熱泵型保溫烤煙房節(jié)能性研究.pdf

1、我國是一個煙草大國，燃煤烘烤是很長時期內廣泛應用的烤煙方式。燃煤消耗對能源與環(huán)境日益加重的壓力致使煙葉烘烤亟待拓展節(jié)能減排的新途徑。熱泵干燥是一項逐漸成熟且綠色環(huán)保的新技術，然而其在煙葉烘烤領域的研究并不十分完善。
　　國內外關于干燥環(huán)節(jié)上的熱泵研究主要集中在提升熱泵機組性能與拓展輔助熱源聯合供熱兩方面。在改善控制方式、應用高效干燥介質、化學熱泵、吸收式熱泵等提升熱泵制熱性能的方面已經有了較為豐碩的成果；在聯合式干燥、太陽能輔助能

2、源的研究方面也取得了較大的進展。鑒于烘烤過程的大量排濕，熱濕回收的研究也不斷推陳出新。從部分熱風循環(huán)到熱濕空氣梯級利用；從簡單換熱器的熱量交換到熱泵機組熱濕回收；如今又發(fā)展到烤房群的聯合供熱。
　　之前的研究存在一些不足。強調單一因素對于熱泵機組制熱性能的影響，淡化制熱工況中其它因素的影響作用；大多研究以生產每千克干煙葉的成本評價干燥系統優(yōu)劣，難以準確表征系統綜合性能。
　　論文從實際的烘烤過程出發(fā)，考察結合熱濕回收技術的熱

3、泵烘烤較之燃煤烘烤的節(jié)能效益，分析影響熱泵制熱性能的因素，提出滿足烘烤工藝要求下熱泵機組的性能應用公式。在巫山煙區(qū)建立實驗測試平臺，與仿真計算結果相互印證。
　　首先，建立烤房能耗模型并進行仿真計算的對比。利用DeST軟件建立了位于重慶市沙坪壩裝煙量（鮮煙葉）為4000kg的燃煤標準烤房與熱泵保溫烤房（均默認帶有熱濕回收系統）的數值化模型，動態(tài)負荷計算表明，熱泵保溫烤房與燃煤標準烤房的熱負荷峰值分別為32.78kW與37.60kW

4、，熱泵保溫烤房中保溫材料的應用有效降低了熱負荷峰值約15.4％，對降低機組容量，提升機組逐時負荷率有積極作用。進一步能耗計算表明，烘烤一次（裝入鮮煙葉4000kg，烤后干煙葉800kg）熱泵保溫烤房平均耗電628.04 kW·h，燃煤標準烤房平均耗電260.00 kW·h，耗煤573.34kg，結合重慶地區(qū)物價人力定額水平，熱泵保溫烤房與燃煤標準烤房一次烘烤成本分別為263.49元與475.07元（皆包含人工管理費），熱泵保溫烤房相比于

5、燃煤標準烤房節(jié)能減排效果顯著；通過動態(tài)投資回收期方法，論證了熱泵保溫烤房相較于燃煤標準烤房的投資回收期約為3.96年；利用經濟壽命法，討論了老舊燃煤標準烤房的最佳改造方案，進行熱泵烤房的升級是最優(yōu)選擇，其經濟壽命最長，為18年。有無熱濕回收系統的熱泵機組一次烘烤平均耗電量分別為628.04 kW/h與785.19kW/h，熱濕回收的設置節(jié)省電量25.02%，說明熱濕回收系統與熱泵機組相得益彰，既降低了機組能耗又保留了煙葉烘烤形成的致香物

6、質。采用除濕能耗比(SMER)評價干燥系統綜合性能，熱泵保溫烤房除濕能耗比高出燃煤標準烤房29.30%，系統綜合干燥性能優(yōu)勢突出。
　　其次，分析影響熱泵制熱性能的因素。為了消除室內溫濕度控制的影響，采用穩(wěn)溫期（室內溫濕度一定）工況分析影響機組制熱性能的因素，發(fā)現影響機組制熱性能的主要是負荷率與室外溫度，機組COP隨負荷率與室外溫度的提高皆有不同程度的升高；在變黃期室外溫度對COP的影響微弱，定色期有所提升，干筋期影響顯著；負荷率

7、在整個烘烤過程中與機組COP密切相關。分別對變黃期、定色期、干筋期的機組COP與負荷率及室外溫度進行“三次十系數”擬合，得到的擬合公式相關系數高，擬合效果好。
　　再者，分析實驗測試下的能耗特點。巫山煙區(qū)實驗測試結果顯示，熱泵保溫烤房每千克干煙的烘烤成本（含人工管理費用）為1.11元，同比燃煤標準烤房的2.97元節(jié)約烘烤成本63%。實驗條件下熱泵保溫烤房較之燃煤標準烤房的動態(tài)投資回收期為4.02年。
　　最后，對比仿真計算與

8、實驗測試結果。利用假設檢驗法分析仿真計算與實驗測試下機組制熱性能公式的契合程度，在α=0.05顯著性水平下，可以認為仿真計算中得出的制熱性能擬合公式與實測數據契合程度高，沒有顯著差異。采用除濕能耗比（SMER）指標評價仿真計算與實驗測試下干燥系統的綜合性能，熱泵保溫烤房均優(yōu)于燃煤標準烤房，且仿真計算與實驗測試結果大體相符，相對誤差約14.7%。分析仿真計算與實驗測試結果的差異，燃煤標準烤房主要成因在于烤房圍護結構不同室外溫度下的熱量散失