CN101881551B - 旋转式太阳能烘干设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能进行烘干的设备构成和技术方法，特点是吸热螺纹旋转管由高效太阳能吸热材料制造，其管内制作成低坡度宽幅波浪螺纹状；通过吸热螺纹旋转管吸收太阳光热能，在转动装置的带动下，吸热螺纹旋转管匀速旋转，使待烘干物质在吸热螺纹旋转管内上下翻动并向前移动，同时充分地直接与热能进行热交换，蒸发水分成水蒸汽，以达到烘干目的；产生的水蒸汽及时经气体排放处理系统排出并处理后循环再用，或达标排放；本设备设有常规热能供应系统以备用，必要时可通过常规能源，如煤、油、生物质能、余热等提供热能进行烘干作业。本设备可通过监测控制系统进行手动或自动调节，控制设备运转状态。

Description

旋转式太阳能烘干设备

技术领域

本发明旋转式太阳能烘干设备涉及的是利用太阳能为主，常规热能为备用能源对物质进行烘干的生产设备，属于太阳能、常规热能利用技术领域，适用于所有涉及对物质进行干燥的生产领域。 

背景技术

常规情况下对物质的烘干方法大都采用燃煤、燃油、电等作为烘干能源提供热能，此方法耗能大，烘干成本高，在当今常规能源短缺的情况下，越来越不适应时代的要求。而一些近年来发展起来的利用太阳能作为热源的烘干技术，也普遍存在着对太阳能的利用率低，效率不高，烘干周期长，对安装场地要求高，投资大等问题。如何充分利用太阳能，特别是如何高效利用太阳能这一取之不尽的洁净能源作为烘干能源，显得尤为迫切。 

发明内容

本发明旋转式太阳能烘干设备就是针对上述问题而提出的一种高效利用太阳能作为主要热源、常规热源为副的烘干新技术。在有阳光的情况下，本设备可单独利用太阳能工作，即利用吸热螺纹旋转管充分、高效地吸收太阳光热能，并通过旋转管转动，让管内待烘干物质上下翻动，直接与热能进行充分热交换，达到高效、快速烘干的目的。在雨天或无阳光的情况下，又可以采用常规供热方式通过风机将热风输送到旋转管内进行高效烘干，以保证全天候不间断生产作业。 

本发明所述的旋转式太阳能烘干设备由以下装置构成： 

1、吸热螺纹旋转管。       2、连接弯道管。 

3、待烘干物质输入装置。   4、气体排放处理系统。 

5、转动装置。             6、常规热能热风输入系统。 

7、监测控制系统。         8、循环输送装置。 

9、固定支架和固定座。 

本发明所述的旋转式太阳能烘干设备实施方法说明如下： 

1、本发明所述的旋转式太阳能烘干设备(图1)由一组或二组以上的太阳能烘干装置构成，而一组太阳能烘干装置由一条或二条以上吸热螺纹旋转管经上述装置按下述方法连接一起组成，管数的多少、组数的多少由需求或用途而定； 

2、吸热螺纹旋转管(图2之1)由高效太阳能吸热材料制成，管的长度、管径的大小可依据用途或需求而定，管外表可制成光滑表面，也可制作成与管内一样的波浪螺纹状，并涂上黑色高效吸热涂层；吸热螺纹旋转管管内制作成低坡度宽幅波浪螺纹状(图2之51)，波浪螺纹的作用是在旋转时让管内待烘干物质上下翻动，充分进行热交换，达到烘干目的，同时往同一方向推送待烘干物质；管的两端外表层设有钢珠槽和密封槽，钢珠槽中安装钢珠与润滑油，作用是让吸热螺纹旋转管能轻易转动，密封槽中安装防老化耐热密封胶圈，起密封作用，不让物质流出；在吸热螺纹旋转管的适当位置(如在管的偏左位置)的外表层上安装环状齿轮，用链条与传动电机连接，通过传动电机带动吸热螺纹旋转管转动； 

3、连接弯道管(图2、图3)由上下两段直管与一段弧形管相接而成，状如“U”形，分为左、右连接弯道管。直管由两个半圆管组成，以方便安装和维护；管内设密封槽与钢珠槽，与吸热螺纹旋转管的相应部分刚好吻合，使两者接合后吸热螺纹旋转管能在密封状态下在传动电机的带动下轻易旋转。左弧形管的上方分别设有气体出口管接口和测温仪，下端管内分两层，内层是一管内锥形输送管(图4之26)，小口端刚好可以伸入吸热螺纹旋转管内，让被烘干物质可以顺畅通入其内；外层与直管相接作保护、固定用；管身中下部位设一可打开的透明监测维护窗口，通过此窗口可观察管内的运行情况和对异常情况进行维修；右弧形管内、外结构与左弧形管内、外结构基本一样，只是少了测温仪和气体输出口，只在其上设一常规能源供热输入管接口，以提供常规热能，应对特别的生产需求；变形弧形管是弧形管的一种变化，不同之处在于 管的下端直接制作成圆锥形输出接口(图4之38)。 

