组合式加热干燥系统和方法与流程

本发明涉及燃烧、辐射加热、吸收式热泵、热定型机、烘干等技术领域，具体涉及一种组合式高效加热系统和方法。

背景技术：

工业、农业等生产过程中很多领域涉及物料的加热、烘干、热处理等，如纺织印染工业热定型机处理纺织品，农业生产中谷物、茶业、中药材等物料的干燥等。上述过程均需消耗热能。天然气是清洁的矿物燃料，使用方便，易于实现自动控制，故以天然气为能源的加热、干燥技术获得较广泛的应用。

很多工业、农业生产中，加热、干燥工艺操作温度均不高，大多在300℃以下，因此所需热能品位并不高，而天然气是高品质能源，燃烧时可以达到的温度远远大于300度℃，具有一定的做功能力，将其直接燃烧后转化为低品拉热能用于加热干燥，存在能量品质的贬低，是一种低效的能源利用方式，有必要研究开发更高效的天然气加热干燥方式，以提高效率，节约能源，减少天然气消耗。

因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的组合式加热干燥系统和方法，克服目前天然气为能源的加热干燥系统能源利用效率低的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种辐射管-吸收式热泵组合加热干燥系统，包括燃烧室、分配箱、辐射管、集气箱、静压箱一、静压箱二、静压箱三、干燥箱、冷凝器、发生器、吸收器和蒸发器；

所述干燥箱中水平设置有链板，链板将干燥箱的内腔分隔成上部分和下部分；

所述燃烧室通过分配箱与辐射管的一端连接，辐射管的另一端与集气箱连接，集气箱与静压箱一连接；静压箱一经过发生器和风机后与静压箱三连接；

所述分配箱、辐射管和集气箱均位于干燥箱的内腔上部分；

所述静压箱三上设置有与其连通的上送风管一和下送风管一；上送风管一和下送风管一分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱二上设置有与其连通的上送风管二和下送风管二；上送风管二和下送风管二分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱四上设置有与其连通的上集气管和下集气管；上集气管和下集气管分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱四通过过滤器、风机、蒸发器、吸收器和冷凝器后与静压箱二连接；

所述吸收器的出口通过溶液泵与发生器的进口连接，发生器的溶液出口通过溶液泵与吸收器的进口连接，发生器的蒸汽出口与冷凝器的进口连接；冷凝器的出口通过节流阀与蒸发器的进口连接，蒸发器的出口与吸收器的蒸汽进口连接。

作为对本发明辐射管-吸收式热泵组合加热干燥系统的改进：

所述分配箱和集气箱是一个箱体，一侧壁面上开孔，辐射管穿进孔中，以焊接或胀接或螺纹方式与箱体连接、密封；

所述辐射管不等间距排列，中间间距稍大，两侧间距稍小；辐射管朝向物料的辐射面之外的部分，用隔热材料包覆。

作为对本发明辐射管-吸收式热泵组合加热干燥系统的进一步改进：

所述蒸发器、吸收器、冷凝器和发生器的结构均相同，内腔中设置两个管板，两个管板将内腔分隔成上中下三部分，中间部分设置有换热管，换热管穿过两个管板连通上下两部分，换热管固定在管板上，换热管外壁上有翅片；换热管的上端露出管板适当长度，并在这部分换热管上开出多个缺口，液体从缺口流入换热管内，淋布在换热管的内壁上；缺口可以倾斜适当角度，使液有一定程度的旋流，在内壁上分布更均匀。

本发明还提供一种辐射管-吸收式热泵组合加热干燥方法，包括以下步骤：

1)、燃料在燃烧室中然烧，生成的高温烟气进入分配箱，由分配箱分配至辐射管，高温烟气在辐射管内流动过程中，与辐射管内壁换热，辐射管被加热，温度升高，其外壁面以辐射和对流方式与干燥箱内物料换热，放出热量，加热干燥箱内的物料；

