CN210036061U - 一种闭式热泵烘干系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种闭式热泵烘干系统，其包括通过空气通道依次循环连通的烘房、除湿器、蒸发器、过冷冷凝器和冷凝器，所述烘房设置有进风口和回风口，所述回风口与所述除湿器通过空气通道连接，所述回风口还与所述过冷冷凝器通过空气通道连接，向所述过冷冷凝器供气，所述闭式热泵烘干系统还包括压缩机和膨胀阀，所述压缩机、冷凝器、过冷冷凝器、膨胀阀和蒸发器之间通过介质通道依次循环连通。该闭式热泵烘干系统通过除湿器和蒸发器对空气进行两级除湿，充分利用系统的热能，同时采用过冷冷凝器和冷凝器对除湿后的空气进行梯级加热，可以大幅减少烘干系统的能耗，并且由于该系统为闭式系统，对物料烘干后的空气不会排放出去，因此不会污染大气。

Description

一种闭式热泵烘干系统

技术领域

本实用新型涉及物料干燥领域，尤其涉及一种闭式热泵烘干系统。

背景技术

现有技术中，常需要使用烘干设备对污泥、湿粉料等进行烘干。现有的烘干设备，常采用电加热管加热的方式进行除湿，直接将电能转化为热能，或者是采用高温蒸汽或者热水进行换热来除湿。这两种方式都存在能耗较高、除湿后的空气直接排放会污染大气等问题。而现有的闭式热泵烘干系统，利用板式热交换器进行风路显热交换，存在低温空气比含湿量低，同等除湿量需要冷凝风量大，热泵系统制冷量用于除湿比例低，系统干化效率低等问题。

实用新型内容

基于现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种低能耗的闭式热泵烘干系统。

本实用新型实施例提供一种闭式热泵烘干系统，其包括通过空气通道依次循环连通的烘房、除湿器、蒸发器和冷凝器组件，所述烘房设置有进风口和回风口，所述回风口与所述除湿器通过空气通道连接，所述除湿器对所述回风口排出的空气进行第一次除湿，所述蒸发器对所述除湿器排出的空气进行第二次除湿，所述冷凝器组件对除湿后的空气进行加热，所述进风口与所述冷凝器组件通过空气通道连接，所述冷凝器组件加热后的空气从所述进风口输入所述烘房中，所述回风口还与所述冷凝器组件通过空气通道连接，向所述冷凝器组件供气，所述闭式热泵烘干系统还包括压缩机和膨胀阀，所述压缩机、冷凝器组件、膨胀阀和蒸发器之间通过介质通道依次循环连通。

作为上述实施例的进一步改进，所述闭式热泵烘干系统还包括余热回收器，在空气的流向方向上，所述余热回收器位于所述蒸发器和冷凝器组件之间，且与所述蒸发器和冷凝器组件连通，在换热介质的流向方向上，所述余热回收器位于所述冷凝器组件和所述膨胀阀之间，且与所述冷凝器组件和所述膨胀阀连通。

作为上述实施例的进一步改进，所述闭式热泵烘干系统还包括换热器，所述换热器中设置有第一介质入口、第一换热通道、第一介质出口、第二介质入口、第二换热通道和第二介质出口，所述第一介质入口与所述冷凝器组件的介质出口连通，第一介质入口、第一换热通道、第一介质出口、膨胀阀、蒸发器介质入口、蒸发器介质出口、第二介质入口、第二换热通道、第二介质出口和压缩机介质入口依次串联，所述第一换热通道和第二换热通道互相换热。

作为上述实施例的进一步改进，所述烘房设置有进料口、出料口和输送带，所述输送带可将从所述进料口进入的物料输送到所述出料口。

作为上述实施例的进一步改进，所述除湿器连接有冷却装置。

作为上述实施例的进一步改进，所述冷却装置为热管换热器；或所述冷却装置为冷却塔。

作为上述实施例的进一步改进，所述烘房的回风口与所述除湿器之间的空气通道内设置有除尘器；和/或

所述烘房的进风口与冷凝器组件之间的空气通道内设置有鼓风机。

作为上述实施例的进一步改进，所述冷凝器组件包括过冷冷凝器和冷凝器，在空气的流向方向上，所述烘房、除湿器、蒸发器、过冷冷凝器和冷凝器依次循环连通，在换热介质的流向方向上，所述压缩机、冷凝器、过冷冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次循环连通，所述过冷冷凝器对除湿后的空气进行加热，所述冷凝器对过冷冷凝器排出的空气进行再次加热，所述回风口还与所述过冷冷凝器通过空气通道连接，向所述过冷冷凝器供气。

