一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统技术方案

本发明专利技术涉及一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统，包括水蒸汽循环回路、制冷剂循环回路和干燥室；干燥室中设有制冷剂

【技术实现步骤摘要】
一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统


[0001]本专利技术涉及干燥
，尤其是涉及一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统。

技术介绍

[0002]干燥技术广泛应用于工业生产过程，其中，热能干燥技术是目前的主流方法，尤其是在高温干燥领域。
[0003]传统的高温热能干燥技术一般是通过高温介质(蒸汽、烟气等)加热干燥室的空气，或者直接将高温介质通入干燥室内，促使干燥原料内部的水分蒸发，然后将高温高湿的空气以及加热介质直接排入环境。这种方案能源利用效率较低、而且易于污染环境。
[0004]通过热泵技术进行干燥过程的能量回收，可以有效降低干燥能耗。其中，一种改进思路是水蒸汽喷射热泵技术的应用。其基本原理为，热泵系统以水蒸汽为循环工质，以消耗锅炉热能和水泵电功为代价，通过闭式循环除湿的方式和蒸汽引射器的使用，回收利用了湿空气的潜热和低温水蒸汽的能量。具体为，系统的蒸发器和冷凝器均置于干燥室内，对干燥室内的空气进行先除湿后升温，回收利用湿空气中的水蒸汽潜热；系统的蒸汽引射器将工作蒸汽(锅炉生产的高温蒸汽)和引射蒸汽(喷射蒸汽经过放热冷凝、节流、蒸发生成的低温蒸汽)进行混合，生成用于干燥的喷射蒸汽，回收利用低温蒸汽能量。这类系统的优势在于：1)锅炉可以生产150℃以上的水蒸汽，适用于高温干燥领域；2)湿空气潜热与低温水蒸汽能量的回收有助于提高能源利用效率。该系统的一般形式参见专利CN206626943U公开的一种蒸汽式烘干装置。
[0005]另一种改进思路是制冷剂蒸气压缩式热泵技术的应用。其基本原理为，热泵系统以制冷剂作为循环工质，以消耗压缩机的电功为代价，通过闭式循环除湿的方式，对干燥室内的空气进行先除湿后升温，回收利用湿空气中的水蒸汽潜热。这类系统的优势在于：系统能效高、结构紧凑、易于调节，被广泛用于常规温度的烘干领域。
[0006]然而，上述两种热泵系统仍然存在一些不足。现有的水蒸汽喷射热泵干燥系统的不足之处在于：1)锅炉功率较大，系统效率有待提升。2)系统的运行范围有限，且调节和控制难度较大。
[0007]制冷剂蒸气压缩式热泵干燥系统的不足之处在于，由于压缩机温度限制，难以提供150℃及以上的温度，因此很难以单一系统的形式用于高温干燥领域。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统，本专利技术属于一种复合系统，将水蒸汽喷射式热泵技术与制冷剂蒸气压缩式热泵技术结合，其方式是将制冷剂循环的蒸发器和冷凝器分别置于干燥室和引射蒸汽流路。
[0009]对于
技术介绍
中提到的现有技术，申请人进一步对其缺陷分析如下：
[0010]1)锅炉功率较大，系统效率有待提升。现有系统中，喷射蒸汽在干燥室中放热冷凝
后，其中一个流路经过节流变成低温水蒸汽，进入蒸发器，从干燥室中的湿空气吸热蒸发，然后作为引射蒸汽流入引射器。由于空气的除湿温度限制，引射蒸汽的蒸发温度较低，因此需要锅炉生产大流量、高温度的工作蒸汽，以得到目标温度的喷射蒸汽，导致锅炉功率较大。
[0011]2)系统的运行范围有限，且调节和控制难度较大。现有系统中，喷射蒸汽向干燥室内空气散热冷凝，而引射蒸汽从干燥室内空气吸热蒸发，两个换热过程的流量、温度互相影响。这在一定程度上限制了系统的运行范围，也不利于系统的调节和控制。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013]本技术方案的目的是保护一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统，包括水蒸汽循环回路、制冷剂循环回路和干燥室；
[0014]所述干燥室中设有制冷剂
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空气热交换器、水蒸汽
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干燥原料热交换器、用于驱动空气流过制冷剂
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空气热交换器的风机，所述水蒸汽
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干燥原料热交换器中，干燥原料和水蒸汽通过热传导的方式进行热交换，所述干燥室实现干燥原料的干燥；
[0015]所述制冷剂循环回路包括依次通过制冷剂管路连接的压缩机、制冷剂
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水蒸汽热交换器的制冷剂通道、第一节流装置、制冷剂
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空气热交换器的制冷剂通道，所述制冷剂循环回路实现干燥室内的空气降温除湿以及引射蒸汽的吸热蒸发；
[0016]所述水蒸汽循环回路包括依次通过蒸汽管路连接的水蒸汽
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干燥原料热交换器的水蒸汽通道和蒸汽引射组件，所述水蒸汽循环回路实现水蒸汽的生产和回收利用。
[0017]进一步地，所述蒸汽引射组件包括相互并联且与蒸汽引射器连接的：
[0018]第一支路，包括依次通过蒸汽管路连接的水泵、电热锅炉；
