2006年第］期（总第282期）热泵干燥装置的技术经济及环境分析谢继红，陈东，朱恩龙,许树学，乔木（天津科技大学机械工程学院，天津300222）摘要:热泵T•燥具冇节能、低温干燥及环境友好等优点，但与普通干燥装置相比，冇初•段资人等不足。本文以中小世热泵干燥装置为背景，对热泵干燥装置与普通干燥装凰在采用电铿.煤、天然气为能源时的技术、经济、环境特性进行了对比分析，为热泵干燥装置的应用探供了直接的参考，关键词:热泵;干燥;技术经济分析;环境分析中图分类号:TK173;TQ028.6;TQ051.8*92文献标识码:A文章编号:1004-7948（2006）01-0031-041引言热泵干燥装置的丄作原理如图1所示。图2热泵工质的状态变化热泵干燥的特点为门~和：（1）可实现低温空气封闭循环干燥，物料干燥质量好。通过控制热泵干燥装置的工况，使进干燥室的热干空气的温度在2（）〜8（）°CZ间，可满足大多数热敏物料的高质量干燥要求;干燥介质的封闭循环,可避免与外界气体交换所可能对物料带来的杂质污染，这对食品、药品或生物制品尤其垂要。此外，当物料对空气中的氧气敏感（易氧化或燃烧爆炸）时,还可采用惰性介质代替空气作为干燥介质，实现无山图可见，热泵干燥装置山两个子系统组成:热泵工质循环子系统1・2・3・4・1和空气循环子系统5-6-7-5组成。热泵子系统是由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器等组成的封闭冋路，热泵工质在其中循环流动，其功能是在蒸发器中将循环空气中的水分除去,Z后又在冷凝器中将其加热到合适的温度进入干燥室吸收物料水分;空气循环子系统山干燥室、蒸发器（空气侧）、冷凝器（空气侧）等组成，空气在其中循环流动，其功能是通过循环将干燥室中湿物料的水分带走,流经蒸发器时将水分凝结排出。热泵子系统中热泵工质的状态变化如图2所示，干燥子系统中空气的状态变化如图3所示（图中各点与图1中各点相对应）。氧干燥。（2）高效节能。由于热泵干燥装置中加热空气的热量主要来口回收干燥室排出的温湿空气中所含的显热（6・6'）和潜热（6‘■刀，需要输入的能量只有热泵压缩机的耗功，而热泵乂有消耗少量功即可制収大量热量的优势，因此热泵干燥装置SMER（消耗单位能量所除去湿物料中的水分量）通常为1・（）〜4.Okg/kWh，而传统对流干燥器的SMER值约为0.2〜（）.6kg/kWho(3)温度、湿度调控方便。当物料对进干燥室空气的温度、湿度均冇较高要求时(如木材等)，可通过调整蒸发器、冷凝器中热泵工质的蒸发温度、冷凝温度，满足物料对质构、外观等方面的要求。(4)可回收物料中的有用易挥发成分。某些物料含有用易挥发性成分(如香味及其它易挥发成分)，利用热泵T燥时，在干燥室内，易挥发性成分和水分一同气化进入空气，含易挥发性成分的空气经过蒸发器被冷却时，其中的易挥发性成分也被液化，随凝结水一同排出，收集含易挥发性成分的凝结水，并川适当的方法将有川易挥发性成分分离出即可。(5)环境友好。热泵干燥装置中干燥介质在其中封闭循环,没有物料粉尘、挥发性物质及异味随干燥废气向环境排放而供來的污染;干燥室排气中的余热直接被热泵回收來加热冷干空气，没有机组对环境的热污染。(6)可实现多功能。热泵干燥装置中的热泵同时也具有制冷功能，可在干燥任务较少的季节，利用制冷功能实现多种物料的低温加工(如速冻、冷藏)或保鲜，也可拓展热泵的制热功能在寒冷季节为种植(如温室)或养殖场所供热。(刀热泵十燥的适用物料广泛。适宜采用热泵干燥的物料主要为干燥过程耐受温度在2()〜8()°C之间的一人类物料,或虽然物料可耐受温度较髙、但利用热泵干燥较节能或安全的物料。已研究和应用较多的物料如木材(如橡木)、谷物、种子、食用菌(如蘑菇、木耳)、药材(如人参等)、海图3空气的状态变化产吊(如鲜蛭、扇贝等)、主物活性制品(如细胞、酶)、茶叶、纸张等。(8)与其它低温(进干燥室空气温度v40©干燥装置(如微波干燥、真空干燥、冷冻干燥)相比,由于设备初投资小，运行费用低，热泵干燥装置具有明显的经济性o热泵干燥装置的设备成本主要是热泵部分和干燥室部分，其中干燥室部分与普通对流干燥室要求相同，无特别的气密性和承圧性要求。(9)与普通干燥装置(进干燥室空气温度＞40°0相比，由...