一种受阀后压力控制的比例性调节阀；所述的高压调节阀为一种受阀前压力控制的比例性调节阀。

所述的电加热器为PTC电加热器、不锈钢加热器、流体防爆电加热器或电红外加热器的任意一种。

所述过冷器为板式换热器、套管换热器或闪发器的任意一种。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型将热泵技术、空调调节技术、可再生能源高效利用技术和辅助电加热技术有机结合，其烘干温度调节范围在25℃~90℃之间，适用于烟草烘干工艺，提高了热泵烟草烘干系统全年运行的可靠性、稳定性和经济性。

2、本实用新型在烟草烘干的变黄阶段自发热时，可以通过四通阀改变制冷剂流向，切换冷凝器和蒸发器，具有对烘房内空气降温除湿的功能。

3、本实用新型通过控制器PLC及相关执行机构的智能调节，针对烟草烘干工艺的要求，采用分时段温湿度控制策略，温度控制精度可达0.2℃以内，湿度控制精度可达0.5%以内，完全实现烘干过程的全自动控制，同时提高了烟草的品质、层色和香味，保证了烟草的质量。

4、本实用新型直接利用太阳能作为烟草烘干辅助热源，性价比高，节能环保，解决了现有烟草烘干技术的一些缺陷，因此，其具有广泛的市场应用前景和巨大的市场潜力，适用于大范围推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理。

图中：1压缩机，2节流装置，3室内换热器，3-1室内换热器风机，4室外换热器，4-1室外换热器风机，5四通阀，6油分离器，7储液器，8干燥过滤器，9视液镜，10过冷器，11电子膨胀阀，12换向机构， 13高压调节阀，14差动调节阀，15吸气压力调节阀，16能量调节阀，17控制器（可编程控制器），18湿度传感器，19第一温度传感器，20箱体，21箱门，22排湿排热风机，23过滤网，24新风风机，25电加热器，26烟草架，27集热器风机，28太阳能空气集热器，29第二温度传感器。

具体实施方式

本实用新型以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1所示，本实用新型太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统包括热泵子系统、太阳能辅助子系统、温湿度控制调节子系统、以及由箱体20、箱门21、烟草架26组成的烘干房子系统和相应的连接管道；

a、所述热泵子系统包括压缩机1、节流装置2、室内换热器3、室外换热器4、四通阀5、油分离器6、储液器7、干燥过滤器8、视液镜9、过冷器10、电子膨胀阀11、换向机构12、高压调节阀13、差动调节阀14、吸气压力调节阀15、能量调节阀16以及连接管道；所述压缩机1的排气口分为两路，其中一路通过能量调节阀16、四通阀5、吸气压力调节阀15接入压缩机1的进口，另一路通过接油分离器6与四通阀5相应进口相连；所述烘房内换热器3进口、差动调节阀14的进口分别通过管路接入四通阀5的同一个出口；所述差动调节阀14的出口与储液器7的进口相连接；所述室内换热器3出口通过换向机构12依次与高压调节阀13、储液器7的进口相连接，所述储液器7的出口依次通过干燥过滤器8、视液镜9和过冷器10分别与节流装置2进口、电子膨胀阀11进口相连接，其中节流装置2出口通过换向机构12连接室外换热器4进口，所述室外换热器4出口通过四通阀5与吸气压力调节阀15进口相连接；电子膨胀阀11出口通过过冷器10、过四通阀5与吸气压力调节阀15进口相连接；

b、所述的太阳能辅助子系统包括集热器风机27、太阳能空气集热器28以及连接风管；其中所述的集热器风机27安装在箱体20靠近箱门21一侧的顶盖上设置的出风口内，集热器风机27出口通过风管与太阳能空气集热器28的进风口相连接，出口通过风管与相对于箱门21位置另一侧的箱体20顶盖的进风口相连通，并与室内换热器3的进风相连通；

c、所述的温湿度控制调节子系统包括排湿排热风机22、新风风机24、电加热器25、控制器17、第一温度传感器19、湿度传感器18、第二温度传感器29及连接导线；其中所述第一温度传感器19、湿度传感器18、第二温度传感器29分别安装于箱体20的物料间中部和上部、太阳能空气集热器28出风管内，通过导线分别与控制器17的输入端相连接，所述的控制器17的输出端通过导线分别与能量调节阀16、室内换热器风机3-1的电机、室外换热器风机4-1的电机、排湿排热风机22的电机、新风风机24的电机、电加热器25、集热器风机27的电机相连接；所述排湿排热风机22安装于箱体的箱门21的上方，新风风机24安装在相对于箱门21位置另一侧箱壁的上部，过滤网23安装在新风风机24的前部；所述电加热器25安装在室内换热器3出风口一侧、并安装于箱体的物料间进风口处；所述烟草架26均匀布置在物料间内。

