CN101135537B - 整体阵列集热式太阳能干燥装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种整体阵列集热式太阳能干燥装置及其使用方法，本发明主要包括阵列式太阳能集热器、储能塔、平衡箱、换热器、一号至四号电磁阀、一号至三号循环泵、控制中心，通过控制中心控制一号至三号循环泵、一号至四号电磁阀的工作，分别形成储能循环、集热器工作循环和储能塔工作循环，这三个循环可分别独立工作，也可根据需要组合工作，以达到对太阳能的合理利用及储能。本发明与现有技术相比，可直接采用水、油等介质，也可采用空气为介质；其可控式强迫循环可在常压下实现；同时本发明可采用普通的阵列式太阳能集热器，可直接在现有的太阳能集热器上进行改造，利于大范围及大面积地推广。

Description

整体阵列集热式太阳能干燥装置及其使用方法

技术领域  本发明涉及太阳能干燥装置领域，尤其涉及采用整体阵列集热式太阳能干燥装置及其使用方法的技术领域。

背景技术  随着太阳能运用的广泛，太阳能在干燥领域的运用也逾加广泛。目前常见的太阳能干燥装置大体上可分为：温室型、集热器型、集热器与温室结合型和整体型等。其中整体式太阳能干燥装置是将太阳能空气集热器与干燥室组合而成的干燥装置，这种干燥装置利用集热器把空气加热到60～70℃，然后通入到干燥室，物料在干燥室内实现对流热质的交换过程，达到干燥的目的。但是传统结构的干燥装置并未对太阳能进行合理利用并加以储存。

后来又出现了如发明专利00119029.6《太阳能多形式利用、储存、再利用的方法和装置》中所述的结构，其利用卡合式真空集热管组合集热器将收集的太阳能以热气流的形式推动风轮机，进入装有四只阀门的管道，四只阀门分别控制着取暖干燥器、加热保温炉、热水储备箱和热动力交换器进行热散发，收集的太阳能通过不同阀门进入不同管道中，对热能分别进行不同利用及储存，而热交换动力器又使凉水井中的井水以热水——蒸气——冷水的形式进行作功发电及储能，以达到对太阳能的合理利用和储存。但上述结构在实际使用时却存在着以下缺点：

1、上述结构的工作原理是使空气升温产生热空气并在上述结构中流动来工作的，其中流动的介质是空气，而上述结构也主要利用了热空气动力学的原理，但实际上，由于空气的热胀冷缩效应，其气压必然发生变化，因此上述结构是无法在常压下完成的，其集热器必须采用卡合式真空集热管组合集热器收集太阳能，，而不能直接利用目前现有的太阳能集热器装置，为其在使用推广时带来难度；

2、上述结构所使用的介质是空气，而无法使用其它介质，适用范围较窄；

3、上述结构利用的是热空气动力学的原理形成主动循环，在太阳光线相对较弱时，其所产生的热能较小或没有，启动上述结构必然受到影响；

4、仔细分析上述结构，其工作原理所导致的特殊的非常压工作方式在上述结构中实际是无法正常实现。

发明内容  本发明的目的在于提供一种可在常压下适用于多种流动介质及普通太阳能集热器的太阳能干燥装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明主要包括阵列式太阳能集热器、储能塔、平衡箱、换热器、一号至四号电磁阀、一号至三号循环泵和控制中心，阵列式太阳能集热器输出为经太阳能加热 的热液体，控制中心分别控制一号至四号电磁阀、一号至三号循环泵工作；阵列式太阳能集热器的二通式出口通道分别通向储能塔和平衡箱，连接储能塔的通道上设有三号电磁阀，连接平衡箱的通道上设有四号电磁阀；储能塔与平衡箱之间通过两个单向通道相连，平衡箱到储能塔的通道上设有三号循环泵；平衡箱与换热器之间通过两个单向通道相连，平衡箱到换热器的通道上设有一号循环泵，换热器的二通式出口通道分别通向平衡箱和阵列式太阳能集热器，连接平衡箱的通道上设有一号电磁阀，连接阵列式太阳能集热器的通道上设有二号电磁阀；储能塔到换热器的通道经过二号循环泵后，在二号电磁阀之后与换热器到阵列式太阳能集热器的通道合流；阵列式太阳能集热器到平衡箱的通道、储能塔到平衡箱的通道、平衡箱到储能塔的通道、平衡箱到换热器的通道、储能塔到阵列式太阳能集热器的通道上均设有单向阀。

