CN107356090A - 一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，包括干燥部分、用于产生干燥介质的热泵系统、与干燥部分相连通的干燥介质流入通道和流出通道；流入通道与流出通道首尾连通，干燥部分与流入通道、流出通道构成一供干燥介质循环的回路；干燥部分包括有至少一个干燥间，每个干燥间内布置有至少两个干燥段，两个或两个以上的干燥段顺序间隔开来设置，且相邻干燥段之间的空间形成缓苏段；来自流入通道内的干燥介质流过干燥段；被干燥物经过干燥段进行干燥，然后进入到缓苏段中进行缓苏后，再进入到下一个干燥段进行干燥。本发明通过多个加热干燥段缓苏段的设置，降低了干燥作业温度，大幅提高了热泵机组的制热能效比，并且彻底消除了干燥装置出风对环境的粉尘污染。

Description

一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统

技术领域

本发明涉及干燥热泵设计技术领域，尤其涉及一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统。

背景技术

将热泵运用于含湿物料例如潮湿谷物的中低温干燥，具有鲜明的节能环保的特点，已经引起了热工技术领域和社会各界的高度关注。相当多的热泵空调企业，试水谷物热泵干燥，木材热泵干燥，烟叶、大枣、枸杞、葡萄、黑木耳、中草药等等农产品热泵干燥，米粉、面条、海产品、腌腊制品等等食物制品热泵干燥，取得了不俗的业绩。

但是，热泵用于谷物干燥，还存在着如下关键技术问题：

一、制取高温空气将使热泵制热能效比大幅降低

通常，为了提高干燥强度和干燥效率，采取提高干燥装置进风温度的做法，也就是通过提高干燥空气的温度来提高干燥空气的焓值、降低干燥空气的相对湿度，从而提高干燥空气对含湿物料的加热能力和吸湿能力；

但是，如果不是采用燃煤热风炉等等化石热源，而是采用热泵作为干燥热风的热源，那么，提高干燥装置进风温度以提高干燥空气对含湿物料的加热能力和吸湿能力的做法，就是“杀敌一千自损八百”，甚至“杀敌八百自损一千”，技术上、经济上都得不偿失。

从下面的美国complan(谷轮)压缩机在不同蒸发温度与不同冷凝温度下的制热量测试报告中，可以得到如下关于热泵制热特性的重要结论：热泵系统的循环温升(冷凝温度-蒸发温度)决定制热能效比，并且循环温升与制热能效比负相关。

在下表中，H-制热量，P-输入功率；系统过冷度SC＝8℃，回气过热度SH＝11℃。

请看上述美国complan公司ZWKSE压缩机测试报告中的三个典型工况：

①循环温升10℃(冷凝温度25℃蒸发温度15℃)工况

在冷凝温度25℃蒸发温度15℃工况下，热泵系统的循环温升为10℃(冷凝温度25℃-蒸发温度15℃)，热泵机组的制热能效比(制热功率/电机功率)高达13860W/1427W＝9.7；如果加上风机电功率等因素，制热能效比也将达到7左右的水平；

②循环温升60℃(冷凝温度65℃蒸发温度5℃)工况

在冷凝温度65℃蒸发温度5℃工况下，循环温升为60℃，热泵机组的制热能效比降低到9774W/3187W＝3.1，而这3187W只是压缩机的电功率，如果加上风机电功率以及蒸发器将出现反转化霜系统不制热等等因素，全程制热能效比将降低到接近于2的水平；

③循环温升95℃(冷凝温度65℃蒸发温度-30℃)工况

在冷凝温度65℃蒸发温度-30℃工况下，循环温升达到95℃，热泵机组的制热能效比只有4315W/2853W＝1.52，而这2853W只是压缩机的电功率，如果加上风机电功率以及蒸发器反转化霜系统不制热等等因素，全程制热能效比将降低到接近于1的水平，热泵的节能特性丧失殆尽。

上述美国complan公司ZWKSE压缩机测试报告表明：

热泵制热能效比，与热泵系统的循环温升(冷凝温度-蒸发温度)成负相关关系；循环温升越低，制热能效比越高；循环温升越高，制热能效比越低，并且循环温升每扩大10℃，制热能效比降低20％左右；当循环温升达到60℃以上，热泵机组的经济性将会很差。

