CN107356091A - 一种多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，包括热泵系统、干燥部分、与干燥部分相连通的干燥介质流入通道和流出通道，流入通道的输入端与所述流出通道的输出端连通，构成一供干燥介质循环的回路；干燥部分包括有两个或两个以上的干燥间；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；冷凝器均设置在所述流入通道内，至少一个蒸发器设置在所述流出通道内；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。

Description

一种多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置

技术领域

本发明涉及干燥热泵设计技术领域，尤其涉及一种多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置。

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

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、干燥装置出风粉尘排放污染大气环境

干燥过程中，含湿物料里大量粒径比较小的颗粒物在脱水之后，密度降低，与含湿物料主体的紧密型联结难以维系，在干燥气流的裹挟下，脱离主体飞扬起来，成为粉尘；

以谷物烘干为例，潮湿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；

三、以高温空气为介质实施干燥加快了含湿物料的氧化

含湿物料中的无机成分与有机成分，大部分都属于金属类、盐类、碳氢类、高分子类，大多数都能够与氧结合，被氧化；在含有氧气的高温气氛中，氧化的速度更快。

一些热敏性生物类含湿物料，在高温和有氧条件下，还会出现生物活性降低甚至灭活；

例如谷物在高温有氧条件下烘干，不仅碎米率提高，而且由于高温氧化还造成米面的色感差、口感差、营养性能变差；烟叶在高温有氧条件下烘干，不仅烟叶的光泽、纹理变差，而且烟叶里的香料成分大量氧化挥发散失，烟叶的品质等级下降。

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只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，包括热泵系统、干燥部分、与干燥部分相连通的流入通道和流出通道，所述流入通道的输入端与所述流出通道的输出端连通，构成一供干燥介质循环的回路；

所述干燥部分包括有两个或两个以上的干燥间；

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流入通道内，至少一个蒸发器设置在所述流出通道内；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，所述干燥介质采用氮气等无氧气体。

较佳地，供干燥介质循环的回路上设置有氮气等无氧气体注入装置，用于向所述循环回路内注入无氧气体，排出其内的空气；

所述无氧气体注入装置包括有装有无氧气体的压力容器、输送管路，所述输送管路一端连接所述压力容器，另一端连接到所述流入通道的输入端上。

较佳地，所述输送管路连接所述流入通道的一端上设置有降压装置。

较佳地，所述流入通道的输入端与所述流出通道的输出通道之间设置有第一风口，所述流出通道的输出端的侧壁上开设有与外界连通的第二风口；所述第一风口、第二风口上设置有旋转风门；

所述旋转风门旋转，打开所述第二风口、关闭所述第一风口，或者关闭所述第一风口、打开所述第二风口。

较佳地，所述第二风口处设置有检测装置；还包括有控制装置，所述控制装置连接所述检测装置和所述旋转风门，当所述检测装置监测到没有氧气时，反馈给所述控制装置，所述控制装置控制旋转风门旋转，关闭所述第二风口、打开所述打开第一风口。

较佳地，两个或两个以上的所述干燥间并联，所述流入通道的输出端连接有一分配管，由所述流入通道输出的干燥介质通过所述分配管流过各个所述干燥间；

两个或两个以上的干燥间还通过一汇总管与所述流出通道的输入端连接，由各个所述干燥间流出的干燥介质通过所述汇总管汇总流入到所述流出通道内。

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。

本发明提供的一种多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置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、本发明包括有两个或两个以上并联的干燥间，实现了一个大型热泵机组同时拖动多个干燥间的“一拖多”的运行模式，与物料干燥产业化商业化、干燥机大型化自动化的发展趋势相契合，并且相对于“一拖一”模式，大量地节约了风机、电控箱、除尘过滤设备等的设置，在降低投资的同时，还提高了设备的运行效率；

2、本发明采用多级热泵机组模块，实现了干燥介质的梯级加热以及热量梯级回收，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，大幅度提高了各套热泵系统的制热功率和制热能效比，从而大幅度提高了整机的制热功率和制热能效比；

3、本发明采用气流闭路循环，热泵机组的蒸发器组的翅片上的冷凝水水膜，吸附溶解了干燥装置出风中的粉尘，粉尘与冷凝水混合之后排入下水道，彻底解决了干燥装置含尘出风对环境大气的影响；

