一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统，包括热泵机组、高温烘干房、冷凝回热器、间壁式预干燥器、热泵冷凝器、气液分离器、风机和冷凝水储罐，系统具有三级冷凝和三级热回收单元。本实用新型专利技术基于空气源热泵干燥技术，提出了一种高效节能环保的闭式气体循环热泵烘干系统，采用闭式气体循环系统使得循环气体更加纯净，有利于提高产品干燥质量，同时解决了热泵系统冬季运行时因环境温度低，运行效率下降的问题；采用三级冷凝和三级余热回收，烘干效率更高，利用湿热气体的余热为即将进入蒸发器的气体和待烘干物料加热，减小资源浪费。

A Three-stage Heat Recovery Closed-cycle Heat Pump Drying System

【技术实现步骤摘要】
一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统
本技术属于干燥设备
，具体涉及一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统。
技术介绍
干燥是指从湿料中除去水分或其他湿分的技术，广泛应用于食品、轻工、纺织、煤炭、农林产品加工和建材等各个工业领域，同时干燥过程也是一个高能耗过程。对流干燥方法是传统干燥设备中使用最广泛的一种，其具有操作便捷、结构简单、适应性强等优点，但是对流干燥也存在着热效率低的不足，主要原因就是干燥过程中产生的含有大量潜热的高含湿气体直接排放，不仅浪费了余热，还对环境造成了一定的影响。空气源热泵干燥技术则是通过空气源热泵系统从低位热能吸取热量用来蒸发物件中的水分，相较于传统干燥技术，空气源热泵干燥系统能显著降低系统能耗。但传统的空气源热泵干燥机通常安装在干燥室外，通过冷凝器的送风风机向干燥室送入热风，干燥室的另一端安装排风扇将载湿空气抽出，但是高湿空气温度较高，直接排出仍将会造成大量的热量损失，且空气源热泵的运行受到环境温度影响较大，在我国北方地区的冬季使用受到限制。专利号为CN206131694U、专利名称为热泵烘干系统以及热泵烘干循环总系统的专利中，空气流动方式为开式循环，烘干介质直接排入大气中，对环境产生污染；该系统包括工质循环系统和水循环系统，通过水循环系统回收部分余热，再将热量传递给空气，传热效率低；另外该系统无法实时判断物料烘干程度，工作效率低。鉴于此，有必要对传统的热泵干燥系统做出改进。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种节能高效的三级热回收闭式循环热泵干燥系统，同时解决了冬季运行时冷媒蒸发量减少，热泵运行效率下降的问题。为了实现上述目标，本技术采用如下的技术方案：一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统，包括热泵机组、高温烘干房、冷凝回热器、间壁式预干燥器、热泵冷凝器、气液分离器、风机和冷凝水储罐；系统包括一级冷凝-余热回收单元、二级冷凝-余热回收单元和三级冷凝-三级余热回收单元，一级冷凝-余热回收单元为冷凝回热器，二级冷凝-余热回收单元为间壁式预干燥器，三级冷凝-余热回收单元为热泵蒸发器。