CN101095555A - 燃油(气)蓄热式外热转筒烘干机 - Google Patents

Abstract

一种燃油(气)蓄热式外热转筒烘干机，包括机架、驱动装置、热源、温度传感器、炉膛、保温材料、转筒、进料口、出料口、电器控制系统等，转筒贯穿于炉膛，转筒伸出炉膛两侧的部分装有滚动圈，滚动圈置于机架上的四个托轮上，由其中的一只或一对托轮通过摩擦驱动转筒，其特征是：热源包含有一个或多个燃油(气)燃烧器和蓄热装置，热源位于转筒下部，蓄热装置位于燃烧器燃烧火焰区域的上部和转筒下部，燃烧器燃烧产生的热气流经过蓄热装置再加热转筒。中药材、中药饮片和农产品的干燥提供了烘干温度低、生产能力大、易清洗和经济、实用的干燥设备。

Description

燃油(气)蓄热式外热转筒烘干机

技术领域

本发明涉及一种以燃油、燃气为热源，用于中药材、中药饮片和农产品烘干用的蓄热式外热转筒烘干机。

背景技术

中药材、中药饮片和农产品的干燥大多在产地采收时进行，或在药材加工厂因清洗、浸润等进行再次干燥，烘干温度一般在60～80℃或更低。由于产地或药材加工厂往往缺乏蒸汽热源、电成本高等原因，产地主要是利用自然条件进行干燥，如日晒、摊晾等，其优点是装备和能源成本十分低廉，干燥温度低易于保存产品的品质，存在的问题是卫生条件差、干燥效率低、阴雨天易导致产品变质。在药材加工厂，除了利用自然条件进行干燥外，烘房、热风循环烘干箱、翻板式烘干机、网带式烘干机是主要的干燥设备。

烘房干燥的优点是不受气候影响，烘房造价相对低廉，生产能力大，存在的问题是能耗高，卫生条件相对较差，生产效率较低，温场不均匀，干燥温度不易控制和掌握，干燥产品的质量不易保证。相对烘房干燥而言，热风循环烘干箱的温度容易控制和掌握，温场相对均匀，但仍然会出现不同部位物料干燥程度不一致的问题，分批干燥，生产效率仍然低下，产量不如烘房大。翻板式烘干机、网带式烘干机是适合连续生产、机械化与自动化程度较高的干燥设备，但设备的造价和使用成本较高。采用燃煤的翻板式烘干机温度不易控制，而且污染环境，采用蒸汽热源的烘干需要工业锅炉配套，尤其是被干燥的物料易漏入机器内部，不易清洗，对不同批次的药材或中药饮片会造成交叉污染。上述干燥装备存在的共性技术问题是：作为热传导的热空气直接作用于物料，从物料内部蒸发的水分使热空气变为湿热空气，热空气的湿度越大物料内部水分蒸发速度越慢，干燥效率越低，如将湿热空气排出则能耗增加，热空气的湿度与伴随物料水分蒸发、干燥效率、能耗成为一对不可调和的矛盾。烘房、热风循环烘干箱、网带式烘干机都是采用部分湿热空气循环的方式兼顾能耗与干燥效率，翻板式烘干机则将湿热空气直接排出，故其能耗高于其它干燥设备。除翻板式烘干机外，被干燥的物料相对处于静止状态，依靠空气流动传热并带走物料表面的水分，空气流速低热传导效果差，空气流速高则增加设备成本和能耗，还会带走轻质量的物料，如草类、花类、叶类药材和切制的饮片等。

另外，工业上还有诸如流化床干燥设备、隧道式烘干设备、微波干燥设备、红外干燥设备、转筒烘干机等，均应使用温度、设备造价与使用成本高等问题，不能适应廉价的药材、中药饮片和农产品需要低成本的干燥要求。尤其是这些干燥设备在较低温度下干燥中药材、饮片、农产品，其生产能力很低，因而未被广泛应用。

专利200420114000.6公开了一种隧道循环式百合干燥机组，它由隧道热风烘干机、物料车、温湿度控制单元和电器控制柜组成；隧道热风烘干机是一箱体，箱体内下面设有轨道，箱体内侧壁装有换热器，箱体前端装有门；箱体顶部装有排湿风机；箱体内装有温度、湿度传感器；电器控制柜位于箱体外部，该柜装有温湿度控制单元，数字显示单元，风机控制单元的电器元件，导线将温度、湿度传感器与温、湿度控制单元相连接；物料车有一框架，框架放置有多层物料盘，框架底部装有与轨道适配的车轮。该设备也可以用于蔬菜、水果、中药材等的脱水干燥。该专利属于热风传导干燥原理，未能解决湿热空气循环使用影响物料水分蒸发，或大量更换湿热空气导致能耗增加等问题。

