預(yù)設(shè)型高溫除濕熱泵在煙葉烘干中的應(yīng)用分析

　　【摘 要】利用熱泵原理，在煙葉烘干過(guò)程中，通過(guò)回收排濕過(guò)程中排出的熱量，達(dá)到節(jié)能目的，而且整個(gè)過(guò)程無(wú)任何煙氣、廢物排放，特別環(huán)保；烤煙試驗(yàn)結(jié)果表明.其可嚴(yán)格按照三段式烘烤工藝對(duì)煙葉進(jìn)行烘烤；通過(guò)操作界面的預(yù)設(shè)，實(shí)現(xiàn)分段恒溫控制，由于采用變頻壓縮機(jī)、變頻風(fēng)機(jī)，整個(gè)烘干房勻速升溫、溫度場(chǎng)分布均勻，運(yùn)行過(guò)程中溫度波動(dòng)小。
　　【關(guān)鍵詞】變頻控制；熱泵烘干；除濕；煙葉烘干
　　0.引言
　　國(guó)內(nèi)目前煙草種植面積達(dá)2000多萬(wàn)畝，主要分布在云南、廣西、湖南、貴州等地。在卷煙成型的流程中，其中烘烤加工設(shè)備和工藝條件起著十分重要的作用。傳統(tǒng)的煙葉烘烤主要是以燃煤等為燃料，煤炭燃燒所產(chǎn)生的二氧化硫等有害物質(zhì)，更是嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境，影響人們的身體健康。同時(shí)產(chǎn)生大量的CO2溫室氣體，造成全球溫度上升；[1]另外整個(gè)工藝都是憑借操作者經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)，進(jìn)行溫濕度控制，人為控制造成煙葉品味大大降低，煙葉質(zhì)量參差不齊，嚴(yán)重影響煙農(nóng)的收入。應(yīng)用熱泵烤煙將可以降低能源消耗，成本降低約10%左右，關(guān)鍵可以減少污染氣體、溫室氣體的排放，將為節(jié)能減排作出重要貢獻(xiàn)。同時(shí)提高煙葉的烘烤質(zhì)量，為煙農(nóng)創(chuàng)收；同時(shí)熱高溫除濕熱泵烤煙可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，一個(gè)大的烘烤房群20-30間烘烤房基本只需要2～3個(gè)人進(jìn)行操作控制，節(jié)約大量勞動(dòng)成本。
　　1.高溫除濕熱泵在煙葉烘干應(yīng)用原理
　　高溫除濕熱泵加熱系統(tǒng)由翅片式蒸發(fā)器、直流變頻壓縮機(jī)、翅片式冷凝器、電子膨脹閥組成。為了達(dá)到高的出風(fēng)溫度，循環(huán)工質(zhì)采用R134a制冷劑；為提高熱量利用率，避免除濕時(shí)熱量浪費(fèi)，通過(guò)凝露排濕系統(tǒng)進(jìn)行除濕。凝露排水系統(tǒng)由接水盤、排水管組成，整個(gè)工藝流程圖，如圖1所示。為了全自動(dòng)化控制，機(jī)組提供了人性化的數(shù)字顯示操作界面如圖2所示。
　　2.運(yùn)行分析
　　2.1除濕分析
　　濕空氣從回風(fēng)口進(jìn)入機(jī)組先經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器，與之進(jìn)行熱交換。由于蒸發(fā)器的翅片度低于濕空氣露點(diǎn)溫度，空氣中所含的水分將被凝露出來(lái)并排走。然后空氣再流經(jīng)冷凝器吸熱并升溫，進(jìn)入烘房叢煙葉中吸收水分。
　　2.2熱泵運(yùn)行節(jié)能分析
　　從除濕分析中可以看出，濕空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器后，產(chǎn)生凝露，濕空氣在凝露冷卻過(guò)程中是個(gè)放熱過(guò)程，對(duì)應(yīng)蒸發(fā)器吸收了熱量，設(shè)為Q2，壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等需要消耗電能Q3，冷凝器向干空氣傳熱設(shè)為Q1；熱泵能效系數(shù)：COP=Q1/Q3=Q1/（Q1-Q2），理論上該數(shù)值在9～39左右，考慮實(shí)際各項(xiàng)損失，熱泵能效系數(shù)一般在4～8左右[2]。
　　3.熱泵烘干系統(tǒng)運(yùn)行分析
　　烘干房尺寸：3.6*8*3.4米，裝煙量4000kg-5000kg；加熱設(shè)備直流變頻壓縮機(jī)10HP、電子膨脹閥3.0mm口徑、直流風(fēng)機(jī)風(fēng)量18000m3/h，最大機(jī)外余壓170kPa。
　　通過(guò)控制器設(shè)定變黃階段1運(yùn)行時(shí)間：15小時(shí)、干球溫度：36℃/濕球溫度34℃、設(shè)定壓縮機(jī)運(yùn)行頻率1、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率1、新風(fēng)風(fēng)閥開度1、回風(fēng)風(fēng)閥開度1。
