一种节能型烟草烘干系统的制作方法

本发明涉及节能技术领域，具体说的是一种节能型烟草烘干系统。

背景技术：

我国是世界上烤烟产量最大的国家，目前国内已经建成的密集型烤房有120万座，多数采用燃煤烤房，燃煤烤房年耗煤量达350万吨左右。燃煤烤房多采用散煤燃烧热风炉，燃烧过程不稳定、升温不均匀，不利于烤烟过程的精确控制，影响烟叶烘烤后的质量，同时燃煤烤房无效能耗过高导致燃料浪费，排放大量的so2、nox和固体颗粒物等污染物造成环境污染。随着现代烟草农业的发展，烟叶生产过程中越来越重视烟草烘干技术和设备的改进，因此出现了空气源热泵烤房系统。现有空气源热泵烤烟系统工作流程如图1所示。

图1中，空气源热泵系统、电加热器、烤房和风门等构成烟草烘干系统。其中空气源热泵系统包含压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等主要部件。在空气源热泵系统中，液体制冷剂进入蒸发器吸收环境空气的热量，制冷剂吸热蒸发变成气态，压缩机消耗电能对制冷剂做功，制冷剂蒸气压力和温度均升高，然后进入冷凝器凝结放热，制冷剂放热的过程对冷凝器另一侧的回风进行加热，使回风升高至一定温度，凝结成液体的制冷剂经过膨胀阀节流，重新变成低温低压液体，再次进入蒸发器吸热，如此不断循环，完成从蒸发器吸热到冷凝器加热的过程。

图1烟草烘干系统中，烤房的回风温度低于进风，回风首先在空气源热泵系统中的冷凝器中被加热，再通过电加热器进行辅助加热，最终加热到设定进风温度进入烤房。烟草烘干过程需要保证烤房内部空气的温度和湿度满足一定的要求，烘干过程中产生大量的水气，空气湿度不断增加，湿度过大将增大烟草烘干的周期、影响烟叶的品质，因此需要调节烤房中空气的湿度。现有的空气源热泵烤烟系统，控制湿度的方法简单，当空气湿度过大时，打开排风风门，排出烤房内部分湿空气的同时环境空气进入烤房，由于环境空气温度较低，进入烤房后使烤房内空气温度降低，湿空气降温的过程中所携带的水蒸气凝结，空气含湿量下降。由于排湿过程排放出温度较高的湿空气，因此，存在较大的能量损失，同时烤房的温度和湿度存在较大的波动，控制不精确进而影响烤烟质量。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种节能型烟草烘干系统，解决现有空气源热泵烤房能耗高、温湿度控制不精确、烤烟质量不稳定的问题。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种节能型烟草烘干系统，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、主膨胀阀、电加热器、太阳能集热器、回热器、辅助蒸发器、副膨胀阀；蒸发器采用翅片管换热器，换热管内侧走制冷剂，换热管外侧包括翅片部分置放在空气中直接和环境空气接触。环境空气为蒸发器提供热源。

冷凝器也采用翅片管换热器，换热管内侧走制冷剂，换热管外侧采用封闭型式，流动介质为来自回热器的干回风。蒸发器制冷剂吸热主路、冷凝器制冷剂放热主路、压缩机和主膨胀阀通过管路依次串联成空气源热泵回路。

回热器和辅助蒸发器均采用间壁式换热器，回热器的一侧介质是湿回风，另一侧介质是来自辅助蒸发器的干回风，辅助蒸发器的一侧介质是湿回风，另一侧介质是来自空气源热泵回路的制冷剂。

烤房的回风湿度较大称为湿回风，一部分湿回风经过回热器和辅助蒸发器逐级降温后，携带的水蒸气凝结成水排出得到干回风，干回风回到回热器吸热升温。烤房的一部分回风经过回热器的湿回风路、辅助蒸发器的湿回风路降温，在辅助蒸发器出口得到干回风，干回风经过回热器的干回风路吸热升温后进入冷凝器，空气源热泵回路中的冷凝器接收除湿处理过后的干回风，对其加热进一步升温，温度较高的干回风再经电加热器精确加热至设定温度作为进风送至烤房。冷凝器制冷剂放热主路出口的制冷剂一部分经过主膨胀阀节流，另一部分制冷剂经副膨胀阀节流，制冷剂通过副膨胀阀与辅助蒸发器的制冷剂路连接，辅助蒸发器的制冷剂路出口连通在主膨胀阀与蒸发器之间的管路上。

烤房的另一部分回风经过管路送入太阳能集热器加热，温度升高后作为进风重新回到烤房。

在辅助蒸发器湿回风路的出口处设有排液口。

在回热器湿回风路的出口处设有排液口。

太阳能集热器将回风加热后，通过循环风机将进风输送至烤房。电加热器对回风进一步精确加热至设定进风温度，通过主循环风机将进风输送至烤房。

本发明有益效果是：

本发明采用的节能型烟草烘干系统如图2所示，系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、主膨胀阀、副膨胀阀、太阳能集热器、回热器和辅助蒸发器、电加热器等组成。

