利用空气能热泵对条斑紫菜一次加工烘干试验

朱赟杰，徐梦雪，倪建忠，戴卫平

(1.南通市水产技术推广指导站，江苏 南通 226007；2.江苏省紫菜协会，江苏 南通 226007)

目前，紫菜生产企业在条斑紫菜一次加工烘干热源选取上以燃煤锅炉为主，部分燃烧生物质，对环境造成污染，与当前加强生态文明建设的要求不符。为积极响应绿色发展理念，南通市水产技术推广指导站会同江苏省紫菜协会等单位于2020年1－3月开展了条斑紫菜一次加工空气能热泵烘干试验。现将试验情况总结如下。

一、设备的选取与安装

1.试验设备

根据八帘条斑紫菜一次加工机组烘干要求，试验选取分体式空气能热泵高温烘干机组(ZX-DKFXRS-100Ⅱ/FZHG)4 台、变频压缩机4 台、铜管散热片(1.8×1.1米，孔径2.2毫米)、镀锌圆风管及弯头(1 毫米厚，直径60 厘米)5 套、温度湿度控制器4套以及电源连接线、配电箱、角铁支架等设备和材料。

2.安装

(1)空气能热泵。在紫菜加工房外侧建空气能热泵简易板房(长15.5 米×宽3.1 米×高3.7 米)，板房前侧通透。板房一侧安装配电箱，中间放置角铁钢架(长12.5 米×宽0.9 米×高1.15 米)，钢架上依次放置空气能热泵(热泵并排间距1.15 米，后侧距墙面0.7米)。

(2)烘干通道。烘干通道(长16 米×宽6 米×高4.5 米)，烘干通道内铺设双层散热片，上下层各 8 片(1.8 米×8 片)，间距为 80 厘米，下层散热片下方60 厘米处并排安装功率为3 千瓦/台的排风扇12台。

(3)排湿风道。排湿风口用镀锌铁皮圆风道引流到主机蒸发器处，出风口斜向紫菜加工房墙体一侧，同时为有效利用排放的湿热空气，在主机后侧和加工房墙体之间放置倾斜铁皮板。

二、试验结果与分析

试验期间气温为4～20℃，由于空气能热泵功率限制，试验时使用了变频压缩机进行辅助加热，实际使用功率为122 千瓦左右(空气能热泵88千瓦、变频压缩机34千瓦)。试验前期条斑紫菜一次加工机组每次出菜时间设定为3.5秒，出现了烘干通道热量分布不均匀、紫菜干品褶皱、含水量大等问题。设定每次出菜时间为4.2～4.5 秒时，烘干通道前端温度为56.1～58.1℃、后端温度为52.1～57.8℃、湿度为50%左右，这虽然与燃煤锅炉加热烘干通道前、后端温度稳定在63.9℃和58℃、湿度为41.2%、每次出菜时间为3.5 秒的稳定加工条件尚有差距，但加工后紫菜干品褶皱和含水量大的问题得到明显改善，紫菜品质进一步提高，含水率为12.16%(在正常的紫菜干品范围)，烘干能耗费为0.012～0.015元/张。

经空气能热泵烘干后的紫菜符合紫菜干品要求，且空气能热泵操作简便，无需人工燃煤、不存在安全隐患，加工清洁无污染。我们需要对空气能热泵、控制系统、烘干通道、湿热空气回收利用系统等进行改造优化，使其既能满足紫菜加工要求，又能节约生产成本，同时符合绿色发展理念，进而实现经济效益和生态效益的双赢。

三、存在的问题及对策

1.功率与温差

加工机组的烘干通道长16 米、宽6 米、高4.5米，在稳定烘干环境下，需要烘干通道前端温度达64℃、后端60℃，湿度为40%。试验期间气温为4～20℃，机组最大功率为128 千瓦，存在烘干通道温度偏低、湿度偏大、机组超负荷运转等问题，难以满足连续进行紫菜加工以及紫菜加工过程中可能出现的低温、潮湿等极端天气要求。

热泵烘干设备在烘干紫菜的过程中，烘干通道前端温度为50～55℃、后端温度为49～54℃、温差为5℃左右。原因为热泵的压缩机为定频压缩机，当热泵供热达到设置要求的温度后，压缩机便会停止工作，再次启动压缩机工作时需间隔3分钟，停启之间3分钟的时间间隔让烘干通道的温差达5℃，这一过程影响了加工速度，导致紫菜的品质产生差异。

对于总功率不足和烘干通道温差问题，我们将原有的4 台22 千瓦的定频热泵机组更换为4 台40 千瓦的变频热泵机组，加上4 台10 千瓦的变频压缩机，最大功率200千瓦。4台40千瓦的变频热泵机组用于正常环境下紫菜烘干，4台10千瓦的变频压缩机在极端天气下开启；根据烘干环境进行变频操作，既避免机组超负荷运转，又可有效节约电能。

2.风速和风量

目前散热片下方的风速和风量略小于原来设备的参数，主要原因是散热片间距为2.2毫米，间距偏小，阻碍了热空气在烘干通道中的均匀分布，烘干通道温度的不均匀，容易出现紫菜干品褶皱现象。优化方案为：散热片间距改为3.0 毫米，散热片升级为5层或8层，确保风速风量和热量的饱和应用，风量能够到达烘干通道最内侧边缘，烘干通道内各个部分都充分受热。

3.新风处理

进风口新风的温度对烘干通道内温度存在着直接的影响，因为新风是与环境温度一致的，当环境温度较低时，烘干通道内需要更多的热量为新风加热，这时供热系统需要输出更多热能，增加了烘干成本。优化方案为：将热交换器安装在排湿风口，环境新风经换热交换器后再进入新风口，环境新风就吸收了排风口的热量，形成了温度比环境高的新风从进风口进入烘房，这样有利于减少总热量的输出，达到节能降耗的目的。