CN108800818A - 热回收式热力烘干机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热回收式热力烘干机及其控制方法，热回收式热力烘干机包括筒体、大功率风扇、第一电动机、热回收装置、电加热器、格珊、进料口、温度传感器、螺旋桨、高压等离子体发生器、水氢机、升压器、出料口、第二电动机及控制系统；热力烘干机在运行过程中，依靠水氢机自身的余热，对系统的冷风进行预热，然后通过加热器，依靠辐射与对流的作用进行热力烘干。与现有技术相比，本发明依靠水氢机自身的发电及热回收装置的利用，节省了电能，高压等离子体的出现，高压放电能够将微生物、细菌进行分解。

Description

热回收式热力烘干机及其控制方法

技术领域

本发明属于热力烘干机，涉及一种热回收烘干机，尤其涉及一种水氢机等离子体热回收式热力烘干机；同时，本发明还涉及一种热回收式热力烘干机的控制方法。

背景技术

随着我国国民经济的持续增长，人民生活水平的不断提高，人们对于生活品质要求越来越高，其中热力烘干机就是其中之一。热力烘干机的种类比较多，我们常说的比如说烘干衣服、烘干面包等。烘干机在风机的抽力作用下，外面新鲜冷空气直接通过进风口与加热器热交换后变成干燥的热空气，然后与滚筒中物品进行热交换后被排出机体，而滚筒中的物品，在干燥热空气作用下水分逐步蒸发并烘干。

由于物品中水分蒸发需要吸收和消耗热能，因此烘干机排风温度随着物品中水分减少而逐步升高。目前存在问题是加热器外露散热及机壳散热浪费大，蒸汽压力波动对能耗影响很大，同时系统内部的微生物、细菌等在一定温度下大量繁殖，对于一些物品可能存在细菌感染、腐败变质等诸多隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服上述现有技术存在的问题与缺陷而提供一种热回收式热力烘干机，增加了热回收装置、高压等离子体及格珊等，能够使腔体内部温度更加均匀，同时具有杀菌、消毒、分解微生物的作用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种热回收式热力烘干机，所述热力烘干机包括筒体、大功率风扇、第一电动机、热回收装置、电加热器、进气格珊、温度传感器、螺旋桨、高压等离子体发生器、水氢机、升压器、第二电动机、控制系统；

所述控制系统分别连接大功率风扇、第一电动机、热回收装置、电加热器、温度传感器、螺旋桨、高压等离子体发生器、水氢机、升压器、第二电动机，控制各部分的动作；

所述筒体与第二电动机相连，第二电动机通过旋转带动筒体转动；所述第一电动机与大功率风扇相连，带动大功率风扇转动，筒体设有待烘干物的进口、出口，筒体内部、进口与出口之间设置高压等离子体发生器；所述电加热器与进气格珊相连；

所述水氢机包括甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、气泵，甲醇水重整制氢装置、气泵分别连接氢燃料电池；甲醇水重整制氢装置利用甲醇水重整制得氢气，将氢气输送至氢燃料电池，气泵将含氧气体泵入氢燃料电池；氢燃料电池利用氢气及氧气发生氧化还原反应发电，同时生成水；

所述水氢机控制系统包括制氢控制电路、氢发电控制电路，制氢控制电路连接甲醇水重整制氢装置，氢发电控制电路分别连接氢燃料电池、气泵；所述主控部分分别连接制氢控制电路、氢发电控制电路；

所述热回收装置包括尾气排放接收管路、设置于尾气排放接收管路的电磁阀及温度传感器，尾气排放接收管路分别连接甲醇水重整制氢装置的尾气排放口、烘干机筒体的内壁，尾气排放接收管路将甲醇水重整制氢装置的尾气排放口排出的300～600℃的高温尾气烘干机筒体内进行热量交换，对筒体进行加热；

所述筒体包括两个部分，第一部分为电加热部分，第二部分为尾气加热部分；第一部分包括若干电加热子区域，电加热器包括若干电加热丝，电加热子区域内设有电加热丝；尾气加热部分包括若干尾气加热子区域，尾气加热子区域的内侧设有加热流道，各尾气加热子区域的加热流道相互连接，同时与热回收装置的尾气排放接收管路连接；各电加热子区域、各尾气加热子区域交错设置；

