CN105627700B - 热风和冷风干燥相结合的干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热风和冷风干燥相结合的干燥系统，包括太阳能温室(1)、空气冷凝器(2)、水浴除尘器(9)、热源、空气加热器(4)、烟气制冷装置、冷风机(8)，以及连接各装置的管道和管道上设置的阀门、风机；太阳能温室(1)为密封结构，空气冷凝器(2)为圆筒形结构，热源与空气加热器(4)连接，太阳能温室(1)的进气口、空气冷凝器(2)的空气出口和空气加热器(4)的出口经管道连通，太阳能温室(1)的出气口与空气冷凝器(2)的上方气箱(2.1)经管道连通，空气加热器(4)的烟气出口与烟气制冷装置连接。本发明能够针对不同的物料，完全采用太阳能和热冷风相结合的方式进行干燥，并实现了能量的多级利用，提高干燥的热效率。

Description

热风和冷风干燥相结合的干燥系统

技术领域

本发明属于利用太阳能的干燥技术，具体地是指一种热风和冷风干燥相结合的干燥系统。

背景技术

近年来全球范围内的能源危机及由此引发的能源“争夺战”在逐渐升级，同时目前以煤、石油、天然气等常规能源为主体的能源结构还在继续，但在运用过程中许多携带热能的废气被排放到大气中，既浪费了能源，又污染了环境。为此，新能源的开发，近几年得到了蓬勃的发展，但是重点都集中在工业项目和城市中，农业方面仅在太阳能暖棚上得到应用，其它方面的进展不大。

太阳能在农村也有广阔的天地，农民生活质量也需要大幅度提高，农民也需要迅速富起来。农村有很多需干燥的产品，如芒果干、圣女果干等各种果脯，水稻、小麦、玉米、黄豆、油菜、蜜饯、海藻，琼脂、茶叶、甘兰菜等农产品，海参、鲍鱼、鳗鱼、鱼翅、鱿鱼、柳叶鱼、鲐钯鱼、鳕鱼、马哈鱼及虾类、贝类、各类河鲜鱼等水产品，板鸭、肉干等风干肉食，还包括秸秆、枝桠柴、树皮、树根等农业废弃物。干燥这些农产品、水产品以及农林业生产过程中的废弃物等，能够降低这些物资和商品的储运成本，提高农村的经济效益，但如果利用传统能源，不仅成本高，而且热效率低、污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种热风和冷风干燥相结合的干燥系统，能够针对不同的物料，完全采用太阳能和热冷风相结合的方式进行干燥，并实现了能量的多级利用，提高干燥的热效率。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种热风和冷风干燥相结合的干燥系统，包括太阳能温室、空气冷凝器、水浴除尘器、热源、空气加热器、烟气制冷装置、冷风机，以及连接各装置的管道和管道上设置的阀门、风机；

所述太阳能温室为密封结构，其建筑结构为框架结构，顶面和三个受阳面由PC阳光板、钢化玻璃、有机玻璃或者FRP采光板构成，非受阳面为蓄能墙，太阳能温室的地板为混凝土多孔板，混凝土多孔板高出地面设置，其上方用于放置待干燥的物料、下方用于通风；

所述空气冷凝器为圆筒形结构，筒侧开有空气进、出口、用于空气的进出，上、下筒口分别设有气箱，两气箱通过气管束连通、用于通入待冷却气体；

所述热源与空气加热器连接，用于利用烟气对空气加热器内通入的气体进行加热；

太阳能温室的地板下方开有进气口、地板上方开有出气口，太阳能温室的进气口、空气冷凝器的空气出口和空气加热器的出口经管道连通，太阳能温室的出气口与空气冷凝器的上方气箱经管道连通，空气冷凝器的下方气箱与所述水浴除尘器相连；

所述空气加热器的烟气出口与烟气制冷装置连接，用于利用烟气热量制备冷冻水；

所述烟气制冷装置的进水口和出水口分别与冷风机的出水口和进水口连通，用于对冷风机内通入的空气进行冷却除湿。

上述技术方案中，所述太阳能温室的蓄能墙由加气混凝土和岩棉保温层砌筑外加蓄能混合砂浆构成，或者为内填蓄能混合砂浆的空心砖砌筑构成，所述蓄能混合砂浆的相变热不小于60kj/kg。

