熱泵乾燥工藝及其應用案例(組圖)

乾燥機的產生

乾燥的是許多工業生產和農副產品加工過程中必不可少的加工工序。隨著人們生活質量的提高，對環境的保護的意識越來越強以及不可再生能源（如天然氣、煤、石油）的儲量的日益枯竭。原有的燃油、燃煤等高耗能、高污染乾燥設備的使用受到嚴格限制甚至被禁止使用。尋找一種可替代原有舊式的乾燥設備，而且安全、環保、節能幹燥設備，顯得越來越有緊迫。熱乾燥設備在這種環境下應運而生。

熱泵乾燥技術的歷史

自20世紀70年代以來，美、日、法、德等國就開展了熱泵乾燥技術的研究，國際能源中心（IEA）集中了大量的有關熱泵乾燥技術的研究成果。我國也在80年代引進了該項技術，最早而且應用範圍最廣的是用於木材的乾燥，由於熱泵乾燥溫度低接近自然乾燥，近幾年逐漸將其應用到食品及農副產品的乾燥作業之中，取得了較好的經濟效益，產品的附加值大大提高。特別是我國政府的節約能源和環境保護政策的實施，極大的促進了熱泵乾燥技術的發展。

採用熱泵乾燥設備處理的物料也由早期的木材幹燥擴展到食品加工、茶葉烘乾、煙葉烘乾、蔬菜脫水、魚類乾燥、陶瓷烘焙、藥物及生物製品的滅菌與乾燥、污泥處理、化工原料及肥料乾燥等諸多領域。

熱泵乾燥機的原理

熱泵乾燥機是利用逆卡諾原理，吸收空氣的熱量並將其轉移到房內，實現烘乾房的溫度提高，配合相應的設備實現物料的乾燥。熱泵乾燥機由——（內機）——節流器——吸熱器（外機）——壓縮機等裝置構成了一個循環系統。冷媒在壓縮機的作用下在系統內循環流動。它在壓縮機內完成氣態的升壓升溫過程（溫度高達100℃），它進入內機釋放出高溫熱量加熱烘乾房內空氣，同時自己被冷卻並轉化為流液態，當它運行到外機后，液態迅速吸熱蒸發再次轉化為氣態，同時溫度下降至零下20℃——30℃，這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將熱量傳遞給冷媒。冷媒不斷地循環就實現將空氣中的熱量搬運到烘乾房內加熱房內空氣溫度。

熱泵乾燥機的運行原理如下圖示：

熱泵乾燥機的運行原理

熱泵乾燥機比較其他類型的乾燥機的優勢

1，高效節能，運行費用低。

對應各種能源運行成本對比：

各能源成本如下：

同樣產生86000Kcal熱量，式乾燥機的運行成本的比較。

從以上數據可以看出，熱泵乾燥機的運行費用只是電加熱乾燥機的30%，燃油乾燥機的40%，燃煤乾燥機的60%。而且熱泵乾燥機不需要消耗任何的燃料，也就節省運輸和儲存燃料的費用，經濟效益就更明顯了。

2，安全，環保。

熱泵乾燥機是通過將空氣中的熱量轉移到烘房內實現乾燥的目的，所以消耗的只是搬運熱量的電量。不需要消耗其他燃料，也就是避免運輸與儲放燃料中出現的安全和對環境污染問題。運行過程也不產生任何污染物。

3，烘乾效果好。

由於熱泵乾燥機全部採用自動化控制，可以根據設定模式自動調節機組的運行的狀態。升溫穩定，溫度均勻，溫差波動少。避免燃料乾燥機操作過程人為因素對烘乾質量的影響。

熱泵乾燥技術應用案例

熱泵乾燥技術應用於煙草烘乾行業。以佛山科創達冷熱設備製造有限公司2007年在湖南省安裝煙草烘乾的工程為例。

該工程的煙烤房內空為8*2.7*3.16米,約為68立方。烤房可裝煙容量：3500～5000kg鮮煙，原來用以煤作為燃料的烘乾設備進行烘烤，現改用熱泵烘乾設備作為熱源對煙草進行烘烤。佛山科創達冷熱設備製造有限公司根據工程情況配置了兩台PAKA-180D（3P）熱泵烘乾機組（如下圖）。

熱泵乾燥技術應用案例

從使用情況來觀察，PAKA熱泵烘乾機一直運行正常，不易受天氣環境影響，機組安全可靠、操作簡單。煙農與煙草公司都很滿意使用效果。具體評價如下：

1、安全：原有燃煤烤房利用煤作為燃料有明火產生，有可能漏火造成煙葉燃燒，導致煙農造成巨大損失，而PAKA熱泵烤房主機（包括電源）裝置都安裝在烤房外面，由導熱管傳熱至烤房散熱裝置進行加溫，故烤房內絕無明火產生而達到絕對安全。

2、環保：原有燃煤烤房利用煤作為燃料烘烤，排放二氧化碳、二氧化硫等有毒氣體危人體健康，其排放的其他塵埃煙霧使空氣凈度大幅下降，堆放場地嚴重影響周邊環境衛生；而PAKA熱泵烤房絕對無排放，對人體和環境地影響和危害為零，使煙農和煙區居民徹底告別煙熏火燎的勞動和居住環境。

3、節能：

原有燃煤烤房烤一房煙葉平均成本在600元左右，相同面積的PAKA熱泵烤房只需420元左右，相比較PAKA熱泵烤房成本降低了30%，並且烤房採用智能化自動控制，無需專人看管，勞動力成本降低60%左右。

4、高質：原有燃煤烤房均採用人工燃燒可燃材料來控制溫度，由於受煙農的燒火技術，生理特徵（休息）、燃燒材料質量和加工質量等因素影響溫度的控制而達不到烘烤技術要求，導致煙葉質量不穩定，PAKA熱泵烤房從熱源的自動化、精確度方面控制得到了徹底解決，精確控溫達到±1℃，從而提高了煙葉烘烤質量。

5、省工：原有燃煤烤房均採用人工燃燒材料加溫，需要大量的勞動力採購或加工燃料，烘烤時還要不停的加料或減料來控制溫度，使煙農的勞動強度非常大。而PAKA熱泵烤房可自動控溫和排濕，無需任何燃料，這樣大大的減輕了煙農的勞動強度，可以一人非常輕鬆同時烘烤多幢烤房。

6、省時：燃煤烤房由於升溫時的誤操作和燃燒時間等因素導致升溫慢，造成烘烤時間的浪費.PAKA熱泵烤房起溫快,控制溫度準確，程序化設定，從而達到烘烤時間標準化,平均每房煙葉烘烤可節省時間24個小時以上.

熱泵烘乾技術的前景

物料乾燥過程是一個巨大的耗能過程，據統計，在大多數發達國家裡用於乾燥所消耗的能量佔全國總能耗的7%—15%，而熱效率僅為25%—50%[26]，並且大部分乾燥過程特別是對熱敏性物料例如食品和生物物料都會對其色澤、營養、風味和組織產生影響。熱泵乾燥技術具有能源消耗少，環境污染小、乾燥品質高、適用範圍廣等優點，其優異的節能效果已被國內外的各種試驗研究所證明。目前熱泵乾燥正朝著提高幹燥溫度，開發新型熱泵乾燥系統，及熱泵的自動控制技術等方面發展，熱泵乾燥作為能將降低能源消耗和提高產品質量兩者完美統一起來的技術將給乾燥行業帶來重大的技術革命。

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