本发明采用的太阳能集热器，利用太阳能加热烤房回风，减少系统电能消耗，降低烤烟成本。

本发明采用的回热器和辅助蒸发器，可实现烤烟系统中热空气的闭式循环，排湿过程不需要排放热空气，能量损失小，能耗低。

本发明采用的空气闭式循环系统，通过降低回风温度排湿，排湿过程连续稳定，有利于烤房温度和湿度的精确控制，烤烟过程稳定，烤烟质量可靠有保证。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图中：1.烤房、2.压缩机、3.蒸发器、4.冷凝器、5.主膨胀阀、6.电加热器、7.主循环风机、8.太阳能集热器、9.循环风机、10.回热器、11.辅助蒸发器、12.副膨胀阀，13、排风风门。

具体实施方式

如图2所示，一种节能型烟草烘干系统主要由烤房1、压缩机2、蒸发器3、冷凝器4、主膨胀阀5、电加热器6、主循环风机7、太阳能集热器8、循环风机9、回热器10、辅助蒸发器11、副膨胀阀12等组成。太阳能集热器8和循环风机9共同组成了太阳能加热系统，压缩机2、蒸发器3、冷凝器4和主膨胀阀5组成了空气源热泵系统，蒸发器的一侧介质为制冷剂，另一侧置放在环境空气中，空气给制冷剂蒸发提供热源，蒸发器3的一侧通过环境空气提供热源，蒸发器3的另一侧是制冷剂吸热主路，冷凝器4的一侧是来自回热器的干回风，冷凝器4的另一侧是制冷剂放热主路。蒸发器制冷剂吸热主路、冷凝器制冷剂放热主路、压缩机2、冷凝器4和主膨胀阀5通过管路依次串联成空气源热泵回路。

在空气源热泵系统中，液体制冷剂进入蒸发器3吸收环境空气的热量，制冷剂吸热蒸发变成中温中压气态制冷剂，压缩机2消耗电能对制冷剂做功，制冷剂蒸气压力和温度均升高成为高温高压气体制冷剂，然后进入冷凝器4凝结放热对另一侧来自回热器的干回风进行加热，制冷剂放热后成为低温高压液体制冷剂，再经过主膨胀阀5节流，重新成为低温低压液体制冷剂。如此不断循环，完成从蒸发器3吸热到冷凝器4放热的过程。

在太阳能加热系统中，烤房1的部分回风进入太阳能集热器8，利用太阳能加热，回风温度升高后作为进风，通过循环风机9将进风输送至烤房。烤房1的另一部分回风经回热器10和辅助蒸发器11降温，再经回热器10、冷凝器4和电加热器6升温，通过主循环风机7将温度较高的进风送至烤房1。具体实现过程为：烤房1的另一部分湿回风经过回热器10的湿回风路与来自辅助蒸发器11温度较低的干回风进行换热，回热器10出口湿回风的温度降低，然后湿回风再进入辅助蒸发器11与来自空气源热泵系统的制冷剂进行换热，温度进一步降低同时湿度减小，在辅助蒸发器11的湿回风路出口成为干回风。冷凝器4的加热路接收来自回热器的干回风，对其加热进一步升温，温度较高的干回风最终通过电加热器6精确加热至设定进风温度，此时作为烤房1的进风，通过主循环风机7将进风送至烤房1。

烟草烘干过程中有大量的水蒸发，烤房1回风含湿量较高，湿回风依次进入回热器10和辅助蒸发器11中降温，在回热器10出口湿回风温度较低，湿回风中95%以上的水蒸气凝结成水，水收集后排放，在辅助蒸发器11出口湿回风温度进一步降低，湿回风中的水蒸气进一步凝结成水，水收集后在辅助蒸发器11出口排放，此时回风中水蒸气体积比降至极低，称为干回风。

冷凝器4的制冷剂放热主路通过主膨胀阀5与辅助蒸发器11的制冷剂路连接，辅助蒸发器11的制冷剂路出口连通在主膨胀阀5与蒸发器3之间的管路上。在辅助蒸发器11中，来自空气源热泵系统冷凝器4的高压低温液体制冷剂，经过副膨胀阀12的节流成为低温低压的制冷剂，低温低压的制冷剂进入辅助蒸发器11中吸热，进一步降低另一侧湿回风的温度，使湿回风携带的水蒸气凝结，在辅助蒸发器11的湿回风路出口成为干回风。

在回热器10中，回热器10的湿回风路温度较高、湿度较大的湿回风与来自辅助蒸发器11的温度较低的干回风换热，回热器10的干回风路送出的干回风温度升高后再进入空气源热泵系统中的冷凝器4吸热，再通过电加热器6进一步加热，回风温度升高到设定进风温度，满足进风条件由主循环风机7讲进风送至烤房1，由此构成了回风的闭式循环系统。

在回风通过回热器10和辅助蒸发器11降温、再通过回热器10、冷凝器4和电加热器6升温再回到烤房1的循环过程中，回风温度先降低再升高，整个循环过程中仅有凝结水排放，无额外热风排放，热损失小，能量利用率高。

本发明适用于烟草烘干密集式烤房，针对性的解决常规空气源热泵烤房系统排湿过程热损失大、能耗高、温湿度控制不稳定等问题，可大幅降低烟草烘干系统的耗能成本，提升烤后烟叶的质量。

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