一種熱泵蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱泵蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)及方法，包括風(fēng)機(jī)、熱泵、高溫蓄熱器、干燥器、尾氣凈化器；風(fēng)機(jī)、熱泵、高溫蓄熱器、干燥器、尾氣凈化器順次相連形成換熱通路。本發(fā)明利用熱泵與高溫儲熱的互補(bǔ)配合實現(xiàn)段梯級互補(bǔ)加熱，并利用蓄熱設(shè)備實現(xiàn)峰谷電和太陽能的調(diào)節(jié)利用，實現(xiàn)了中低溫加熱過程中的高效性和高溫加熱階段降低投資成本和運(yùn)行成本的目的，大大提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，提高了高溫段加熱的經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】
一種熱泵蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)及方法，屬于高溫干燥領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]干燥是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中重要工藝環(huán)節(jié)，具有廣泛的市場前景。干燥根據(jù)溫度的不同可以分為中低溫干燥(通常低于100°c )、中溫干燥(120?250°C)和高溫干燥(?300°C)。對于中低溫干燥，當(dāng)前主要利用太陽能、熱栗等技術(shù)實現(xiàn)高效干燥;對于中高溫干燥，則主要采用高溫?zé)煔庥酂帷⒅苯与娂訜岬确绞綄崿F(xiàn)。
[0003]值得指出的是，對于直接電加熱方式實現(xiàn)中高溫加熱干燥的系統(tǒng)而言，存在電耗成本較高，其經(jīng)濟(jì)性受到明顯的制約。因此，制約了中高溫干燥技術(shù)在缺乏豐富而廉價的高溫?zé)煔赓Y源的地區(qū)的應(yīng)用和發(fā)展。如何提高中高溫干燥系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性成為中高溫干燥系統(tǒng)快速發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。
[0004]然而，眾所周知，電價存在典型的峰谷特征，充分利用谷電滿足生產(chǎn)生活需求是提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的重要指導(dǎo)方向。于此同時，峰谷電的周期與生產(chǎn)的周期不匹配問題制約了對谷電的充分利用。儲能技術(shù)是實現(xiàn)這種周期性不匹配的關(guān)鍵技術(shù)。但工業(yè)儲電系統(tǒng)的投資成本太高，投資回收期過長。
[0005]因此，如何低成本的儲能技術(shù)實現(xiàn)對谷電的利用，提高中高溫干燥系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低投資成本成為中高溫干燥系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提出一種熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)及方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)、熱栗、高溫蓄熱器、干燥器、尾氣凈化器和電源控制柜;風(fēng)機(jī)、熱栗、高溫蓄熱器、干燥器和尾氣凈化器順次相連形成換熱通路;高溫蓄熱器包括加熱器、換熱風(fēng)道、蓄熱材料和溫度傳感器;加熱器包括太陽能聚光加熱器和/或電加熱器，兩種形式同時或單獨(dú)設(shè)置，所述的太陽能聚光加熱器形式為在高溫蓄熱器的表面構(gòu)建吸熱腔，所述的電加熱器直接安裝在蓄熱材料內(nèi)部；蓄熱材料內(nèi)部通過安裝管道或直接打孔的方式形成貫穿的換熱風(fēng)道;電源控制柜分別與高溫蓄熱器的加熱器和溫度傳感器相連。
[0009]所述的蓄熱材料包括相變?nèi)埯}蓄熱材料和石墨、鎂磚固體顯熱蓄熱材料。