4、本发明采用无氧气体作为干燥介质，含湿物料在没有氧气的高温氛围中烘干，氧化过程被抑制，所烘干的物料原汁原味，烘干品质极好。

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只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一中多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置在将其内部空气换成无氧气体时的示意图；

图3为本发明实施例二中多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置的结构示意图；

图4为本发明实施例二中干燥间的结构示意图；

图5为本发明实施例二中烘干小车的结构示意图；

图6为本发明实施例二中托盘的结构示意图；

图7为本发明实施例三中多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置的结构示意图；

图8为本发明实施例三种干燥间的结构示意图。

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只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，包括热泵系统、干燥部分、与干燥部分相连通的流入通道和流出通道，流入通道的输入端与所述流出通道的输出端连通，构成一供干燥介质循环的回路；干燥部分包括有两个或两个以上的干燥间；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；冷凝器均设置在所述流入通道内，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。

该烘干装置烘干的工作原理是：

用于干燥的介质进入流入通道中，流经冷凝器组被梯级加热成高温干燥的介质，然后被注入到干燥部分的各个干燥间内，与干燥间的被干燥物进行湿热交换之后，降温放出显热，推动被干燥物内的水分蒸发汽化，混合成暖湿介质，从各干燥间排出；由各干燥间排出的暖湿介质，汇合起来排送到流出通道中，流经蒸发器组被梯级降温放出显热，并深度除湿滤除水分，成为低温饱和介质；由流出通道排出的低温饱和介质在被输送到流入通道内，被冷凝器组加热呈高温干燥的介质，其干燥吸湿能力获得再生，开始下一个循环；如此循环往复，直至被干燥物烘干。

其中，干燥间的设置数量可根据具体情况进行调整，可以只有两个，也可以为3、4、5、6……，此处不做限制，且多个干燥间呈并联关系。干燥间的具体结构形式本发明也不做限制，可根据被干燥物来进行调整，例如可以为干燥塔，可以为干燥房屋等。

其中，热泵系统包括的热泵机组的组数可根据具体情况来进行调整，此处不做限制。

本发明提供的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，具有以下优点：

1、本发明包括有两个或两个以上并联的干燥间，实现了一个大型热泵机组同时拖动多个干燥间的“一拖多”的运行模式，与物料干燥产业化商业化、干燥机大型化自动化的发展趋势相契合，并且相对于“一拖一”模式，大量地节约了风机、电控箱、除尘过滤设备等的设置，在降低投资的同时，还提高了设备的运行效率；

2、本发明采用多级热泵机组模块，实现了干燥介质的梯级加热以及热量梯级回收，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，大幅度提高了各套热泵系统的制热功率和制热能效比，从而大幅度提高了整机的制热功率和制热能效比；

3、本发明采用气流闭路循环，热泵机组的蒸发器组的翅片上的冷凝水水膜，吸附溶解了干燥装置出风中的粉尘，粉尘与冷凝水混合之后排入下水道，彻底解决了干燥装置含尘出风对环境大气的影响。

下面就具体实施例作进一步的说明：

实施例1

参照图1-2，在本实施例中，干燥部分包括有五个干燥间(3a、3b、3c、3d、3e)，五个干燥间(3a、3b、3c、3d、3e)相并联，输入端与流入通道1的输出端连通，输出端与流出通道2的输入端连通。具体的，流入通道1的输出端连接有一分配管8，由流入通道1输出的干燥介质通过分配管8流入到五个并联的干燥间(3a、3b、3c、3d、3e)内；五个干燥间(3a、3b、3c、3d、3e)的输出端连接到汇总管9上，由五个干燥间排出的介质汇总到汇总管9内，并由汇总管9输送到流出通道2内。

当然，在其他实施例也可以只设置有两个或三个干燥间等，此处不做限制。

在本实施例中，干燥间为一干燥塔结构，主要用来干燥谷物等，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换面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，干燥塔内布置有干燥段，干燥介质水平穿过干燥段，对经过干燥段的被干燥物进行干燥。