2)、高温烟气在辐射管内流动放热，温度降低后，进入集气箱，由集气箱进入静压箱一，再由静压箱一进入吸收式热泵的发生器，流过发生器的换热管的外壁面，加热换热管内壁面上的稀溶液；烟气在发生器内放出热量，温度进一步降低后，经风机加压送入静压箱，再分配至上送风管和下送风管，加热干燥箱内的物料；

3)、发生器的换热管内的稀溶液吸收管外烟气的热能后，蒸发、浓缩为浓溶液，产生的蒸汽进入冷凝器的换热管内，在管内冷凝放热，加热流过换热管外壁面的废气，废气温度升高后进入静压箱，再进入上送风管、下送风管流出，加热干燥箱内的物料；

4)、发生器中产生的蒸汽在冷凝器内冷凝后的液体经节流阀节流，进入蒸发器的换热管内蒸发吸热，冷却流过管外的废气，废气中的水蒸汽被冷凝后排出，废气被干燥除湿后，依次流经吸收器、冷凝器的换热管外壁面，被加热；

5)、干燥箱内的废气经上集气管、下集气管进入静压箱，经过滤器过滤后，经风机加压后送入蒸发器，流过蒸发器的换热管的外壁面，被蒸发器的换热管内的介质冷却，废气被干燥除湿后，进入吸收器，流过吸收器的换热管的外壁面，被换热管内的溶液加热，温度升高后，废气再进入冷凝器，流过冷凝器的换热管的外壁面，被进一步加热后，进入静压箱，再由上送风管、下送风管送出；

6)、稀溶液在发生器的换热管内吸热、升温，蒸发浓缩为浓溶液后，由溶液泵送入吸收器，在吸收器的换热管内壁面上流动，吸收来自蒸发器的蒸汽，放出热量，加热流过吸收器的换热管外的废气；浓溶液在吸收器内吸收蒸发器产生的蒸汽、放出热量后，成为稀溶液，由溶液泵送入发生器，在发生器的换热管内流动，被流过换热管外的烟气加热、浓缩为浓溶液后，由溶液泵送入吸收器。

本发明还提供一种热管-辐射管组合加热干燥系统：

包括燃烧室、分配箱、辐射管、集气箱、静压箱一、静压箱二、静压箱三、干燥箱和热管换热器；

所述热管换热器包括一体成型的热管换热器的蒸发段和热管换热器的冷凝段；

所述干燥箱中水平设置有链板，链板将干燥箱的内腔分隔成上部分和下部分；

所述燃烧室通过分配箱与辐射管的一端连接，辐射管的另一端与集气箱连接，集气箱与静压箱一连接；静压箱一经过发生器和风机后与静压箱三连接；

所述分配箱、辐射管和集气箱均位于干燥箱的内腔上部分；

所述静压箱三上设置有与其连通的上送风管一和下送风管一；上送风管一和下送风管一分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱二上设置有与其连通的上送风管二和下送风管二；上送风管二和下送风管二分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱四上设置有与其连通的上集气管和下集气管；上集气管和下集气管分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱一与热管换热器的蒸发段进口连接，蒸发段出口通过风机与静压箱三连接；

所述静压箱四通过过滤器后经风机与热管换热器的冷凝段进口连接，热管换热器的冷凝段出口与静压箱二连接。

本发明还提供一种热管-辐射管组合加热干燥方法，包括以下步骤：

1)、高温烟气在辐射管内流动放热，温度降低后，由静压箱一进入热管换热器的蒸发段，与热管换热器的蒸发段换热后，烟气温度降低，由风机加压，送入静压箱三后，再由上送风管一、下送风管送出；

2)、链板输送被干燥物料，并将干燥箱分成上下两部分；干燥箱内废气由上集气管、下集气管汇集至静压箱四、经过滤器过滤后，由风机加压后流过热管换热器的冷凝段，与热管换热器的蒸发段换热，被加热后温度升高，进入静压箱二，再由上送风管二、下送风管二送出。