[0019]第二支路，包括依次通过蒸汽管路连接的第二节流装置、制冷剂
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水蒸汽热交换器的水蒸汽通道。
[0020]进一步地，所述第一支路中，从水蒸汽
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干燥原料热交换器中流出的冷凝水在水泵的作用下，流入电热锅炉中增温增压，然后作为高温高压的工作蒸汽流入蒸汽引射器。
[0021]进一步地，所述第二支路中，从水蒸汽
‑
干燥原料热交换器中流出的冷凝水经过第二节流装置，节流降压，然后流经制冷剂
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水蒸汽热交换器的水蒸汽通道进行吸热蒸发，作为引射蒸汽流入蒸汽引射器。
[0022]具体地，一个流路经水泵送入电热锅炉加热后，作为高温高压的工作蒸汽流入引射器，另一个流路经过第二节流装置，在制冷剂
‑
水蒸汽热交换器中的中吸热蒸发，然后作为引射蒸汽流入引射器，最终在蒸汽引射器中混合成为工艺要求的喷射蒸汽。
[0023]进一步地，所述水蒸汽循环回路的电热锅炉通过内部的电热管生产高温水蒸汽，其结构以及承压能力等参数按照需求进行选择；
[0024]进一步地，所述水蒸汽循环回路的蒸汽引射器，可根据高低压水蒸汽的参数进行不同的结构设计，得到工艺要求的喷射蒸汽。
[0025]进一步地，所述工作蒸汽与引射蒸汽在蒸汽引射器中混合，进行能量交换，然后从蒸汽引射器中排出，流入水蒸汽
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干燥原料热交换器的水蒸汽通道，完成水蒸汽循环。
[0026]进一步地，所述水蒸汽
‑
干燥原料热交换器通过热传导的方式将水蒸汽的热量传递至干燥原料，使得干燥原料内的水分排出。其结构根据需求进行选择或者设计。
[0027]进一步地，所述制冷剂
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水蒸汽热交换器内的制冷剂与流经的水蒸汽换热，使得水
蒸汽吸热蒸发。
[0028]具体地，制冷剂
‑
水蒸汽热交换器内的高温制冷剂与流经的低温水蒸汽换热，使得低温水蒸汽吸热蒸发。
[0029]进一步地，所述风机为轴流风机，以此驱动干燥室内高温高湿的空气流过制冷剂
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空气热交换器。
[0030]进一步地，所述制冷剂
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空气热交换器为风冷式翅片管换热器，置于干燥室内，所述制冷剂
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统，其特征在于，包括水蒸汽循环回路、制冷剂循环回路和干燥室(8)；所述干燥室(8)中设有制冷剂
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空气热交换器(4)、水蒸汽
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干燥原料热交换器(7)、用于驱动空气流过制冷剂
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空气热交换器(4)的风机(5)，所述水蒸汽
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干燥原料热交换器(7)中，干燥原料(6)和水蒸气通过热传导的方式进行热交换，所述干燥室(8)实现干燥原料(6)的干燥；所述制冷剂循环回路包括依次通过制冷剂管路连接的压缩机(1)、制冷剂
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水蒸汽热交换器(2)的制冷剂通道、第一节流装置(3)、制冷剂
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空气热交换器(4)的制冷剂通道，所述制冷剂循环回路实现干燥室(8)内的空气降温除湿以及引射蒸汽的吸热蒸发；所述水蒸汽循环回路包括依次通过蒸汽管路连接的水蒸汽
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干燥原料热交换器(7)的水蒸汽通道和蒸汽引射组件，所述水蒸汽循环回路实现水蒸汽的生产和回收利用。2.根据权利要求1所述的一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统，其特征在于，所述蒸汽引射组件包括相互并联且与蒸汽引射器(9)连接的：第一支路，包括依次通过蒸汽管路连接的水泵(11)、电热锅炉(10)；第二支路，包括依次通过蒸汽管路连接的第二节流装置(12)、制冷剂
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水蒸汽热交换器(2)的水蒸汽通道。3.根据权利要求2所述的一种蒸汽引射增强的高温热泵烘干系统，其特征在于，所述第一支路中，从水蒸汽
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干燥原料热交换器(7)中流出的冷凝水在水泵(11)的作用下，流入电热锅炉(10)中增温增压，然后作为高温高压的工作蒸汽流入蒸汽引射器(9)。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹祥，德丽亚，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：