所述电加热器放置在热回收装置后侧，冷风经过热回收装置的预热，进入电热器进行加热；

所述进气格珊放置在加热器一侧，通过进气格珊将预热、加热的气流均匀分散到筒体内部；

所述等离子体发生器放置连接升压器，通过升压器的作用，将产生的电弧放电在筒体内。

作为本发明的一种优选方案，所述等离子体发生器的电弧放电发生在等离子体发生器的垂直端面上。

作为本发明的一种优选方案，所述筒体外侧包裹石棉丝保温层，避免筒体内部的热量散失。

一种上述热回收式热力烘干机的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1、首次启动水氢机，甲醇水重整制氢装置开始制氢，尾气的温度在300～600℃，通入热回收装置进行筒体的预热，将制得氢气输送到燃料电池的阳极；

步骤S2、通过控制系统将气泵打开，往燃料电池发电系统的阴极泵入空气，在质子交换膜上发生氧化还原反应；根据一定的控制策略，此时空气的输送量大于氢气的输送量，保证输送的氢气全部消耗掉；

步骤S3、燃料电池发电系统在质子交换膜上产生的电量，通过DCDC与电气盒的整流整压再分配原则，将电量按需求分配给各部件使用；

步骤S4、燃料电池发电系统在质子交换膜上产生电量的同时，产生大量的热，进入热回收装置进行系统的再次预热；通过第一电动机带动的散热风扇将筒体内部的物料进行烘干；

步骤S5、物料在进入筒体中部时，启动等离子体放电装置，将物料表面的细菌、微生物全部分解掉，物料在出料口流出，如此反复进行。

一种热回收式热力烘干机，所述热力烘干机包括筒体、水氢机、电动机、控制系统；

所述控制系统分别连接水氢机、电动机，控制各部分的动作；所述筒体与电动机相连，电动机通过旋转带动筒体转动；

所述水氢机包括甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、气泵，甲醇水重整制氢装置、气泵分别连接氢燃料电池；甲醇水重整制氢装置利用甲醇水重整制得氢气，将氢气输送至氢燃料电池，气泵将含氧气体泵入氢燃料电池；氢燃料电池利用氢气及氧气发生氧化还原反应发电，同时生成水；

所述热回收装置包括尾气排放接收管路、设置于尾气排放接收管路的电磁阀及温度传感器，尾气排放接收管路分别连接甲醇水重整制氢装置的尾气排放口、烘干机筒体的内壁，尾气排放接收管路将甲醇水重整制氢装置的尾气排放口排出的300～600℃的高温尾气烘干机筒体内进行热量交换，对筒体进行加热；

所述筒体包括若干尾气加热子区域，尾气加热子区域的内侧设有加热流道，各尾气加热子区域的加热流道相互连接，同时与热回收装置的尾气排放接收管路连接。

与现有技术相比，热力烘干机在运行过程中，甲醇水重整制氢装置利用甲醇水重整制得氢气，将氢气输送到氢燃料电池，气泵将含氧气体泵入氢燃料电池；氢燃料电池利用氢气及氧气发生氧化还原反应发电，生成水，解决了使用交流电或原油的污染问题，符合国家节能环保的要求，同时电化学反应后产生大量的热，通过热交换装置，水氢机水路出水口与烘干机筒体内进行第一次的热量交换，水氢机中尾气中300～600℃的高温余气经高温气体收集装置收集后作为高温热源与烘干机筒体内进行第二次的热量交换，整个循环通过冷冻液将热量再次分配，将烘干机筒体内部的冷空气进行一定的预热，使能量的使用效率提高了俩倍以上。燃料电池产生的电能供给整个系统使用，同时通过燃料电池系统的余热对系统的冷风进行预热，然后通过加热器，依靠辐射与对流的作用进行热力烘干，对于温度的波动，靠高压等离子体电弧放电进行一定的补偿，同时杀菌、分解微生物，既节能环保，又安全健康。

本发明的热回收式热力烘干机对其外壳进行了防护与保温，避免了部分的浪费，同时利用水氢机的余热对冷空气进行一定的预热处理，节省了电量；烘干机在停机或高温运行的状态下，会滋生不同的细菌与微生物，等离子体发生器能利用自身的辉光放电将微生物及细菌分解掉，避免了物品的细菌感染及腐败变质等诸多隐患，具有一定的创新实用性。

