一种排潮风循环利用水源蒸汽吸收式热泵挂面干燥系统的制作方法

1.本发明涉及一种吸收式热泵挂面干燥技术领域，尤其是涉及一种排潮风循环利用水源蒸汽吸收式热泵挂面干燥系统。


背景技术：

2.现有挂面企业烘干热源主要有两种：一是燃气锅炉技术，靠燃烧化石能源天然气产生的热能加热循环水；二是依靠企业周边燃煤电厂的余热蒸汽，通过换热器加热循环水，这两种技术对挂面烘干后的高温高湿空气直接排到室外环境中去，造成热污染和热能浪费。由于能源价格持续上升，天燃气与蒸汽价格不断上涨，挂面干燥成本上升，直接降低了产品利润率，部分企业开始尝试利用电空气源热泵制热替代原有的热源，但由于电空气源热泵一次性投资大，且变压器需要增容，总体投资成本过大，中小企业投资新技术难度大。如何通过现有的蒸汽热源不变的前提下，采用蒸汽热泵技术降低挂面干燥成本是我们研究的课题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种排潮风循环利用水源蒸汽吸收式热泵挂面干燥系统，采用水源蒸汽吸收式热泵，把高温高湿的排潮风热量通过换热器转换为余热水，该余热水作为水源蒸汽吸收式热泵的低温热源侧使用，能降低输出热源的成本，并通过蒸汽热泵系统加热使用侧的循环水，提高整个系统的能效比，达到降低挂面干燥成本的目的。
4.本发明采用的技术方案为：一种排潮风循环利用水源蒸汽吸收式热泵挂面干燥系统，包括烘干房、热网水系统、余热水系统、蒸汽热泵系统，所述烘干房内设有挂面输送装置，在烘干房的顶部设置有压气扇，在烘干房内挂面输送装置的上方设置有翅片管，所述翅片管的进水口和出水口分别与热网水系统相连通，在烘干房下部开设有排风口，在排风口的外侧设置通过排风管道向外设置有排风风机，在排风风机的出风口上连接有排风管，在排风口的外侧还设置有换热器，所述换热器的进水口和出水口分别与余热水系统相连通；所述热网水系统包括第一循环进水管、第一循环出水管、布置在第一循环进水管上的第一循环水泵、布置在第一循环出水管上的启动加热器，所述翅片管的出水口与第一循环进水管相连通，所述翅片管的进水口与第一循环出水管相连通；所述余热水系统包括第二循环进水管、第二循环出水管和布置在第二循环出水管上的第二循环水泵，所述换热器的出水口与第二循环进水管相连通，所述换热管的进水口与第二循环出水管相连通；所述蒸汽热泵系统设置在烘干房的外部，所述蒸汽热泵系统包括发生器、冷凝器、蒸发器a、吸收器和溶液热交换器；所述热网水系统的第一循环进水管经管路依次穿过吸收器和冷凝器后与第一循环出水管相连通；所述余热水系统的第二循环进水管经管路穿过蒸发器a后与第二循环出水管相连通。
5.作为优选的，所述换热器为翅片换热器，所述翅片换热器布置在排风管道内，位于排风口和排风风机之间，其进水口和出水口伸出排风管道设置，且分别与余热水系统相连通。
6.作为优选的，所述换热器是空气源热泵热水机的板式换热器，所述空气源热泵热水机包括作为冷凝器使用的板式换热器、蒸发器b、压缩机和膨胀阀，所述板式换热器的壳体上具有进水口和出水口，该进水口和出水口分别与余热水系统相连通；所述蒸发器b布置在排风管道内，位于排风口和排风风机之间。
7.作为优选的，所述空气源热泵热水机可以设置有多套，所述各蒸发器b并列间隔布置在排风管道内，所述各板式换热器并列间隔布置在排风管道外侧，以水的流动方向为前方，相邻的两个板式换热器中，位于后方的一个板式换热器的出水口与其前方的板式换热器的进水口相连通，最前方的板式换热器的出水口、最后方的板式换热器的进水口分别与余热水系统相连通。