专利95207992.5介绍了一种电子式蔬菜种籽中药干燥机，由超短波发生器作用在干燥室中产生的电场，激发活化菜籽体内的水分子运动，自身产生热量蒸发水分进行干燥，然后经导料管进入冷却箱强制通风将物料上的湿气排掉并冷却，完成菜籽干燥任务。该专利技术运用超短波、电场进行热传导，避免了用空气作热传导介质因空气湿度增加而影响物料水分蒸发的问题，但该技术存在着能量转换效率低、能耗大、成本高、生产能力小的问题，不适合中药材、中药饮片和农产品需要大批量、低成本干燥的要求。

专利03105265.7和03124088.7分别公开了一种对中药材、食品进行超低温速冻保鲜和冷冻升华干燥的方法及其装置和一种蔬菜、水果和除矿物药以外的鲜品中药材的干燥品及其干燥工艺，其共同特点是：采用带回冷的空气涡轮膨胀制冷对中药材、食品进行保鲜、干燥处理，或采用气体涡轮膨胀制冷技术将深冷速冻和升华干燥两个程序结合起来，使用压缩空气，将鲜品蔬菜、水果和除矿物药以外的中药材在5-30分钟内，迅速冷却至-20～-120摄氏度；随后改变空气膨胀压强比，以干燥的、并经气体涡轮膨胀制冷技术制冷的空气、氮气、惰性气体以低于原料共熔点3-30摄氏度的冷干风的形式吹于物料表面，达到干燥的目的。这些干燥技术和方法同样存在着能耗大、成本高等问题，不适合中药材、中药饮片和农产品需要大批量、低成本干燥的要求。

专利95213698.8公开了一种适于建材及化工工业中使用的双热式转筒烘干机，属一种物料烘干设备，它包括有转筒、烘干炉和转筒旋转驱动装置，转筒的两端分别与热风管和抽风机相接并设有进料斗和出料斗，转筒穿经烘干炉，烘干炉上端的烟气出口与热风管相连通。通过对转筒内外的双向加热，可充分利用热能，降低能耗，有效地提高烘干炉的热效率，使烘干机具备升温快、烘干效率高的特性。该设备未能解决燃油(气)热源在燃烧时产生的高强度热能直接作用于转筒，使被干燥物料温度过高的问题，因此不适合需要低温或恒定温度干燥的中药材、中药饮片等的干燥。

发明内容

综上所述，中药材、中药饮片和农产品干燥的特点是：物料含水量高且干燥批量大，干燥成本要求低，干燥温度宜低或适中，以保持其产品原有的品质，需要机械化干燥，设备的结构易于清洗，避免不同批次物料干燥造成交叉污染。另外鲜药材、鲜农产品含水率极其高，而且水分以非流离状态存在，以及经清洗、浸润后的药材，大量水分存在于药材的空隙、毛细管内，这些水分即使被气化，从药材内部迁移、扩散至药材表面需要一漫长的过程，是药材和农产品干燥困难的根本所在。从热源成本考虑，燃煤成本低廉且易得，但对环境污染大，电能虽易得但成本高，蒸汽成本相对低廉，但对产地或药材加工企业来说不易得，相对而言，燃油(气)成本低、易得。中药材、中药饮片和农产品的干燥设备需要解决热源成本低廉而且易得，干燥设备自身运行所消耗的能量应尽量低，以便减少干燥成本。同时还要考虑在干燥温度不宜高的条件下的大批量生产能力、设备易清洗等问题。采用燃油(气)作热源，热能是在油(气)燃烧过程中产生，燃烧温度高、产生热能强度大，因此还需要解决高强度热能如何持续、缓慢释放的技术与应用问题。