二、高温干燥降低了谷物的品质

采用高温干燥气流来干燥含湿物料例如潮湿谷物，就是利用高温干燥气流加热潮湿谷物，推动潮湿谷物中水分吸热汽化逸出，高温干燥空气降温所放出的显热，变成了潮湿谷物水分汽化的相变潜热。

但是，这种干燥空气降温放热以推动潮湿谷物水分汽化的“热湿交换”，主要发生在潮湿谷物的表面和浅层；在潮湿谷物的表面和浅层失去水分之后，谷物内部与表面的含水率的差距扩大，形成“内湿外干”的湿度梯度，推动水分自谷物内部向表面扩散，直到谷物内外的含水率接近或达到新的平衡，这一谷物内部水分的迁移过程被称之为“缓苏”；这一个谷物缓苏过程，实现水分自谷物内部向表面扩散，是为下一个热风干燥阶段到来所做的准备。

显然，进入干燥装置的空气温度越高，就越有利于提高干燥空气对含湿物料例如潮湿谷物的加热效果、推动谷物表面和浅层水分的快速吸热汽化、促进谷物内部与谷物表面含水率差距的快速扩大、形成谷物“内湿外干”的大台阶的水分梯度，含湿物料的干燥效果也就越好；

但是，就谷物干燥而言，过高温度的干燥空气，将使潮湿谷物的表面和浅层快速深度失水，内湿外干的水分梯度快速扩大；过高温度的干燥空气，造成谷物内外温度和含水率的严重不平衡，致使谷物出现裂纹甚至碎裂，降低谷物的生物活性，降低谷物的口感和品质。

三、干燥装置出风粉尘排放污染大气环境

干燥过程中，谷物自身携带的和裹挟的谷毛、谷衣和泥土粉尘，在干燥装置中被干燥热风脱去水分之后，变得轻盈、稀松，肆意脱离谷物主体，随着干燥装置的出风排入大气环境，成为大气污染物的重要来源。

发明内容

针对现有技术中干燥系统存在的问题，本发明提供了一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，包括干燥部分、用于产生干燥介质的热泵系统、与干燥部分相连通的干燥介质流入通道和流出通道；所述流入通道与所述流出通道首尾连通，所述干燥部分与所述干燥介质流入通道、流出通道构成一供干燥介质循环的回路；

所述干燥部分包括有至少一个干燥间，每个所述干燥间内布置有至少两个干燥段，两个或两个以上的干燥段顺序间隔开来设置，且相邻干燥段之间的空间形成缓苏段；来自所述流入通道内的干燥介质流过所述干燥段；

被干燥物经过所述干燥段进行干燥，然后进入到所述缓苏段中进行缓苏后，再进入到下一个干燥段进行干燥。

较佳地，所述干燥段包括至少一个干燥组，每个干燥组上设置有一个干燥通道，所述干燥通道垂直于所述被干燥物的流动方向；所述干燥通道的两侧形成两干燥段子模块，所述被干燥物位于所述干燥段子模块内，所述干燥介质进入所述干燥通道内后流经两侧的干燥段子模块，对干燥段子模块内的被干燥物干燥后，流出干燥段。

较佳地，所述干燥段子模块上有干燥介质流入流出的侧壁均由网板构成，且所述网板上的网孔的尺寸小于所述被干燥物的尺寸。

较佳地，所述干燥通道的末端呈封闭状态。

较佳地，当所述干燥段包括有两个或两个以上的干燥组时，相邻干燥组之间留有流出通道，流出通道朝向干燥介质的流入通道一侧呈封闭状态。

较佳地，所述热泵系统至少包括有两套热泵机组，每套热泵机组均包括有相连的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器；所述冷凝器均设置在干燥介质所述流入干燥间通道内，至少一个蒸发器设置在所述干燥介质流出干燥间通道内；

其中，所有热泵机组内的冷凝器自所述流入通道的进口开始向所述干燥间顺序排列设置，其每套相对应的且位于所述流出通道内的蒸发器自所述流出通道的出口开始向所述干燥间顺序排列设置。