4、待烘干物质输入装置可设计成两类，对于粒状、粉状、小块状且没粘性或低粘性的物料(如五谷类)可采用锥形筒(图1之7)从高处向下直接输入到吸热螺纹旋转管内，物料通过吸热螺纹旋转管转动的作用在管内翻动移动，进行烘干；对于有粘性或湿度大的物质(如含固率达到50％左右的污泥)，可采用锥形筒结合螺旋输送管组成输送装置(图5)输入，待烘干物质首先经锥形筒进入到螺旋输送管，在管内螺旋叶片转动的推动作用下把物质送进吸热螺纹旋转管内进行烘干。 

5、物质在烘干过程中会产生大量含水分高的水蒸汽，这些水蒸汽可通过与连接弯道管的气体排放接口排出到气体排放处理系统中处理，对于有气味的气体可增加除味去臭装置，否则只经吸湿净化装置处理即可，处理后的热气体可循环再用，节省能源；凝固水经排水出口排出循环再用。在每个气体排放管道出口处安装控制阀门，以使能根据不同情况增大、缩小或开启、关闭气体管道出口。 

6、在每条吸热螺纹旋转管的一端相同的位置上安装环状齿轮，各吸热螺纹旋转管通过链条与传动电机连接一起构成转动装置。传动电机通过齿轮变速系统，带动各吸热螺纹旋转管一起均匀转动。转动速度的快慢，可根据烘干情况和监测控制系统进行手动或自动调整。 

7、为了应对阴雨天气、夜晚或全天候等特殊生产需要，在烘干装置上设有常规热能供应系统。用常规能源，如燃煤、燃油、生物质能、余热等加热空气，并通过风机经输入管道将热风送入吸热螺纹旋转管内进行烘干作业。在每个输入管道进口处安装控制阀门，以便能根据不同情况增大、缩小或开启、关闭供热管道进口。 

8、为了随时监测管内温度和控制旋转管的转动速度，实时掌握烘干情况，在管道的不同地方按需设置一个或多个测温仪(如可在左连接弯道管上安装)，并和控制系统、转动装置连接一起组成监测控制系统，对整套烘干设备进行监控，以保证设备正常运作。 

9、一条或多条吸热螺纹旋转管由上述装置经上述方法依次连接在一起，并安装在梯形固定支架上(支架的倾斜角度可依据实际场所、烘干 要求和安装管数而定)，即组成一组太阳能烘干装置或一套旋转式太阳能烘干设备(图1)。如实际需要，可将二组以上太阳能烘干装置通过循环输送装置连接一起，构成烘干能力更强，效果更好的多组式旋转式太阳能烘干设备。 

10、在多组式旋转式太阳能烘干设备中，经过一组太阳能烘干装置干燥后出来的物质经输出口输出到循环输送装置，由循环输送装置中的螺旋输送管倾斜向上输送到下一组太阳能烘干装置中再次进行烘干作业。循环输送装置(图6)由锥形筒输入装置、倾斜螺旋输送管、输出口连接而成。物料经锥形筒输入装置进入到倾斜螺旋输送管内，在管内螺旋叶片转动的推动作用下，向上推送物料，经出口进入到下一组太阳能烘干装置，进行再次烘干作业。 

本发明所述的旋转式太阳能烘干设备可根据需求和用途不同，由一组或二组以上太阳能烘干装置构成，灵活配置，高效利用太阳能，以用于不同规模的烘干作业。 

从上述工艺上可明显看出，本发明由于充分利用空间，在相同的场地面积下可架设多组烘干设备，大大增加吸收太阳能的表面积，从而更有效、更快速地大量吸收热能；通过旋转，让吸热螺纹旋转管更容易吸收到不同角度照射来的太阳能，提高太阳能利用率；通过旋转，让待烘干物质在吸热管内上下翻动并向前推送，同时即时地充分与热能交换，达到更快更有效的干燥目的，也达到了向前输送物质的目的，节能效果明显；烘干全过程均在密封管内进行，对待烘干物质无污染，对环境无污染，安全、卫生、环保。另一方面，本发明旋转式太阳能烘干设备不受场地所限，安装方便，组装灵活，适用于各种不同规模和各行业的烘干作业，且可以用常规能源供应热能，从而可以全天候进行烘干作业。 

