一种基于地热能的烟叶烘烤系统的制作方法

本发明涉及烟叶烘烤，特别涉及一种基于地热能的烟叶烘烤系统。

背景技术：

1、烤烟作为传统高耗能产业，为实现低碳、绿色发展，近些年来迎来了一系列的技术革新，其中热泵烘烤技术的推广实现了烟叶烘烤的提量、增质，但在该技术的推广过程中也遇到了些问题，比如，空气热泵烘烤技术耗电巨大，运行成本较高，而山区电力基础设施较为薄弱，电网负荷较低，大范围推广热泵技术会给电网负荷带来冲击，严重时会导致电网跳停；还有山区夏、秋季节天气变化较快，多风多雨，电网经常性跳闸或阶段性停电，给烟叶烘烤产业带来极大不便；另外高海拔地区湿度较大，湿度会影响烟叶的含水量，在高湿度环境下，烘烤过程中烟叶中水分难以及时排出，导致变黄期上棚烟叶发生把头霉烂，严重影响烤后烟叶质量，并且，高含水量烟叶会导致烟叶在烘烤过程中产生更多的水蒸气，如不能及时排除烘烤过程中的水分，烟叶的烘烤速度将变慢，水蒸气还会在烘烤过程中与烟叶中的烟碱等物质产生作用，形成挂灰烟。

2、在现有公开的专利文献中：

3、(1)如申请公开号为cn117413954a，名为一种智能控制的烤烟房潜热回收热泵烘干系统的专利文献，包括有蒸发器、冷凝器、压缩机、热风室内机、热风室外机和控制器等，该系统减少了循环空气的除湿负荷和新风负荷,实现烤烟过程中循环空气除湿和再热的节能化运行；增加了智能控制系统，实现了烤烟全过程智能控制运行，智能控制系统能够实时根据烟叶烘烤变化和烘烤环境效果做出智能化调整。但该系统基于电力运行，装机过多时会给偏远地区电网带来较大影响，且单个烘干系统需要配置一套热泵装置，投入成本较大，安全冗余较低。

4、(2)申请公开号为cn117322663a，名为一种智能调节温湿度的烘烤装置的专利文献，其主风机将外部的空气抽入经过湿度调节通道输送至第一通道内进行换热,第一通道送出的空气经过加热通道进行加热后通过均流通道送入到烘烤房内,该发明不仅能对烘烤房内提供干热的空气,使烟叶在烘烤时快速干燥,还能在烟叶烘烤的变黄阶段时,提供一定的湿度的湿热空气。但该装置为了实现对湿度的调节，增加了很多机械结构，整体结构及体积较为臃肿，装置运行时的操控复杂程度提高，且对温湿度调节的具体效果仍待考量。

5、(3)授权公开号为cn114532567b，名为一种密集烤房结构及气水分离排湿与湿球温度控制方法的专利文献，该方法中，风机室的上方设有气水分离装置，气水分离装置包括主机、设在主机进风口和出风口上的进风道和出风道,进风道与装烟室的第一开口相连通，通过密集烤房气水分离通道和热风循环通道上的排湿控制，进而实现密集烤房湿球温度精准控制。但该发明中为实现气水分离排湿，增加了密集烤房的设备，提高了运行使用成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于地热能的烟叶烘烤系统，使其具备较低的运行成本和较为广范的应用地区，以降低烟叶烘烤成本、提高烘烤效率、提升烟叶质量。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于地热能的烟叶烘烤系统，包括：

4、地热水循环系统；

5、有机朗肯循环系统，所述有机朗肯循环系统包括第一蒸发器、透平、第一冷凝器以及有机介质循环泵，所述第一蒸发器、所述透平、所述第一冷凝器以及所述有机介质循环泵串联形成有机朗肯循环回路，所述第一蒸发器串联于所述地热水循环系统，以供所述有机朗肯循环回路内的有机介质与所述地热水循环系统内的地热水换热；

6、热泵系统，所述热泵系统包括第二蒸发器、节流部件、第二冷凝器以及压缩机，所述第二蒸发器、所述节流部件、所述第二冷凝器以及所述压缩机串联形成热泵循环回路，所述透平与所述压缩机传动连接；

7、烘烤系统，所述烘烤系统包括循环风机、冷却器以及装烟室，所述冷却器、所述第二蒸发器以及所述第二冷凝器依次通过循环风管道串联于所述装烟室的出风口与所述装烟室的进风口之间形成循环风回路，所述循环风机用于驱动循环风在所述循环风回路中流动；

8、辅助系统，包括冷却装置，所述冷却装置与所述冷却器以及所述第一冷凝器串联形成冷却回路，或者所述冷却器以及所述第一冷凝器并联于所述冷却装置的两端形成冷却回路。

9、本发明一种较佳实施例中，所述有机朗肯循环系统还包括第一回热器，所述第一回热器的第一回热通道的高温段串联于所述透平与所述第一冷凝器之间，所述第一回热器的第一回热通道的低温段串联于所述有机介质循环泵与所述第一蒸发器之间。