较佳地，所述热泵系统包括有三套热泵机组，三套所述热泵机组的蒸发器均位于所述流出通道内。

较佳地，各所述冷凝器到所述干燥间之间的位置远近顺序，与其对应组的蒸发器到干燥间的位置远近顺序一致。

较佳地，所述干燥部分包括有两个或两个以上相并联的所述干燥间，由所述流入通道过来的干燥介质被分配给各个干燥间进行干燥，干燥完成后再汇聚输送到所述流出通道中。

较佳地，所述干燥介质为承载热量并且传递热量能够直接地或间接地加热含湿物料推动含湿物料中水分蒸发的介质，所述干燥介质采用空气或氮气或二氧化碳或其他惰性气体。

本发明提供的一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、多个加热干燥段缓苏段的设置，提高了干燥部分的干燥生产强度；

2、多个加热干燥段缓苏段的设置，降低了干燥部分所需干燥热风的进风温度，从而大幅提高了热泵机组的制热能效比；

3、多段加热干燥段缓苏段与多级热泵机组的联合设置，在“多个加热干燥段缓苏段的设置降低了干燥部分所需干燥热风的进风温度从而大幅提高了热泵机组的制热能效比”的基础之上，采用热量梯级回收干燥用新风梯级加热热泵机组模块，再一次大幅降低了各套热泵系统自身的冷凝器与蒸发器之间的循环温升、压差和压缩比，再一次大幅度提高了各套热泵系统的制热功率和制热能效比；

4、多个干燥段缓苏段与热泵机组的联合设置，降低了干燥空气的温度，防止了“过高温度的干燥空气造成热敏性含湿物料例如谷物出现裂纹甚至碎裂，降低热敏性含湿物料的生物活性和品质”的问题，提高了热敏性含湿物料的干燥品质；

5、采用气流闭路循环技术，干燥部分的出风没有对环境大气排放，完全解决了干燥机含尘出风对环境排放的问题，真正实现了干燥粉尘零排放；

6、多个干燥机的“一拖多”的运行模式，与谷物干燥产业化商业化、谷物干燥机大型化自动化的发展趋势相契合，并且大量地节约风机、电控箱、除尘过滤设备等等，在降低投资的同时，还提高了设备的运行效率。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明实施例一中多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一中干燥间的横向截面示意图；

图3为本发明实施例一中热泵制热循环图；

图4为本发明实施例二中多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统的结构示意图；

图5为本发明实施例二中干燥介质梯级升温与余热梯级回收温差示意图；

图6为本发明实施例三中多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统的结构示意图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

本发明提供了一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，包括干燥部分、用于产生干燥介质的热泵系统、与干燥部分相连通的流入通道和流出通道；流入通道与流出通道首尾连通，干燥部分与流入通道、流出通道构成一供干燥介质循环的回路；干燥部分包括有至少一个干燥间，每个干燥间内布置有至少两个干燥段，两个或两个以上的干燥段顺序间隔开来设置，且相邻干燥段之间的空间形成缓苏段；来自流入通道内的干燥介质流过干燥段；被干燥物经过干燥段进行干燥，然后进入到缓苏段中进行缓苏后，再进入到下一个干燥段进行干燥。

其中，干燥间的设置数目，干燥间内的缓苏段、干燥段的设置数目均可根据具体情况来进行调整，此处不做限制。

本发明将干燥间划分成多个间隔设置的缓苏段和干燥段，一个干燥段配置一个缓苏段，一个干燥段加一个缓苏段构成一个烘干“子周期”；多个烘干“子周期”首尾相连，组成1个完整的烘干流程；在干燥间里含湿物料的一个完整烘干流程中，干燥介质(通常为高温干燥空气)对含湿物料进行多次加热和多次缓苏。

干燥段中，干燥介质降温放热以推动潮湿被干燥物水分汽化以实现“热湿交换”，热湿交换主要发生在被干燥物的表面和浅层；当被干燥物流出干燥段进入之后的缓苏段时，由于被干燥物的表面和浅层在干燥段已经失去了部分水分，被干燥物的内部与表面的含水率的差距扩大，形成“内湿外干”的湿度梯度，这个湿度梯度推动水分自被干燥物内部向表面扩散，直到被干燥物内外的含水率接近或达到新的平衡，这就是“缓苏”；这一个被干燥物缓苏过程，实现水分自被干燥物内部向表面扩散，是为下一个热风干燥阶段到来所做的准备。