当然，在其他实施例中，干燥间也可以为其他结构形式，此处不做限制。

在本实施例中，干燥介质采用无氧气体，无氧气体具体可以为氮气、二氧化碳气等等惰性气体，此处不做限制。本发明采用无氧气体作为干燥介质，含湿物料在没有氧气的高温氛围中烘干，氧化过程被抑制，所烘干的物料原汁原味，烘干品质极好。

进一步的，供干燥介质循环的回路上设置有无氧气体注入装置，用于向循环回路内注入无氧气体，排出其内的空气。具体的，无氧气体注入装置包括有装有无氧气体的压力容器13、输送管路14，输送管路14一端连接压力容器13，另一端连接到流入通道1的输入端上；输送管路14连接流入通道1的一端上设置有降压装置，用于使得无氧气体顺利充入到流入通道1内。

进一步的，流入通道1的输入端与流出通道2的输出通道之间设置有第一风口16，流出通道2的输出端的侧壁上开设有与外界连通的第二风口17；第一风口16、第二风口17上设置有旋转风门17；旋转风门12旋转，打开第二风口17、关闭第一风口16，或者关闭第一风口16、打开第二风口17。

进一步的，第二风口17处设置有检测装置；无氧气体注入装置还包括有控制装置，控制装置连接检测装置、旋转风门12以及压力容器13，当检测装置监测到无氧气体时，反馈给控制装置，控制装置控制旋转风门12旋转，关闭第二风口、打开第一风口，以及关闭压力容器13。

在烘干装置运行开始前，需要将密闭干燥系统内部的含氧空气置换成无氧气体，过程具体如下：

(1)如图2中所示，运行旋转风门，是旋转风门12旋转至第一风口16处，封闭第一风口16，同时打开了第二风口17，将干燥系统在运行时的气流闭路循环的通道关闭，同时将通往环境大气的通道打开；

(2)打开贮存无氧气体的压力容器13管路上的减压阀和开关，通过输送管路14向流入通道内部注入无氧气体；

(3)无氧气体沿着流入通道1→分配管8→干燥间→汇总管9→流出通道2，向前推进，将含氧空气顺次赶出干燥系统；

(4)当第二风口17处的检测装置检测到无氧气体，无氧气体置换含氧空气的过程结束；启动旋转风门12，关闭第二风口17，打开第一风口16，构成封闭的循环干燥系统。

在本实施例中，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，热泵系统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部分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的输出端开始向干燥间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内，无氧气体在风机10、11的作用下进入流入通1内。无氧气体进入到流入通道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，无氧气体被梯级加热成高温空气；高温空气被输入到干燥间内，与干燥间内的被干燥物进行热湿交换；对被干燥物进行干燥后的含湿高温无氧气体输出进入到流出通道2内；含湿高温无氧气体进入流出通道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，含湿高温空无氧气体放出热量，蒸发器5c、5b、5a实现余热梯级回收，含湿高温无氧气体经过蒸发器5c、5b、5a时，冷凝析出水分；滤出水分的低温饱和无氧气体在风机的作用下，再次被送到流入通道1内，被干燥物的无氧干燥持续进行，直至烘干完成。

当然，在其他实施例中热泵系统也可包括两个或者四个热泵机组等，此处不做限制，蒸发器组也可不全部位于流出通道内，也可只有一个蒸发器位于流出通道2内，此处不做限制。

实施例2

参照图3-6，本实施例是在实施例1基础上进行的修改。

在本实施例中，该烘干装置包括有三个干燥间18，三个干燥间18并联。

在本实施例中，干燥间为一干燥房，用于烘干枸杞、葡萄、大枣、辣椒等等。

具体的，如图4-6中所示，干燥房内布置有多个烘干小车19；每个烘干小车19分为向下两层烘干空间1901、1902，烘干空间1901、1902左右敞开，使得烘干空间1901、1902形成一可供干燥介质流过的通道；烘干空间(1901、1902)内布置有多个托盘20，托盘20水平设置，通过烘干空间内侧壁上的支架1903实现安装，多个托盘20自上而下顺序间隔排列；其中，托盘20底部为一网板结构，便于相邻托盘20之间空气的流通，从而提高干燥效果。