本发明解决中药材、中药饮片和农产品干燥的技术方案是，提供一种以燃油或燃气为热源的蓄热式外热转筒烘干机，包括机架、驱动装置、热源、温度传感器、炉膛、保温材料、转筒、进料口、出料口、电器控制系统等，转筒贯穿于炉膛，转筒伸出炉膛两侧的部分装有滚动圈，滚动圈置于机架上的四个托轮上，由其中的一只或一对托轮通过摩擦驱动转筒，其特征是：热源包含有一个或多个燃油(气)燃烧器和蓄热装置，热源位于转筒下部，蓄热装置位于燃烧器燃烧火焰区域的上部和转筒下部，燃烧器燃烧产生的热气流经过蓄热装置再加热转筒。所述蓄热装置由金属托板和蓄热材料组成，蓄热材料可以是陶瓷球、陶瓷环或其它耐高温、耐氧化、具有一定热容的材料，金属托板上均匀分布有通气孔，该通气孔与蓄热材料的空隙构成燃烧器燃烧产生的热气流通道。所述的燃烧器上方，或燃烧火焰温度最高区域的上方，在转筒与蓄热装置之间装有温度传感器，该温度传感器通过导线与电器控制系统的温度控制仪表相联，以显示和控制测量点的温度。

本发明的突出优点和积极效果在于以下几方面。

采用蓄热装置解决了高强度热能持续、缓慢释放的技术与应用问题，为转筒式烘干机采用燃油、燃气热能用于中药材、中药饮片和农产品干燥提供了可行与适用的方案。工业上使用的燃油(气)燃烧器有单段火和两段火等形式，通过点火燃烧和关闭燃烧控制热能输出，即使是两段火燃烧器，点火和关闭燃烧都会产生巨大的热惯性，而且火焰区域温度高达上千度，与实际需要的干燥温度温差巨大，因此，燃烧热能不能直接用于中药材、中药饮片和农产品干燥。本发明采用了蓄热装置，将蓄热装置位于燃烧器燃烧火焰区域的上部和转筒下部，蓄热装置的金属托板上均匀分布有通气孔，蓄热材料由陶瓷材料或其它耐高温、耐氧化、具有一定热容的蓄热材料组成，较好地解决了这一技术问题。当燃烧器工作时，燃烧的高热气流通过金属托板上均匀分布的通气孔被蓄热材料吸收大部分热能，降低了热气流的温度和热能强度；当燃烧器停止工作时，蓄热材料便持续、缓慢地释放热能。采用了耐高温、耐氧化的陶瓷等材料蓄热，材料成本低，还可以反复使用，使用寿命长。金属托板上均匀分布的通气孔和蓄热材料之间的空隙起到均匀分配热气流的作用。在转筒与蓄热装置之间可以装置温度传感器，用于控制干燥所需的温度，有利于干燥温度稳定。燃烧器、蓄热装置、温度传感器协同工作，使燃烧热能均匀、缓慢、持续释放，并实现稳定、可控。

设备的烘干运行成本和能耗低，干燥效果好。首先，燃油、燃气成本低于电或蒸汽加热的成本。其次，采用外热式转筒烘干机能耗相对较低。蓄热装置的应用有利于提高热能利用效率，具有节能效果，避免高温气流从炉膛与转筒之间的间隙泄漏、炉膛对环境的散热等因素造成热能损失，蓄热装置充分吸收了高温热能，大大减少热能损失。再次，外热式转筒烘干机充分利用转筒表面与物料接触进行热交换，转筒在旋转过程中使物料不断翻动并增大与转筒表面的接触面积，使物料充分吸收热量，也能及时散发物料蒸发的水分，通过吸气式除湿装置排出。这种热传导和水蒸汽散发效果优于烘房、热风循环烘干箱、翻板式烘干机、网带式烘干机，而且节省了烘房、热风循环烘干箱、翻板式烘干机、网带式烘干机等向外排放湿热空气所带走的能量。转筒烘干机使用的电机、风机功率远小于翻板式烘干机和网带式烘干机。最后，在转筒进料口配置的吸气式除湿装置，除湿气流与物料形成逆向流动，能及时带走物料散发的水分，干燥效果好，提高了干燥效率。

适合连续、大批量生产，为中药材、中药饮片和农产品的干燥提供了经济、实用的设备。中药材、中药饮片和农产品的含水量高且干燥批量大，干燥温度宜低或适中，以保持其产品原有的品质，这就要求干燥时间要长，物料装载量要大。转筒式烘干机单位体积的物料装载量均大于其它干燥设备，而且物料运行时间长，适合高含水量物料的干燥。

附图说明

图1是本发明的结构局部剖面图。

图2是本发明的转筒及加热系统局部放大图。

图中：1.驱动装置  2.炉膛  3.蓄热装置  4.燃烧器  5.机架  6.排烟管  7.轴向筋板8.转筒  9.排气管  10.除湿装置  11.风门  12.吸气管道  13.滚动圈  14.托轮15.温度传感器