本发明还提供一种辐射管-吸收式热泵-对流盘管组合加热干燥系统，包括燃烧室、分配箱、辐射管、集气箱、静压箱一、静压箱三、干燥箱、冷凝器、发生器、吸收器、蒸发器和对流盘管；

所述干燥箱中水平设置有链板，链板将干燥箱的内腔分隔成上部分和下部分；

所述燃烧室通过分配箱与辐射管的一端连接，辐射管的另一端与集气箱连接，集气箱与静压箱一连接；静压箱一经过发生器和风机后与静压箱三连接；

所述分配箱、辐射管和集气箱均位于干燥箱的内腔上部分；

所述静压箱三上设置有与其连通的上送风管一和下送风管一；上送风管一和下送风管一分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱四上设置有与其连通的上集气管和下集气管；上集气管和下集气管分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述静压箱四通过过滤器、风机与蒸发器连接；

所述吸收器的出口通过溶液泵与发生器的进口连接，发生器的溶液出口通过溶液泵与吸收器的进口连接，发生器的蒸汽出口与冷凝器的进口连接；冷凝器的出口通过节流阀与蒸发器的进口连接，蒸发器的出口与吸收器的蒸汽进口连接；

所述对流盘管设置在干燥箱内腔上部分，干燥箱内腔下部分设置有过滤网，在链板与干燥箱的内侧壁之间留有空隙设置有循环风机；

所述对流盘管的出口经过吸收器和冷凝器后与对流盘管的进口连接。

本发明还提供一种辐射管-吸收式热泵-对流盘管组合加热干燥方法，包括以下步骤：

1)、空气由循环风机加压后送入对流盘管上方，再向下流过对流盘管外壁面，被对流盘管内的载热剂加热后，向下流动，穿过链板上的物料，与物料进行热、质交换后，经过滤网过滤后，被循环风机吸入、加压后送至对流盘管上方；

2)、废气经上集气管、下集气管汇集在静压箱四中，经过滤器过滤后，在风机驱动下流过蒸发器的换热管外壁面，放出热量后排出蒸发器；

3)、发生器中产生的蒸汽在冷凝器内冷凝成液体，经节流阀节流，进入蒸发器的换热管内蒸发吸热变成蒸汽后排出蒸发器；

4)、稀溶液在发生器的换热管内吸热、升温，蒸发浓缩为浓溶液后，由溶液泵送入吸收器，在吸收器的换热管内壁面上流动，吸收来自蒸发器的蒸汽，放出热量，加热流过吸收器的换热管外的载热剂；浓溶液在吸收器内吸收蒸发器产生的蒸汽、放出热量后，成为稀溶液，由溶液泵送入发生器，在发生器的换热管内流动，被流过换热管外的烟气加热、浓缩为浓溶液后，由溶液泵送入吸收器；

5)、热剂由泵驱动，在冷凝器、吸收器、对流盘管间循环流动；在泵驱动下，载热剂从对流盘管流出后，先进入吸收器的壳侧，被加热后进入冷凝器的换热管的外壁面，被冷凝器的换热管内的蒸汽进一步加热后，进入对流盘管的管内流动，放出热量，加热对流盘管管外的循环空气，载热剂在盘管内放热后，进入吸收器、冷凝器，被再次加热。