本发明旋转式太阳能烘干设备通过高效利用太阳能，以太阳能作为主要热能供热，高效快速地对物质进行干燥，可节约大量的常规能源，减少环境污染，有极大的经济效益与社会效益。 

附图说明：

图1是一组太阳能烘干装置图。由吸热螺纹旋转管、连接弯道管、待烘干物质输入装置、气体处理排放系统、转动装置、常规热能热风输入系统、监测控制系统、循环输送装置、固定支架和固定座等构成。 

图2是左连接弯道管示意图。 

图3是右连接弯道管示意图。 

图4是连接弯道管分解图。内有直管分解图和弧形管、变形弧形管示意图。 

图5是待烘干物质输入装置示意图。 

图6是循环输送装置示意图。 

符号说明： 

1 吸热螺纹旋转管       2 左连接弯道管 

3 右连接弯道管         4 气体排放出口 

5 测温仪               6 出口控制阀门 

7 锥形筒输入装置       8 气体排放管道 

9 吸湿净化装置         10 排水出口 

11 除味去臭装置        12 排气出口 

13 链条装置            14 传动电机 

15 常规热能输入管道    16 常规热能输入接口 

17 入口控制阀门        18 常规热能输入装置 

19 监测控制系统        20 循环输送装置 

21 固定脚板            22 固定座 

23 固定支架            24 吸热螺纹旋转管转动示意 

25 透明监测维护窗      26 管内锥形输送管 

27 密封装置            28 钢珠转动助力装置 

29 环状齿轮装置        30 直管 

31 弧形管                32 直管上半边 

33 直管下半边            34 钢珠槽 

35 密封槽                36 固定螺丝位 

37 变形弧形管            38 圆锥形输出接口 

39 锥形筒输入装置        40 螺旋输送管 

41 电动机                42 螺旋叶片 

43 物质运送方向          44 锥形筒输装置 

45 倾斜螺旋输送管        46 电动机 

47 螺旋叶片              48 输出出口 

49 物质运送方向          50 物料输入接口 

51 低坡度宽幅波浪螺纹 

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过具体实例作详细说明： 

1、本实例以5根吸热螺纹旋转管为一组太阳能烘干装置，以两组太阳能烘干装置构成一套旋转式太阳能烘干设备，应用于含固率为45％左右的污泥深度烘干方面为例说明。 

2、如图1所示，在一梯形固定支架(由多根支架组成，图1之23)上用固定座(图1之22)安装固定好五根吸热螺纹旋转管，最上端的第一根吸热螺纹旋转管(图1之1)的一端与待烘干物质输入装置(图5)通过直管(图4之30)相接，另一端通过连接弯道管(图4)与第二根吸热螺纹旋转管相接(图2)，在连接时注意，连接弯道管的直管部分是分上、下两个半边(图4之32、33)，管内设有钢珠槽(图4之34)与密封槽(图4之35)，安装时小心排放好钢珠与润滑油、密封胶圈，使安装好后吸热螺纹旋转管能在密封状态下轻易转动，连接弯道管的下端设有管内锥形输送管(图4之26)，此管刚好可以伸进吸热螺纹旋转管内，可以让物质直接进入吸热螺纹旋转管内，防止堵塞；再通过连接弯道管相接第三、第四、第五根吸热螺纹旋转管(图3)；在第五根吸热螺 纹旋转管的出口端连接变形弧形管(图4之37)，变形弧形管的圆锥形输出接口(图4之38)再与循环输送装置的物料输入接口(图6之50)相接，经循环输送装置的输出出口(图6之48)与下一组太阳能烘干装置的锥形筒输入装置(图1之7)相接，然后再按上述步骤安装第二组太阳能烘干装置。在最后一根吸热螺纹旋转管的出口端接变形弧形管，使烘干后的物质直接输出包装待用。至此，两组太阳能烘干装置已连接一起。在所有连接接口处都配置耐热防老化密封胶垫，以使整套装置连接后处于密封状态。 

3、每组的五根吸热螺纹旋转管的同一端相同的位置上安装环状齿轮装置(图3之29)，再用链条(图1之13)与传动电机连接一起，让每根吸热螺纹旋转管在传动电机(图1之14)的带动下可以匀速转动。 

4、用管道(图1之8)连接各个连接弯道管上的气体排放出口(图2之4)，出口处安装出口控制阀门(图1之6)以控制气体的出气状态，再连接吸湿净化装置(图1之9)、除味去臭装置(图1之11)组成气体处理系统。处理后的水经排水出口(图1之10)排出循环再用；处理后的热空气也可循环再用或达标排放。 

5、把各个测温仪(图1之5)与控制系统(图1之19)、传动电机(图1之14)连接一起，组成监测控制系统。此系统可根据设定，监测管内温度，并根据实际需要手动或自动调节传动电机转速，从而控制吸热螺纹旋转管的转速，达到最佳的烘干效果。 