本发明采用“多次加热多次缓苏”技术，代替现有技术中干燥装置(例如传统谷物干燥机)的“一次加热一次缓苏”，通过干燥空气对含湿物料进行多次加热和多次缓苏，通过缩短每一个“加热干燥+缓苏”子周期的时间长度、空间长度和提高“加热干燥+缓苏”子周期重复的频度，降低烘干装置对干燥气流的温度需求(例如将干燥气流温度从70℃降低到50℃)，同时提高了含湿物料干燥的速度和强度。而且，多次加热多次缓苏的设置，降低了干燥部分所需干燥热风的进风温度，契合了“热泵制热能效比与热泵系统的循环温升(冷凝温度-蒸发温度)成负相关关系，循环温升每降低10℃，制热能效比提高20％以上”的热泵运行逻辑，从而大幅提高了热泵机组的制热能效比。

另外，该干燥系统采用气流闭路循环技术，干燥机出风没有对环境大气排放，完全杜绝了对环境的污染。

下面就具体实施例作进一步的说明：

实施例1

参照图1-3，在本实施例中，干燥部分包括有一个干燥间3，当然在其他实施例中，干燥部分也可包括有多个干燥间，此处不做限制。

在本实施例中，参照图1，干燥间为一干燥塔结构，在其右侧设置有一提升机将干燥塔底部的被干燥物连续不断的输送到干燥塔的顶部，使得被干燥物从干燥塔顶部向下运动直至干燥塔的底部，如此循环往复直至被干燥物烘干。

其中，干燥塔内自上而下布置有三个干燥段302，三个干燥段302间隔开来设置，相邻干燥段302之间的干燥塔部分形成了缓苏段301；在干燥塔内的一次循环中，被干燥物经过最上端的干燥段后，在干燥段里被干燥物表面的水分被高温干燥空气加热蒸发出来；然后，被干燥物进入“缓苏段”，实现水分自被干燥物内部向表面扩散，为下一次加热干燥阶段的到来做准备。

本实施例通过三个干燥段、三个缓苏段的设置，大大提高了干燥生产强度。

当然，在其他实施例中干燥间的结构形式并不局限于以上所述的干燥塔结构，可根据被干燥物品来进行相应的调整，此处不做限制。

在本实施例中，三个干燥段302的干燥介质处于并联关系，流入通道1的输入端通过一输入分配管8向三个干燥段302输送干燥介质，三个干燥段302的输出端通过一输出收集管9以及管路10与流出通道2连通，由三个干燥段302排出的干燥介质经由输出收集管9、管路10汇总到流出通道2内。

当然，在其他实施例中，也可只设置有两个干燥段302，也可设置有三个以上的干燥段，可根据具体需要进行调整，此处不做限制。

参照图2，在本实施例中，干燥段302包括至少一个干燥组，每个干燥组上设置有一个干燥通道3022，干燥通道3022垂直于被干燥物的流动方向，在本实施例中被干燥物的流动方向为竖向，因此，干燥通道3022水平设置。干燥通道3022的两侧形成两干燥段子模块3021，被干燥物流经干燥段子模块3021内，干燥介质进入干燥通道3022内后流经两侧的干燥段子模块3021，对干燥段子模块3021内的被干燥物干燥后，流出干燥段302。

其中，干燥段子模块上有干燥介质流入流出的侧壁均由网板构成，即干燥通道两侧的干燥段子模块的侧壁，以及与该侧壁相对的另一侧壁均由网板构成；网板具体可以为一金属网板，金属网板上布满可供干燥介质流过的网孔，网孔的尺寸小于被干燥物的尺寸，以防止被干燥物的泄露。

其中，干燥通道3022的末端呈封闭状态，以防止干燥介质直接穿过干燥通道3022后排出，以保证干燥介质穿过干燥段子模块内的被干燥物，提高干燥效率。

进一步的，在本实施例中，如图2中所示，干燥段包括有两个干燥组，用于加强干燥效果；而且，相邻干燥组之间留有流通通道3024，以供干燥介质流出；流通通道3024朝向干燥介质的流入通道一侧呈封闭状态，以防止干燥介质直接从该流通通道3024穿过干燥段。