本发明还提供一种辐射管、对流盘管组合加热干燥系统，包括燃烧室、分配箱、辐射管、集气箱、对流盘管、静压箱一、静压箱三和干燥箱；

所述静压箱三上设置有与其连通的上送风管一和下送风管一；上送风管一和下送风管一分别与干燥箱的内腔上部分和下部分连通；

所述燃烧室通过分配箱与辐射管的一端连接，辐射管的另一端通过集气箱与对流盘管的一端连接，对流盘管的另一端通过集气箱与静压箱一连接，静压箱一与静压箱三连接。

本发明还提供一种辐射管、对流盘管组合加热干燥方法，包括以下步骤：

1)、烟气在辐射管中流动、放出热量、温度降低后，汇集在集气箱中，再分配至连接到集气箱另一侧壁上的对流盘管的管内，烟气在管内流动、放出热量，加热管外的循环空气；

2)、烟气在对流盘管中放出热量，温度降低后，在集气箱中汇集，进入静压箱一，由静压箱一进入静压箱三，由静压箱三分配至上送风管一、下送风管一。

本发明组合式加热干燥系统和方法的技术优势为：

本发明提出的方案是，燃料先在燃烧室中燃烧，产生的高温烟气进入辐射管以辐射方式加热物料，放出热量温度降低至中温后，进入吸收式热泵，驱动吸收式热泵发生器，烟气在吸收式热泵的发生器内放出热量浓缩、再生溶液，其温度进一步降低后，再进入加热干燥系统，直接加热或干燥物料。本发明的加热干燥系统和方法，实现了热能的温度对口使用，是一种新型的能源梯级利用方式，高效节能。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明辐射管-吸收式热泵组合加热干燥系统的结构示意图；

图2是蒸发器27、吸收器26、冷凝器23、发生器24的结构示意图；

图3是辐射管3分别与分配箱2、集气箱5连接的结构示意图；

图4是一种异型截面的辐射管断面示意图；

图5是静压箱三19、上送风管一18、下送风管一17与干燥箱连接关系的断面示意图；

图6是本发明热管-辐射管组合加热干燥系统的结构示意图；

图7是热管换热器倾斜布置的示意图；

图8是本发明辐射管-吸收式热泵-对流盘管组合加热干燥系统的结构示意图；

图9是本发明辐射管、对流盘管组合加热干燥系统的结构示意图；

图10是对流盘管循加热示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、辐射管-吸收式热泵组合加热干燥系统，如图1所示，包括燃烧室1、分配箱2、辐射管3、集气箱5、静压箱一6、静压箱二7、静压箱三19、干燥箱21、冷凝器23、发生器24、吸收器26和蒸发器27。

干燥箱21中水平设置有链板22，链板22将干燥箱21的内腔分隔成上部分和下部分。

燃烧室1通过分配箱2与辐射管3的一端连接，辐射管3的另一端与集气箱5连接，集气箱5与静压箱一6连接；静压箱一6经过发生器24和风机12后与静压箱三19连接。

分配箱2、辐射管3和集气箱5均位于干燥箱21的内腔上部分。分配箱2和集气箱5是一个箱体，一侧壁面上开孔，辐射管3穿进孔中，以焊接或胀接或螺纹方式与箱体连接、密封。为保证加热均匀，辐射管3不等间距排列，中间间距稍大，两侧间距稍小。辐射管3朝向物料的辐射面之外的部分，用隔热材料4包覆，以减少散热损失。

静压箱三19上设置有与其连通的上送风管一18和下送风管一17；上送风管一18和下送风管一17分别与干燥箱21的内腔上部分和下部分连通。

静压箱二7上设置有与其连通的上送风管二8和下送风管二9；上送风管二8和下送风管二9分别与干燥箱21的内腔上部分和下部分连通。

静压箱四141上设置有与其连通的上集气管15和下集气管16；上集气管15和下集气管16分别与干燥箱21的内腔上部分和下部分连通。

静压箱四141通过过滤器14、风机13、蒸发器27、吸收器26和冷凝器23后与静压箱二7连接。

吸收器26的出口通过溶液泵29与发生器24的进口连接，发生器24的溶液出口通过溶液泵25与吸收器26的进口连接，发生器24的蒸汽出口与冷凝器23的进口连接。冷凝器23的出口通过节流阀28与蒸发器27的进口连接，蒸发器27的出口与吸收器26的蒸汽进口连接。

蒸发器27、吸收器26、冷凝器23和发生器24的结构均相同，内腔中设置两个管板30，两个管板30将内腔分隔成上中下三部分，中间部分设置有换热管31，换热管31穿过两个管板30连通上下两部分，换热管31固定在管板30上，换热管31外壁上有翅片32。换热管31的上端露出管板30适当长度，并在这部分换热管31上开出多个缺口，液体从缺口流入换热管31内，淋布在换热管31的内壁上。缺口可以倾斜适当角度，使液有一定程度的旋流，在内壁上分布更均匀。