本发明在具体使用时的方法为：根据太阳光线的强弱和物料干燥需求，通过控制中心调控一号至三号循环泵的开合及其流量大小，并控制一号至四号电磁阀的开合，分别形成储能循环、集热器工作循环和储能塔工作循环，这三个循环可分别独立工作，也可根据需要组合工作，以达到对太阳能的合理利用及储能。

当采用上述结构及使用方法后，与现有技术相比，本发明有以下的有益效果：

1、本发明采用水、油等介质，并通过控制中心控制循环泵、电磁阀，形成可控式强迫循环，该循环在常压下即可完成，可有效避免爆炸、人身等伤害事故；

2、本发明采用普通的阵列式太阳能集热器即可，可直接在现有的太阳能集热器上进行改造，而无须采用特殊结构的太阳能集热器，利于大范围及大面积地推广；

3、本发明可采用水、油等介质，通过在储能塔、平衡箱中内置空气换热器，还可采用空气为介质，其适用面很广。

此外，本发明通过以下结构使其具有更好地效果：

1、本发明的储能塔上设有补偿式蒸气管、储能塔温控器，补偿式蒸气管道上设有一号蒸气电磁阀，储能塔温控器通过控制中心控制一号蒸气电磁阀，这样，当储能塔温控器控测到储能塔中热水温度在所需温度之下时，可通过补偿式蒸气管补偿热能，补偿式蒸气管无需持续供热，从而节约了能源；

本发明通过平衡箱的减压及调温作用，使得本发明可调控温度范围值可达25～95℃，同时平衡箱通过多向接口式输出通道可与多个换热器连接，使本发明的工作范围及工作效能都得到了提升；

2、本发明的平衡箱到换热器的通道伸入平衡箱中的部分为软管，其顶端设有悬浮在水平面临界面且不露出水平面的悬浮式水位跟踪器和平衡箱温控器，该悬浮式水位跟踪器可随水 位高度的而随之起伏，软管的顶端也随之运动，由于热水是浮在冷水之上的，这样的结构一方面可保证当前所测温度是水平面的温度，即平衡箱内水的最高温度，另一方面软管顶端随水位变化，可有效保证平衡箱出水为当前最高温度的水，并可防止水位快速下降时，平衡箱输出通道会吸入空气；

3、本发明的平衡箱的底部向上伸出溢流管，储能塔上向上伸出排气管，溢流管比排气管低，其落差≥1m，这样，平衡箱与换热器之间通过热交换后，其底部的温度最低，可通过溢流管排出，而溢流管与排气管的落差可保证平衡箱的冷水正常溢出；

4、本发明的换热器上设有蒸气进气管、排气管，蒸气进气管上设有二号蒸气电磁阀和单向阀，排气管连接疏水器，其上设有三号蒸气电磁阀，这样当需要高温烘干时，可直接采用高温蒸气通过蒸气进气管对换热器供热，使发明的适用范围更广；

5、本发明通过平衡箱的减压及调温作用，使得本发明可调控温度范围值可达25～95℃，同时平衡箱可通过多向接口式输出通道可与多个换热器连接，同时供应多个干燥箱工作，使本发明的工作范围及工作效能都得到了提升。

总之，本发明与现有技术相比，其适用范围更广，工作效能更高，更有利于太阳能的推广利用。

附图说明 以下结合附图对本发明作进一步的详述：

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式 请参阅图1所示，本发明主要包括阵列式太阳能集热器1，储能塔2，平衡箱3，换热器4，一号至四号电磁阀51、52、53、54，一号至三号循环泵61、62、63，单向阀7、一号至三号蒸气电磁阀81、82、83，控制中心9。