附图说明

图1为本发明热回收式热力烘干机的结构示意图。

图2为本发明的散气格珊。

图3为本发明热回收式热力烘干机的工作原理图。

图4为本发明热回收式热力烘干机筒体的结构示意图。

图5为本发明热回收式热力烘干机筒体的结构示意图。

附图标注如下：

1、筒体 2、大功率风扇

3、第一电动机 4、热回收装置

5、物料 6、进料口

7、电加热器 8、进气格珊

9、螺旋桨 10、等离子放电装置

11、第二电动机 12、水泵

13、出料口 14、前置温度传感器

15、总控台(含控制系统) 16、电源升压器

17、DCDC 18、保温层

19、后置温度传感器 20、水氢机

21、气泵 22、甲醇水重整制氢装置

23、氢燃料电池

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1、图2，本发明叙述了一种热力烘干机包括筒体1、大功率交流风扇2、第一电动机3、热回收装置4、电加热器7、格珊8、进料口6、温度传感器14、19、螺旋桨9、高压等离子体发生器10、水氢机20(包括气泵21、甲醇水重整制氢装置22、氢燃料电池23)、升压器16、DCDC17(也可以只设置在水氢机内)、出料口13、水泵12、第二电动机11及控制系统15。

所述热力烘干机的筒体1与第一电动机3相连，第一电动机3与散热风扇2相连，筒体1内部连接物料的进口6、出口13，筒体1内部中间位置连接等离子装置10；所述散热风扇2的后边连接筒体2内部的热回收装置4；所述热回收装置4与电加热器7相连；所述电加热器7与散气格珊8相连；所述筒体1的旋转与第二电动机11相连。

所述水氢机20包括甲醇水重整制氢装置22、氢燃料电池23、气泵21，甲醇水重整制氢装置22连接氢燃料电池23；甲醇水重整制氢装置22利用甲醇水重整制得氢气，将氢气输送至氢燃料电池23，气泵21将含氧气体泵入氢燃料电池23；氢燃料电池23利用氢气及氧气发生氧化还原反应发电。

水氢机的基本组成是本领域技术人员可以根据本申请人的相关专利能基本实现的(如四件授权的实用新型专利：中国专利CN201210339912.2，一种利用甲醇水制备氢气的系统及方法；中国专利CN201310578035.9，即时制氢发电系统及方法；中国专利CN201310520538.0,一种即时制氢发电系统及方法；中国专利CN201410621689.X，甲醇水制氢系统的重整器、甲醇水制氢系统及制氢方法)，这里不做赘述。

图3所示，甲醇水重整制氢装置22开始制氢，尾气的温度在300～600℃，通入热回收装置4进行筒体的预热，将制得氢气输送到燃料电池的阳极。同时通过控制系统15将气泵21打开，往燃料电池发电系统的阴极泵入空气，在质子交换膜上发生氧化还原反应；根据一定的控制策略，此时空气的输送量大于氢气的输送量，保证输送的氢气全部消耗掉。燃料电池发电系统在质子交换膜上产生的电量，通过DCDC17与电气盒的整流整压再分配原则，将电量按需求分配给各部件使用。燃料电池发电系统在质子交换膜上产生电量的同时，产生大量的热，进入热回收装置4进行系统的再次预热。通过第一电动机3带动的散热风扇2将筒体1内部的物料5进行烘干。物料5在进入筒体1中部时，启动等离子体放电装置10，将物料5表面的细菌、微生物全部分解掉，物料在出料口流出。

如图1所示，物料5通过进料口6进入带有保温层18的筒体1内部，在筒体第二电动机11的带动下，筒体1进行旋转，为了物料的均匀性，在螺旋桨9(设置于筒体1内壁的导流片)的作用下反复搅拌，同时需要筒体1内部的高温，大功率风扇2在第一电动机3的带动下高速旋转，流经热量回收装置4，进行一定的预热处理，然后流经电加热器7，将风量加热到合适的温度，在进气格珊8处将风量进行均匀扩散，进入筒体1内部，与之进行对流和辐射散热，将物料5中的水分蒸发，带到系统外部。在筒体的前端有一个温度传感器14，检测筒体1内部的温度，在一定的温度下，将高压等离子发生器10打开，进行辉光放电，一方面对热量进行补充，同时对于物料内部的微生物、细菌等利用瞬间高压放电分解掉，保证了物料的本身特性，在出口处经过温度传感器13的检测作用，在合适的温度下，将物料5排出系统外部；系统在运行的过程中，甲醇水重整制氢装置利用甲醇水重整制得氢气，将氢气输送到氢燃料电池，气泵将含氧气体泵入氢燃料电池；氢燃料电池利用氢气及氧气发生氧化还原反应发电，生成水，产生电能；水氢机20水路出水口与烘干机筒体1内进行第一次的热量交换，水氢机20中尾气中300～600℃的高温余气经高温气体收集装置收集后作为高温热源与烘干机筒体内进行第二次的热量交换，对筒体进行预热。整个过程中发电来源于水氢机20自身的电化学反应，水氢机20的主控部分分别连接甲醇水重整制氢装置，氢发电控制电路分别连接氢燃料电池、气泵，通过DCDC17的整流与整压的调节，通过总控台15，高压升压器16，进行系统的整体协调运行。