本实施例对干燥段进行以上的结构设计，将干燥段划分成了多个干燥段子模块，从而使得干燥介质更成分的与被干燥物接触，有利于提高干燥强度。其中关于干燥子模块的设置数量可根据具体需要进行调整，也可以为两个以上，此处不做限制。

在本实施例中，热泵系统包括一组热泵机组，热泵机组由相连的压缩机7、冷凝器4、节流阀6和蒸发器5组成；自压缩机7出来的被加压后的高温制冷剂气体，流经冷凝器4的管道，实现放热降温，高温制冷剂气体冷凝液化经节流阀6降压成低压的制冷剂液体输入到蒸发器5的管道内，吸收热量蒸发成为低压制冷剂气体；压缩机再对由蒸发器过来的低压制冷剂气体进行加压后，输送给冷凝器，从而形成一完整的制冷剂循环。

其中，冷凝器4设置在干燥介质流入通道1内，蒸发器5设置在流出通道中。流入通道1和流出通道2内还均设置有风机11、12，用于整个闭合系统内干燥介质的循环流通。干燥介质在风机的作用下，流过流入通道1，经过冷凝器被加热成低相对湿度的具有干燥能力的干燥介质，然后输送到干燥部分内对被干燥物进行干燥，带走水分，再流入到流出通道2内经过蒸发器5被降温除湿滤出水分，回到通道2内。

本发明提供的干燥系统为一闭路循环系统，干燥介质为承载热量并且传递热量能够直接地或间接地加热含湿物料推动含湿物料中水分蒸发的介质，在本实施例中干燥介质直接采用空气；当然，在其他实施例中，干燥介质也可采用氮气或二氧化碳等，此处不做限制。

再参照图3，为本实施例提供的干燥系统在LgP-h图上的热泵制热循环路径中，对于同样的蒸发温度(对应于蒸发压力P1)，降低冷凝温度，也就是降低对应的冷凝压力(冷凝压力自P2降低到P2，)，就降低了热泵机组的循环温升，就降低了制冷剂气体的压缩功(压缩功由(h5-h1)降低到(h2-h1))，这就是降低了压缩机的电功率；同时，还扩大了单位质量制冷剂在蒸发器的吸热量(吸热量由(h1-h6)扩大到(h1-h3))；这就使得热泵机组的制热能效比(制热功率/电机功率)得到大幅提高。

实施例2

本实施例是在实施1基础上进行的改进。

在本实施例中，热泵系统至少包括有两套热泵机组，每套热泵机组均包括有相连的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器；冷凝器均设置在流入通道内，至少一个蒸发器设置在流出通道内；其中，热泵机组内的冷凝器自流入通道的进口开始向干燥间顺序排列设置，其每套相对应的且位于流出通道内的蒸发器自流出通道的出口开始向干燥间顺序排列设置。

本实施例将传统的一步式大温差大功率热泵余热回收，改造为多梯级多台阶小温差热泵式余热回收，使载有水蒸汽等余热的流体介质在蒸发器外侧的流体通道中被连续小幅降温放热即实现余热梯级回收利用；使干燥介质(例如空气)在冷凝器外侧的流体通道中被连续小幅度加热升温即实现干燥介质的梯级加热。本发明大幅降低了各套热泵系统自身的冷凝器与蒸发器之间的温差、压差和压缩比，大幅度提高了各套热泵系统的能效比，从而大幅提高了由多套热泵系统组成的整个热泵机组的能效比，并且大幅度改善了压缩机组的工况。

其中，热泵机组的组数此处不做限制，可以为三组、四组等，以下以三组热泵机组为例进行说明。

具体的，参照图4，在本实施例中该热泵系统包括有三组热泵机组，每组热泵机组均包括有冷凝器(4a、4b、4c)、蒸发器(5a、5b、5c)、压缩机(7a、7b、7c)和节流阀(6a、6b、6c)，冷凝器和蒸发器内的管道相连并与压缩机形成一供制冷剂流经的循环通道，制冷剂自压缩机开始依次流经冷凝器和蒸发器内的管道，节流阀设置冷凝器与蒸发器之间的管道上。自压缩机出来的被加压后的高温制冷剂气体，流经冷凝器的管道，实现放热降温，高温制冷剂气体冷凝液化经节流阀降压成低压的制冷剂液体输入到蒸发器的管道内，吸收热量蒸发成为低压制冷剂气体；压缩机再对由蒸发器过来的低压制冷剂气体进行加压后，输送给冷凝器，从而形成一完整的制冷剂循环。

