熱泵型保溫烤煙房節(jié)能性研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)煙草大國(guó)，燃煤烘烤是很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)廣泛應(yīng)用的烤煙方式。燃煤消耗對(duì)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(xiàng)逐漸成熟且綠色環(huán)保的新技術(shù)，然而其在煙葉烘烤領(lǐng)域的研究并不十分完善。
　　國(guó)內(nèi)外關(guān)于干燥環(huán)節(jié)上的熱泵研究主要集中在提升熱泵機(jī)組性能與拓展輔助熱源聯(lián)合供熱兩方面。在改善控制方式、應(yīng)用高效干燥介質(zhì)、化學(xué)熱泵、吸收式熱泵等提升熱泵制熱性能的方面已經(jīng)有了較為豐碩的成果；在聯(lián)合式干燥、太陽(yáng)能輔助能

2、源的研究方面也取得了較大的進(jìn)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(fēng)循環(huán)到熱濕空氣梯級(jí)利用；從簡(jiǎn)單換熱器的熱量交換到熱泵機(jī)組熱濕回收；如今又發(fā)展到烤房群的聯(lián)合供熱。
　　之前的研究存在一些不足。強(qiáng)調(diào)單一因素對(duì)于熱泵機(jī)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(chǎn)每千克干煙葉的成本評(píng)價(jià)干燥系統(tǒng)優(yōu)劣，難以準(zhǔn)確表征系統(tǒng)綜合性能。
　　論文從實(shí)際的烘烤過程出發(fā)，考察結(jié)合熱濕回收技術(shù)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(jī)組的性能應(yīng)用公式。在巫山煙區(qū)建立實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，與仿真計(jì)算結(jié)果相互印證。
　　首先，建立烤房能耗模型并進(jìn)行仿真計(jì)算的對(duì)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(biāo)準(zhǔn)烤房與熱泵保溫烤房（均默認(rèn)帶有熱濕回收系統(tǒng)）的數(shù)值化模型，動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算表明，熱泵保溫烤房與燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房的熱負(fù)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(yīng)用有效降低了熱負(fù)荷峰值約15.4％，對(duì)降低機(jī)組容量，提升機(jī)組逐時(shí)負(fù)荷率有積極作用。進(jìn)一步能耗計(jì)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(biāo)準(zhǔn)烤房平均耗電260.00 kW·h，耗煤573.34kg，結(jié)合重慶地區(qū)物價(jià)人力定額水平，熱泵保溫烤房與燃煤標(biāo)準(zhǔn)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(fèi)），熱泵保溫烤房相比于

5、燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房節(jié)能減排效果顯著；通過動(dòng)態(tài)投資回收期方法，論證了熱泵保溫烤房相較于燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房的投資回收期約為3.96年；利用經(jīng)濟(jì)壽命法，討論了老舊燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房的最佳改造方案，進(jìn)行熱泵烤房的升級(jí)是最優(yōu)選擇，其經(jīng)濟(jì)壽命最長(zhǎng)，為18年。有無熱濕回收系統(tǒng)的熱泵機(jī)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(shè)置節(jié)省電量25.02%，說明熱濕回收系統(tǒng)與熱泵機(jī)組相得益彰，既降低了機(jī)組能耗又保留了煙葉烘烤形成的致香物

6、質(zhì)。采用除濕能耗比(SMER)評(píng)價(jià)干燥系統(tǒng)綜合性能，熱泵保溫烤房除濕能耗比高出燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房29.30%，系統(tǒng)綜合干燥性能優(yōu)勢(shì)突出。
　　其次，分析影響熱泵制熱性能的因素。為了消除室內(nèi)溫濕度控制的影響，采用穩(wěn)溫期（室內(nèi)溫濕度一定）工況分析影響機(jī)組制熱性能的因素，發(fā)現(xiàn)影響機(jī)組制熱性能的主要是負(fù)荷率與室外溫度，機(jī)組COP隨負(fù)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(duì)COP的影響微弱，定色期有所提升，干筋期影響顯著；負(fù)荷率

7、在整個(gè)烘烤過程中與機(jī)組COP密切相關(guān)。分別對(duì)變黃期、定色期、干筋期的機(jī)組COP與負(fù)荷率及室外溫度進(jìn)行“三次十系數(shù)”擬合，得到的擬合公式相關(guān)系數(shù)高，擬合效果好。
　　再者，分析實(shí)驗(yàn)測(cè)試下的能耗特點(diǎn)。巫山煙區(qū)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)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(fèi)用）為1.11元，同比燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房的2.97元節(jié)約烘烤成本63%。實(shí)驗(yàn)條件下熱泵保溫烤房較之燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房的動(dòng)態(tài)投資回收期為4.02年。
　　最后，對(duì)比仿真計(jì)算與

8、實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。利用假設(shè)檢驗(yàn)法分析仿真計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)試下機(jī)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(rèn)為仿真計(jì)算中得出的制熱性能擬合公式與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)契合程度高，沒有顯著差異。采用除濕能耗比（SMER）指標(biāo)評(píng)價(jià)仿真計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)試下干燥系統(tǒng)的綜合性能，熱泵保溫烤房均優(yōu)于燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房，且仿真計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果大體相符，相對(duì)誤差約14.7%。分析仿真計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的差異，燃煤標(biāo)準(zhǔn)烤房主要成因在于烤房圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同室外溫度下的熱量散失