本实用新型中所述的压缩机1为定频压缩机、分挡压缩机、变频压缩机或补气增焓压缩机中的任意一种；所述的室内换热器3、室外换热器4为管翅式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种。

所述的室内换热器风机3-1、室外换热器4-1、排湿/排热风机22、新风风机24、集热器风机27为变频风机、定频风机或调挡风机中的任意一种。

所述的节流装置2为热力膨胀阀、毛细管或电子膨胀阀的任意一种。

所述的能量调节阀16为热动式能量调节阀、电磁式能量调节阀或电动式能量调节阀的任意一种。

所述的吸气压力调节阀15为一种受阀后压力控制的比例性调节阀；所述的高压调节阀13为一种受阀前压力控制的比例性调节阀。

所述的电加热器25为PTC电加热器、不锈钢加热器、流体防爆电加热器或电红外加热器的任意一种。

所述过冷器10为板式换热器、套管换热器或闪发器的任意一种。

本实用新型的工作流程如下：

（1）制热工作模式

A. 基本工作模式

当烟草烘干过程刚开始，热泵烘干系统不需要能量、温湿度调节时，可采用此工作模式。温湿度控制调节子系统的流程为：可编程控制器根据第一、二温度传感器19、29和湿度传感器18输入的信息，打开室内换热器风机3-1、室外换热器风机4-1，且调为最大风速，关闭能量调节阀16、排湿排热风机22、新风风机24、电加热器25和集热器风机27。热泵子系统的流程为：吸气压力调节阀15和高压调节阀13全开，电子膨胀阀11和差动调节阀14关闭，压缩机排出的高温高压的制冷剂蒸气通过油分离器6进入四通阀5，然后进入箱体20内的室内换热器3释放热量变成高压的过冷或饱和的液态制冷剂，然后依次经过换向机构12、高压调节阀13、储液器7、干燥过滤器8、视液镜9、过冷器10进入节流装置2，过冷的液态制冷剂经过节流装置2的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，经过换向机构12进入室外换热器4吸收热量后变为低压的过热制冷剂蒸气，然后通过四通阀5，再经过吸气压力调节阀15进入压缩机1进行下一个循环过程。烘干房子系统流程为：箱体20内的空气经室内换热器3加热后，经过电加热器25进入物料间，高温的空气加热烟草架26的烟草后，释放出热量降温，同时吸收了物料的水分，湿度增加，然后进入室内换热器3进入下一循环。

B. 吸气节流能量调节模式

当夏季室外温度较高时，压缩机1吸气压力过高，会引起电机负荷过大，此时吸气压力调节阀15根据阀后压力（即压缩机吸气压力）控制压缩机1的吸气压力，当吸气压力升高时，吸气压力调节阀15关小，使室外换热器4出口的制冷剂过热蒸气节流，以较低的吸气压力进入压缩机。其他工作流程与基本能级工作模式相同。

C. 喷液冷却能量调节模式

当冬季室外温度较低，蒸发压力和蒸发温度较低时，或烟草烘干工艺过程中，冷凝压力和冷凝温度过高时，或能量调节过程中引起过热度过大时，可能引起压缩机1排气温度过高，电子膨胀阀11会根据压缩机1的排气温度，调节进入吸气压力调节阀15前的喷液量，降低压缩机的吸气过热度，防止压缩机1排气温度过高，同时，为了防止节流装置2前的液态制冷剂闪发，经过电子膨胀阀11节流的气液两相制冷剂，先通过过冷器10，吸收一部分液态制冷剂的热量后再进入吸气压力调节阀15前，这样保证了节流装置2前制冷剂的过冷度，提高室外换热器4的单位容积制冷量和压缩机效率。其他工作流程与基本能级工作模式相同。