辐射管-吸收式热泵组合加热干燥系统的使用方法：

燃料在燃烧室1中然烧，生成的高温烟气进入分配箱2，由分配箱分配至辐射管3，高温烟气在辐射管3内流动过程中，与辐射管内壁换热，辐射管被加热，温度升高，其外壁面以辐射和对流方式与干燥箱22内物料换热，放出热量，加热干燥箱21内的物料；高温烟气在辐射管内流动放热，温度降低后，进入集气箱5，由集气箱5进入静压箱一6，再由静压箱一6进入吸收式热泵的发生器24，流过发生器24的换热管31的外壁面，加热换热管31内壁面上的稀溶液。烟气在发生器24内放出热量，温度进一步降低后，经风机12加压送入静压箱19，再分配至上送风管18和下送风管17，加热干燥箱内的物料。发生器24的换热管31内的稀溶液吸收管外烟气的热能后，蒸发、浓缩为浓溶液，产生的蒸汽进入冷凝器23的换热管31内，在管内冷凝放热，加热流过换热管31外壁面的废气，废气温度升高后进入静压箱7，再进入上送风管8、下送风管9流出，加热干燥箱内的物料；发生器24中产生的蒸汽在冷凝器23内冷凝后的液体经节流阀28节流，进入蒸发器27的换热管31内蒸发吸热，冷却流过管外的废气，废气中的水蒸汽被冷凝后排出，废气被干燥除湿后，依次流经吸收器26、冷凝器23的换热管31外壁面，被加热。

干燥箱内的废气经上集气管15、下集气管16进入静压箱141，经过滤器14过滤后，经风机13加压后送入蒸发器27，流过蒸发器27的换热管31的外壁面，被蒸发器27的换热管31内的介质冷却，废气被干燥除湿后，进入吸收器26，流过吸收器26的换热管31的外壁面，被换热管31内的溶液加热，温度升高后，废气再进入冷凝器23，流过冷凝器23的换热管31的外壁面，被进一步加热后，进入静压箱7，再由上送风管8、下送风管9送出。

稀溶液在发生器24的换热管31内吸热、升温，蒸发浓缩为浓溶液后，由溶液泵25送入吸收器26，在吸收器26的换热管31内壁面上流动，吸收来自蒸发器27的蒸汽，放出热量，加热流过吸收器26的换热管31外的废气；浓溶液在吸收器26内吸收蒸发器27产生的蒸汽、放出热量后，成为稀溶液，由溶液泵29送入发生器24，在发生器24的换热管31内流动，被流过换热管31外的烟气加热、浓缩为浓溶液后，由溶液泵25送入吸收器26。

实施例2、热管-辐射管组合加热干燥系统，如图6所示，取消实施例1中的冷凝器23、发生器24、吸收器26和蒸发器27，增加热管换热器，热管换热器包括一体成型的热管换热器的蒸发段10和热管换热器的冷凝段11，其余等同于实施例1。

静压箱一6与热管换热器的蒸发段10进口连接，蒸发段10出口通过风机12与静压箱三19连接；

静压箱四141通过过滤器14后经风机13与热管换热器的冷凝段11进口连接，热管换热器的冷凝段11出口与静压箱二7连接。

热管-辐射管组合加热干燥系统的使用方法为：

高温烟气在辐射管3内流动放热，温度降低后，由静压箱一6进入热管换热器的蒸发段10，与热管换热器的蒸发段10换热后，烟气温度降低，由风机12加压，送入静压箱三19后，再由上送风管一18、下送风管19送出。链板22输送被干燥物料，并将干燥箱21分成上下两部分。干燥箱内废气由上集气管15、下集气管16汇集至静压箱四141、经过滤器14过滤后，由风机加压后流过热管换热器的冷凝段11，与热管换热器的蒸发段10换热，被加热后温度升高，进入静压箱二7，再由上送风管二8、下送风管二9送出。