6、用管道(图1之15)连接各个连接弯道管上的热能输入接口(图1之16)，入口处安装入口控制阀门(图1之17)以控制常规热能的进入状态，再连接常规热能输入装置(图1之18)组成常规热能供给系统。此系统作为备用热能供应来源，以满足全天候或特殊生产需要，平常可关闭不用。 

7、经上述步骤，一套用于污泥深度烘干的旋转式太阳能烘干设备安装成型。待烘干污泥经最上端的螺旋输入装置送进吸热螺纹旋转管内，在传动电机的带动下，吸热螺纹旋转管开始旋转，污泥在管内上下翻动并向前运动，同时充分与热能交换，蒸发水分成水蒸汽，水蒸汽经 气体排放管道排出处理，在重力的作用下，污泥向下再进入第二、第三……等多条吸热螺纹旋转管内重复进行热交换，蒸发水分，达到烘干目的。经烘干后的污泥最后通过输出口输出，包装待用。 

本实例是本发明其中的一种具体实施方式，本质上仅作示例，旨在将未背离本发明要旨的变化纳入本发明的范围内，本领域的技术人员根据本发明的技术要旨进行的通常变化、适当改进和替换均包括在本发明的保护范围内。 

Claims (7)

1.一种旋转式太阳能烘干设备，其特征在于：包括吸热螺纹旋转管(1)、气体排放处理系统(4、6、8、9、10、11、12)、连接弯道管(2、3)、常规热能热风输入系统(15、16、17、18)、监测控制系统(5、14、19)、待烘干物质输入装置(7、39、40、41、42)、转动装置(13、14、29)；吸热螺纹旋转管的结构为：管内制作成低坡度波浪螺纹状，管表面制作成光滑表面或与管内螺纹配合的波浪螺纹表面，管表面均涂上吸热涂层；在一梯形固定支架(23)上用固定座(22)安装固定吸热螺纹旋转管(1)，吸热螺纹旋转管(1)的一端与待烘干物质输入装置(7、39、40、41、42)相接，另一端与连接弯道管相接或直接输出，吸热螺纹旋转管的管身的一端适当位置上安装环状齿轮(29)，环状齿轮(29)通过链条(13)与传动电机(14)相接构成转动装置，吸热螺纹旋转管旋转时，管内物质向同 一方向运动并翻动；依实际需要，由一根或二根以上吸热螺纹旋转管组成一套旋转式太阳能烘干设备，或由二根以上吸热螺纹旋转管构成一组太阳能烘干装置，再由二组以上太阳能烘干装置构成一套多组式旋转式太阳能烘干设备。 

2.根据权利要求1所述的旋转式太阳能烘干设备，其特征在于：所述的气体排放处理系统(4、6、8、9、10、11、12)是由气体排放接口、管道、除味去臭装置、吸湿净化装置构成。 

3.根据权利要求2所述的旋转式太阳能烘干设备，其特征在于：所述的连接弯道管(2、3)分为左连接弯道管和右连接弯道管两种，均由一弧形管和二根直管相接构成；所述的弧形管分为两种，一种弧形管的上端至少安装有气体排放接口或常规热能热风输入接口或测温仪三者之一，另一种弧形管的上端没有设置气体排放接口、常规热能热风输入接口或测温仪；所述两种弧形管的下端均设有管内锥形管，弧形管的管身中下部位设一可打开的透明观察维护窗；直管分半圆形上半边与下半边，管内层设钢珠助力旋转装置和密封装置。 

4.根据权利要求1所述的旋转式太阳能烘干设备，其特征在于：所述的监测控制系统是通过线路把测温仪、控制线路、传动电机连接一起构成，并根据实际所需，制作成手动或自动或手动自动两用三种规格之一的监测控制系统。 

5.根据权利要求1所述的旋转式太阳能烘干设备，其特征在于：所述的待烘干物质输入装置(7、39、40、41、42)有两种，一种是由锥形筒构成，另一种是由锥形筒和螺旋输送管构成。 

6.根据权利要求1所述的旋转式太阳能烘干设备，其特征在于：由二根以上吸 热螺纹旋转管组成一套旋转式太阳能烘干设备或一组太阳能烘干装置，两根吸热螺纹旋转管之间通过连接弯道管(2、3)连接。 

7.根据权利要求1所述的旋转式太阳能烘干设备，其特征在于：在多组式旋转式太阳能烘干设备中，两组旋转式太阳能烘干装置之间通过循环输送装置(44、45、46、47、48、49、50)连接；所述的循环输送装置由锥形筒输入装置、倾斜螺旋输送管、输出口连接而成。