上述技术方案中，所述太阳能温室的室内表面涂有远红外反射涂料。

上述技术方案中，所述空气冷凝器及其内的气管束由钢材制成，且气管表面涂有防腐涂料。

上述技术方案中，所述热源为热风炉，在工厂和电厂则尽量采用烟气中的预热和废热。

上述技术方案中，所述烟气制冷装置为烟气溴化锂制冷机。

上述技术方案中，所述冷风机的空气出口与另一太阳能温室的进气口连通。

上述技术方案中，所述太阳能温室为微压室，压力为30000～70000Pa，优选50000Pa。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：结构优化的太阳能温室能够充分利用太阳能对物料进行预热干燥，不但节约了能量也保证了干燥质量；高位热源及空气加热器的使用，能够利用高位能进行高温强制干燥，将强制对流和辐射干燥两种干燥方式有效的结合在一起，同时利用热源的余热进行冷风干燥，实现了能量的多级利用，提高了热效率，热效率一般可达60～70％左右；整个系统可以根据不同种类物料的需求，采用热风或冷风干燥，适用范围广。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构暨工作原理示意图；

图2为图1中太阳能温室的结构示意图；

图3为图1中空气冷凝器的结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图中：1—太阳能温室(其中：1.1—PC阳光板、1.2—蓄能墙、1.3—混凝土多孔板)，2—空气冷凝器(其中：2.1—气箱，2.2—气管，2.3—冷凝器外壳)，3—热风炉，4—空气加热器，5—烟气溴化锂制冷机，6.1～6.3—水泵，7.1～7.6—风机，8—冷风机，9—水浴除尘器，10—脱水器，11—冷却塔，12—物料，13.1～13.15—阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明的一种热风和冷风干燥相结合的干燥系统，包括太阳能温室1、空气冷凝器2、水浴除尘器9、热源、空气加热器4、烟气制冷装置、冷风机8、冷却塔11、脱水器10，以及连接各装置的管道和管道上设置的阀门13.1～13.15、风机7.1～7.6。具体如下：

如图2所示，太阳能温室1根据所在地区的不同，布置的方位有区别，原则上其正面应正对太阳辐射最强的方向，在北半球一般是坐北朝南。太阳能温室1的建筑结构为框架结构，顶面和东、西、南三个受阳面由PC阳光板1.1构成。PC阳光板1.1的物理特性为：强度高(抗冲击力是玻璃的40倍，是玻璃钢的20倍)，透光率可达90％，保温性能好(是玻璃的2倍)，重量轻(是玻璃的1/5)，阻燃，不易结露。北面即非受阳面为蓄能墙1.2，蓄能墙1.2由加气混凝土和岩棉保温层砌筑外加蓄能混合砂浆构成，或者为空心砖内填蓄能混合砂浆砌筑构成。这里的蓄能混合砂浆可由施工现场的石墨粉、生物质电厂灰渣、水泥砂浆和水混合而成，相变热不小于60kj/kg。通常的太阳能建筑物或构筑物一般是三角屋脊型或拱形，本实施例优选单面大坡形顶面，能够增加太阳能受热面积。太阳能温室1的地板为混凝土多孔板1.3，混凝土多孔板1.3高出地面约一米设置，其上方用于放置待干燥的物料12，下方为通风道、用于通风。为增强蓄热效果，蓄能墙1.2内表面和混凝土多孔板1.3表面可抹一层约20mm厚的蓄能混合砂浆。太阳能温室1的东、西侧(图1中平行于纸面的两侧)各开一扇密封门，用于物料12的放置和取出，太阳能温室1不开窗，且其钢结构与PC阳光板1.1的接缝处要求密封，以保证整个太阳能温室1的密封性。太阳能温室1的室内表面涂有远红外反射涂料，使室内蓄热效果好，且温度均匀。

空气冷凝器2如图3和图4所示，冷凝器外壳2.3为圆筒形结构，筒侧开有空气进、出口、用于空气的进出，上、下筒口分别设有气箱2.1，两气箱2.1通过气管2.2束连通、用于通入待冷却气体。考虑到高温高湿气体具有一定腐蚀性，空气冷凝器2及其内的气管2.2束由钢材制成，且气管2.2表面涂有三层防腐涂料。这样，高温高湿气体在气管束2.2内高速流动，常温空气则在气管2.2束外流动，经热交换后，冷凝水排出，常温空气加热后再用于太阳能温室1中的干燥。

水浴除尘器9用于清除气体中的粉尘，效率可达99％以上。

热源可以采用常规的锅炉等，也可采用热风炉，本实施例由于主要是针对农村的农产品、农副产品和生物质燃料的干燥，所以热源优选热风炉3，因热风炉3结构简单、对燃料的要求低，且使用成本低，其烟气温度可达700～800℃，加热后的空气温度最高可超过200℃，所以非常适合本发明的应用。同时，本实施例中将热风炉3和空气加热器4连为一体，可节省占地。

