高温热泵烘干在烟叶烘干中应用

　　高温热泵烟叶烘干机：在卷烟成型的流程中，其中烘烤加工设备和工艺条件起着十分重要的作用。传统的烟叶烘烤主要是以燃煤等为燃料，煤炭燃烧所产生的二氧化硫等有害物质，更是严重污染了大气环境，影响人们的身体健康。同时产生大量的CO2温室气体，造成全球温度上升;另外整个工艺都是凭借操作者经验和感觉，进行温湿度控制，人为控制造成烟叶品味大大降低，烟叶质量参差不齐，严重影响烟农的收入。应用高温热泵烘干机烤烟将可以降低能源消耗，成本降低约10%左右，关键可以减少污染气体、温室气体的排放，将为节能减排作出重要贡献。同时提高烟叶的烘烤质量，为烟农创收;同时高温热泵烘干机烤烟可实现全自动控制，一个大的烘烤房群20-30间烘烤房基本只需要2～3个人进行操作控制，节约大量劳动成本。

　　一、高温热泵烘干在烟叶烘干应用原理

　　高高温热泵烘干加热系统由翅片式蒸发器、直流变频压缩机、翅片式冷凝器、电子膨胀阀组成。为了达到高的出风温度，循环工质采用R134a制冷剂;为提高热量利用率，避免除湿时热量浪费，通过凝露排湿系统进行除湿。凝露排水系统由接水盘、排水管组成，整个工艺流程图，如图1所示。为了全自动化控制，机组提供了人性化的数字显示操作界面如下图。

　　二、高温热泵烘干机运行分析

　　1.除湿分析

　　湿空气从回风口进入机组先经过蒸发器，与之进行热交换。由于蒸发器的翅片度低于湿空气露点温度，空气中所含的水分将被凝露出来并排走。然后空气再流经冷凝器吸热并升温，进入烘房丛烟叶中吸收水分。

　　2.热泵运行节能分析

　　从除湿分析中可以看出，湿空气经过蒸发器后，产生凝露，湿空气在凝露冷却过程中是个放热过程，对应蒸发器吸收了热量，设为Q2，压缩机、风机等需要消耗电能Q3，冷凝器向干空气传热设为Q1;热泵能效系数：COP=Q1/Q3=Q1/(Q1-Q2)，理论上该数值在9～39左右，考虑实际各项损失，热泵能效系数一般在4～8左右。

　　三、热泵烘干系统运行分析

　　烘干房尺寸：3.6*8*3.4米，装烟量4000kg-5000kg;加热设备直流变频压缩机10HP、电子膨胀阀3.0mm口径、直流风机风量18000m3/h，最大机外余压170kPa。

　　通过控制器设定变黄阶段1运行时间：15小时、干球温度：36℃/湿球温度34℃、设定压缩机运行频率1、调节风机运行频率1、新风风阀开度1、回风风阀开度1。

　　通过控制器设定变黄阶段2运行时间：40小时、干球温度：40℃/湿球温度36℃、设定压缩机运行频率2、调节风机运行频率2、新风风阀开度2、回风风阀开度2。

　　通过控制器设定定色阶段1运行时间：15小时、干球温度：42℃/湿球温度36℃、设定压缩机运行频率3、调节风机运行频率3、新风风阀开度3、回风风阀开度3。

　　通过控制器设定定色阶段2运行时间：30小时、干球温度：52℃/湿球温度37℃、设定压缩机运行频率4、调节风机运行频率4、新风风阀开度4、回风风阀开度4。

　　通过控制器设定干筋阶段1运行时间：20小时、干球温度：60℃/湿球温度40℃、设定压缩机运行频率5、调节风机运行频率5、新风风阀开度5、回风风阀开度5。

　　通过控制器设定干筋阶段2运行时间：20小时、干球温度：68℃/湿球温度45℃、设定压缩机运行频率6、调节风机运行频率6、新风风阀开度6、回风风阀开度6。

　　(用户可以根据需求每个阶段可以设定更多的运行时间、干球/湿球温度)。

　　热泵烘干房内实际温度曲线：

　　由于热泵烘干房密封性好、保温保湿性能高，整个烟叶烘烤过程中从低温到高温，压缩机一般在设定频率工作一段时间，然后自行降至低频运转。而且室内温度比较稳定，当箱内与外界的温差变大时，压缩机的频率缓慢增加，烘干房内温度不会出现较大幅度的波动和过低、过高的现象，从而从根本上避免了烤青和挂灰现象的产生[1]。

　　通过测试计算发现，环境温度在24℃时，热泵的能效值约4～8之间，烘烤每千克干烟叶平均耗电量约为1.8kW·h。

　　采用高温热泵烘干技术考验的优势：

　　(1)采用高温除湿热泵加热方式进行烟草烘干，完全可以替代传统的烧煤烘干方式。

　　(2)采用高温除湿热泵加热方式，有效地提高了热能利用率，节能效果很明显。试验结果，烘烤1kg干烟叶平均耗电量约为1.8kW·h，运行成本与烧煤成本相比低，而且不产生废气、废水，有显著的环境效益。

　　(3)高温除湿热泵烤烟可真正实现自动化控制。根据三段式烘烤工艺对温湿度的要求，通过控制器的预设干/湿球温度、运行时间，以及直流变频压缩机、直流变频风机的自动控制，可以确保烤房内温度接近预定温度曲线，从而从根本上避免了烤青和挂灰现象的产生。