D. 热气旁通能量调节

当烟草烘干过程中，物料间的温升过快时，可编程控制器根据第一温度传感器19输入的信息，打开能量调节阀16，压缩机1排出的高温高压的制冷剂蒸气一部分旁通经过能量调节阀16，节流降压后进入压缩机吸气口，降低了室内换热器3的放热量，防止了压缩机1较低吸气压力下运行。其他工作流程与基本能级工作模式相同。

E. 冷凝器回流法能量调节

当冬季室外温度非常低，热泵系统刚启动时，冷凝压力过低时，节流装置2前后压差太小，供液动力不足，无法向室外换热器4提供足够的供液量，通过调节室内换热器风机3-1、室外换热器风机4-1仍没效果时，可采用此调节方法。开机后，高压调节阀13关闭，差压调节阀14打开，将压缩机1排气一部分旁通到储液器7，使储液器7中压力升高。当冷凝压力升高到高压调节阀13开启值以上时，高压调节阀13稍开启，随着物料间温度的升高，维持正常冷凝压力平衡时，高压调节阀13的开度增大至全开，差压调节阀14的开度变小至全关，热泵制冷剂走正常循环路径。其他工作流程与基本能级工作模式相同。

F. 排热能量调节

当系统采用热气旁通+喷液冷却能量调节时，物料间的温升仍然过快时，可编程控制器根据第一温度传感器19输入的信息，打开排湿/排热风机22、新风风机24，通过一部分低温新风的排入和一部分高温回风的排出，保证物料间的温升速率。其他工作流程与基本能级工作模式相同。

G. 排湿工作模式

当烟草烘干工艺过程中，物料间湿度过大时，可编程控制器根据湿度传感器18输入的信息，打开排湿/排热风机22、新风风机24，通过一部分低温新风的排入和一部分高温回风的排出，保证物料间的湿度。其他工作流程与基本能级工作模式相同。

H. 太阳能辅助能量调节

当室外太阳能辐射强度较大时，可编程控制器根据第二温度传感器29输入的信息，打开集热器风机27。物料间内的出风一部分通过集热器风机27进入太阳能空气集热器28，吸收太阳能热辐射升温后，进入箱体20顶盖左侧，再经过室内换热器3、辅助电加热器25进入物料间放出热量，加热烟草架26的物料后排出物料间，进入下一循环。当物料间的温升速率过慢时，可编程控制器根据第一温度传感器19输入的信息，启动基本能级工作模式，室内换热器3对进风二次加热，以满足物料间的温升要求。

I. 辅助电加热能量调节

当烟草烘干工艺过程中，物料间的温升速率过慢，热泵机组本身的能量调节还不能满足要求时，可编程控制器根据第一温度传感器19输入的信息，打开辅助电加热器25，对经过室内换热器3的空气进行二次加热，用于满足物料间的温升速率的要求。其他工作流程与基本能级工作模式相同。

（2）降温除湿工作模式

当烟草烘干过程中烟草变黄自发热阶段时候，烘干房内热湿量较大，可开启此工作模式。热泵子系统的流程为：此时电子膨胀阀11、差动调节阀14和能量调节阀16关闭，吸气压力调节阀15和高压调节阀13全开，压缩机排出的高温高压的制冷剂蒸气通过油分离器6进入四通阀5，通过四通阀5改变流向然后进入室外换热器4释放热量变成高压的过冷或饱和的液态制冷剂，然后依次经过换向机构12、高压调节阀13、储液器7、干燥过滤器8、视液镜9、过冷器10进入节流装置2，过冷的液态制冷剂经过节流装置2的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，经过换向机构12进入室内换热器3吸收热量后变为低压的过热制冷剂蒸气，然后通过四通阀5，再经过吸气压力调节阀15进入压缩机1进行下一个循环过程。烘干房子系统流程为：箱体20内的空气经室内换热器3降温除湿后，经过电加热器25进入物料间，低温的空气冷却烘房内的空气，然后进入室内换热器3进入下一循环。

Claims (8)