[0010]所述的熱栗為常用性熱栗，包括空氣源、水源、地?zé)嵩礋崂?、溴化鋰吸收式熱栗和太陽能熱栗?br>[0011]—種利用所述的熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)的干燥方法:首先，新空氣通過熱栗升溫到50?70°C，由于熱栗的COP較高，從而降低該階段升溫的能耗水平;其次，利用低價的谷電或太陽能聚光將高溫蓄熱器加熱至高溫，經(jīng)過熱栗升溫后的中低溫?zé)峥諝饨?jīng)過高溫蓄熱器換熱升溫后，達(dá)到干燥器所需要的高溫空氣，降低高溫加熱所需要的能耗和成本;高溫空氣最終進(jìn)入干燥器進(jìn)行干燥換熱后尾氣經(jīng)尾氣凈化器處理后排出。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0013](I)本發(fā)明利用熱栗在中低溫加熱過程中的高效性，采取分段梯級互補(bǔ)加熱方式提高整個系統(tǒng)加熱的能效水平。
[0014](2)本發(fā)明通過采用低成本蓄熱方式，在降低投資成本的同時，實現(xiàn)了利用低價的谷電和太陽能間歇性加熱來降低高溫段實時加熱所帶來的高運(yùn)行成本問題，提高了高溫段加熱的經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0015]圖1是一種熱栗輔助型干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的高溫蓄熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中:風(fēng)機(jī)1、熱栗2、高溫蓄熱器3、干燥器4、尾氣凈化器5、電源控制柜6、加熱器7、換熱風(fēng)道8、蓄熱材料9和溫度傳感器10。
【具體實施方式】
[0018]如圖1和圖2所示，一種熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)1、熱栗2、高溫蓄熱器3、干燥器4、尾氣凈化器5和電源控制柜6;風(fēng)機(jī)1、熱栗2、高溫蓄熱器3、干燥器4和尾氣凈化器5順次相連形成換熱通路。高溫蓄熱器3包括加熱器7、換熱風(fēng)道8、蓄熱材料9和溫度傳感器10;加熱器7包括太陽能聚光加熱器7-1和/或電加熱器7-2，兩種形式，可同時或單獨(dú)運(yùn)用于系統(tǒng)中。所述的太陽能聚光加熱器7-1形式為在高溫蓄熱器3的表面構(gòu)建吸熱腔，所述的電加熱器7-2直接安裝在蓄熱材料9內(nèi)部；蓄熱材料9內(nèi)部通過安裝管道或直接打孔的方式形成貫穿的換熱風(fēng)道8;電源控制柜6分別與高溫蓄熱器3的加熱器7和溫度傳感器10相連。
[0019]所述的蓄熱材料8包括相變?nèi)埯}蓄熱材料和石墨、鎂磚固體顯熱蓄熱材料。
[0020]所述的熱栗2包括常用性熱栗，如空氣源、水源、地?zé)嵩礋崂?、溴化鋰吸收式熱栗、太陽能熱栗?br>[0021]—種利用所述的熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)的干燥方法:首先，新空氣通過熱栗2升溫到50?70°C，由于熱栗的⑶P較高，從而大大降低了這一階段升溫的能耗水平；其次，利用低價的谷電或太陽能聚光將高溫蓄熱器3加熱至高溫，通過熱栗升溫后的中低溫?zé)峥諝饨?jīng)過高溫蓄熱器3換熱升溫后，達(dá)到干燥器4所需要的高溫空氣，降低了高溫加熱所需要的能耗和成本;高溫空氣最終進(jìn)入干燥器4進(jìn)行干燥換熱后尾氣經(jīng)尾氣凈化器5處理后排出。
[0022]本發(fā)明的熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)具體工作過程如下:
[0023]首先，電源控制柜利用谷電時間段控制對高溫蓄熱器進(jìn)行加熱，直到達(dá)到高溫蓄熱器的設(shè)定溫度上限，高溫蓄熱器內(nèi)感應(yīng)蓄熱材料溫度的溫度傳感器反饋給電源控制柜，停止加熱。正常工作情況下，風(fēng)機(jī)將新空氣送入熱栗，通過熱栗將空氣溫度提升道50?70°C，升溫后的中低溫空氣流入高溫蓄熱器繼續(xù)加熱，高溫蓄熱器將谷電時儲存的熱量釋放給空氣，空氣進(jìn)一步升高達(dá)到所需要的高溫，隨后進(jìn)入干燥器進(jìn)行干燥作業(yè)，干燥器排出的尾氣經(jīng)尾氣凈化器處理后排出。于此同時，再運(yùn)行過程中，當(dāng)高溫蓄熱器的溫度降低到設(shè)定的下限時，系統(tǒng)已無法達(dá)到設(shè)計的加熱溫度目標(biāo)時，電源控制柜根據(jù)溫度傳感器的反饋，適時開啟加熱器進(jìn)行加熱，以保證運(yùn)行的連續(xù)性和可靠性。