在本实施例中，三组热泵机组的冷凝器4a、4b、4c均设置在流入通道1内，蒸发器5a、5b、5c均设置在流出通道2内。其中，三组热泵机组内的冷凝器4a、4b、4c自流入通道1的进口一侧开始向干燥间3的一侧顺序排列设置(即4a→4b→4c)，同时每组相对应的蒸发器5a、5b、5c自流出通道2的出口一侧开始向干燥间3的一侧顺序排列设置(即5a→5b→5c)。冷凝器4a、4b、4c之间间隔开一定距离，蒸发器5a、5b、5c之间也间隔开一定距离；较优的，各所述冷凝器到干燥间之间的位置远近顺序，与其对应组的蒸发器到干燥间的位置远近顺序一致。

被干燥物置于干燥间3内，干燥介质(以空气为例来进行说明)在风机11的作用下从流入通道的进口进入到流入通道1内。干燥介质空气进入到流入通道1后，依次经过冷凝器4a、4b、4c，吸收冷凝器内制冷剂气体冷凝放出的热量，干燥介质空气被梯级加热成高温空气；高温空气被输入到干燥间3内，对干燥间3内的被干燥物进行干燥；对被干燥物进行干燥后的含湿高温空气输出进入到流出通道2内；含湿高温空气进入流出通道2内后，依次流经蒸发器5c、5b、5a，与蒸发器内的制冷剂液体进行热交换，含湿高温空气放出热量，蒸发器5c、5b、5a实现余热梯级回收；含湿高温空气经过蒸发器5c、5b、5a时，冷凝析出水分。

由3级热泵组成的热泵机组，冷凝器组生产的干燥热风温度在50℃左右；热泵机组3个冷凝器的制冷剂气体冷凝温度分别在40/50/60℃附近，3个蒸发温度分别在10/15/20℃附近，这3级热泵的循环温升分别在30/35/40℃附近，热泵制热能效比比较高，可以达到6倍以上；

再参照图5，为本实施例中空气梯级升温与余热梯级回收温差示意图：

通过蒸发器5a将其外侧的流入通道1中的处于温度台阶最高位置(≥t3)的那部分空气热量，用压缩机7a输送给冷凝器4a，用于冷凝器4a外侧的流出通道2中的处于温度台阶最高位置T2的那部分空气的加热，使之温度上升到T3；

通过蒸发器5b使其外侧的流入通道1中的处于温度台阶次高位置(t3→t2)的那部分空气热量，用压缩机7b输送给冷凝器4b，用于冷凝器4b外侧的流出通道2中的处于温度台阶次高位置T1的那部分空气的加热，使之温度上升到T2；

通过蒸发器5c使其外侧的流入通道1中的处于温度台阶最低位置(t2→t1)的那部分空气热量，用压缩机7c输送给压缩机4c，用于压缩机4c外侧的流出通道2中的处于温度台阶最低位置(≤T1)的那部分空气的加热，使之温度上升到T1；

上述这种余热梯级回收干燥介质梯级升温热泵机组的冷凝器蒸发器工作温差的主体是T3-t3、T2-t2、T1-t1，明显小于一步式大温差大功率热泵余热回收的对应值；因为一步式大温差大功率热泵的冷凝温度＞T3、蒸发温度＜t1，冷凝器蒸发器工作温差的主体＝T3-t1。