热管换热器倾斜布置，倾斜布置可强化热管内的换热，并使热管换热器的蒸发段10产生的凝结液更易于排出，降低对换热的影响。

实施例3、辐射管-吸收式热泵-对流盘管组合加热干燥系统，如图8所示，取消实施例1中的静压箱二7，增加了对流盘管42，其余等同于实施例1。

静压箱四141通过过滤器14、风机13与蒸发器27连接。

对流盘管42设置在干燥箱21内腔上部分，干燥箱21内腔下部分设置有过滤网43，在链板22与干燥箱21的内侧壁之间留有空隙中设置有循环风机34。

辐射管-吸收式热泵-对流盘管组合加热干燥方法：

空气由循环风机34加压后送入对流盘管42上方，再向下流过对流盘管42外壁面，被对流盘管42内的载热剂(烟气、水、导热油等)加热后，向下流动，穿过链板22上的物料，与物料进行热、质交换后，经过滤网43过滤后，被循环风机34吸入、加压后送至对流盘管42上方。

废气经上集气管15、下集气管16汇集在静压箱四141中，经过滤器14过滤后，在风机13驱动下流过蒸发器27的换热管31外壁面，放出热量后排出蒸发器27；

发生器24中产生的蒸汽在冷凝器23内冷凝成液体，经节流阀28节流，进入蒸发器27的换热管31内蒸发吸热变成蒸汽后排出蒸发器27；

稀溶液在发生器24的换热管31内吸热、升温，蒸发浓缩为浓溶液后，由溶液泵25送入吸收器26，在吸收器26的换热管31内壁面上流动，吸收来自蒸发器27的蒸汽，放出热量，加热流过吸收器26的换热管31外的载热剂；浓溶液在吸收器26内吸收蒸发器27产生的蒸汽、放出热量后，成为稀溶液，由溶液泵29送入发生器24，在发生器24的换热管31内流动，被流过换热管31外的烟气加热、浓缩为浓溶液后，由溶液泵25送入吸收器26。

热剂由泵44驱动，在冷凝器23、吸收器26、对流盘管42间循环流动。在泵44驱动下，载热剂从对流盘管42流出后，先进入吸收器26的壳侧，被加热后进入冷凝器23的换热管的外壁面，被冷凝器23的换热管31内的蒸汽进一步加热后，进入对流盘管42的管内流动，放出热量，加热对流盘管42管外的循环空气，载热剂在盘管42内放热后，进入吸收器26、冷凝器23，被再次加热。对流盘管42外有翅片，以强化传热，为降低对流盘管42外空气流动阻力，对流盘管42的换热管采用椭圆管。

实施例4，辐射管、对流盘管组合加热干燥系统，如图9所示；包括燃烧室1、分配箱2、辐射管3、集气箱5、对流盘管42、静压箱一6、静压箱三19和干燥箱21。

燃烧室1通过分配箱2与辐射管3的一端连接，辐射管3的另一端通过集气箱5与对流盘管42的一端连接，对流盘管42的另一端通过集气箱5与静压箱一6连接，静压箱一6与静压箱三19连接。

辐射管、对流盘管组合加热干燥系统的使用方法：

烟气在辐射管3中流动、放出热量、温度降低后，汇集在集气箱5中，再分配至连接到集气箱5另一侧壁上的对流盘管42的管内，烟气在管内流动、放出热量，加热管外的循环空气。同样，对流盘管42外有翅片，以强化传热，为降低对流盘管42外空气流动阻力，对流盘管42的换热管采用椭圆管。烟气在对流盘管中放出热量，温度降低后，在集气箱5中汇集，进入静压箱一6，由静压箱一6进入静压箱三19，由静压箱三19分配至上送风管一18、下送风管一17。

本发明充分利用燃料燃烧后产生的高温烟气的能量进行辐射加热，避免了高温烟气掺混冷风进行对流加热所造成的能量损失，克服了对流加热时风机动力消耗大的缺点，提高了燃烧加热的能量利用效率。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。