多级烘干生产线废气余热循环利用系统

技术领域

本发明涉及粮食和食品加工领域，特别涉及的是一种多级烘干生产线废气余热循环利用系统。

背景技术

在粮食和食品加工行业，因为具有高能效、余热回收量大和更便利的除湿功能，热泵烘干设备在物料烘干工序的应用越来越广泛。热泵烘干和余热回收的原理是压缩机将冷媒加压升温后送到冷凝器，冷凝器加热进风通道中的空气，用于加热和烘干物料；通过冷凝器的冷媒经过膨胀阀后膨胀降压降温，进入位于排风通道中的蒸发器，用于回收排风通道中废气的余热并凝结部分水汽，降低气流湿度；随后的冷媒再次进入压缩机，进入下一个循环。

实际生产中，因为工艺要求，很多大规模粮食和食品加工的烘干生产线都很长，常规比较经济的做法是多台热泵烘干设备分别覆盖整个生产线的一部分，根据烘干工艺的要求对每一分区单独设置温湿度，因此现在的大部分大规模粮食和食品加工企业采用这种方法。这种多级分区的方法，每一级热泵烘干设备所覆盖区段的温湿度可以根据烘干工艺要求分别设置，因此各级热泵烘干设备的排气通道中气流的温度有差别。

热泵烘干中烘干气流的循环方式有开环、闭环和半闭环。所谓开环，即烘干物料排出的高湿高温气流经过蒸发器回收部分余热并冷凝部分水汽后，直接排入大气，再从大气引入新鲜空气，经过冷凝器加热后烘干物料；所谓闭环，即烘干物料排出的高湿高温气流经过蒸发器回收部分余热并冷凝部分水汽后，不直接排入大气，而是全部回到进风通道，再经过除湿装置除湿后，送到冷凝器加热用于烘干物料；所谓半闭环，即烘干物料排出的高湿高温气流一部分直接排入大气，一部分回到进风通道。闭环热泵烘干，可回收全部热量，但大规模烘干系统造价高。开环热泵烘干的烘干量大，不需要额外的除湿装置，造价低，但系统能耗大。由于考虑到总体造价，目前多数较大规模的粮食和食品烘干生产线仍然采用开环式。因此目前采用开环式的多级烘干生产线有很大的热能回收潜力。

发明内容

本发明要解决的问题：在多级开环烘干生产线中，如何提高余热循环利用率。

针对上述问题本发明在多级烘干生产线中采用废气气流循环回收利用余热。本发明提出的多级烘干生产线废气余热循环利用系统，包括：

烘干隧道及多台热泵烘干设备；

所述多台热泵烘干设备的每一台都包括进风通道、排风通道、进风风机、排风风机、蒸发器和冷凝器；所述进风通道一端与烘干隧道连通，另一端与外界大气连通，进风风机将外界大气引入所述进风通道，经过冷凝器加温后送到烘干隧道对物料进行烘干；所述排风通道一端与烘干隧道连通，另一端与外界大气连通，烘干隧道中的气流受排风风机形成的负压抽吸而进入排风通道，经过蒸发器降温和凝结部分水汽后，排入大气；

所述多台热泵烘干设备分布于整个烘干隧道全长，从物料进口端起沿物料移动方向排列分别是位于进口端的初级热泵烘干设备、位于物料出口端的末级热泵烘干设备，以及当所述多台热泵烘干设备数量大于两台时，位于中间的一台或者多台热泵烘干设备；

其特征在于，还包括以下部件：

余热循环管道，其连通其中一台热泵烘干设备的进风通道与另一台热泵烘干设备的排风通道，所述另一台热泵烘干设备为：其排风通道中气流的温度高于所述其中一台热泵烘干设备排风通道中气流的温度；所述余热循环管道与所述进风通道的连接点位于所述进风风机与进风口之间；所述余热循环管道与所述排气通道的连接点位于所述蒸发器与所述排风风机之间；