本发明提供的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，采取多梯级多台阶小温差热泵式余热回收，使载有水蒸汽等余热的流体介质在蒸发器外侧的流出通道2中被连续小幅降温除湿放热实现余热梯级回收利用；使干燥介质(例如空气)在冷凝器外侧的流体通道中被连续小幅度加热升温实现干燥介质的梯级加热；由于本发明在“多次加热多次缓苏的设置降低了干燥部分所需干燥热风的进风温度从而大幅提高了热泵机组的制热能效比”的基础上，再次采用“余热梯级回收干燥介质梯级升温”技术，与一步式大功率单级热泵干燥机组相比，再一次大幅降低了各套热泵系统自身的冷凝器与蒸发器之间的温差、压差和压缩比，大幅度提高了各套热泵系统的能效比，从而大幅提高了由多套热泵系统组成的整个热泵机组的能效比，并且大幅度改善了压缩机组的工况。

在本实施例，干燥间3的具体结构形式参照实施例1中的描述；另外，在本实施例中干燥间3的设置数量并不局限于图3中所示，也可设置有两个或两个以上，此处不做限制。

综上，本实施例提供的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，存在以下有益效果：

①多个加热干燥段缓苏段的设置，提高了干燥部分的干燥生产强度；

②多个加热干燥段缓苏段的设置，降低了干燥部分(干燥塔)所需干燥热风的进风温度，契合了“热泵制热能效比与热泵系统的循环温升(冷凝温度-蒸发温度)成负相关关系，循环温升每降低10℃，制热能效比提高20％以上”的热泵运行逻辑，从而大幅提高了热泵机组的制热能效比；

③多段加热干燥段缓苏段与多级热泵机组的联合设置，在“多个加热干燥段缓苏段的设置降低了干燥部分(干燥塔)所需干燥热风的进风温度从而大幅提高了热泵机组的制热能效比”的基础之上，本发明的多级热泵机组模块，再对多段干燥部分的出风(载有大量水蒸汽的与干燥部分进风“等焓”的暖湿空气)进行热量梯级回收利用，对干燥用新风进行梯级多台阶小温差冷凝器加热，再一次大幅降低了各套热泵系统自身的冷凝器与蒸发器之间的循环温升、压差和压缩比，再一次大幅度提高了各套热泵系统的能效比，从而再一次大幅提高了由多套热泵系统组成的整个热泵机组的能效比，并且大幅度降低了压缩机的排气温度，大幅度改善了压缩机组的工况；

④多个干燥段缓苏段与热泵机组的联合设置，降低了干燥空气的温度，防止了“过高温度的干燥空气造成热敏性含湿物料例如谷物出现裂纹甚至碎裂，降低热敏性含湿物料的生物活性和品质”的问题，提高了热敏性含湿物料的干燥品质；

⑤采用气流闭路循环技术，干燥机出风没有对环境大气排放；同时，蒸发器翅片上的冷凝水水膜，吸附溶解了回风空气中的粉尘，彻底解决了干燥装置出风中的粉尘对大气环境的污染问题。

实施例3

本实施例实现实施例1或实施例2的基础上进行的改进。

在本实施例中，干燥部分包括有两个或两个以上相并联的干燥间，由流入通道1过来的干燥介质被分配给各个干燥间进行干燥，干燥完成后再汇聚从流出通道2排出。

本实施例提供的干燥系统采用一个大型热泵机组同时拖动多个干燥机的“一拖多”的运行模式，与谷物干燥产业化商业化、谷物干燥机大型化自动化的发展趋势相契合，并且大量地节约风机、电控箱、除尘过滤设备等等，在降低投资的同时，还提高了设备的运行效率。

具体的，参照图6，在本实施例中，干燥部分包括有5个并联的干燥间(3a、3b、3c、3d、3e)，由流入通道1输送过来的干燥介质通过一总分配管13输送到各个干燥间内，各个干燥间内输出的干燥介质也由一总汇总管14送回到流出通道内。

当然，在其他实施例中，干燥部分也可只包括有两个干燥间，也可包括有3个等，此处不做限制。

在本实施例中，热泵系统包括有四套热泵机组，每组热泵机组均包括有冷凝器(4a、4b、4c、4d)、蒸发器(5a、5b、5c、5d)、压缩机(7a、7b、7c、7d)和节流阀(6a、6b、6c、6d)。

其中，三个蒸发器(5a、5b、5c)位于留出通道2内，另外一个蒸发器5d位于外部空气内，且位于外部环境空气内的蒸发器5d与之同组的冷凝器位于远离干燥部分的一端上。同时，位于外界环境中的蒸发器5d的一侧还增设有一风机15，用于加强空气流过蒸发器5d。