将被干燥物(枸杞、葡萄、大枣、辣椒等)均匀铺到托盘20上，再将托盘20插入到烘干小车19的上下烘干空间内；再将多个烘干小车19推入到烘干房内，多个烘干小车19左右排成一排，且紧挨在一起，多个烘干小车的上层烘干空间1901构成一条供干燥介质流过的上通道1801，多个烘干小车的下层烘干空间1902构成一条供干燥介质流过的下通道1802；

烘干房一侧上下还设置有进口1903和出口1804，来自分配管8的高温干燥介质，自进口1803进入到上通道1801内，干燥介质自右向左顺序掠过小车上层放置的被干燥物；流到干燥房的另一侧后转弯进入到下通道1802内，干燥介质再自左向右顺序掠过小车下层放置的被干燥物，最后从出口1804排出。干燥介质行进过程中连续降温放热，推进被干燥物的水分蒸发成水蒸气，与干燥介质混合最后从出口1804排如到汇总管9内。

实施例3

参照图7-8，本实施例是在实施例1基础上进行的修改。

在本实施例中，该烘干装置包括有三个干燥间21，三个干燥间21并联。

在本实施例中，干燥间为一烤烟房，用于烘干烟叶等产品。

具体的，如图8中所示，烤烟房包括有上下顺序设置有的上风包2101、烟叶悬挂空间2105和下风包2102；上风包2101的一侧布置有进口2103，下风包2102的一侧布置有出口2104，且进口2103、出口2104位于同侧；烟叶悬挂空间2105内悬挂有至少一层的烟叶层，例如图8中所示布置有三层烟叶层。

烟叶烘干过程如下：

来自分配管8的高温干燥的介质自烤烟房右上方的进风口2103，进入烟叶上方的上风包2101，扩散、减速，动压头转化为静压头，推动干燥介质自上而下流过3层烟叶层，降温放热，使烟叶水分吸热蒸发成为水蒸汽，水蒸汽与介质混合成为暖湿介质进入烟叶下方的下风包2102，在下风包2102汇聚之后从烤烟房右下方出风口2104排入到汇总管9内。

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 (9)

1.一种多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，其特征在于，包括热泵系统、干燥部分、与干燥部分相连通的干燥介质流入通道和流出通道，所述流入通道的输入端与所述流出通道的输出端连通，构成一供干燥介质循环的回路；

所述干燥部分包括有两个或两个以上的干燥间；

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通道内，至少一个蒸发器设置在所述流出通道内；其中，所有热泵机组内的冷凝器自所述干燥介质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介质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。

2.根据权利要求1所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，其特征在于，所述干燥介质采用氮气等无氧气体。

3.根据权利要求1所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，其特征在于，供干燥介质循环的回路上设置有无氧气体注入装置，用于向所述循环回路内注入无氧气体，排出其内的空气；

所述无氧气体注入装置包括有装有无氧气体的压力容器、输送管路，所述输送管路一端连接所述压力容器，另一端连接到所述流入通道的输入端上。

4.根据权利要求3所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，其特征在于，所述输送管路连接所述流入通道的一端上设置有降压装置。

5.根据权利要求3所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，其特征在于，所述流入通道的输入端与所述流出通道的输出通道之间设置有第一风口，所述流出通道的输出端的侧壁上开设有与外界连通的第二风口；所述第一风口、第二风口上设置有旋转风门；

所述旋转风门旋转，打开所述第二风口、关闭所述第一风口，或者关闭所述第一风口、打开所述第二风口。

6.根据权利要求5所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，其特征在于，所述第二风口处设置有检测装置；还包括有控制装置，所述控制装置连接所述检测装置和所述旋转风门，当所述检测装置监测到没有氧气时，反馈给所述控制装置，所述控制装置控制旋转风门旋转，关闭所述第二风口、打开所述打开第一风口。

7.根据权利要求1所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，其特征在于，两个或两个以上的所述干燥间并联，所述流入通道的输出端连接有一分配管，由所述流入通道输出的干燥介质通过所述分配管流过各个所述干燥间；

两个或两个以上的干燥间还通过一汇总管与所述流出通道的输入端连接，由各个所述干燥间流出的干燥介质通过所述汇总管汇总流入到所述流出通道内。

8.根据权利要求1所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，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流出通道内。

9.根据权利要求8所述的多只干燥机与热泵机组联合设置的烘干装置，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。