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简析:热泵干燥技术及其应用案例

2013-11-12

热泵干燥机的产生

干燥的是许多工业生产和农副产品加工过程中必不可少的加工工序。随着人们生活质量的提高,对环境的保护的意识越来越强以及不可再生能源(如天然气、煤、石油)的储量的日益枯竭。原有的燃油、燃煤等高耗能、高污染干燥设备的使用受到严格限制甚至被禁止使用。寻找一种可替代原有旧式的干燥设备,而且安全、环保、节能干燥设备,显得越来越有紧迫。热泵干燥设备在这种环境下应运而生。

热泵干燥技术的历史

自20世纪70年代以来,美、日、法、德等国就开展了热泵干燥技术的研究,国际能源中心(IEA)集中了大量的有关热泵干燥技术的研究成果。我国也在80年代引进了该项技术,最早而且应用范围最广的是用于木材的干燥,由于热泵干燥温度低接近自然干燥,近几年逐渐将其应用到食品及农副产品的干燥作业之中,取得了较好的经济效益,产品的附加值大大提高。特别是我国政府的节约能源和环境保护政策的实施,极大的促进了热泵干燥技术的发展。

采用热泵干燥设备处理的物料也由早期的木材干燥扩展到食品加工、茶叶烘干、烟叶烘干、蔬菜脱水、鱼类干燥、陶瓷烘焙、药物及生物制品的灭菌与干燥、污泥处理、化工原料及肥料干燥等诸多领域。    

热泵干燥机的原理

热泵干燥机是利用逆卡诺原理,吸收空气的热量并将其转移到房内,实现烘干房的温度提高,配合相应的设备实现物料的干燥。热泵干燥机由压缩机——换热器(内机)——节流器——吸热器(外机)——压缩机等装置构成了一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃),它进入内机释放出高温热量加热烘干房内空气,同时自己被冷却并转化为流液态,当它运行到外机后,液态迅速吸热蒸发再次转化为气态,同时温度下降至零下20℃——30℃,这时吸热器周边的空气就会源源不断地将热量传递给冷媒。冷媒不断地循环就实现将空气中的热量搬运到烘干房内加热房内空气温度。

热泵干燥机比较其他类型的干燥机的优势

1,高效节能,运行费用低。

对应各种能源运行成本对比:

 

序号 名称 热值   热效率   实际热值
1 电加热常规干燥机 860 千卡 / 度 × 95% = 817 千卡 / 度
2 燃煤常规干燥机 7000千卡 /Kg × 25% = 1750千卡/Kg
4 燃油常规干燥机 10300 千卡 /Kg × 80% = 8240 千卡/Kg
5 热泵干燥机 860 千卡 / 度  × 300% =     2580千卡/度

各能源成本如下:

 

电能 0.8元 / 度
1元/ Kg
柴油 5.3元 /Kg

同样产生86000Kcal热量,式干燥机的运行成本的比较。

对应各种能源运行成本 耗热量KCal 能源热能效率 实际热值 耗用能源量 能源成本 运行费用(元) 对应各种能源节约成本
电加热常规干燥机 86000 95% 817 千卡 / 度 105度 0.8 元/ 度 84 -57.6
燃煤常规干燥机 25% 1750 千卡 / kG 49kg 1元 /Kg 49 -22.6
燃油常规干燥机 80% 8240 千卡 /Kg 10.4Kg 6元 /Kg 62.4 -36
热泵干燥机 300% 2580 千卡 /m 3 33度 0.8元 /m3 26.4  

从以上数据可以看出,热泵干燥机的运行费用只是电加热干燥机的30%,燃油干燥机的40%,燃煤干燥机的60%。而且热泵干燥机不需要消耗任何的燃料,也就节省运输和储存燃料的费用,经济效益就更明显了。

2,安全,环保。

热泵干燥机是通过将空气中的热量转移到烘房内实现干燥的目的,所以消耗的只是搬运热量的电量。不需要消耗其他燃料,也就是避免运输与储放燃料中出现的安全和对环境污染问题。运行过程也不产生任何污染物。