8.作为优选的，在烘干房的上部开设有补风口，在补风口的外侧通过补风管道设置有补风风机，在补风风机的进风口上设置有进风管，在进风管内自外向内依次布置有过滤网、预热器，所述预热器的进出水管连接在热网水系统的第一循环进水管上，在第一循环进水管上预热器的进出水管之间布置有流量调节阀。
9.作为优选的，在热网水系统的第一循环进水管上布置有第一储能水箱，所述第一储能水箱位于翅片管的出水口和第一循环水泵之间，在余热水系统的第二循环出水管上布置有第二储能水箱，所述第二储能水箱位于蒸发器a和第二循环水泵之间。
10.作为优选的，在第一储能水箱上通过补水管设置有补水装置，所述补水装置通过管道与自来水相连接。
11.作为优选的，在补水管上还设置有软化水装置，所述软化水装置设置在补水装置和自来水之间。
12.作为优选的，所述启动加热器为气液换热器，蒸汽热泵系统的高温蒸汽经三通分为两路，一路经常闭电磁阀与气液换热器的进气口相连通，一路经常开电磁阀与发生器的蒸汽入口相连通。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本系统把高温高湿的排潮风热量通过换热器转换为余热水，该余热水作为水源蒸汽热泵系统的低温热源侧使用，能降低输出热源的成本，并通过蒸汽热泵系统加热使用侧的循环水，使得低温余热水的热能 高温蒸汽的热能=加热热网水的热能，由于低温余热水的热能是免费的，热网水的热能》高温蒸汽的热能，从而有效提高水源蒸汽热泵系统的能效比，达到降低挂面干燥成本的目的，同时该技术电力驱动功率小，不需要进行变压器电力增容，整体项目投资小，大部分中小企业都能承受。
附图说明
14.图1是本发明一种实施例的结构示意图。
15.图2是空气源热泵热水机在本发明中的应用示意图。
16.图中：1、烘干房；2、热网水系统；3、余热水系统；4、蒸汽热泵系统；5、空气源热泵热水机；1-1、挂面输送装置；1-2、压气扇；1-3、翅片管；1-4、翅片换热器；1-5、排风风机；1-6、
排风管；1-7、补风风机；1-8、进风管；1-9、过滤网；1-10、预热器；1-11、流量调节阀；2-1、第一循环进水管；2-2、第一循环出水管；2-3、第一循环水泵；2-4、启动加热器；2-5、第一储能水箱；2-6、补水装置；2-7、软化水装置；2-8、常闭电磁阀；3-1、第二循环进水管；3-2、第二循环出水管；3-3、第二循环水泵；3-4、第二储能水箱；4-1、发生器；4-2、冷凝器；4-3、蒸发器a；4-4、吸收器；4-5、溶液热交换器；4-6、溶剂泵；4-7、冷剂泵；4-8、常开电磁阀；5-1、板式换热器；5-2、蒸发器b ；5-3、压缩机；5-4、膨胀阀。
具体实施方式
17.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
18.图中箭头所示方向为该处运动物（水、溶液、空气、制冷剂）的流动（或运动）方向。图中所示虚线分别指热网水系统和余热水系统的低温部分。
19.本发明的排潮风循环利用水源蒸汽吸收式热泵热水机挂面干燥系统，包括烘干房1、热网水系统2、余热水系统3、蒸汽热泵系统4，烘干房1内设有挂面输送装置1-1，用来悬挂并输送挂面，在烘干房的顶部设置有压气扇1-2，该压气扇能将烘干房内上方空气吹到下方，根据烘干房的面积可以间隔设置有多个，在烘干房内挂面输送装置的上方设置有翅片管1-3，所述翅片管的进水口和出水口分别与热网水系统2相连通；热网水系统中的加热后热水进入烘干房，通过翅片管散热使周围空气加热得到热风，在压气扇作用下热风通过挂面输送装置加热湿挂面，挂面蒸发出来的湿气混入热风形成排潮风，降温后的热水返回再次加热，进入下一个循环。