　　通過(guò)控制器設(shè)定變黃階段2運(yùn)行時(shí)間：40小時(shí)、干球溫度：40℃/濕球溫度36℃、設(shè)定壓縮機(jī)運(yùn)行頻率2、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率2、新風(fēng)風(fēng)閥開度2、回風(fēng)風(fēng)閥開度2。
　　通過(guò)控制器設(shè)定定色階段1運(yùn)行時(shí)間：15小時(shí)、干球溫度：42℃/濕球溫度36℃、設(shè)定壓縮機(jī)運(yùn)行頻率3、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率3、新風(fēng)風(fēng)閥開度3、回風(fēng)風(fēng)閥開度3。
　　通過(guò)控制器設(shè)定定色階段2運(yùn)行時(shí)間：30小時(shí)、干球溫度：52℃/濕球溫度37℃、設(shè)定壓縮機(jī)運(yùn)行頻率4、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率4、新風(fēng)風(fēng)閥開度4、回風(fēng)風(fēng)閥開度4。
　　通過(guò)控制器設(shè)定干筋階段1運(yùn)行時(shí)間：20小時(shí)、干球溫度：60℃/濕球溫度40℃、設(shè)定壓縮機(jī)運(yùn)行頻率5、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率5、新風(fēng)風(fēng)閥開度5、回風(fēng)風(fēng)閥開度5。
　　通過(guò)控制器設(shè)定干筋階段2運(yùn)行時(shí)間：20小時(shí)、干球溫度：68℃/濕球溫度45℃、設(shè)定壓縮機(jī)運(yùn)行頻率6、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率6、新風(fēng)風(fēng)閥開度6、回風(fēng)風(fēng)閥開度6。
　�。ㄓ脩艨梢愿鶕�(jù)需求每個(gè)階段可以設(shè)定更多的運(yùn)行時(shí)間、干球/濕球溫度）。
　　烘干房?jī)?nèi)實(shí)際溫度曲線：
　　由于烘干房密封性好、保溫保濕性能高，整個(gè)煙葉烘烤過(guò)程中從低溫到高溫，壓縮機(jī)一般在設(shè)定頻率工作一段時(shí)間，然后自行降至低頻運(yùn)轉(zhuǎn)。而且室內(nèi)溫度比較穩(wěn)定，當(dāng)箱內(nèi)與外界的溫差變大時(shí)，壓縮機(jī)的頻率緩慢增加，烘干房?jī)?nèi)溫度不會(huì)出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)和過(guò)低、過(guò)高的現(xiàn)象，從而從根本上避免了烤青和掛灰現(xiàn)象的產(chǎn)生[1]。
　　通過(guò)測(cè)試計(jì)算發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度在24℃時(shí)，熱泵的能效值約4～8之間[2]，烘烤每千克干煙葉平均耗電量約為1.8kW·h。
　　4.結(jié)論
　　（1）采用高溫除濕熱泵加熱方式進(jìn)行煙草烘干，完全可以替代傳統(tǒng)的燒煤烘干方式。
　�。�2）采用高溫除濕熱泵加熱方式，有效地提高了熱能利用率，節(jié)能效果很明顯。試驗(yàn)結(jié)果，烘烤1kg干煙葉平均耗電量約為1.8kW·h，運(yùn)行成本與燒煤成本相比低，而且不產(chǎn)生廢氣、廢水，有顯著的環(huán)境效益。
　　（3）高溫除濕熱泵烤煙可真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。根據(jù)三段式烘烤工藝對(duì)溫濕度的要求，通過(guò)控制器的預(yù)設(shè)干/濕球溫度、運(yùn)行時(shí)間，以及直流變頻壓縮機(jī)、直流變頻風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制，可以確�？痉�?jī)?nèi)溫度接近預(yù)定溫度曲線，從而從根本上避免了烤青和掛灰現(xiàn)象的產(chǎn)生。
　　【參考文獻(xiàn)】
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　　[2]宮長(zhǎng)榮，潘建斌.熱泵型煙葉自控烘烤設(shè)備的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，（1）：155-157.

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