随着国家“双碳”目标的推进,粮油食品行业中挂面烘干的传统锅炉热源正迅速被热泵热源所取代。
然而,在实际应用中,即使在相同区域、相同产能、相同烘干工艺以及相同厂家的热泵技术支持下,不同挂面生产厂家的节能效果仍存在显著差异。具体表现为,吨干品挂面的烘干电耗(包括热泵压缩机、热泵风机、循环水泵等热源部分的综合能耗)差异较大。经过大量调查和数据分析,这种差异主要与烘房四周墙体的保温质量以及开机生产的连续性有关。本期将重点探讨开机生产连续性对节能效果的影响。
首先我们要了解清楚热泵与锅炉制热原理的不同,才能分析出为什么热泵挂面烘干连续生产才能更节能,尤其是外界温度低的时候更为明显(我国北方地区的冬季)。
锅炉是一种能量转换设备,其输入能量形式包括燃料中的化学能、电能以及高温烟气的热能等。经过转换后,锅炉向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。在锅炉的额定制热工况下,单位时间内输入的燃料越多,产生的热能也越多。
热泵本身并不直接产生热量,而是充当“热量搬运工”的角色。它是一种能够将低温热源的热能转移到高温热源的装置,其工作原理基于逆卡诺循环。通过消耗少量高品位能源(如机械能、电能或高温热能),热泵可以实现热能从低温到高温的传递。
热泵制热的条件是必须有充足的热源。热源侧温度越低,压缩机的能效比就越低,即压缩机的“搬运能力”越差。同时,供热侧温度要求越高(即热源侧与供热侧的温差越大),压缩机的能效比也会越低。相反,热源侧与供热侧的温差越小,压缩机的能效比则越高。
在挂面生产开始前,烘干房需要提前升温至设定温度才能进入湿面条。在没有高温高湿排风(即没有额外热源)的情况下,热泵通过吸收外界空气中的能量以及压缩机自身运行产生的机械能转化为热能来实现升温。当室外环境温度较高时,压缩机的能效比较高,烘干房升温迅速;而当室外环境温度较低时,压缩机的能效比较低,烘干房升温缓慢。尤其是当室外温度低于5°C时,升温耗能显著增加,延长了烘干房的升温时间。为了避免烘干房升温过慢,热源系统通常配备有辅助加热装置(如电辅加热),在极端天气条件下启动。
一些小型企业由于产品市场占有率较低,通常采用12小时间歇生产模式,即白天生产、晚上停机。每次启动热泵时,都需要重新建立烘干室与外部环境的热平衡(如加热设备结构、调节湿度等),这一过程会额外消耗20%-30%的启动电能,且热泵的制热系数(COP)明显下降。相比之下,连续运行可以维持稳定的蒸发/冷凝温度差,使压缩机始终处于高效运行区间。
连续化的必要性:
热泵的能效比高:连续生产时,湿热空气的排出与新风输入保持动态平衡,热泵可实时回收热量,热回收效率高达60%-80%。而间歇生产中,烘干室需要周期性排湿和补热,导致余热回收窗口碎片化,大量热量未被利用即散失(例如停机时湿热空气滞留导致冷凝水析出,潜热无法回收)。
减少热惯性损失:热泵烘干设备(如烘干室壁、输送带等)具有热惯性,间歇运行时,设备结构散热导致热量损失,重启时需重新加热至设定温度,额外消耗能量;连续运行时,设备始终处于热平衡状态,结构体的蓄热成为稳定运行的“热缓冲池”,无需反复补热。
因此,连续化生产不仅是工艺需求,更是热泵技术特性与节能潜力充分发挥的必要条件。
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