[0024]當(dāng)高溫蓄熱器還采用太陽能聚光時，本發(fā)明的高溫干燥系統(tǒng)則根據(jù)次日天氣的預(yù)測情況，設(shè)定還需要谷電加熱的熱量，在第二天正常工作時，高溫蓄熱器通過聚焦到吸熱腔內(nèi)的太陽能進(jìn)行加熱的同時，也在對流經(jīng)蓄熱器內(nèi)換熱風(fēng)道的中低溫空氣進(jìn)行加熱，同時經(jīng)歷加熱和放熱的過程。在聚光加熱過程中，當(dāng)高溫蓄熱器溫度超過設(shè)定的上限時，可通過調(diào)整聚光鏡角度，放棄部分可利用太陽能，以保證高溫蓄熱器的安全運(yùn)行。
[0025]通過本發(fā)明的實施，主要解決了以電為主的干燥系統(tǒng)中的電耗問題，通過梯級加熱，利用熱栗提高加熱能效比，利用蓄熱解決運(yùn)行用電成本和儲能設(shè)備投資回報率問題，有效提高了高溫干燥系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和適用性，在污泥深度干燥、高溫烘干等領(lǐng)域具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1.一種熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)，其特征在于包括風(fēng)機(jī)(I)、熱栗(2)、高溫蓄熱器(3)、干燥器(4)、尾氣凈化器(5)和電源控制柜(6);風(fēng)機(jī)(1)、熱栗(2)、高溫蓄熱器(3)、干燥器(4)和尾氣凈化器(5)順次相連形成換熱通路;高溫蓄熱器(3)包括加熱器(7)、換熱風(fēng)道(8)、蓄熱材料(9)和溫度傳感器(10);加熱器(7)包括太陽能聚光加熱器(7-1)和/或電加熱器(7-2)，兩種形式同時或單獨(dú)設(shè)置，所述的太陽能聚光加熱器(7-1)形式為在高溫蓄熱器(3)的表面構(gòu)建吸熱腔，所述的電加熱器(7-2)直接安裝在蓄熱材料(9)內(nèi)部；蓄熱材料(9)內(nèi)部通過安裝管道或直接打孔的方式形成貫穿的換熱風(fēng)道(8);電源控制柜(6)分別與高溫蓄熱器(3)的加熱器(7)和溫度傳感器(10)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄熱材料(8)包括相變?nèi)埯}蓄熱材料和石墨、鎂磚固體顯熱蓄熱材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱栗輔助型干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的熱栗(2)為常用性熱栗，包括空氣源、水源、地?zé)嵩礋崂酢寤囄帐綗崂鹾吞柲軣崂酢?.一種利用權(quán)利要求1所述的熱栗蓄熱互補(bǔ)型高溫干燥系統(tǒng)的干燥方法，其特征在于:首先，新空氣通過熱栗(2)升溫到50?70°C，由于熱栗的COP較高，從而降低該階段升溫的能耗水平;其次，利用低價的谷電或太陽能聚光將高溫蓄熱器(3)加熱至高溫，經(jīng)過熱栗(2)升溫后的中低溫?zé)峥諝饨?jīng)過高溫蓄熱器(3)換熱升溫后，達(dá)到干燥器(4)所需要的高溫空氣，降低高溫加熱所需要的能耗和成本;高溫空氣最終進(jìn)入干燥器(4)進(jìn)行干燥換熱后尾氣經(jīng)尾氣凈化器(5)處理后排出。
【文檔編號】F26B23/10GK106091663SQ201610388368
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月2日 公開號201610388368.9, CN 106091663 A, CN 106091663A, CN 201610388368, CN-A-106091663, CN106091663 A, CN106091663A, CN201610388368, CN201610388368.9
【發(fā)明人】張良, 范利武, 鄭夢蓮, 俞自濤, 胡亞才
【申請人】浙江大學(xué)