3,烘干效果好。

由于热泵干燥机全部采用自动化控制,可以根据设定模式自动调节机组的运行的状态。升温稳定,温度均匀,温差波动少。避免燃料干燥机操作过程人为因素对烘干质量的影响。

热泵干燥技术应用案例

热泵干燥技术应用于烟草烘干行业。以佛山科创达冷热设备制造有限公司2007年在湖南省安装烟草烘干的工程为例。

该工程的烟烤房内空为8*2.7*3.16米,约为68立方。烤房可装烟容量:3500~5000kg鲜烟,原来用以煤作为燃料的烘干设备进行烘烤,现改用热泵烘干设备作为热源对烟草进行烘烤。佛山科创达冷热设备制造有限公司根据工程情况配置了两台PAKA-180D(3P)热泵烘干机组

从使用情况来观察,PAKA热泵烘干机一直运行正常,不易受天气环境影响,机组安全可靠、操作简单。烟农与烟草公司都很满意使用效果。具体评价如下:

1、安全:原有燃煤烤房利用煤作为燃料有明火产生,有可能漏火造成烟叶燃烧,导致烟农造成巨大损失,而PAKA热泵烤房主机(包括电源)装置都安装在烤房外面,由导热管传热至烤房散热装置进行加温,故烤房内绝无明火产生而达到绝对安全。

2、环保:原有燃煤烤房利用煤作为燃料烘烤,排放二氧化碳、二氧化硫等有毒气体危人体健康,其排放的其他尘埃烟雾使空气净度大幅下降,堆放场地严重影响周边环境卫生;而PAKA热泵烤房绝对无排放,对人体和环境地影响和危害为零,使烟农和烟区居民彻底告别烟熏火燎的劳动和居住环境。  

3、节能:

原有燃煤烤房烤一房烟叶平均成本在600元左右,相同面积的PAKA热泵烤房只需420元左右,相比较PAKA热泵烤房成本降低了30%,并且烤房采用智能化自动控制,无需专人看管,劳动力成本降低60%左右。

4、高质:原有燃煤烤房均采用人工燃烧可燃材料来控制温度,由于受烟农的烧火技术,生理特征(休息)、燃烧材料质量和加工质量等因素影响温度的控制而达不到烘烤技术要求,导致烟叶质量不稳定,PAKA热泵烤房从热源的自动化、精确度方面控制得到了彻底解决,精确控温达到±1℃,从而提高了烟叶烘烤质量。

5、省工:原有燃煤烤房均采用人工燃烧材料加温,需要大量的劳动力采购或加工燃料,烘烤时还要不停的加料或减料来控制温度,使烟农的劳动强度非常大。而PAKA热泵烤房可自动控温和排湿,无需任何燃料,这样大大的减轻了烟农的劳动强度,可以一人非常轻松同时烘烤多幢烤房。

6、省时:燃煤烤房由于升温时的误操作和燃烧时间等因素导致升温慢,造成烘烤时间的浪费.PAKA热泵烤房起温快,控制温度准确,程序化设定,从而达到烘烤时间标准化,平均每房烟叶烘烤可节省时间24个小时以上.

热泵烘干技术的前景

物料干燥过程是一个巨大的耗能过程,据统计,在大多数发达国家里用于干燥所消耗的能量占全国总能耗的7%—15%,而热效率仅为25%—50%[26],并且大部分干燥过程特别是对热敏性物料例如食品和生物物料都会对其色泽、营养、风味和组织产生影响。热泵干燥技术具有能源消耗少,环境污染小、干燥品质高、适用范围广等优点,其优异的节能效果已被国内外的各种试验研究所证明。目前热泵干燥正朝着提高干燥温度,开发新型热泵干燥系统,及热泵的自动控制技术等方面发展,热泵干燥作为能将降低能源消耗和提高产品质量两者完美统一起来的技术将给干燥行业带来重大的技术革命。

 

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