作为上述实施例的进一步改进，所述烘房设置有多个进风口、多个对应的冷凝器以及多个对应的过冷冷凝器，每个进风口均与对应的冷凝器连接，在换热介质的流向方向上，多个冷凝器并联连接，每个过冷冷凝器均与对应的冷凝器串联连接，所述回风口分别与多个过冷冷凝器通过空气通道连通。

作为上述实施例的进一步改进，所述闭式热泵烘干系统还包括一个余热回收器，在空气的流向方向上，所述余热回收器位于所述蒸发器和所述多个过冷冷凝器之间，且与所述蒸发器和多个过冷冷凝器连通，所述多个过冷冷凝器并联连接，在换热介质的流向方向上，所述余热回收器位于所述多个过冷冷凝器和所述膨胀阀之间，且与所述多个过冷冷凝器和所述膨胀阀连接，所述多个过冷冷凝器的介质出口并联连接到所述余热回收器的介质入口。

本实用新型提供的闭式热泵烘干系统，其系统能效较高，耗能低，并且由于该系统为闭式系统，对物料烘干后的空气不会排放出去，因此不会污染大气。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型优选实施例更具体说明，本实用新型上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。

图1为本实用新型提供的闭式热泵烘干系统的结构示意图。

图2为本实用新型提供的闭式热泵烘干系统的原理示意图。

图3为图1中的换热器的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

请参考图1至图3，本实用新型实施例提供一种闭式热泵烘干系统，其包括通过空气通道11(也即通风管路)依次循环连通的烘房2、除湿器4、蒸发器5、冷凝器组件，也即空气在烘房2、除湿器4、蒸发器5、冷凝器组件中依次循环流通。烘房2设置有进风口21和回风口22，回风口22与除湿器4通过空气通道11连接，用于对回风口22排出的空气进行第一次降温除湿，蒸发器5对除湿器4排出的空气进行第二次降温除湿，除湿器4和蒸发器5除湿后产生的冷凝水通过冷凝水排放通道(图未示)排放出去。冷凝器组件对除湿后的空气进行加热，进风口21与冷凝器组件通过空气通道11连接，冷凝器组件加热后的空气从进风口21输入烘房2中。具体来说，烘房2的进风口21与冷凝器组件之间的空气通道11内设置有鼓风机27，鼓风机27将冷凝器组件加热后的空气输入到烘房2中。回风口22还与冷凝器组件通过空气通道11连接，向冷凝器组件供气，也即，回风口22排出的空气中，一部分空气依次经除湿器4、蒸发器5、冷凝器组件除湿和加热后，回到烘房2中，另一部分空气则直接经冷凝器组件加热后回到烘房2中。

该闭式热泵烘干系统还包括压缩机35和膨胀阀36，压缩机35、冷凝器组件、膨胀阀36和蒸发器5之间通过介质通道12依次循环连通，使换热介质(也即制冷剂，例如氟利昂)在这些部件之间循环流动。具体来说，压缩机35将低温低压气态制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，供给冷凝器组件，高温高压气态制冷剂在冷凝器组件中冷凝并释放潜热，变为高温高压液态制冷剂，冷凝器组件排出的制冷剂经过膨胀阀36释放压力后变为低温低压液态制冷剂，低温低压液态制冷剂在蒸发器5中气化并吸热，变为低温低压气态制冷剂，同时使空气中的水蒸气冷却凝结，从而进行除湿，然后低温低压气态制冷剂再输入至压缩机35中变为高温高压气态制冷剂，如此循环往复。

需要说明的是，上述提到的通过空气通道11依次循环连通的烘房2、除湿器4、蒸发器5和冷凝器组件，相邻部件之间可以是直接连通，也可以是间接连通，例如蒸发器5和冷凝器组件之间还可以设置其他部件，例如余热回收器6。类似地，压缩机35、冷凝器组件、膨胀阀36和蒸发器5几者的相邻部件之间也可以是直接连通或者间接连通，例如冷凝器组件和膨胀阀36之间还可以设置余热回收器6和换热器3等部件。