本实施例中的烟气制冷装置优选烟气溴化锂制冷机5与上述热风炉3配合使用，当热风炉3排出的烟气温度超过400℃时，即可使烟气溴化锂制冷机5制备出5～7℃的冷冻水。

冷却塔11与烟气溴化锂制冷机5的冷却水管道连通，用于烟气溴化锂制冷机5的冷却。

本实施例中的冷风机8与普通暖风机的结构相似，区别在于其盘管内流动的是5～7℃的冷冻水。冷风机8的空气出口与另一太阳能温室1的进气口连通，用于该太阳能温室1内物料12的冷风干燥，该太阳能温室1的出气口连接脱水器10。

脱水器10利用冷冻水冷凝高温高湿气体，达到脱水目的。

整个干燥系统的装置连接也如图1所示，太阳能温室1的地板下方开有进气口、地板上方开有出气口，使太阳能温室内的气流方向符合热气流上升的规律，太阳能温室1的进气口、空气冷凝器2的空气出口和空气加热器4的出口经管道连通，太阳能温室1的出气口与空气冷凝器2的上方气箱2.1经管道连通，空气冷凝器2的下方气箱2.1与水浴除尘器9相连。空气加热器4的烟气出口与烟气溴化锂制冷机5的烟气入口连接，烟气溴化锂制冷机5的进水口和出水口分别与冷风机8的出水口和进水口连通，用于对冷风机8内通入的空气进行冷却除湿。由于冷风机8空气出口连接的另一太阳能温室1是利用冷风干燥，所以该太阳能温室1的地板上方为进气口、地板下方为出气口。管道上必要的地方设有阀门13.1～13.15、水泵6.1～6.3和风机7.1～7.6，用于实现不同的工况；太阳能温室1相应的位置还可设置温度表、压力计等检测仪表，由专人在控制室进行工作状态的监控和操作。

本发明的工作原理如下：

太阳能温室1预热干燥过程：

1.1)白天，在图1中上方太阳能温室1内装好待干燥的物料12后关闭密封门，使该太阳能温室1处于密闭状态；

1.2)启动风机7.1，开启阀门13.3、13.4，其它阀门和风机处于关闭状态，连续不断抽气，将太阳能温室1内的气压抽至50000Pa左右，即在此状态下，其内物料12的脱水率比在常压下增加15～20％，这样就可以更有效地利用太阳能；

1.3)当控制室的压力仪表显示太阳能温室1的室内压力为50000Pa时则关闭风机7.1，并关闭所有阀门，使室内处于密闭状态。如果室外空气渗透至室内，使室内压力升高，则当压力≥60000Pa时，重复1.2)至1.3)的操作，确保室内压力≤50000Pa，这样可以保证太阳能预热干燥的效果。

1.4)随着太阳能温室1室温的上升，当温度大于30℃时，物料12表面的水分开始蒸发。当控制室湿度仪表显示室内相对湿度≥90％时，开启风机7.1、7.2和阀门13.1、13.3、13.5、13.15，关闭其它阀门和风机，使太阳能温室内的高温高湿气体进入空气冷凝器2，被冷却的高温高湿气体和冷凝水排入水浴除尘器9，被加热的常温空气送入太阳能温室1干燥物品，干燥风速控制在2～2.5m/s左右；

1.5)当控制室的湿度仪表显示太阳能温室的室内相对湿度≤40％时，关闭所有的风机和阀门，使太阳能温室处于密闭状态，重复1.1)至1.4)操作，不断利用太阳能干燥物品。

强制冷热风干燥过程：

2.1)在开启风机7.1抽取图1上方太阳能温室1中的高温高湿气体进入空气冷凝器2,的同时，开启风机7.2抽常温空气冷却高温高湿气体，被冷却的高温高湿气体和冷凝水排入水浴除尘器9，被加热的常温空气送入太阳能温室1干燥物品，此时太阳能温室1处于强制对流加热干燥状态，风速控制在2m/s左右；同时开启风机7.3，启动热风炉3，将加热烟气送入空气加热器4，同时开启风机7.4，将常温空气送入空气加热器4。常温空气在空气加热器4中被加热成高温低湿空气(该高温低湿空气的温度可根据物料12性质确定)，高温低湿空气被送入太阳能温室1中干燥物料12，干燥后形成的高温高湿气体，由风机7.1送入空气冷凝器2，此时，风机7.1、7.2、7.3、7.4和阀门13.1、13.3、13.7、13.14、13.5处于开启状态，其它风机和阀门处于关闭状态；

2.2)高温高湿气体进入空气冷凝器2后，被冷却的气体和冷凝水送至水浴除尘器9外排；

2.3)当热风炉3运行时，空气加热器4排出的烟气温度在400℃以上，可利用该烟气中的热量进行冷风干燥。空气加热器4排出的烟气送至烟气溴化锂制冷机5，然后用水泵6.1将烟气溴化锂制冷机5产生的5～7℃冷冻水送至冷风机8，冷风机8制备出的18～25℃的干燥冷风送入图1中下方的太阳能温室1，风速控制在2～3m/s。该太阳能温室1内物料12要求的干燥温度较低。此时，除阀门13.2、13.4和13.5关闭外，其它风机和阀门均处于开启状态；