本发明还揭示一种上述热回收式热力烘干机的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1、首次启动水氢机，甲醇水重整制氢装置开始制氢，尾气的温度在300～600℃，通入热回收装置进行筒体的预热，将制得氢气输送到燃料电池的阳极；

步骤S2、通过控制系统将气泵打开，往燃料电池发电系统的阴极泵入空气，在质子交换膜上发生氧化还原反应；根据一定的控制策略，此时空气的输送量大于氢气的输送量，保证输送的氢气全部消耗掉；

步骤S3、燃料电池发电系统在质子交换膜上产生的电量，通过DCDC与电气盒的整流整压再分配原则，将电量按需求分配给各部件使用；

步骤S4、燃料电池发电系统在质子交换膜上产生电量的同时，产生大量的热，进入热回收装置进行系统的再次预热；通过第一电动机带动的散热风扇将筒体内部的物料进行烘干；

步骤S5、物料在进入筒体中部时，启动等离子体放电装置，将物料表面的细菌、微生物全部分解掉，物料在出料口流出，如此反复进行。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，如图1所示，以植物种子热力烘干为例进行一定的说明。植物种子经进料口6，在筒体1内部经过螺旋桨9的均匀搅拌，同时冷风经热量回收装置4、电加热器7加热到一定的温度，经进气格珊8将均匀的热气流送入筒体1内部进行对流及辐射换热，从而将种子烘干，然后流经等离子体发生器10，在两个极板之间进行辉光放电，瞬间的高压电将种子表面的微生物及细菌分解掉，使种子再次发芽时减少了种子人工进行杀菌消毒的过程，同时也激发了种子内部酶的活性，从而提高了种子的发芽率。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述热回收装置包括尾气排放接收管路、设置于尾气排放接收管路的电磁阀及温度传感器，尾气排放接收管路分别连接甲醇水重整制氢装置的尾气排放口、烘干机筒体的内壁，尾气排放接收管路将甲醇水重整制氢装置的尾气排放口排出的300～600℃的高温尾气烘干机筒体内进行热量交换，对筒体进行加热。

请参阅图4、图5，所述筒体包括两个部分，第一部分为电加热部分，第二部分为尾气加热部分；第一部分包括若干电加热子区域101，电加热器包括若干电加热丝，电加热子区域101内设有电加热丝；尾气加热部分包括若干尾气加热子区域102，尾气加热子区域102的内侧设有加热流道(即内壁为中空结构，通过隔板形成流道)，各尾气加热子区域102的加热流道通过流通管路103相互连接，同时与热回收装置4的尾气排放接收管路连接；各电加热子区域101、各尾气加热子区域102交错设置。

实施例四

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述热力烘干机仅包括筒体、水氢机、电动机、控制系统。

所述控制系统分别连接水氢机、电动机，控制各部分的动作；所述筒体与电动机相连，电动机通过旋转带动筒体转动。

所述热回收装置包括尾气排放接收管路、设置于尾气排放接收管路的电磁阀及温度传感器，尾气排放接收管路分别连接甲醇水重整制氢装置的尾气排放口、烘干机筒体的内壁，尾气排放接收管路将甲醇水重整制氢装置的尾气排放口排出的300～600℃的高温尾气烘干机筒体内进行热量交换，对筒体进行加热。

所述筒体包括若干尾气加热子区域，尾气加热子区域的内侧设有加热流道，各尾气加热子区域的加热流道相互连接，同时与热回收装置的尾气排放接收管路连接。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (5)

1.一种热回收式热力烘干机，其特征在于，所述热力烘干机包括筒体、大功率风扇、第一电动机、热回收装置、电加热器、进气格珊、温度传感器、螺旋桨、高压等离子体发生器、水氢机、升压器、第二电动机、控制系统；

所述控制系统分别连接大功率风扇、第一电动机、热回收装置、电加热器、温度传感器、螺旋桨、高压等离子体发生器、水氢机、升压器、第二电动机，控制各部分的动作；

所述筒体与第二电动机相连，第二电动机通过旋转带动筒体转动；所述第一电动机与大功率风扇相连，带动大功率风扇转动，筒体设有待烘干物的进口、出口，筒体内部、进口与出口之间设置高压等离子体发生器；所述电加热器与进气格珊相连；