该闭式热泵烘干系统在运作时，冷凝器组件对空气进行加热，然后将加热后的高温干燥空气输入到烘房2中，使烘房2中充满高温干燥空气，高温干燥空气与烘房2内的湿物料(例如污泥或者食品粉料)进行充分接触后，将物料中的水分蒸发，得到高温高湿空气。高温高湿空气经过烘房2的回风口22输出后，一部分进入除湿器4，在除湿器4中冷却到露点以下，进行第一次除湿，得到中温中湿空气。除湿器4排出的中温中湿空气进入到蒸发器5中，由于蒸发器5内的低温低压换热介质蒸发吸热，从而使通过蒸发器5的空气降温，使空气中的水汽凝结，进行第二次除湿，得到低温干燥空气。除湿器4的除湿量约占除湿器4和蒸发器5的总除湿量之和的15％，其他85％的除湿量为蒸发器5的除湿量。从蒸发器5排出的低温干燥空气依次进入到冷凝器组件进行加热，得到高温干燥空气。从冷凝器组件排出的高温干燥空气，经过烘房2的进风口21进入到烘房2的内部，对物料进行再次干燥。由于回风口22的出风量大且温度较高，如果都输送至除湿器4中，由于高温高湿空气的显热较高，导致除湿器4和蒸发器5难以将如此大量的高温高湿空气冷却至露点以下，因此无法进行除湿。为此，仅将一部分高温高湿空气输送至除湿器4中进行除湿，而将其他高温高湿空气则直接输送至冷凝器组件中，与从蒸发器5输送过来的低温干燥空气混合，经冷凝器组件加热后再输送到烘房2中。

在优选实施例中，冷凝器组件包括过冷冷凝器7和冷凝器8，在空气的流向方向上，烘房2、除湿器4、蒸发器5、过冷冷凝器7和冷凝器8依次循环连通，在换热介质的流向方向上，压缩机35、冷凝器8、过冷冷凝器7、膨胀阀36和蒸发器5依次循环连通，过冷冷凝器7对除湿后的空气进行第一次加热，冷凝器8对过冷冷凝器7排出的空气进行再次加热。由压缩机35供给冷凝器8的高温高压气态制冷剂，在冷凝器8中冷凝放热，变为高温高压液态制冷剂，过冷冷凝器7将冷凝后的高温高压液态制冷剂进一步过冷并释放潜热，这样可以降低制冷剂在膨胀阀36中的气化比例，提高制冷剂在蒸发器5中的蒸发吸热量，提高除湿效率。而且，由于低温干燥空气通过过冷冷凝器7和冷凝器8分梯级加热，因此可以降低系统的循环温升(即冷凝温度与蒸发温度的差值)，提高系统的制热能效。回风口22还与过冷冷凝器7通过空气通道11连接，向过冷冷凝器7供气，也即回风口22排出的一部分空气，直接进入到过冷冷凝器7中进行加热，而不经过除湿器4和蒸发器5除湿。在另外一些实施例中，冷凝器组件也可以只有冷凝器8而没有过冷冷凝器7。

在优选实施例中，该闭式热泵烘干系统还包括余热回收器6，在空气的流向方向上，余热回收器6位于蒸发器5和冷凝器组件之间，且与蒸发器5和冷凝器组件通过空气通道11连通，在换热介质的流向方向上，余热回收器6位于冷凝器组件和膨胀阀36之间，且与冷凝器组件和膨胀阀36通过介质通道12连通。具体来说，在空气的流向方向上，余热回收器6位于蒸发器5和过冷冷凝器7之间，在换热介质的流向方向上，余热回收器6位于过冷冷凝器7和膨胀阀36之间。从过冷冷凝器7排出的高温高压液态制冷剂，在余热回收器6中与从蒸发器5输送过来的低温干燥空气进行换热，使低温干燥空气升温为中温干燥空气，升温后的空气被输送至过冷冷凝器7，换热后的制冷剂则向膨胀阀36方向输送。低温干燥空气通过余热回收器6、冷凝器组件分梯级加热，可以降低系统的循环温升(即冷凝温度与蒸发温度的差值)，提高系统的制热能效。