20.在烘干房1下部开设有连通烘干房内外侧的排风口，在排风口的外侧通过排风管道向外设置有排风风机1-5，在排风风机1-5的出风口上连接有排风管1-6，在排风口的外侧还设置有换热器，所述换热器1-4的进水口和出水口分别与余热水系统3相连通。
21.在本实施例中，换热器可以为翅片换热器1-4，所述翅片换热器-4布置在排风管道内，位于排风口和排风风机之间，其进水口和出水口伸出排风管道设置，且分别与余热水系统相连通。为了方便布置和拆卸，翅片换热器布置在加粗管道内，其进水口和出水口伸出加粗管道设置，加粗管道的两端连接在排风管道上且与之连通。 烘干房内的高温高湿的排潮风，在排风风机的作用下排出烘干房，经过翅片换热器时，高温高湿的排潮风气体把自身热能传递给翅片换热器内部的循环水，降温后的气体通过排风管排到室外，翅片换热器内部的循环水升温后进入余热水系统，降温后再次流入翅片换热器进行升温。本实施例中，翅片换热器为常规技术产品，是气体与液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备，是在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的。
22.虽然，余热水的制取，可以用上面介绍的通过翅片换热器直接加热余热水，但此时余热水温度相对较低，蒸汽热泵的能效比达到1.5-1.7之间。考虑到余热水温度过低时，可能达不到预热效果，此时，可以通过空气能热泵热水机来吸收排潮风的热能，提升余热水的温度，通过蒸汽热泵二次蒸发，提高蒸汽热泵的能效比，可到达1.8-2.5之间。具体的，所述换热器是空气源热泵热水机5的板式换热器5-1，所述空气源热泵热水机5包括作为冷凝器使用的板式换热器5-1、蒸发器b 5-2、压缩机5-3和膨胀阀5-4，所述板式换热器5-1的壳体上具有进水口和出水口，该进水口和出水口分别与余热水系统相连通；所述蒸发器b 5-2布
置在排风管道内，位于排风口和排风风机之间，蒸发器b的冷媒进出管伸出排风管道分别与膨胀阀和压缩机相连接。为了方便布置和拆卸，蒸发器b布置在加粗管道内，加粗管道的两端连接在排风管道上且与之连通，蒸发器b的冷媒进出管伸出加粗管道分别与膨胀阀和压缩机相连接。蒸发器b在排风管道内吸收排潮风的热量，将低温低压的液态冷媒转化为气态，经压缩机吸入压缩为高压高温气体，再进入板式换热器（即冷凝器）进行放热，将热量传递给板式换热器中的水使其升温，升温后的水进入余热水系统进行循环，降温后再次流入板式换热器，从而实现余热水的循环利用。
23.空气源热泵热水机为现有技术产品，采用电能驱动，通过传热工质把空气中无法被利用的低品位热能有效吸收，并将吸收的热能提升至高品位热能并释放到水中的设备。其工作过程为：压缩机5-3把低温低压气态冷媒转换成高压高温气态，高温高压的气态冷媒进入板式换热器5-1（即冷凝器），与水进行热交换（高压的冷媒在常温下被冷却、冷凝为液态。这过程中，冷媒放出热量用来加热水，使水升温变成热水）；然后高压液态冷媒通过膨胀阀5-4减压，压力下降，回到比外界低的温度，具有吸热蒸发的能力；低温低压的液态冷媒经过蒸发器b 5-1（蒸发器又称为空气热交换器），吸收空气中的热量自身蒸发，由液态变为气态；吸收了热量的冷媒变成低温低压气体，再由压缩机5-3吸入进行压缩，如此往复循环，不断地从空气中吸热，在水侧放热，制取热水。
