[發明專利]物料余熱回收的熱泵干燥設備

在審

• 申請號: 202110358447.6
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN115164570A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李博;楊魯偉;李偉釗;孫椰望;魏娟;苑亞;張沖;張桂蘭;董鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F26B21/04
• 分類號: F26B21/04;F26B21/08;F25B30/02;F25B30/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 吳歡燕

本發明涉及余熱回收技術領域，提供物料余熱回收的熱泵干燥設備，包括：熱泵，包括蒸發器和冷凝器；干燥器，包括依次設置的預熱段、干燥段和冷卻段，預熱段中設置有第一換熱器，冷卻段中設置有第二換熱器，第一換熱器和第二換熱器之間通過管道連通，干燥器形成有依次經過第一換熱器、干燥段和第二換熱器的物料流動通道，干燥段的入風口流體連通冷凝器，干燥器的出風口流體連通蒸發器。根據本發明實施例的物料余熱回收的熱泵干燥設備，能夠充分回收利用干燥后物料的余熱，提高熱泵干燥設備的能源利用效率，增強熱泵干燥設備的熱平衡穩定性；同時不會向熱泵干燥設備內引入新的氣流，有利于降低熱泵干燥設備漏風漏熱的可能性。

技術領域

本發明涉及余熱回收技術領域，尤其涉及物料余熱回收的熱泵干燥設備。

背景技術

干燥是一種常見的化工單元作業，也是一種能源密集型過程。干燥過程中需要向物料輸送大量熱能，這些熱能通常由燃燒木材、煤、天然氣、生物質等方式提供。近些年，在國家節能減排、綠色生產等政策的要求指引下，以熱泵為熱源供給形式的新型干燥技術蓬勃發展，在全國各地多有應用。熱泵干燥技術是一種節能干燥技術，其多以熱風干燥的形式實現，并采用閉式或近閉式的結構，因此對熱損失、氣流組織以及穩定性均有較傳統干燥不同的要求。

通過對干燥過程的分析可知，物料受熱后溫度升高，其表層和內部的水分逐漸向外部環境擴散，最終達到干燥工藝所要求的比例。輸入物料的熱能，一部分隨物料中水分的散失而流失，另一部分則隨物料本身的排出而流失。對蒸發水分中的熱量進行回收，可以利用熱泵技術本身包含的除濕功能去實現，這也是熱泵干燥具有節能效果的主要原因。而對干燥后物料的余熱進行回收，則需要進行專門的設計，特別是對于單體呈現固體特性而整體又呈現流體特性的顆粒物料。現有技術中，通過向顆粒物料鼓風，利用氣流換熱將物料內余熱帶出并回饋給系統的方案，但這種方案對于熱泵系統而言，在余熱回收的同時，還伴有氣流的輸入，可能會導致系統整體漏熱增加，因此不太適用于閉式或近閉式的結構形式。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種物料余熱回收的熱泵干燥設備，其能夠充分回收利用干燥后物料的余熱，提高熱泵干燥設備的能源利用效率，且不會向熱泵干燥設備內引入新的氣流。

根據本發明實施例的物料余熱回收的熱泵干燥設備，包括：

熱泵，包括蒸發器和冷凝器；

干燥器，包括依次設置的預熱段、干燥段和冷卻段，所述預熱段中設置有第一換熱器，所述冷卻段中設置有第二換熱器，所述第一換熱器和所述第二換熱器之間通過管道連通，所述干燥器形成有依次經過所述第一換熱器、所述干燥段和所述第二換熱器的物料流動通道，所述干燥段的入風口流體連通所述冷凝器，所述干燥器的出風口流體連通所述蒸發器。

根據本發明實施例的物料余熱回收的熱泵干燥設備(以下也可以簡稱為熱泵干燥設備)，物料從干燥器的預熱段進入，經過第一換熱器之后進入干燥段，在干燥段中完成干燥后進入冷卻段，進入冷卻段的物料經過第二換熱器之后排出干燥器。在此基礎上，通過換熱器(在沒有其他限定的情況下，“換熱器”指代的是第一換熱器和第二換熱器中的至少其中一個)中的工質對物料進行能量轉移輸送。具體的，本發明實施例的物料余熱回收的熱泵干燥設備，工質能夠在第一換熱器和第二換熱器之間流動，且在第一換熱器處放熱，在第二換熱器處吸熱，也即工質可以在干燥器的預熱段和冷卻段之間傳遞熱量，使得第一換熱器和第二換熱器的溫度趨同，并在上述過程中回收干燥后的物料的余熱用于干燥前的物料的預熱。該物料余熱回收的熱泵干燥設備，能夠充分回收利用干燥后物料的余熱，提高熱泵干燥設備的能源利用效率，增強熱泵干燥設備的熱平衡穩定性；同時不會向熱泵干燥設備內引入新的氣流，有利于降低熱泵干燥設備漏風漏熱的可能性，可以克服直接向物料鼓風時利用氣流來進行余熱回收對于熱泵干燥設備的不利影響。

根據本發明的一個實施例，還包括：

風機，位于所述冷凝器和所述蒸發器之間，適于形成依次經過所述蒸發器、所述冷凝器和所述干燥段的循環氣路。