一种三级热回收闭式循环热泵干燥工艺，包括：S1、热泵冷凝器内高温高压工质与循环气体换热，循环气体温度升高后经气体管道进入烘干房内；S2、烘干房内高温气体与待烘干物料直接接触换热，物料中部分水分蒸发进入气体内，气体含湿量增加；S3、热湿气体离开烘干房后进入冷凝回热器内，与来自热泵蒸发器中降温除湿后的气体换热，循环气体的温度降低，冷凝水冷凝，气体的余热被回收，完成循环气体的第一次降温除湿过程，通过气液分离器，冷凝水流入冷凝水储罐内；S4、经过第一次降温除湿的循环气体进入间壁式预干燥器内，循环气体在气体通道内流动，待烘干物料置于物料腔中，通过间壁换热，余热烘干物料，循环气体的温度进一步降低，部分水分冷凝，冷凝水进入冷凝水储罐内，完成第二次降温除湿过程的循环气体进入热泵蒸发器；S5、热泵蒸发器内循环气体蒸发液态工质，气体温度降低，冷凝水冷凝，冷凝水流入冷凝水储罐，第三次降温除湿后的气体循环进入冷凝回热器，冷凝回热器内第三次降温除湿的气体与高温载湿气体换热，低温气体被预热升温，升温后的气体进入到热泵冷凝器内被加热，完成气体闭式循环；S6、热泵蒸发器内工质吸收气体热量蒸发成气体，进入压缩机中，工质压缩成高温高压蒸汽进入热泵冷凝器内与循环气体换热，高温高压蒸汽冷凝成低温液态工质，经膨胀阀后节流成低温低压工质液体，低温低压工质液体进入热泵蒸发器吸收气体热量并蒸发，完成热泵循环系统。再优选地，前述一级冷凝-余热回收单元在冷凝回热器中进行，自烘干房中排出的高温高含湿气体与经过热泵蒸发器降温除湿后的气体换热，高温高含湿气体热量被回收，冷凝水析出，完成一级冷凝和余热回收。更优选地，前述二级冷凝-余热回收单元在间壁式预干燥器中进行，自冷凝回热器中排出的气体对间壁式预干燥器内的物料进行预热，起到一定烘干效果，气体热量被进一步回收，冷凝水析出，完成二级冷凝和余热回收。进一步优选地，前述三级冷凝-余热回收单元在热泵蒸发器中进行，自间壁式预干燥器排出的循环气体作为热泵蒸发器的热源，为热泵工质提供热量，使其蒸发，气体热量被再一次回收，冷凝水析出，完成三级冷凝和余热回收。具体地，前述冷凝水储罐内设有液位计，用于在线计量冷凝水储罐中的冷凝水得出物料蒸发掉水分的蒸发量，以判断物料的干燥程度，从而实现干燥系统运行的自动控制。一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统，热泵冷凝器上分别连接有冷凝器气体进口管、冷凝器气体出口管、冷凝器工质进口管和冷凝器工质出口管；烘干房的两侧分别设置有烘干房进风口和烘干房出风口，烘干房进风口通过管路连接冷凝器气体出口管；冷凝回热器上分别连接有回热器气体进口管Ⅰ、回热器气体出口管Ⅰ、回热器气体进口管Ⅱ和回热器气体出口管Ⅱ，回热器气体进口管Ⅰ通过管路Ⅰ连接烘干房出风口，回热器气体出口管Ⅱ通过管路Ⅱ连接冷凝器气体进口管；间壁式预干燥器上分别连接有干燥器气体进口管和干燥器气体出口管，干燥器气体进口管通过管路Ⅲ连接回热器气体出口管Ⅰ；热泵蒸发器上分别连接有蒸发器气体进口管、蒸发器气体出口管、蒸发器工质进口管和蒸发器工质出口管，蒸发器气体进口管通过管路Ⅳ连接干燥器气体出口管，蒸发器空气出口管通过管路Ⅴ连接回热器气体进口管Ⅱ，蒸发器工质进口管通过管路Ⅵ连接冷凝器工质出口管，蒸发器工质出口管通过管路Ⅶ连接冷凝器工质进口管。优选地，前述管路Ⅶ上设置有压缩机，管路Ⅵ上设置有膨胀阀，风机有三个，分别设置于管路Ⅰ、管路Ⅱ和管路Ⅳ上。再优选地，前述气液分离器有三个，分别设置于管路Ⅲ、管路Ⅳ和管路Ⅴ上，气液分离器上分别连接有气液分离器空气进口管、气液分离器气体出口管和冷凝水出口管，冷凝水出口管的另一端连通冷凝水储罐。更优选地，前述间壁式预干燥器内部设置有上金属板片和下金属板片，上金属板片和下金属板片之间构成气体通道，上金属板片和间壁式预干燥器的顶壁之间构成物料腔，干燥器空气进口管和干燥器气体出口管分别设置于气体通道的两端，物料腔的两端分别设置有排风扇和干燥器进气口，物料腔中为微负压操作，排气扇位于物料腔，用于预热后物料腔中含湿气体的排出，干燥器进气口处设置有滤网，用于对外界空气进行过滤。上金属板片采用波浪形、矩形、梯形或三角形翅片形状，可增大换热面积。