太阳能干燥系统在烟草烘干中应用

1项目概况 　　漯河卷烟厂“太阳能与空气源热泵相结合的烟草干燥系统”位于河南省漯河市，本项目是北京清华阳光太阳能设备有限责任公司与中国科学院理化技术研究所合作的新型工业应用项目，安装面积约100m2，使用太阳能集热器、容积分别为1t、2t、5t 的储热水箱，每个水箱储存不同温度的热水，给新型烟草烤房供热，太阳能温度不足时，切换至空气源热泵，系统运行全部采用全自动控制，布置温度传感器、流量计、热量计、压力表等，为烟草干燥大规模工业应用提供参考。CPC集热器阵列如图1所示，烟草干燥系统工程如图2所示。 　　2系统设计构思及工程应用创新 　　1.该系统采用了33 组新型聚光真空管太阳能集热器。 　　2.该系统供热部分采用三个蓄热水箱并联设计。 　　3.该系统末端散热部分采用烟草干燥专用风机盘管。 　　4.集热循环管路全部使用不锈钢材质。 　　5.辅助能源部分使用高温型空气源热泵。 　　6.采用50mm橡塑保温，外缠铝箔布。 　　烟草干燥箱如图3所示。 　　3系统集成式智能控制 　　3.1集热温差循环 　　当有太阳辐照时，集热器阵列吸收太阳辐照能，逐渐加热太阳能集热器的工质，集热器顶部温度T1迅速升高，当集热器顶部温度T1与储热水箱水温T2的差值≥控制程序的设定值时，控制系统自动开启太阳能集热循环水泵P1和太阳能板换循环水泵P2，将太阳能集热器阵列吸收的热量转移到换热水箱中；而当T1与T2的差值＜控制程序的设定值时，控制系统会自动关闭太阳能集热循环水泵P1和太阳能板换循环水泵P2，停止集热循环；由于循环水泵均停止工作，太阳能集热器中的工质在太阳的辐照下温度再次很快升高，到满足控制系统的工作条件时开始下一轮循环，直到储热水箱内的水温达到90℃（可自行设定调整）为止。 　　3.2换热温差循环当1t水箱达到60℃（可自行设定调整）时，且1t储热水箱上部水温T3与2t储热热水箱水温T4的差值≥控制程序的设定值时，控制系统开启水箱换热循环水泵P3，将储热水箱内的热量逐步转移到供热水箱中；而当T3与T4的差值＜控制程序的设定值时，控制系统会自动关闭水箱换热循环水泵P3，停止换热循环；当1t水箱＜60℃（可自行设定调整）时，不启动水箱换热水泵P3，到满足控制系统的工作条件时开始下一轮循环。2t水箱与5t水箱的换热方式同上。 　　3.3自动上水 　　1.首次上水时打开电磁阀M1、M2、M3自动补水至水箱满水位（可自行设定调整），而后进入换热温差循环阶段。 　　2.若用水过程中水位下降至水箱水位2/3处（可自行设定调整），这时水箱换热循环水泵P3、P4停止工作，同时打开电磁阀自动补水至储热水箱满水位（可自行设定调整）。 　　3.4防过热 　　当储热水箱温度过高时即T3达到90℃（可自行设定调整）时，P1和P2将停止工作，停止集热器与换热水箱间的换热，达到保护水箱的目的，同时集热器的热量散发到空气中，当T3温度降低到85℃（可自行设定调整）时再恢复初始状态（开启P1和P2）；当用热量偏小且2t储热水箱内水温过高即T4达到80℃（可自行设定调整）时，P3 将停止工作，停止储热水箱与供热水箱间换热，当T3温度＜75℃（可自行设定调整）时再恢复初始状态（开启P3）；当用热量偏小且5t储热水箱内水温过高即T5达到70℃（可自行设定调整）时，P4 将停止工作，停止储热水箱与供热水箱间换热，当T3温度降低到65℃（可自行设定调整）时再恢复初始状态（开启P4）。系统用CPC集热器如图4所示，系统用空气源热泵如图5所示，系统用三个并联蓄热水箱如图6所示。 　　4系统经济性分析 　　太阳能保证率：60%； 　　水箱能耗：3000kW·h/a； 　　水泵泵耗：600kW·h/a； 　　用户末端补热能耗：高温型空气源热泵辅助机组； 　　常规能源替代量：12t/a标准煤； 　　费效比：30%； 　　节能减排效益：减排450t二氧化碳； 　　静态投资回收期：6a。 　　烟草干燥车间如图7 所示，太阳能烘干效果如图8 所示，现场做好的成品如图,9 所示，国家烟草局领导视察如图10所示。 （北京清华阳光太阳能设备有限责任公司陈霞）