2.4)冷风与物料12接触后，湿度增大，风机7.6将湿度较高的空气送至脱水器10，经冷却除湿后外排。

本发明的核心在于利用太阳能进行了预热干燥，不但节约了能量也保证了干燥质量。同时，引进热风炉3等作为热源，配以空气加热器4和烟气溴化锂制冷机5等烟气制冷装置，可以同时作热风和冷风干燥，使烟气能量得到了充分利用，体现了能量多级使用，提高了热量使用效率和干燥的经济效益。所以其保护范围并不限于上述实施例，任何人在本发明的启示下得出的相关产品，无论在形式上还是结构上作了变化，只要是与本发明相同或相近的技术方案，均属于本发明的保护之内。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行如下各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神，例如：热风炉3由于其在结构和使用成本等方面的优势，是本发明中热源的首选，但采用锅炉等其它现有设备作为热源也能够实现本发明技术方案；类似地，也可使用其他常规烟气制冷装置代替实施例中的烟气溴化锂制冷机5；顶面和三个受阳面采用PC阳光板1.1是本发明的一个优选方案，采用性能接近的钢化玻璃、有机玻璃、FRP采光板也是可行的；太阳能温室1的顶面形状、蓄能墙1.2的材质等也可根据现场情况进行调整；空气冷凝器2也不限于采用钢材质，利用其他传热性好、耐腐蚀的材料也能够制作；太阳能温室内1的压力控制在50000Pa是兼顾了操作性、技术效果和成本因素后的选择，该压力控制在30000～70000Pa也都具有较好的效果；冷风机8排出的冷风也作为其他设备的风源，不限于本发明中的太阳能温室1等。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：包括太阳能温室(1)、空气冷凝器(2)、水浴除尘器(9)、热源、空气加热器(4)、烟气制冷装置、冷风机(8)，以及连接各装置的管道和管道上设置的阀门、风机；

所述太阳能温室(1)为密封结构，其建筑结构为框架结构，顶面和三个受阳面由PC阳光板(1.1)、钢化玻璃、有机玻璃或者FRP采光板构成，非受阳面为蓄能墙(1.2)，太阳能温室(1)的地板为混凝土多孔板(1.3)，混凝土多孔板(1.3)高出地面设置，其上方用于放置待干燥的物料(12)、下方用于通风；

所述空气冷凝器(2)为圆筒形结构，筒侧开有空气进、出口、用于空气的进出，上、下筒口分别设有气箱(2.1)，两气箱(2.1)通过气管(2.2)束连通、用于通入待冷却气体；

所述热源与空气加热器(4)连接，用于利用烟气对空气加热器(4)内通入的气体进行加热；

太阳能温室(1)的地板下方开有进气口、地板上方开有出气口，太阳能温室(1)的进气口、空气冷凝器(2)的空气出口和空气加热器(4)的出口经管道连通，太阳能温室(1)的出气口与空气冷凝器(2)的上方气箱(2.1)经管道连通，空气冷凝器(2)的下方气箱(2.1)与所述水浴除尘器(9)相连；

所述空气加热器(4)的烟气出口与烟气制冷装置连接，用于利用烟气热量制备冷冻水；

所述烟气制冷装置的进水口和出水口分别与冷风机(8)的出水口和进水口连通，用于对冷风机(8)内通入的空气进行冷却除湿。

2.根据权利要求1所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述太阳能温室(1)的蓄能墙(1.2)由加气混凝土和岩棉保温层砌筑外加蓄能混合砂浆构成，或者为内填蓄能混合砂浆材料的空心砖砌筑构成，所述蓄能混合砂浆的相变热不小于60kj/kg。

3.根据权利要求1或2所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述太阳能温室(1)的顶面为单面大坡形斜面。

4.根据权利要求1或2所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述太阳能温室(1)的室内表面涂有远红外反射涂料。

5.根据权利要求1或2所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述空气冷凝器(2)及其内的气管(2.2)束由钢材制成，且气管(2.2)表面涂有防腐涂料。

6.根据权利要求1所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述热源为热风炉(3)。

7.根据权利要求1或2或6所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述烟气制冷装置为烟气溴化锂制冷机(5)。

8.根据权利要求1或2所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述冷风机(8)的空气出口与另一太阳能温室(1)的进气口连通。

9.根据权利要求1或2所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述太阳能温室(1)为微压室，压力为30000～70000Pa。

10.根据权利要求9所述的热风和冷风干燥相结合的干燥系统，其特征在于：所述太阳能温室(1)为微压室，压力为50000Pa。