阵列式太阳能集热.1可采用太阳能真空集热管、平板式集热板、抛物线式集热板等常用的结构都可，而无需特殊结构，其输出一般是经太阳能加热的热水、热油等，也可以是热空气。当其输出为热空气时，需要在储能塔2、平衡箱3中内置有空气换热器。本发明是以阵列式太阳能集热.1输出是热水为例进行实施例详述。

储能塔2上设有补偿式蒸气管21、储能塔温控器22、液位控制器23、与冷水塔10相连的进水管24、向上伸出的排气管25，补偿式蒸气管21上设有一号蒸气电磁阀81，储能塔温控器22通过控制中心9控制一号蒸气电磁阀81，液位控制器23控制进水管24进水。

平衡箱3内设有平衡箱温控器31、悬浮式水位跟踪器32、溢流管33，平衡箱温控器31通过控制中心9控制一号循环泵61，平衡箱3到换热器4的通道伸入平衡箱3中的部分为软管，其顶端设有悬浮在水平面临界面且不露出水平面的悬浮式水位跟踪器32和平衡箱温控器31，溢流管33从平衡箱3的底部向上伸出，其高度比排气管25低，其落差≥1m。本发明的 平衡箱3还可通过多向接口式输出通道与多个换热器4连接，各个输出通道上均设有可控式循环泵，各个换热器4分别通过输出通道循环回平衡箱3。

换热器4上设有蒸气进气管41、排气管42，蒸气进气管41上设有二号蒸气电磁阀82和单向阀7，排气管42连接疏水器11，其上设有三号蒸气电磁阀83；

阵列式太阳能集热器1到平衡箱3的通道、储能塔2到平衡箱3的通道、平衡箱3到储能塔2的通道、平衡箱3到换热器4的通道、储能塔2到阵列式太阳能集热器1的通道上均设有单向阀7。

控制中心9分别调控一号至三号循环泵61～63的开合及其流量大小，同时控制一号至四号电磁阀51～54、一号至三号蒸气电磁阀81～83的开合。通过控制中心9的调控，一号至三号循环泵61～63都是可控的且其工作时的流量大小可不一致。当平衡箱3温度很低时，需要热能大流量输入，控制中心9控制三号循环泵63全功率打开；而当平衡箱3温度升高后，需要热能小流量输入时，控制中心9控制三号循环泵63微调，二号单向阀72的输出减至最小。

阵列式太阳能集热器1的二通式出口通道分别通向储能塔2和平衡箱3，连接储能塔2的通道上设有三号电磁阀53，连接平衡箱3的通道上设有四号电磁阀54和一号单向阀71；储能塔2与平衡箱3之间通过两个单向通道相连，储能塔2到平衡箱3的通道上设有二号单向阀72，平衡箱3到储能塔2的通道上设有三号循环泵63；平衡箱3与换热器4之间通过两个单向通道相连，平衡箱3到换热器4的通道上设有一号循环泵61，换热器4的二通式出口通道分别通向平衡箱3和阵列式太阳能集热器1，连接平衡箱3的通道上设有一号电磁阀51，连接阵列式太阳能集热器1的通道上设有二号电磁阀52；储能塔2到换热器4的通道经过三号单向阀73、二号循环泵62后，在二号电磁阀52之后与换热器4到阵列式太阳能集热器1的通道合流。

本发明在具体使用时，根据太阳光线的强弱和物料干燥需求，通过控制中心9调控一号至三号循环泵61、62、63的开合及其流量大小，并控制一号至四号电磁阀51、52、53、54的开合，分别形成储能循环、集热器工作循环和储能塔工作循环，这三个循环可分别独立工作，也可根据需要组合工作，以达到对太阳能的合理利用及储能。具体情况如下：