请参考图3，在优选实施例中，该闭式热泵烘干系统还包括换热器3，换热器3中设置有第一介质入口31、第一换热通道38、第一介质出口34、第二介质入口33、第二换热通道37和第二介质出口32，第一介质入口31与冷凝器组件的介质出口连通，第一介质入口31、第一换热通道、第一介质出口34、膨胀阀36、蒸发器介质入口、蒸发器介质出口、第二介质入口33、第二换热通道、第二介质出口32和压缩机介质入口依次串联，第一换热通道38和第二换热通道37互相换热。从冷凝器组件方向输送过来的高温高压液态制冷剂，从第一介质入口31进入换热器3后，依次经过第一换热通道38、第一介质出口34和膨胀阀36，变为低温低压液态制冷剂，然后从蒸发器介质入口进入到蒸发器5中，在蒸发器5中吸热蒸发，变为低温低压气态制冷剂，从蒸发器介质出口排出蒸发器5外，然后又依次经过第二介质入口33、第二换热通道37、第二介质出口32和压缩机介质入口，被输送到压缩机35中。流经第一换热通道38的高温高压液态制冷剂，其部分热量通过第一换热通道38和第二换热通道37的互相换热被输送到流经第二换热通道37的低温低压气态制冷剂，一方面可以降低进入蒸发器5的制冷剂的温度，提高蒸发器5的除湿效率，另一方面可以提高进入压缩机35的制冷剂的温度，减少压缩机35的能耗，从而使该闭式热泵烘干系统更加节能。

请参考图1，在优选实施例中，烘房2还设置有进料口23和出料口24，进料口23连接有脱水机231，该脱水机231可以为螺旋环碟式脱水机。由于经过脱水机231脱水后的物料依然含有水分，不能够完全脱水，因此经过脱水机231脱水后的物料经由进料口23进入烘房2进行烘干处理，保证处理后的物料的含水量较低。出料口24连接有干料收集装置241，干料收集装置241包括吸料机242和干料仓243，吸料机242把经过烘房2处理后的物料吸进干料仓243进行收集处理。烘房2内还设置有输送带25，输送带25可将从进料口23进入的物料输送到出料口24。可以通过电机带动输送带25，脱水机231脱水后的物料经进料口23进入烘房2，并掉落至输送带25上，在运输的同时使物料与烘房2内的高温干燥空气直接接触，最后将物料运输到出料口23并由干料收集装置241收集处理。

请参考图1和图2，在优选实施例中，除湿器4还连接有冷却装置9，用于为除湿器4内的换热管降温。该冷却装置9可以为热管换热器91，利用热管风冷的方式为除湿器4内的换热管降温。该冷却装置也可以是利用冷却塔92冷却，使用水泵93把除湿器4的换热管内的冷却水抽至冷却塔92内，进行循环流动降温。该除湿器4为冗余热除湿器，其一方面通过冷却装置9将该闭式热泵烘干系统所产生的系统冗余热排放至系统外，另一方面将回风口22排出的部分空气冷却，降至露点温度后进行第一次除湿。

在优选实施例中，烘房2的回风口22与除湿器4之间的空气通道11内设置有除尘器26，防止物料中的粉尘进入空气通道11从而损坏闭式热泵烘干系统的组件，也避免系统内堆积大量粉尘，影响组件正常运作。

在优选实施例中，烘房2的进风口21与冷凝器组件(具体为冷凝器组件中的冷凝器8)之间的空气通道11内设置有鼓风机27，鼓风机27能往烘房内鼓风，为系统中空气的流动提供动力。

请参考图1，在优选实施例中，烘房2设置有多个进风口21，优选地可以设置有两个进风口21。每个进风口21均对应连接一个冷凝器8和一个过冷冷凝器7，这样可以增强冷凝器8和过冷冷凝器7对空气的加热效果，也使更多高温干燥空气进入烘房2，增强烘房2的干燥效果。每个冷凝器8与对应的进风口21之间均设置有鼓风机27。在换热介质的流向方向上，多个冷凝器8并联连接，也即多个冷凝器8的介质入口并联后连接压缩机35的介质出口。每个过冷冷凝器7均与对应的冷凝器8串联连接。回风口22分别与多个过冷冷凝器7通过空气通道连通，也即回风口22通过空气通道分别与除湿器4以及多个过冷冷凝器7连通，将高温高湿空气输送至除湿器4和多个过冷冷凝器7中。

在进一步的优选实施例中，闭式热泵烘干系统还包括一个余热回收器6，在空气的流向方向上，余热回收器6位于蒸发器5和多个过冷冷凝器7之间，且与蒸发器5和多个过冷冷凝器7连通，多个过冷冷凝器7并联连接，在换热介质的流向方向上，余热回收器6位于多个过冷冷凝器7和膨胀阀36之间，且与多个过冷冷凝器7和膨胀阀36连接，多个过冷冷凝器7的介质出口并联连接到余热回收器6的介质入口。从多个过冷冷凝器7排出的过冷制冷剂，汇集到余热回收器6中，在余热回收器6中与从蒸发器5输送过来的低温干燥空气进行换热，使低温干燥空气升温为中温干燥空气，然后被分别输送至多个过冷冷凝器7，换热后的过冷制冷剂则向膨胀阀36方向输送。低温干燥空气通过余热回收器6、过冷冷凝器7和冷凝器8分梯级加热，可以降低系统的循环温升(即冷凝温度与蒸发温度的差值)，提高系统的制热能效。