本实施例将其中一个蒸发器5d布置在外部环境空气内，系统启动后，蒸发器5d从环境空气中采集热量，用于对热量梯级回收热泵系统的能量补充；特别是在启动初期，向整个尚处于低温状态的干燥系统，提高温位，促进热量梯级回收干燥用新风梯级加热系统加快进入高热负荷的运行状态；另外，三个蒸发器(5a、5b、5c)，对干燥部分的湿出风进行热量梯级回收，以提高水蒸汽的滤除比例，尽可能减少水蒸汽返回冷凝器组和干燥机，以防止降低干燥效果。

其中，四个冷凝器(4a、4b、4c、4d)均位于流入通道1内，对干燥介质(以空气为例)进行梯级加热，冷凝器组生产的干燥热风温度在50℃左右；热泵机组4个冷凝器的制冷剂气体冷凝温度分别在30/40/50/60℃附近，4个蒸发器(包括新风蒸发器)蒸发温度分别在5/10/15/20℃附近，这4级热泵的循环温升分别在25/30/35/40℃附近，热泵制热能效比比较高，可以达到6倍以上。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，包括干燥部分、用于产生干燥介质的热泵系统、与干燥部分相连通的干燥介质流入通道和流出通道；所述流入通道与所述流出通道首尾连通，所述干燥部分与所述流入通道、流出通道构成一供干燥介质循环的回路；

所述干燥部分包括有至少一个干燥间，每个所述干燥间内布置有至少两个干燥段，两个或两个以上的干燥段顺序间隔开来设置，且相邻干燥段之间的空间形成缓苏段；来自所述流入通道内的干燥介质流过所述干燥段；

被干燥物经过所述干燥段进行干燥，然后进入到所述缓苏段中进行缓苏后，再进入到下一个干燥段进行干燥。

2.根据权利要求1所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，所述干燥段包括至少一个干燥组，每个干燥组上设置有一个干燥通道，所述干燥通道垂直于所述被干燥物的流动方向；所述干燥通道的两侧形成两干燥段子模块，所述被干燥物位于所述干燥段子模块内，所述干燥介质进入所述干燥通道内后流经两侧的干燥段子模块，对干燥段子模块内的被干燥物干燥后，流出干燥段。

3.根据权利要求2所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，所述干燥段子模块上有干燥介质流入流出的侧壁均由网板构成，且所述网板上的网孔的尺寸小于所述被干燥物的尺寸。

4.根据权利要求2所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，所述干燥通道的末端呈封闭状态。

5.根据权利要求2所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，当所述干燥段包括有两个或两个以上的干燥组时，相邻干燥组之间留有干燥介质流出通道，流出通道朝向干燥介质的流入通道一侧呈封闭状态。

6.根据权利要求1所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，所述热泵系统至少包括有两套热泵机组，每套热泵机组均包括有相连的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器；所述冷凝器均设置在所述干燥介质流入干燥间的通道内，至少一个蒸发器设置在所述干燥介质流出干燥间的通道内；

其中，所有热泵机组内的冷凝器自所述干燥间流入通道的进口开始向所述干燥间顺序排列设置，其每套相对应的且位于所述干燥间流出通道内的蒸发器自所述流出通道的出口开始向所述干燥间顺序排列设置。

7.据权利要求1所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，所述热泵系统包括有三套热泵机组，三套所述热泵机组的蒸发器均位于所述干燥间的流出通道内。

8.据权利要求6或7所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，各所述冷凝器到所述干燥间之间的位置远近顺序，与其对应组的蒸发器到干燥间的位置远近顺序一致。

9.据权利要求1所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，所述干燥部分包括有两个或两个以上相并联的所述干燥间，由所述流入通道过来的干燥介质被分配给各个干燥间进行干燥，干燥完成后再汇聚输送到所述流出通道中。

10.据权利要求1所述的多段加热多段缓苏烘干的气流闭路循环热泵干燥系统，其特征在于，所述干燥介质为承载热量并且传递热量能够直接地或间接地加热含湿物料推动含湿物料中水分蒸发的介质，所述干燥介质采用空气或氮气或二氧化碳或其它惰性气体。