1.一种太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：它包括热泵子系统、太阳能辅助子系统、温湿度控制调节子系统、以及由箱体（20）、箱门（21）、烟草架（26）组成的烘干房子系统和相应的连接管道；

a、所述热泵子系统包括压缩机（1）、节流装置（2）、室内换热器（3）、室外换热器（4）、四通阀（5）、油分离器（6）、储液器（7）、干燥过滤器（8）、视液镜（9）、过冷器（10）、电子膨胀阀（11）、换向机构（12）、高压调节阀（13）、差动调节阀（14）、吸气压力调节阀（15）、能量调节阀（16）以及连接管道；所述压缩机（1）的排气口分为两路，其中一路通过能量调节阀（16）、四通阀（5）、吸气压力调节阀（15）接入压缩机（1）的进口，另一路通过接油分离器（6）与四通阀（5）相应进口相连；所述室内换热器（3）的进口、差动调节阀（14）的进口分别通过管路接入四通阀（5）的同一个出口；所述差动调节阀（14）的出口与储液器（7）的进口相连接；所述室内换热器（3）出口通过换向机构（12）依次与高压调节阀（13）、储液器（7）的进口相连接，所述储液器（7）的出口依次通过干燥过滤器（8）、视液镜（9）和过冷器（10）分别与节流装置（2）进口、电子膨胀阀（11）进口相连接，其中节流装置（2）出口通过换向机构（12）连接室外换热器（4）进口，所述室外换热器（4）出口通过四通阀（5）与吸气压力调节阀（15）进口相连接；电子膨胀阀（11）出口通过过冷器（10）、过四通阀（5）与吸气压力调节阀（15）进口相连接；

b、所述的太阳能辅助子系统包括集热器风机（27）、太阳能空气集热器（28）以及连接风管；其中所述的集热器风机（27）安装在箱体（20）靠近箱门（21）一侧的顶盖上设置的出风口内，集热器风机（27）出口通过风管与太阳能空气集热器（28）的进风口相连接，出口通过风管与相对于箱门（21）位置另一侧的箱体（20）顶盖的进风口相连通，并与室内换热器（3）的进风相连通；

c、所述的温湿度控制调节子系统包括排湿排热风机（22）、新风风机（24）、电加热器（25）、控制器（17）、第一温度传感器（19）、湿度传感器（18）、第二温度传感器（29）及连接导线；其中所述第一温度传感器（19）、湿度传感器（18）、第二温度传感器（29）分别安装于箱体（20）的物料间中部和上部、太阳能空气集热器（28）出风管内，通过导线分别与控制器（17）的输入端相连接，所述的控制器（17）的输出端通过导线分别与能量调节阀（16）、室内换热器风机（3-1）的电机、室外换热器风机（4-1）的电机、排湿排热风机（22）的电机、新风风机（24）的电机、电加热器（25）、集热器风机（27）的电机相连接；所述排湿排热风机（22）安装于箱体的箱门（21）的上方，新风风机（24）安装在相对于箱门（21）位置另一侧箱壁的上部，过滤网（23）安装在新风风机（24）的前部；所述电加热器（25）安装在室内换热器（3）出风口一侧、并安装于箱体的物料间进风口处；所述烟草架（26）均匀布置在物料间内。

2.根据权利要求1所述的太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：所述的压缩机（1）为定频压缩机、分挡压缩机、变频压缩机或补气增焓压缩机中的任意一种；所述的室内换热器（3）、室外换热器（4）为管翅式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：所述的室内换热器风机（3-1）、室外换热器风机（4-1）、排湿/排热风机（22）、新风风机（24）、集热器风机（27）为变频风机、定频风机或调挡风机中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：所述的节流装置（2）为热力膨胀阀、毛细管或电子膨胀阀的任意一种。

5.根据权利要求1所述的太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：所述的能量调节阀（16）为热动式能量调节阀、电磁式能量调节阀或电动式能量调节阀的任意一种。

6.根据权利要求1所述的太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：所述的吸气压力调节阀（15）为一种受阀后压力控制的比例性调节阀；所述的高压调节阀（13）为一种受阀前压力控制的比例性调节阀。

7.根据权利要求1所述的太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：所述的电加热器（25）为PTC电加热器、不锈钢加热器、流体防爆电加热器或电红外加热器的任意一种。

8.根据权利要求1所述的太阳能辅助智能型热泵烟草烘干系统，其特征在于：所述过冷器（10）为板式换热器、套管换热器或闪发器的任意一种。