24.为了进一步提高余热水的温度，空气源热泵热水机5可以布置有多套，对应的，其各部件有设置有多个，各蒸发器b 5-2并列间隔布置在排风管道内（或加粗管道内），各板式换热器5-1并列间隔布置在排风管道外侧，以水的流动方向为前方，相邻的两个板式换热器5-1中，位于后方的一个板式换热器的出水口与其前方的板式换热器的进水口相连通，最前方的板式换热器的出水口、最后方的板式换热器的进水口分别与余热水系统相连通，即最前方的板式换热器的出水口与余热水系统的第二循环进水管相连通，最后方的板式换热器的进水口与余热水系统的第二循环出水管相连通。循环水经最后方的板式换热器加热后，进入其前方的板式换热器进行二次升温、三次乃至多次升温，最终达到所需温度，升温后的水进入余热水系统，放热后再次流入最后方的板式换热器。
25.热网水系统2包括第一循环进水管2-1、第一循环出水管2-2、布置在第一循环进水管上的第一循环水泵2-3、布置在第一循环出水管上的启动加热器2-4，翅片管1-3的出水口与第一循环进水管2-1相连通，所述翅片管1-3的进水口与第一循环出水管2-2相连通；余热水系统3包括第二循环进水管3-1、第二循环出水管3-2和布置在第二循环出水管上的第二循环水泵3-3，所述翅片换热器1-4的出水口与第二循环进水管3-1相连通，所述翅片换热管1-4的进水口与第二循环出水管3-2相连通；或者板式换热器（或最前方的板式换热器）的出水口与第二循环进水管3-1相连通，板式换热器（或最后方板式换热器）的进水口与第二循环出水管相连通。
26.所述蒸汽热泵系统4设置在烘干房的外部，所述蒸汽热泵系统包括发生器4-1、冷凝器4-2、蒸发器a 4-3、吸收器4-4和溶液热交换器4-5；所述热网水系统的第一循环进水管2-1经管路依次穿过吸收器4-4和冷凝器4-2后与第一循环出水管2-2相连通，该过程将降温后的热水通过吸收器和冷凝器两次加热后，再输送到翅片管中进行散热，进行下一个循环；所述余热水系统3的第二循环进水管3-1经管路穿过蒸发器a 4-3后与第二循环出水管3-2相连通，换热器内经排潮风加热后的余热水，经过蒸发器a进行放热后，在返回至换热器，进
行下一个循环。
27.在本实施例中，蒸汽热泵系统为常规技术产品，是水源蒸汽吸收式热泵，属于第一类吸收式热泵，第一吸收式热泵通过消耗一定的高品位热源，既可以产生一定的中温热流用于供热，同时也产生了一部分低温流体，可用于制冷。其主要部件为发生器4-1、冷凝器4-2、蒸发器a 4-3、吸收器4-4、溶液热交换器4-5，各个主要部件通过泵、阀门和相关管道构成封闭回路，溴化锂作为运行工质，在热泵内部循环流动，完成热工工程。具体的，热泵内溶液：高温驱动热源（即高温蒸汽）进入发生器，使发生器内溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来，发生器内溶液变为浓溶液，放热后高温驱动热源变为液体从冷凝水口排出；高温的制冷剂蒸汽进入冷凝器，在外部冷却介质作用下冷凝为制冷剂液体，冷凝过程中释放的热量传递给冷却介质；再经节流阀降压，进入蒸发器a（此时制冷剂压力降低，其饱和度也降低，尽管蒸发器外部为低温热源，制冷剂在蒸发器中仍然蒸发），在外部低温热源的作用下，重新成为水蒸气，蒸发过程中所需要的热量由低温热源提供；制冷剂蒸汽进入吸收器，与来自发生器且经过溶液热交换器降温后的浓溶液相接触，浓溶液吸收制冷剂蒸汽并恢复到原来浓度，该吸收过程为放热过程；完成吸收后的溶液，在溶剂泵4-6的作用下，接着进入溶液热交换器吸热，再返回发生器，完成溶液的循环。
28.蒸汽热泵系统中，蒸发器a 4-3和吸收器4-4可以是分别独立的双筒式，也可以是合为一体的单筒式，在本实施例中，采用蒸发器a和吸收器合为一体的单筒式，制冷剂液体在蒸发室吸收热量后变为水蒸气，进入吸收器中。其中蒸发室包括使制冷剂气液两相分离的蒸发室、向制冷剂提供热量的加热室，制冷剂液体喷洒进入蒸发室，在蒸发室内蒸发为气体，未蒸发液体落至蒸发室底部，为了确保蒸发效率，在蒸发室的下方通过管道设置有冷剂泵4-7，该冷剂泵将蒸发室底部未蒸发液体输送至蒸发室进口，进行二次吸热气化。此外，在发生器和吸收器之间设置有防结晶管，在吸收器下方设置有与蒸发器a冷剂回路相连通的阀门，两者配合来处理结晶，属于行业内通用技术，在此不再赘述。