1、在太阳光线较弱时，启动一号循环泵61，打开二号和四号电磁阀52、54，关闭二号和三号循环泵62、63、一号和三号电磁阀51、53、一号至三号蒸气电磁阀81～83，形成阵列式太阳能集热器1→四号电磁阀54→单向阀71→平衡箱3→一号循环泵61→单向阀7→换热器4→二号电磁阀52→阵列式太阳能集热器1的集热器工作循环。

2、在太阳光线为中强光时，启动一号和二号循环泵61、62，打开二号、三号和四号电磁阀52、53、54，关闭三号循环泵63、一号电磁阀51、一号至三号蒸气电磁阀81～83，分别 形成阵列式太阳能集热器1→四号电磁阀54→单向阀71→平衡箱3→一号循环泵61→单向阀7→换热器4→二号电磁阀52→阵列式太阳能集热器1的集热器工作循环，阵列式太阳能集热器1→三号电磁阀53→储能塔2→单向阀73→二号循环泵62→阵列式太阳能集热器1的储能循环。

3、在太阳光线为强光时，启动一号、二号和三号循环泵61、62、63，打开一号和三号电磁阀51、53，关闭二号和四号电磁阀52、54、一号至三号蒸气电磁阀81～83，分别形成阵列式太阳能集热器1→三号电磁阀53→储能塔2→单向阀71→二号循环泵62→阵列式太阳能集热器1的储能循环，储能塔2→单向阀71→平衡箱3→一号循环泵61→单向阀7→换热器4→一号电磁阀51→平衡箱3→单向阀72→三号循环泵63→储能塔2的储能塔工作循环。

4、在无阳光时，启动一号和三号循环泵，打开一号电磁阀，关闭二号循环泵、二号至四号电磁阀、一号至三号蒸气电磁阀，形成储能塔2→单向阀71→平衡箱3→一号循环泵61→单向阀7→换热器4→一号电磁阀51→平衡箱3→单向阀72→三号循环泵63→储能塔2的储能塔工作循环；此时，也可打开一号蒸气电磁阀81，当储能塔温控器22控测到储能塔2中热水温度在所需温度之下时，通过补偿式蒸气管21补偿热能。

5、当需要高温烘干时，如干燥贝类时，打开二号和三号蒸气电磁阀82、83，关闭其它所有开关，直接采用高温蒸气通过蒸气进气管41对换热器供热，热交换后的蒸气通过排气管42排出。

Claims (15)

1.整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：其主要包括阵列式太阳能集热器、储能塔、平衡箱、换热器、一号至四号电磁阀、一号至三号循环泵和控制中心，阵列式太阳能集热器输出为经太阳能加热的热液体，控制中心分别控制一号至四号电磁阀、一号至三号循环泵工作；

阵列式太阳能集热器的二通式出口通道分别通向储能塔和平衡箱，连接储能塔的通道上设有三号电磁阀，连接平衡箱的通道上设有四号电磁阀；

储能塔与平衡箱之间通过两个单向通道相连，平衡箱到储能塔的通道上设有三号循环泵；

平衡箱与换热器之间通过两个单向通道相连，平衡箱到换热器的通道上设有一号循环泵，换热器的二通式出口通道分别通向平衡箱和阵列式太阳能集热器，连接平衡箱的通道上设有一号电磁阀，连接阵列式太阳能集热器的通道上设有二号电磁阀；

储能塔到换热器的通道经过二号循环泵后，在二号电磁阀之后与换热器到阵列式太阳能集热器的通道合流；

阵列式太阳能集热器到平衡箱的通道、储能塔到平衡箱的通道、平衡箱到储能塔的通道、平衡箱到换热器的通道、储能塔到阵列式太阳能集热器的通道上均设有单向阀。

2.如权利要求1所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：储能塔上设有补偿式蒸气管、储能塔温控器，补偿式蒸气管道上设有一号蒸气电磁阀，储能塔温控器通过控制中心控制一号蒸气电磁阀。

3.如权利要求2所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：储能塔上设有液位控制器、与冷水塔相连的进水管。