所述水氢机包括甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、气泵，甲醇水重整制氢装置、气泵分别连接氢燃料电池；甲醇水重整制氢装置利用甲醇水重整制得氢气，将氢气输送至氢燃料电池，气泵将含氧气体泵入氢燃料电池；氢燃料电池利用氢气及氧气发生氧化还原反应发电，同时生成水；

所述水氢机控制系统包括制氢控制电路、氢发电控制电路，制氢控制电路连接甲醇水重整制氢装置，氢发电控制电路分别连接氢燃料电池、气泵；所述主控部分分别连接制氢控制电路、氢发电控制电路；

所述热回收装置包括尾气排放接收管路、设置于尾气排放接收管路的电磁阀及温度传感器，尾气排放接收管路分别连接甲醇水重整制氢装置的尾气排放口、烘干机筒体的内壁，尾气排放接收管路将甲醇水重整制氢装置的尾气排放口排出的300～600℃的高温尾气烘干机筒体内进行热量交换，对筒体进行加热；

所述筒体包括两个部分，第一部分为电加热部分，第二部分为尾气加热部分；第一部分包括若干电加热子区域，电加热器包括若干电加热丝，电加热子区域内设有电加热丝；尾气加热部分包括若干尾气加热子区域，尾气加热子区域的内侧设有加热流道，各尾气加热子区域的加热流道相互连接，同时与热回收装置的尾气排放接收管路连接；各电加热子区域、各尾气加热子区域交错设置；

所述电加热器放置在热回收装置后侧，冷风经过热回收装置的预热，进入电热器进行加热；

所述进气格珊放置在加热器一侧，通过进气格珊将预热、加热的气流均匀分散到筒体内部；

所述高压等离子体发生器放置连接升压器，通过升压器的作用，将产生的电弧放电在筒体内。

2.根据权利要求1所述的热回收式热力烘干机，其特征在于：

所述等离子体发生器的电弧放电发生在等离子体发生器的垂直端面上。

3.根据权利要求1所述的热回收式热力烘干机，其特征在于：

所述筒体外侧包裹石棉丝保温层，避免筒体内部的热量散失。

4.一种热回收式热力烘干机，其特征在于，所述热力烘干机包括筒体、水氢机、电动机、控制系统；

所述控制系统分别连接水氢机、电动机，控制各部分的动作；所述筒体与电动机相连，电动机通过旋转带动筒体转动；

所述水氢机包括甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、气泵，甲醇水重整制氢装置、气泵分别连接氢燃料电池；甲醇水重整制氢装置利用甲醇水重整制得氢气，将氢气输送至氢燃料电池，气泵将含氧气体泵入氢燃料电池；氢燃料电池利用氢气及氧气发生氧化还原反应发电，同时生成水；

所述热回收装置包括尾气排放接收管路、设置于尾气排放接收管路的电磁阀及温度传感器，尾气排放接收管路分别连接甲醇水重整制氢装置的尾气排放口、烘干机筒体的内壁，尾气排放接收管路将甲醇水重整制氢装置的尾气排放口排出的300～600℃的高温尾气烘干机筒体内进行热量交换，对筒体进行加热；

所述筒体包括若干尾气加热子区域，尾气加热子区域的内侧设有加热流道，各尾气加热子区域的加热流道相互连接，同时与热回收装置的尾气排放接收管路连接。

5.一种权利要求1至3之一所述热回收式热力烘干机的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1、首次启动水氢机，甲醇水重整制氢装置开始制氢，尾气的温度在300～600℃，通入热回收装置进行筒体的预热，将制得氢气输送到燃料电池的阳极；

步骤S2、通过控制系统将气泵打开，往燃料电池发电系统的阴极泵入空气，在质子交换膜上发生氧化还原反应；根据一定的控制策略，此时空气的输送量大于氢气的输送量，保证输送的氢气全部消耗掉；

步骤S3、燃料电池发电系统在质子交换膜上产生的电量，通过DCDC与电气盒的整流整压再分配原则，将电量按需求分配给各部件使用；

步骤S4、燃料电池发电系统在质子交换膜上产生电量的同时，产生大量的热，进入热回收装置进行系统的再次预热；通过第一电动机带动的散热风扇将筒体内部的物料进行烘干；

步骤S5、物料在进入筒体中部时，启动等离子体放电装置，将物料表面的细菌、微生物全部分解掉，物料在出料口流出，如此反复进行。