29.热网水系统的第一循环进水管经管路依次穿过吸收器和冷凝器后与第一循环出水管相连通。第一循环进水管的低温水，进入吸收器，遇到来自蒸发器a 的制冷器蒸汽放热，吸收其热量，初步加热；下一步进入冷凝器，遇到来自发生器产生的高温蒸汽后进一步换热，二次加热，向外输出中高温热水，在第一循环水泵的作用下，经过第一循环出水管，加热后的中高温热水进入烘干房，通过翅片管散热加热湿挂面，降温后的水再次通过第一循环进水管进入蒸汽热泵系统加热，进入下一个循环。
30.余热水系统的第二循环进水管经管路穿过蒸发器a后与第二循环出水管相连通。当换热器为翅片换热器时，翅片换热器直接布置在排风管道内，翅片换热器内常温水，经过排潮风加热形成低温余热水，该低温余热水通过第二循环水泵进入蒸发器a，蒸发器a内制冷剂溶液变成水蒸气，整体为吸收过程，使得低温余热水的温度进一步降低，降温后的低温余热水通过第二循环出水管进入翅片换热器，继续吸收排潮风热量升温，进入下一个循环。当换热器是空气源热泵热水机的板式换热器时，将空气源热泵热水机的蒸发器b布置在排风管道内，蒸发器b吸收排潮风的热量，将进入蒸发器b的低温低压的冷媒液体转化为低温低压气体，低温低压气体经压缩机做功压缩变为高温高压气体，高温高压气体经过板式热交换器与水进行热交换，变为低温高压液体，经过膨胀阀节流变为低温低压的冷媒液体，进入蒸发器b重复循环该过程。其中板式换热器内循环水变为低温余热水，经过余热水系统的
第二循环泵进行蒸汽热泵系统的蒸发器a进行换热，使低温余热水温度降低，再次进入板式换热器内加热，进入下一个循环。
31.由于烘干房下方的排风风机启动，很容易使烘干房内形成负压，因此在烘干房1的上部开设有补风口，在补风口的外侧通过补风管道设置有补风风机1-7，在补风风机的进风口上设置有进风管1-8，在进风管内自外向内依次布置有过滤网1-9、预热器1-10，该预热器是气体与液体热交换器中的一种，可以是翅片换热器，其进出水管连接在热网水系统的第一循环进水管上，在第一循环进水管上预热器的进出水管之间布置有流量调节阀1-11。关闭流量调节阀，自翅片管出水口流出的水经过预热器进出水管，进一步散热，预热经过的空气。补风风机启动，带动新风依次通过过滤网、预热器进入烘干房，补充烘干房内流失的空气，确保室内压力正常。
32.此外，在热网水系统2的第一循环进水管上布置有第一储能水箱2-5，所述第一储能水箱位于翅片管的出水口和第一循环水泵之间，在余热水系统3的第二循环出水管上布置有第二储能水箱3-4，所述第二储能水箱位于蒸发器a和第二循环水泵之间。在此处，通过储能水箱来增加循环水的水量，使翅片管和蒸发器a内的温度变化平稳，有效解决循环水量过少所带来的负荷波动和循环水泵频繁启动的问题。
33.同时，在第一储能水箱2-5上通过补水管设置有补水装置2-6，所述补水装置通过管道与自来水相连接，该补水装置为电动阀门，在补水管上还设置有软化水装置2-7，所述软化水装置设置在补水装置和自来水之间。该软水装置为现有技术产品，主要除去自来水中的钙、镁离子，用于储能水箱补给水的软化。另外根据需要，也可以在第二储能水箱上通过补水管设置补水装置和软化水装置。
34.在本实施例中，采用余热水作为蒸发器a的低温热源，而在系统启动之初，烘干房默认为常温状态，无法直接形成低温余热水，所以在热网水系统的循环水路上布置有启动加热器，在系统启动之初对热网水先行加热，待烘干房内温度达到设定稳定后，关闭启动加热器，开启蒸汽热泵系统。