本技术的有益之处在于：(1)本技术的三级热回收闭式循环热泵干燥系统基于热泵原理，利用热泵加热气体，对物料进行烘干，烘干后产生的高温高含湿气体经过三级冷凝和三级余热回收处理，余热回收冷凝后气体的含湿量下降，具备再次载湿能力，再经热泵加热后可以用于再次干燥物料，从而形成闭式循环；(2)与现有热泵干燥技术相比，三级热回收利用湿热气体的余热为即将进入热泵蒸发器的气体和待干燥物料加热，利用了热湿气体的显热和潜热，减小了资源浪费，另一方面也降低了空气源热泵烘干的整体能耗，更环保节能，干燥效率更高；(3)闭式循环系统解决了热泵系统冬季运行时因环境温度低，热泵系统运行效率下降的问题，闭式气体循环系统使得污染更小，适用于食品、药材等洁净干燥要求较高的场合，可广泛应用于食品、医药、农副产品加工的行业；(4)系统利用冷凝水储罐中冷凝水的收集和在线计量，可以实时判断物料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统，其特征在于，包括热泵机组、高温烘干房(1)、冷凝回热器(2)、间壁式预干燥器(3)、热泵冷凝器(5)、气液分离器(8)、风机(9)和冷凝水储罐(10)；系统包括一级冷凝‑余热回收单元、二级冷凝‑余热回收单元和三级冷凝‑三级余热回收单元，所述一级冷凝‑余热回收单元为冷凝回热器(2)，所述二级冷凝‑余热回收单元为间壁式预干燥器(3)，所述三级冷凝‑余热回收单元为热泵蒸发器(4)。

【技术特征摘要】
1.一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统，其特征在于，包括热泵机组、高温烘干房(1)、冷凝回热器(2)、间壁式预干燥器(3)、热泵冷凝器(5)、气液分离器(8)、风机(9)和冷凝水储罐(10)；系统包括一级冷凝-余热回收单元、二级冷凝-余热回收单元和三级冷凝-三级余热回收单元，所述一级冷凝-余热回收单元为冷凝回热器(2)，所述二级冷凝-余热回收单元为间壁式预干燥器(3)，所述三级冷凝-余热回收单元为热泵蒸发器(4)。2.根据权利要求1所述的一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统，其特征在于，所述冷凝水储罐(10)内设有液位计，用于在线计量冷凝水储罐中的冷凝水得出物料蒸发掉水分的蒸发量，以判断物料的干燥程度，从而实现干燥系统运行的自动控制。3.根据权利要求1所述的一种三级热回收闭式循环热泵干燥系统，其特征在于，所述热泵冷凝器(5)上分别连接有冷凝器气体进口管(5.1)、冷凝器气体出口管(5.2)、冷凝器工质进口管(5.3)和冷凝器工质出口管(5.4)；所述烘干房(1)的两侧分别设置有烘干房进风口(1.1)和烘干房出风口(1.2)，所述烘干房进风口(1.1)通过管路连接冷凝器气体出口管(5.2)；所述冷凝回热器(2)上分别连接有回热器气体进口管Ⅰ(2.1)、回热器气体出口管Ⅰ(2.2)、回热器气体进口管Ⅱ(2.3)和回热器气体出口管Ⅱ(2.4)，所述回热器气体进口管Ⅰ(2.1)通过管路Ⅰ连接烘干房出风口(1.2)，所述回热器气体出口管Ⅱ(2.4)通过管路Ⅱ连接冷凝器气体进口管(5.1)；所述间壁式预干燥器(3)上分别连接有干燥器气体进口管(3.1)和干燥器气体出口管(3.2)，所述干燥器气体进口管(3.1)通过管路Ⅲ连接回热...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊玲，李洋，柯廷芬，鲍金刚，
申请(专利权)人：南京智升源建筑环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32