第一可调风门，其位于所述排气通道与所述余热循环管道的连接点处，用于调节所述排气通道内气流流向所述余热循环管道和排入到外界大气的比例；

第二可调风门，其位于所述进风通道与所述余热循环管道的连接点处，用于调节所述的余热循环管道内气流和引入外界大气气流进入所述进风通道的比例；

凝结器，其位于所述进风通道中所述第二可调风门与所述进风风机之间，用于凝结来自所述余热循环管道的气流中的水汽并收集凝结水。

本发明的有益效果：本发明所提供的技术方案在多级烘干生产线不同级之间进行气流余热回收利用，实现了开环式烘干系统没有的余热回收循环利用；由于多级烘干的各级热泵烘干设备排风通道气流的温湿度不同，本发明所提供的技术方案与常规的闭环烘干系统比，不是本级的排风通道连通本级的进风通道，形成自循环回收余热，而是连通具有更高温度的其它级的排风通道与本级的进风通道回收余热，可获得温度更高的气流，同时，进风通道中第二可调风门与进风风机之间设置了凝结器，用于凝结来自所述余热循环管道的气流中的水汽并收集凝结水，降低了回收气流的湿度，更有利于烘干；进一步，由于设置了第一和第二可调风门，可根据烘干工艺的要求和环境温湿度的变化随意调整余热回收循环利用的比例。

附图说明

图1是本发明多级烘干生产线废气余热循环利用系统第一实施例结构示意图；

图2是本发明多级烘干生产线废气余热循环利用系统第二实施例结构示意图。

图中，1、余热循环管道；2、第一可调风门；3、第二可调风门；4、凝结器；5、进风通道；6、排风通道；7、气流；8、物料移动方向；9、进风风机；10、排风风机；11、冷凝器；12、蒸发器。

具体实施方式

本发明提出的技术方案可应用于烘干隧道的不同温区划分规律的烘干生产线，只要各级所覆盖的温区之间有温差，覆盖高温区的热泵烘干设备的排风通道中的气流可回收余热量就大于覆盖低温区的热泵烘干设备本级机组进、排风通道之间自循环可回收的余热量。下面就以烘干隧道中温度分区从高到低和从低到高两个不同的具体实例说明本发明技术方案的结构原理。图1是本发明多级烘干生产线废气余热循环利用系统第一实施例结构示意图，此实施例所列举的烘干生产线温区分布为：从烘干隧道进口到出口温度逐步升高；图2是本发明多级烘干生产线废气余热循环利用系统第二实施例结构示意图，此实施例所列举的烘干生产线温区分布为：从烘干隧道进口到出口温度逐步降低。

现结合图1详细说明本发明第一实施例的方案如何解决在多级开环烘干生产线中，提高余热循环利用率问题的。本发明多级烘干生产线废气余热循环利用系统，包括：烘干隧道及多台热泵烘干设备；待烘干的物料按照图1中指示的物料移动方向8从烘干隧道通过；所述多台热泵烘干设备的每一台都包括进风通道5、排风通道6、进风风机9、排风风机10、蒸发器12和冷凝器11；所述进风风机9和冷凝器11置于所述进风通道5中，所述进风通道5一端与烘干隧道连通，另一端与外界大气连通，进风风机9将外界大气引入所述进风通道5，经过冷凝器11加温后送到烘干隧道对物料进行烘干；所述排风风机10和蒸发器12置于所述排风通道6中，所述排风通道6一端与烘干隧道连通，另一端与外界大气连通，烘干隧道中的气流7受排风风机10形成的负压抽吸而进入排风通道6，经过蒸发器12降温和凝结部分水汽后，排入大气；所述多台热泵烘干设备分布于整个烘干隧道全长，从物料进口端起沿物料移动方向8排列分别是位于进口端的初级热泵烘干设备、位于物料出口端的末级热泵烘干设备，以及当所述多台热泵烘干设备数量大于两台时，位于中间的一台或者多台热泵烘干设备；热泵烘干设备的排序以靠近烘干隧道进口处为前，靠近烘干隧道出口处为后；

在本实施例中，烘干生产线配置三台热泵烘干设备，分别是初级热泵烘干设备、末级热泵烘干设备和二级热泵烘干设备，其中初级热泵烘干设备覆盖区段温度最低，末级热泵烘干设备覆盖区段温度最高，二级热泵烘干设备覆盖区段温度居中；本发明多级烘干生产线废气余热循环利用系统实现余热循环利用的关键是，不同于开环烘干系统的没有废气余热回收和闭环烘干系统的在同一台热泵烘干设备的进、排气通道之间实现废气回收循环利用，而是在多台热泵烘干设备之间建立废气循环利用通道，从在后热泵烘干设备的排风通道6回收废气，用于在前热泵烘干设备的进风通道5。