10、本发明一种较佳实施例中，所述烘烤系统包括第二回热器，所述第二回热器的第二回热通道的高温段串联于所述装烟室的出风口与所述冷却器之间，所述第二回热器的第二回热通道的低温段串联于所述第二蒸发器与所述第二冷凝器之间。

11、本发明一种较佳实施例中，所述烘烤系统还包括用于对循环风进行加热的换热器，所述换热器串联于所述循环风回路，并位于所述第二回热器与所述第二冷凝器之间，所述换热器串联于所述地热水循环系统且所述换热器与所述第一蒸发器并联或串联，以供经过所述换热器的循环风与所述地热水循环系统中的地热水换热。

12、本发明一种较佳实施例中，所述循环风管道包括第一循环风回风管道以及第二循环风回风管道，所述换热器的出风端通过所述第一循环风回风管道与所述装烟室的进风口连通，所述第二冷凝器的出风端通过所述第二循环风回风管道与所述装烟室的进风口连通，所述第一循环风回风管道以及所述第二循环风回风管道分别设置有风量调节阀门。

13、本发明一种较佳实施例中，所述第二循环风回风管道通过调节风管道与所述第二回热器的进风端连通，所述调节风管道上设置有常闭阀门。

14、本发明一种较佳实施例中，所述循环风机设置于所述第二回热器与所述换热器之间。

15、本发明一种较佳实施例中，所述压缩机为汽电双驱压缩机，所述压缩机分别与所述透平以及驱动电机传动连接。

16、本发明一种较佳实施例中，所述烘烤系统还包括加热器，所述加热器设置于所述装烟室内，并位于所述装烟室的进风口，所述加热器用于对所述循环风管道送入所述装烟室的进风口的循环风温度进行调节。

17、本发明一种较佳实施例中，所述地热水循环系统包括地热井以及第二循环水泵，所述第二循环水泵的出水口通过地热水送水管道与所述第一蒸发器的进水口连通，所述第一蒸发器的出水口通过地热水回水管道与所述地热井连通，所述第二循环水泵用于从所述地热井中抽取地热水。

18、由以上技术方案可以看出，本发明中公开了一种基于地热能的烟叶烘烤系统，该基于地热能的烟叶烘烤系统包括地热水循环系统、有机朗肯循环系统、热泵系统、烘烤系统以及辅助系统，其中，有机朗肯循环系统包括第一蒸发器、透平、第一冷凝器以及有机介质循环泵，第一蒸发器、透平、第一冷凝器以及有机介质循环泵串联形成有机朗肯循环回路，第一蒸发器串联于地热水循环系统，以供有机朗肯循环回路内的有机介质与地热水循环系统内的地热水换热；热泵系统包括第二蒸发器、节流部件、第二冷凝器以及压缩机，第二蒸发器、节流部件、第二冷凝器以及压缩机串联形成热泵循环回路，透平与压缩机传动连接；烘烤系统包括循环风机、冷却器以及装烟室，第二蒸发器以及第二冷凝器依次通过循环风管道串联于装烟室的出风口与装烟室的进风口之间形成循环风回路，循环风机用于驱动循环风在循环风回路中流动；辅助系统包括冷却装置，冷却装置与冷却器以及第一冷凝器串联形成冷却回路，或者冷却器以及第一冷凝器并联于冷却装置的两端形成冷却回路。

19、在系统运行时，地热水循环系统将高温地热水送入第一蒸发器中，有机朗肯循环系统中的有机介质在第一蒸发器吸收地热水的热量气化后进入透平中，透平在气化的有机介质的作用下驱动热泵系统的压缩机运转做功，做功后的有机介质进入第一冷凝器，在第一冷凝器中回至液态，而后经过机介质循环泵回到第一蒸发器中完成有机朗肯循环系统的循环。地热水循环系统中与第一蒸发器换热后的地热水回灌至地热井中。

20、有机朗肯循环系统运行后，热泵系统在压缩机的带动下运转，热泵系统中的制冷剂经压缩机压缩后变为高温高压的气态，然后进入第二冷凝器中冷却，放出热量，变为中温高压的液态制冷剂，然后中温高压的液态制冷剂进入节流部件中节流降压为低温低压的气液混合体，之后进入第二蒸发器中，吸收周围空气中的热量而汽化。

21、烘烤系统的循环风机从装烟室抽取烘烤过程中产生的湿空气并使其沿循环风回路流动，在此过程中，湿空气依次经过冷却器、第二蒸发器以及第二冷凝器，在冷却器以及第二蒸发器中通过降温的方式将湿空气中的部分水分排出并降低空气温度，之后空气进入第二冷凝器加热后返回装烟室中。

22、可见上述基于地热能的烟叶烘烤系统利用地热能进行烟叶烘烤，实现对循环风的控温控湿，在创造配风条件的同时，降低了系统复杂程度，实现了对地热能的充分利用，绿色低碳、可再生，具备较低的运行成本和较为广范的应用地区，特别适应于供电设施薄弱，海拔较高湿度较大的烟叶烘烤地区，对于降低烟叶烘烤成本、提高烘烤效率、提升烟叶质量具有重要意义。