具体实施方式

图1所示的实施例中，本发明的机架(5)为刚架结构，外用封板构成一相对密封的机体，在炉膛(2)与封板之间用50～200mm厚并具有耐高温、氧化的保温材料形成隔热层，避免炉膛(2)内高温的热能导热于机架(5)和外界等因素，提高热源的有效利用。根据转筒(8)的直径、轴向长度设定炉膛(2)的尺寸，由炉膛(2)尺寸和隔热层厚度确定机架(5)结构的大小，本实施例的转筒(8)直径为1200mm、长度为8000mm，机架(5)宽为1500mm、高为2000m。在机架(5)的内部安装炉膛(2)，炉膛(2)内部设置热源，热源包含有一个或多个燃油(气)燃烧器(4)和蓄热装置(3)，燃烧器(4)可以为单段火或多段火。选用单段或多段火燃烧器(4)需要根据炉膛(2)结构和所需温度要求选定，本设施例炉膛(2)长度为5000mm，根据温度需求可以在800～1500mm之间设置一单段火燃烧器(4)。

转筒(8)的主体部分为一长径比大于1的圆柱体，防止物料进入转筒(8)跟随转动产生漏料或堆料，在进料端设置有一锥形缩口，也增大了转筒(8)的承载量，出料端可以为圆柱体或者是一锥形缩口；转筒(8)的主体部分为一单独件，或者在其外表面点焊或间断焊接数块轴向筋板(7)构成一组合件：

一方面，由于不同功率所要求转筒(8)的大小不一致，需克服自身的重量、在运转中因受承载力和传动使转筒(8)受力不均等因素，可能造成转筒(8)沿轴向扭曲和变形，导致结构的损坏，所以，可利用轴向筋板(7)加强转筒(8)的结构强度。

另一方面，布满炉膛(2)的热气流会因为空间、形状等因素，或者是装置在炉膛(2)顶部的排烟管(6)排放废烟带走热能，造成蓄热装置(3)上部炉膛(2)内上、下部分温差波动较大，因此，在转动转筒(8)时利用轴向筋板(7)具有风叶搅拌的功能，促使炉膛(2)内的热气流流动，持续的搅拌动作使有一定温差的热气流相互渗透，迅速匀化成一饱和状态加热转筒(8)，由转筒(8)导热于物料的温度也均匀，增强了物料受热的均匀性。结构小型的，炉膛(2)空间小，上、下部形成的温差并不大，转筒(8)的结构强度也满足，可以不使用轴向筋板(7)。

另外，未装置轴向筋板(7)时，转筒(8)外表面为光滑表面，蓄热装置(3)释放热量缓慢；装置轴向筋板(7)后，具有风叶功能的轴向筋板(7)跟随转筒(8)转动带动热气流，提高流动速度，也加快了蓄热装置(3)释放热量的速度，炉膛(2)内温度上升就相对要快。

再次，针对烘干机而言，增大转筒(8)受热面积也是至关重要的，受热面积越大，吸收的热能也越充分，导热于转筒(8)内部物料的热能也越充分，干燥速度也就加快，所以，轴向筋板(7)与转筒(8)形成一组合体也增大了受热面积。

在图2所示设施例中，转筒(8)置于机架(5)的中部，燃烧器(4)装置在机架(5)的侧面，蓄热装置(3)安装于炉膛(2)内，位于燃烧器(4)燃烧火焰区域的上部和转筒(8)下部，并与炉膛(2)构成一相对的密封体。蓄热装置(3)由均匀分布有通气孔的金属托板和蓄热材料组成，燃烧器(4)的燃烧头伸入蓄热装置(3)下部持续燃烧产生高温热气流，利用热气流本身的扩散特性，高温热气流集聚于蓄热装置(3)下部内并向上扩散，通过均匀分布有通气孔的金属托板进入蓄热装置(3)，全部与蓄热装置(3)充分进行热交换，在热交换过程中启动蓄热装置(3)。蓄热装置(3)内蓄热材料可以是陶瓷球、陶瓷环或其它耐高温、耐氧化、具有一定热容的材料构成，使用厚度将直接影响干燥效率和干燥质量，蓄热材料过厚使蓄热装置(3)上部炉膛(2)内温度上升速度缓慢，损耗热能；使用过少则使蓄热装置(3)上部炉膛(2)的温度过高，不能保障物料的干燥质量，本实施例中蓄热材料的厚度为40～250mm，燃烧器(4)安装在炉膛(2)侧面距离底面60～200mm处，使燃烧火焰产生的热气流能更好地分布于炉膛(2)内，蓄热装置(3)下部炉膛(2)的高度控制在250～500mm之间，促使蓄热装置(3)更有效的吸收热能。