4.如权利要求1所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：平衡箱内设有平衡箱温控器、悬浮式水位跟踪器，平衡箱温控器通过控制中心控制一号循环泵，平衡箱到换热器的通道伸入平衡箱中的部分为软管，其顶端设有悬浮在水平面临界面且不露出水平面的悬浮式水位跟踪器和平衡箱温控器。

5.如权利要求4所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：平衡箱的底部向上伸出溢流管，储能塔上向上伸出排气管，溢流管比排气管低，其落差≥1m。

6.如权利要求1所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：换热器上设有蒸气进气管、排气管，蒸气进气管上设有二号蒸气电磁阀和单向阀，排气管连接疏水器，其上设有三号蒸气电磁阀。

7.如权利要求1所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：在储能塔、平衡箱中内置有空气换热器，阵列式太阳能集热器输出为经太阳能加热的热空气。

8.如权利要求1所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置，其特征在于：平衡箱通过多向接口式输出通道与多个换热器连接，各个输出通道上均设有可控式循环泵，各个换热器分别通过输出通道循环回平衡箱。

9.如权利要求1所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置的使用方法，其特征在于：根据太阳光线的强弱和物料干燥需求，通过控制中心调控一号至三号循环泵的开合及其流量大小，并控制一号至四号电磁阀的开合，分别形成储能循环、集热器工作循环和储能塔工作循环，这三个循环可分别独立工作，也可根据需要组合工作，以达到对太阳能的合理利用及储能。

10.如权利要求9所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置的使用方法，其特征在于：在太阳光线较弱时，启动一号循环泵，打开二号和四号电磁阀，关闭二号和三号循环泵、一号和三号电磁阀、一号至三号蒸气电磁阀，形成阵列式太阳能集热器→四号电磁阀→一号单向阀→平衡箱→一号循环泵→换热器→二号电磁阀→阵列式太阳能集热器的集热器工作循环。

11.如权利要求9所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置的使用方法，其特征在于：在太阳光线为中强光时，启动一号和二号循环泵，打开二号、三号和四号电磁阀，关闭三号循环泵、一号电磁阀、一号至三号蒸气电磁阀，分别形成阵列式太阳能集热器→四号电磁阀→一号单向阀→平衡箱→一号循环泵→换热器→二号电磁阀→阵列式太阳能集热器的集热器工作循环，阵列式太阳能集热器→三号电磁阀→储能塔→三号单向阀→二号循环泵→阵列式太阳能集热器的储能循环。

12.如权利要求9所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置的使用方法，其特征在于：在太阳光线为强光时，启动一号、二号和三号循环泵，打开一号和三号电磁阀，关闭二号和四号电磁阀、一号至三号蒸气电磁阀，分别形成阵列式太阳能集热器→三号电磁阀→储能塔→三号单向阀→二号循环泵→阵列式太阳能集热器的储能循环，储能塔→二号单向阀→平衡箱→一号循环泵→换热器→一号电磁阀→平衡箱→三号循环泵→储能塔的储能塔工作循环。

13.如权利要求9所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置的使用方法，其特征在于：在无阳光时，启动一号和三号循环泵，打开一号电磁阀，关闭二号循环泵、二号至四号电磁阀、一号至三号蒸气电磁阀，形成储能塔→二号单向阀→平衡箱→一号循环泵→换热器→一号电磁阀→平衡箱→三号循环泵→储能塔的储能塔工作循环。

14.如权利要求13所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置的使用方法，其特征在于：打开一号蒸气电磁阀，当储能塔温控器控测到储能塔中热水温度在所需温度之下时，通过补偿式蒸气管补偿热能。

15.如权利要求9所述的整体阵列集热式太阳能干燥装置的使用方法，其特征在于：当需要高温烘干时，打开二号和三号蒸气电磁阀，关闭其它所有开关，直接采用高温蒸气通过蒸气进气管对换热器供热，热交换后的蒸气通过排气管排出。