探析预设型高温除湿热泵在烟叶烘干中的应用

探析预设型高温除湿热泵在烟叶烘干中的应用

钟学能

（佛山市瑞海制冷设备有限公司广东省佛山市528000）

摘要：烟叶种植和烟叶生产对于技术要求较高，这主要由于传统的生产流程中会产生的大量有害物质，容易造成空气污染。本文在论述烟叶烘干技术时，提出了选用预设型高温除湿热泵设备的方案。首先分析了预设型高温除湿热泵在烟叶烘干过程中的运行原理，随后总结了该设备在实际运行中的节能特点和环保特点，最后结合现代信息技术，设计了热泵烘干流程的控制系统，提升控制能力。

关键词：烟叶生产；烟草加工；高温除湿热泵；控制系统

在烤烟生产过程中，烟叶烘干需要选择种植田内部已经生长成熟的新鲜烟叶，同时合理控制烘干环境的温湿度条件。当环境温湿度符合烘干条件后，再执行烟叶烘烤，管理人员则需要对整个烘烤过程中烟叶的变化情况进行观察，使烟叶烘干过程得到控制，同时保证烟叶能够具有优良品质。除此之外，通过合理的设备运行和环境控制还能够避免有毒气体的排放，防止其影响空气环境，造成污染。

一、预设型高温除湿热泵烟叶烘干运行方式

（一）预设型高温除湿热泵的烘干运行单元

本文所选取的预设型高温除湿热泵设备是目前烟叶生产中的首选的烘干设备，该设备内部包含直流变频压缩机、翅片式蒸发器和冷凝器以及电子膨胀阀等重要设备，这些设备的运行保证了设备在烘干中，具有较为流畅的烘干处理方式和废气处理方式，避免造成烘干废弃的直接排放，影响空气质量。图1为某品牌高温除湿热泵设备。

图1一种预设型高温除湿热泵设备

在实际的烘干作业中，机组通常选用R134型号制冷剂，对设备出风口的出风温度进行控制，从而实现热量利用率的有效提升，同时避免造成烘干热量的浪费。在完成烘干之后，需要借助凝露排湿系统对烟叶进行排湿。在这个系统内部，排水盘和排水管是核心设备，机组通过冷凝，使烟叶潮湿的水分快速排出，并导出到机组之外。

（二）预设型高温除湿热泵除湿方法

在针对烟叶进行加热之后，烟叶当中的湿气和水分得到了充分暴露，此时热泵设备需要借助蒸发器交换方式，对烟叶中的水分进行吸取派出，使其能够在进入烘房之前完成水分吸收。热泵设备的回风口是烟叶湿空气的进入口。湿空气进入到机组内部后，机组设备蒸发器会首先运作，通过温度湿度置换的方式，对湿空气进行处理，此时，蒸发器内部的翅片温度远远低于湿空气中的露点温度，因此空气单中所包含的水分能够通过凝露方式，得到排放。随后空气经过冷凝器时，冷凝器对空气进行加热，并逐渐升温，最终使烟叶能够完成水分的脱出。

（三）预设型高温除湿热泵烘干方法

烘房是热泵系统中主要的烘干场景，在烘房当中，烘干管理人员需要通过详细的阶段设置，将烘干过程分为三个阶段。每一个阶段有需要设定两个小阶段，不同的阶段当中，需要设定干球和湿球温度、风机频率、压缩机频率以及风阀开度等几组重要数值[1]。

第一个阶段为变黄阶段，这一阶段需要持续55小时，前阶段为十五小时，后阶段为四十小时，各项参数数值需要进行持续上调。

第二阶段为定色阶段，在这一阶段中，持续总时长为45小时。前阶段十五小时，各项参数需要对变黄阶段继续上调，其中机组设备运行频率需达到3，干球温度达到43摄氏度，湿球温度达到36摄氏度；第二阶段为三十小时，干球温度需达到52摄氏度，湿球温度需达到37摄氏度，各项参数频率调整为4。

第三阶段为干筋阶段，这一阶段是烟叶烘干的最后阶段，总时长设定为40小时，同样分为前后两个阶段，其中前阶段需要继续提升干球和湿球的温度，并调高参数设定；后阶段则需要将所有参数调到最高，同时温度加到极大，使其能够稳定烘干。

二、预设型高温除湿热泵的节能设置

预设型高温除湿热泵所具有的节能优势，是使其能够应用到烟叶烘干中并取得广泛认可的主要因素，因此在烘干作业当中，需要做出相应的节能设置，使烘干作业更具环保价值。

一般情况下，预设型高温除湿热泵的节能设置一般需要在除湿阶段进行设置。通过前文的分析可以了解，机组设备的除湿作业主要依靠蒸发器和凝露来完成，而湿空气在凝露时往往需要经历放热这一过程，因此蒸发器热量会被直接吸收。这一过程中需要对热泵能效系数进行计算，并通过实际效果的考量，来对能效系数的控制和降低进行设计。通常情况下，冷凝器所做出的空气传热数量为q1，而蒸发器所能够吸收的热量为q2，机组设备中压缩机的电能消耗为q3，因此有公式1表达热泵能效系数COP数据。

公式1：COP=q1/（q1-q2）=q1/q3

在系统设备的理论数值中，COP数值应当位于10-40之间，而通过对机组设备的能耗和冷凝器设备的控制，能够促使COP数值降低至8以下，实现节能。

三、烟叶烘干中预设型高温除湿热泵的系统控制

系统控制策略时保证烟叶烘干的整体过程中能够保持温度和设备参数的稳定，使其能够发挥最佳的烘干效果，提升烟叶品质，避免造成烟叶浪费和能耗增加。结合以往的信息技术系统控制策略，笔者提出了基于热泵系统的模糊控制设计方案。模糊控制方案主要由模糊控制器来实现，在系统内部模糊控制器与计算机系统相互连接，计算机系统则利用中断采样方式，对模糊控制器所获取的控制量进行计算，最终获得精确值，精确值与设备给定值之间的偏差信号e则作为模糊控制器的输入量，使其转化为模糊语言，帮助决策[2]。在系统硬件方面，主要由温度控制变量设备对机组温度和参数变化进行统计，随后经过模糊化设备处理，对设备信息依据模糊规则进行整理，完成模糊推理，再由A/D接口，利用传感器进行解模糊，形成分析策略。管理人员则根据策略结果对机组运行状态进行判定，并通过设备的可操作人机交互系统，进行执行机构控制。控制指令则经过传感器传递到机组设备控制当中，完成对机组设备的控制，如图2所示。

图2模糊控制策略实施流程示意

在实际的应用中，该系统能够通过人机交互和传感模糊分析等方式，将机组参数设定、温度变化设定直观地展示在管理人员面前，帮助管理人员做出管理和判断。

结论

综上所述，烟草烘干处理对于环境温湿度和机组设备的参数设定要求较高，因此在选用预设型高温除湿热泵时，应当由管理人员对机组设备的系统参数进行全面设置，使其能够满足烟叶的烘干作业条件。而在信息技术中，系统控制平台能够利用传感器和执行机构实现远程操作，提升机组设备的控制能力和执行效率。

参考文献

[1]徐迎收.浅析烟草加工企业空气采样报警系统使用中遇到的问题及对策[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2015(06):251-252.

[2]张钦峰.烟草加工企业ERP、MES、烟叶配方库三层架构的集成应用[J].科技信息,2012(35):475-480.