高温的热能被蓄热装置(3)吸收后，与蓄热材料充分进行热交换并逐渐饱和，再均匀、稳定、持续释放热量，向上扩散积聚在炉膛(2)内，围绕贯穿于炉膛(2)的转筒(8)加热。

由于中药材、中药饮片和农产品等物料的烘干温度都不宜过高，要求干燥温度的稳定性。在转筒(8)与蓄热装置(3)之间装置有温度传感器(15)，通过导线与电器控制系统的温度控制仪表相联，适时显示和控制炉膛(2)内温度，避免加热温度过高或过低不能保障干燥质量。当炉膛(2)内温度上升到预设定示数上限时，燃烧器(4)自动关闭，蓄热装置(3)下部炉膛(2)中的热量温度不再持续上升，实现蓄热装置(3)能持续、均匀、稳定释放热量加热转筒(8)；当炉膛(2)内温度下降到预设定的温度下限时，燃烧器(4)又自动开启。

在图1所示的设施例中，转筒(8)的进料端装有吸气式除湿装置(10)，吸气管道(12)伸入转筒(8)进料端，风门(11)装置在吸气管(12)上不影响操作的位置。物料从进料门进入转筒(8)，跟随转筒(8)翻转流动，充分与转筒(8)内表面进行热交换，伏于物料表面的水分被迅速蒸发，经预热激化物料内部水分子运动，蒸发的湿热空气大部分积聚在转筒(8)的进料段。启动除湿装置(10)使湿热空气流动方向与物料形成逆向流动，促使物料散发的水分及时排除，减少湿热空气伴随物料的时间；控制除湿装置(10)内风机的转速和调节风门(11)，都可以不同程度的改变除湿装置(10)的抽气量，即除湿强度。除湿装置(10)可以安装在机架(5)的顶部，或者在不影响操作或运行的机架(5)的侧面，也可以加长吸气管道(12)，单独放置或悬挂于壁上，将所吸入湿热空气或热空气经排气管(9)排出与大气连通。

驱动装置(1)安装在机架(5)前端转筒(8)的下方，转筒(8)伸出炉膛(2)两侧的部分安装有滚动圈(13)，驱动装置(1)传动托轮(14)，由托轮(14)驱动滚动圈(13)作纯圆周滚动。转筒(8)进料端高于出料端，其回转中心与水平面的倾斜角可调，用以改变出料速度，即烘干时间。不同物料的出料速度都可以调节，可以在机架(5)下部的机脚加垫块；也可以在机架(5)的前端或后端安装液压装置，通过电器控制系统控制机架(5)的升、降问题。调节装置在机架(5)前端驱动装置(1)的输出转速，也能改变转筒(8)的出料速度，都能满足物料所需的出料速度即干燥时间。

Claims (3)

1.一种燃油(气)蓄热式外热转筒烘干机，包括机架、驱动装置、热源、温度传感器、炉膛、保温材料、转筒、进料口、出料口、电器控制系统等，转筒贯穿于炉膛，转筒伸出炉膛两侧的部分装有滚动圈，滚动圈置于机架上的四个托轮上，由其中的一只或一对托轮通过摩擦驱动转筒，其特征是：热源包含有一个或多个燃油(气)燃烧器和蓄热装置，热源位于转筒下部，蓄热装置位于燃烧器燃烧火焰区域的上部和转筒下部，燃烧器燃烧产生的热气流经过蓄热装置再加热转筒。

2.根据权利要求1所述的烘干机，其特征还在于所述蓄热装置由金属托板和蓄热材料组成，蓄热材料可以是陶瓷球、陶瓷环或其它耐高温、耐氧化、具有一定热容的材料，金属托板上均匀分布有通气孔，该通气孔与蓄热材料的空隙构成燃烧器燃烧产生的热气流通道。

3.根据权利要求1所述的烘干机，其特征还在于所述的燃烧器上方，或燃烧火焰温度最高区域的上方，在转筒与蓄热装置之间装有温度传感器，该温度传感器通过导线与电器控制系统的温度控制仪表相联，以显示和控制测量点的温度。