由于多级烘干热泵烘干设备的各级在烘干隧道中不同的位置，从烘干隧道进口的初级热泵烘干设备到出口的末级热泵烘干设备，不同位置的热泵烘干设备中进、排气通道中气流7的温度不同，越靠近烘干隧道进口的热泵烘干设备（靠前的机组）温度越低；越靠近烘干隧道出口的热泵烘干设备（靠后的机组）温度越高；所以任一台热泵烘干设备的排风通道6中气流7的湿度要小于在该级热泵烘干设备之前的热泵烘干设备排风通道6中气流7的温度要高于后者。从更靠后的热泵烘干设备的排风通道6回收气流7余热，要比从本级热泵烘干设备的排风通道6回收气流7余热获得温度更高的气流7，更有利于后续烘干。

为实现上述机组间废气回收利用，本发明的技术方案还包括以下部件：余热循环管道1，其连通其中一台热泵烘干设备的进风通道与该级之后任一台级热泵烘干设备的排风通道6；所述余热循环管道1与所述进风通道的连接点位于所述进风风机9与进风口之间，所述进风口为进风通道与外界大气的接口；所述余热循环管道1与所述排气通道的连接点位于所述蒸发器12与所述排风风机10之间；在本实施例中，设有两条余热循环管道1，分别连通二级热泵烘干设备的排风通道6和初级热泵烘干设备的进风通道5；以及连通末级热泵烘干设备的排风通道6和二级热泵烘干设备的进风通道5。第一可调风门2，其位于所述排气通道与所述余热循环管道1的连接点处，用于调节所述排气通道内气流7流向所述余热循环管道1和排入到外界大气的比例；第二可调风门3，其位于所述进风通道与所述余热循环管道1的连接点处，用于调节所述的余热循环管道1内气流7和引入外界大气气流7进入所述进风通道5的比例。在本实施例中，设有两条余热循环管道1，分别连通二级热泵烘干设备的排风通道6和初级热泵烘干设备的进风通道5；以及连通末级热泵烘干设备的排风通道6和二级热泵烘干设备的进风通道5；对应地，也分别设有两个第一可调风门2，和两个第二可调风门3。进一步，通过余热回收管道1回收的气流温度高，自外界大气的温度相对低，当这两股气流同时进入进风通道5并混合后，通过余热回收管道1进入的气流降温，其中的湿气更容易凝结；因此在本实施例所述的多级烘干生产线废气余热循环利用系统设置了两个凝结器4，其分别设置在两个所述第二可调风门3与所述进风风机9之间的进风通道5中，用于凝结所述余热循环管道1气流7中的水汽并收集凝结水，进一步降低回收循环利用气流7的湿度的同时回收了余热气流7中的水蒸气潜热，进一步提高了余热回收率，湿度小的气流更利于烘干物料。

图2所示的技术方案为本发明的第二实施例，其中所述多台热泵烘干设备数量为三台，分别是初级热泵烘干设备、末级热泵烘干设备和二级热泵烘干设备；其中初级热泵烘干设备覆盖区段温度最高，末级热泵烘干设备覆盖区段温度最低，二级热泵烘干设备覆盖区段温度居中；本实施例的方案中仅设有一条余热循环管道1，其连通末级热泵烘干设备的进风通道5和初级热泵烘干设备的排风通道6，所述余热循环管道1在所述排气通道上的连接点位于所述蒸发器12与所述排风风机10之间；所述余热循环管道1在所述进风通道上的连接点位于所述进风风机9与进风口之间；设置了第一可调风门2，其位于所述排气通道与所述余热循环管道1的连接点处，用于调节所述排气通道内气流7流向所述余热循环管道1和排入到外界大气的比例；还设置了第二可调风门3，其位于所述进风通道与所述余热循环管道1的连接点处，用于调节所述的余热循环管道1内气流7和引入外界大气气流7进入所述进风通道5的比例。由于初级热泵烘干设备的排风通道6中气流7的温度要远高于末级热泵烘干设备排风通道6中气流7的温度，从初级热泵烘干设备的排风通道6回收气流7余热，可获得相对温度最高的气流7，更有利于后续烘干作业。同时，本发明多级烘干生产线废气余热循环利用系统第二实施例的技术方案也设置了凝结器4，其设置在所述末级热泵烘干设备的第二可调风门3与所述进风风机9之间的进风通道5中，用于凝结所述余热循环管道1气流7中的水汽并收集凝结水，进一步降低回收循环利用气流7的湿度的同时回收了余热气流7中的水蒸气潜热，进一步提高了余热回收率，湿度小的气流更利于烘干物料。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。