本实用新型提供的闭式热泵烘干系统，其系统能效较高，耗能低，并且由于该系统为闭式系统，对物料烘干后的空气不会排放出去，因此不会污染大气。

而且，本实用新型提供的闭式热泵烘干系统可以在中温工况下运行，相较于在低温工况下运行的闭式热泵烘干系统，其具有更高的

效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种闭式热泵烘干系统，其特征在于，包括通过空气通道依次循环连通的烘房、除湿器、蒸发器和冷凝器组件，所述烘房设置有进风口和回风口，所述回风口与所述除湿器通过空气通道连接，所述除湿器对所述回风口排出的空气进行第一次除湿，所述蒸发器对所述除湿器排出的空气进行第二次除湿，所述冷凝器组件对除湿后的空气进行加热，所述进风口与所述冷凝器组件通过空气通道连接，所述冷凝器组件加热后的空气从所述进风口输入所述烘房中，所述回风口还与所述冷凝器组件通过空气通道连接，向所述冷凝器组件供气，所述闭式热泵烘干系统还包括压缩机和膨胀阀，所述压缩机、冷凝器组件、膨胀阀和蒸发器之间通过介质通道依次循环连通。

2.如权利要求1所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述闭式热泵烘干系统还包括余热回收器，在空气的流向方向上，所述余热回收器位于所述蒸发器和冷凝器组件之间，且与所述蒸发器和冷凝器组件连通，在换热介质的流向方向上，所述余热回收器位于所述冷凝器组件和所述膨胀阀之间，且与所述冷凝器组件和所述膨胀阀连通。

3.如权利要求1所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述闭式热泵烘干系统还包括换热器，所述换热器中设置有第一介质入口、第一换热通道、第一介质出口、第二介质入口、第二换热通道和第二介质出口，所述第一介质入口与所述冷凝器组件的介质出口连通，第一介质入口、第一换热通道、第一介质出口、膨胀阀、蒸发器介质入口、蒸发器介质出口、第二介质入口、第二换热通道、第二介质出口和压缩机介质入口依次串联，所述第一换热通道和第二换热通道互相换热。

4.如权利要求1所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述烘房设置有进料口、出料口和输送带，所述输送带可将从所述进料口进入的物料输送到所述出料口。

5.如权利要求1所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述除湿器连接有冷却装置。

6.如权利要求5所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述冷却装置为热管换热器；或

所述冷却装置为冷却塔。

7.如权利要求1所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述烘房的回风口与所述除湿器之间的空气通道内设置有除尘器；和/或

所述烘房的进风口与冷凝器组件之间的空气通道内设置有鼓风机。

8.如权利要求1、3至7任一项所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述冷凝器组件包括过冷冷凝器和冷凝器，在空气的流向方向上，所述烘房、除湿器、蒸发器、过冷冷凝器和冷凝器依次循环连通，在换热介质的流向方向上，所述压缩机、冷凝器、过冷冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次循环连通，所述过冷冷凝器对除湿后的空气进行加热，所述冷凝器对过冷冷凝器排出的空气进行再次加热，所述回风口还与所述过冷冷凝器通过空气通道连接，向所述过冷冷凝器供气。

9.如权利要求8所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述烘房设置有多个进风口、多个对应的冷凝器以及多个对应的过冷冷凝器，每个进风口均与对应的冷凝器连接，在换热介质的流向方向上，多个冷凝器并联连接，每个过冷冷凝器均与对应的冷凝器串联连接，所述回风口分别与多个过冷冷凝器通过空气通道连通。

10.如权利要求9所述的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述闭式热泵烘干系统还包括一个余热回收器，在空气的流向方向上，所述余热回收器位于所述蒸发器和所述多个过冷冷凝器之间，且与所述蒸发器和多个过冷冷凝器连通，所述多个过冷冷凝器并联连接，在换热介质的流向方向上，所述余热回收器位于所述多个过冷冷凝器和所述膨胀阀之间，且与所述多个过冷冷凝器和所述膨胀阀连接，所述多个过冷冷凝器的介质出口并联连接到所述余热回收器的介质入口。

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