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黑箱子里面的高科技

2025-08-05

傳統(tǒng)噴霧干燥（開式），為使物料終水含量低，排風(fēng)溫度往往高達(dá)90℃或更高。閃蒸干燥、流化床沸騰干燥，這類使用氣體直接與物料接觸實(shí)現(xiàn)干燥效果的工藝，排風(fēng)溫度也會達(dá)到50-80℃左右。尾氣里的溫度意味著能量，如不采取措施任由尾氣排出，也就意味著能量的浪費(fèi)。尾氣溫度越高，浪費(fèi)的能量越多。能耗直接與生產(chǎn)成本掛鉤，得成本者得天下。

如何利用尾氣的能量呢？就要利用到熱能回收系統(tǒng)Heat Recovery System。最常見是的熱交換器，讓尾氣與進(jìn)風(fēng)不直接接觸，通板式交換器，尾氣熱量傳導(dǎo)給進(jìn)風(fēng)，降低了進(jìn)風(fēng)加熱時(shí)蒸汽或者電能的使用。
德國Romaco集團(tuán)旗下 Tecpharm 包衣機(jī)配置的板式熱交換尾氣能源回收系統(tǒng)同時(shí)可以配置熱泵式能源回收系統(tǒng)
板式熱交換器不能最大程度上榨取尾氣里的熱能，回收效率有限。于是，市場上出現(xiàn)了專注于做熱能回收設(shè)備的公司，通過等焓轉(zhuǎn)換，最大限度的榨取尾氣里的熱能。
焓值相等、等焓轉(zhuǎn)換，加上不會公開設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的黑匣子系統(tǒng)，讓這套裝備倍感神秘。
無需額外加熱使工藝風(fēng)自行升溫的黑箱子
那么黑箱子里到底有什么呢？沒有那么玄乎，其實(shí)里面就是工業(yè)熱泵！
工業(yè)熱泵的工作原理與家用冰箱相同，把低溫環(huán)境的熱量搬運(yùn)至高溫環(huán)境中。使用熱泵可以從余熱，比如噴霧干燥、閃蒸干燥等設(shè)備的高溫尾氣中回收熱能并再次利用（加熱進(jìn)風(fēng)、加熱液體或產(chǎn)生蒸汽），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
工業(yè)熱泵系統(tǒng)的基本組成部分包括：
蒸發(fā)器：蒸發(fā)器由管路和鰭片構(gòu)成，外側(cè)是低溫廢熱源（如廢氣），內(nèi)部是冷媒。余熱使冷媒蒸發(fā)，在此過程中吸收能量。
壓縮機(jī)：將蒸發(fā)后的冷媒通過壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮。壓縮氣體使其溫度和壓力升高，從而產(chǎn)生高溫高壓氣體。
冷凝器：高溫高壓氣體通過冷凝器，在那里它釋放熱量加熱進(jìn)風(fēng)。這種熱量傳遞使制冷劑冷凝回液態(tài)。膨脹閥：冷凝的液態(tài)冷媒然后通過膨脹閥或節(jié)流裝置。這種膨脹導(dǎo)致制冷劑迅速冷卻和蒸發(fā)，從而降低其溫度和壓力，為再次進(jìn)入蒸發(fā)器做好準(zhǔn)備。
通過這些過程的循環(huán)，熱泵系統(tǒng)不斷地將熱量從廢熱源搬運(yùn)出來并再次利用。
要讓馬兒跑就得喂馬兒草。工業(yè)熱泵在搬運(yùn)熱量的過程中，特別是從把低溫環(huán)境的熱能搬運(yùn)至高溫環(huán)境中，這種對抗自然溫度梯度的能力也是需要耗能的。這個(gè)過程需要輸入能量，通常以電力的形式為壓縮機(jī)供電。
性能系數(shù)（COP）是評價(jià)熱泵效率的關(guān)鍵指標(biāo)。它被定義為搬運(yùn)的熱量與運(yùn)行熱泵所需的輸入能量的比率。
COP越高，表明廢熱利用效率越高。工程師在選擇和設(shè)計(jì)熱泵系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮COP，以確保最佳的節(jié)能效果。
當(dāng)熱泵的COP值為5時(shí)，這意味著需要增加1千瓦的電能才能在冷凝器釋放4千瓦的熱量。可以這樣認(rèn)為，從系統(tǒng)中搬運(yùn)了5千瓦，自己用掉了1千瓦，等同于在廢氣中提取到了4kW的熱量。
理論上，如果物料中的水分溫度與冷凝器端析出的水分溫度相同，系統(tǒng)管路沒有熱損失，黑箱子搬運(yùn)能力足夠的話，進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)確實(shí)不需要持續(xù)加熱，只需要向壓縮機(jī)提供電力就可以使尾氣溫度拉高至進(jìn)風(fēng)溫度要求。
但是，系統(tǒng)是有熱損失的，所以進(jìn)風(fēng)端仍需要電或蒸汽來補(bǔ)充能量。即便如此，熱泵系統(tǒng)也大幅度節(jié)省了能耗。

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