35.该启动加热器是气液换热器，布置在第一循环出水管上，在系统启动之初，直接加热经过的循环水。外供的高温蒸汽进气管经三通分为两路，一路经常闭电磁阀2-8与气液换热器的气体入口相连通，一路经常开电磁阀4-8与发生器的蒸汽入口相连通，在系统启动之初，关闭常开电磁阀，打开常闭电磁阀，使高温蒸汽进入气液换热器内，加热经过气液换热器的液体，高温蒸汽放热冷却变为冷凝水，从冷凝水口排出。
36.本系统的工作过程为：（1）当挂面开始生产时，由于烘干房温度低需要预热，常开电磁阀关闭，常闭电磁阀打开，使高温蒸汽进入启动加热器内，使启动加热器工作，对第一循环出水管内经过液体进行加热，第一储能水箱的水在第一循环水泵的作用下开始流动，经过启动加热器被加热后，进入挂面烘干房，通过翅片管加热室内空气，压气扇启动，对热空气进行搅动下压，当烘干房内温度达到设定要求时，湿面条通过挂面输送装置进入烘房内进行加热，散热后的低温热网水回到第一储能水箱中，在第一循环水泵的作用下进入下一个加热循环，如储能水箱的水低于设定值时，外接自来水通过软化水装置和补水装置进入储能水箱；（2）当烘干房温度达到设定值时，热网水系统的第一循环进水管上的流量调节阀关闭，使翅片管中出水经过预热器，排风风机和补风风机打开运行，新风进入补风管，经过
滤网过滤后，再经预热器进行预热，预热后的新风在补风风机的作用下，进入烘干房内；高温高湿的排潮风在排风风机的作用下，进入换热器加热余热水，降温后的排潮风通过排风管直接排到室外；（3）通过换热器升温后的余热水，在第二循环水泵的作用下进入蒸汽热泵系统的蒸发器a，具体的，进入蒸发器a的加热室，制冷剂进入蒸发器a的蒸发室内吸热蒸发，吸收余热水的热量，降温后的余热水在第二循环泵的作用下回到第二储能水箱中，再进入换热器中继续吸收排潮风热量升温，进入下一个循环；（4）同时，当烘干房温度达到设定值时，常闭电磁阀关闭，启动加热器停止加热，常开电磁阀开启，高温驱动蒸汽进入蒸汽热泵系统的发生器，加热发生器内的混合液体，混合液体受热后大部分低沸点制冷剂蒸发出来，放热后高温热源变为液体从冷凝水口排出；高温的制冷剂蒸汽进入冷凝器，冷凝放热成制冷剂液体；再经节流阀降压，进入蒸发器a，吸热重新成为水蒸气；制冷剂蒸汽进入吸收器，与来自发生器且经溶液热交换器降温后的浓溶液进行溶解，从而产生大量的热量；溶解后的稀溶液在溶剂泵的作用下进入溶液热交换器吸热，再返回发生器，完成溶液的循环。
37.热网水系统的循环水经过吸收器进行一次加热升温，再经过冷凝器进行二次加热升温，升温后的水在第一循环水泵的作用下进入烘干房，通过翅片管加热空气，进入下一个循环；余热水系统的换热器内液体经过排潮风加热形成低温余热水，该低温余热水通过第二循环水泵进入蒸发器a，蒸发器a内制冷剂溶液变成水蒸气，整体为吸收过程，使得低温水的温度进一步降低，降温后的低温水通过第二循环出水管进入换热器，继续吸收排潮风热量，进入下一个循环。
38.整个蒸汽热泵系统只有小功率的冷剂泵与溶液泵在运动，机组耗电量少，运行平稳，运行部件少，通过高温蒸汽做驱动力，同时吸收排潮风加热的低温水的热能，转换为中高温热水对挂面进行烘干，实现热能循环利用，达到节能的效果，降低挂面烘干的成本。该系统工艺在plc控制下实现自动控制，温度在设计范围内可自动调整设定。
39.以上技术内容同样适用于非油炸方便、粉丝等粮油食品的烘干，也可以使用于其它非粮油食品物料中高温烘干。
40.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。