CN114739122A - 基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机 - Google Patents

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CN114739122A CN202210438145.4A CN202210438145A CN114739122A CN 114739122 A CN114739122 A CN 114739122A CN 202210438145 A CN202210438145 A CN 202210438145A CN 114739122 A CN114739122 A CN 114739122A
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吴惠昌
游兆延
高学梅
王申莹
王建楠
张会娟
刘敏基
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Abstract

本发明公开了一种基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，包括固定架、进料组件、干燥组件以及送风组件；干燥组件包括流化床与微波发射组件；流化床具有干燥室与送风室；微波发射装置向干燥室输出微波能，使粮食籽粒快速加热并使其内部的水分快速迁移至表面，送风组件将新鲜空气送入送风室，气流穿过冲孔板进入干燥室后，与被干燥物料接触，快速带走物料表面的水分。干燥过程中物料在干燥组件、提升机、缓苏室内循环流动，达到终止水分后通过卸料器排出干燥机；本发明中，使用的微波能为清洁能源；该方案送风室的进气口以及排气口均设置有密集的金属网，入料口以及出料口均被大量的粮食覆盖，能有效的防止微波外泄造成作业环境安全隐患。

Description

基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机
技术领域
本发明涉及粮食干燥机领域，特别是涉及一种基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机领域。
背景技术
我国是粮食生产和消费大国，收获后快速、优质、低成本干燥对推动丰产丰收，实现保质降损，保障粮食安全具有重要意义。近年来我国粮食机械化收获水平已全面提升，保守达85％，但粮食干燥机械化水平仍然很低，不到10％，干燥能力与收获效率严重脱节，集中收获后粮食排队干燥现象普遍。每年因天气原因，来不及晒干或未达到安全贮藏水分造成霉变、发芽的粮食高达总产量的5％，约2500万吨。
粮食在进行贮藏和加工前，最重要的工序就是对其进行干燥，去除含在粮食内部以及表面的水分，在干燥过程中需要用到粮食干燥机。
我国粮食机械化干燥以热风干燥为主，扩散是驱动粮食籽粒水分向外迁移的主因。在热气流的作用下，籽粒表层水分快速蒸发，与内部形成水分梯度，分子热运动使水分子从籽粒核心高水分区向表层低水分区扩散。然而，水分梯度也使籽粒表层产生拉应力、内部产生压应力，应力差超过屈服极限从而产生裂纹。快速高效干燥与品质保持兼顾是粮食热风干燥的难题，提高热风温度可有效加快粮食干燥，但会导致籽粒产生大量裂纹，甚至使淀粉糊化、油脂氧化和蛋白变性，影响食味和营养品质。近年来，基于玻璃态转变理论的粮食变温干燥工艺认为，采用略高于玻璃化转变温度的干燥温度使粮食籽粒在相对低温的条件下始终处于橡胶态，可缩短干燥时间，改善加工品质。但无法从根本上解决热风干燥传热传质方向相异而导致的水分迁移慢的问题，基于玻璃态转变的变温干燥工艺对干燥速度的提升仍然无法满足农户对湿粮快速干燥的需求。
微波干燥时极性分子吸收微波能使物料内部和表面温度迅速升高，物料内温度梯度、传热、蒸汽压迁移方向一致，根本上改变了水分迁移条件。物料内部受热形成的压力梯度促使水分向外表面快速迁移是微波干燥由内向外的主因。粮食微波干燥时籽粒内层首先干燥，克服了传统热风干燥籽粒表层先干板结阻碍内部水分快速向外迁移的问题，具有干燥速度快、效率高的特点，满足较低温升条件下粮食快速干燥的需求。但由于微波穿透特性和微波分布不均匀的问题，用于粮食静置式干燥时存在显著的加热不均匀现象，粮食品质控制难，因此，微波干燥需与其它手段结合，以提高干燥效率、改善粮食品质。
现有技术中，专利CN205593305U公开了一种微波流化床干燥粮食的装置，其包括干燥室，干燥室一侧上部设置有进料口、另一侧设置有出料口，干燥室下方设置有从进料口到出料口向下倾斜的带孔的隔板，隔板下方设置有微波发生器。该专利中，采用微波加热结合振动流化床的方式对物料进行干燥，微波发生器工作时，其产生的微波会从进料口以及出料口泄露，造成作业环境安全隐患。
专利CN206656535U公开了一种用于干燥固体物料的多层微波振动流化床设备，其包括进料装置、微波干燥装置、多层振动流化床装置、尾气净化回收装置、出料装置和计算机及其显示器；其采用了微波加热技术和振动流化床技术有机结合，实现了低熔点、热敏性、易氧化固体物料的快速干燥。该专利同样存在微波泄露问题，在其入风口、排风口、入料口以及出料口处均存在微波泄露风险。
此外，上述现有技术中，均是对物料进行一次性烘干，一次性连续烘干易造成粮食籽粒内外水分梯度过大导致籽粒破裂。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能有效防止微波泄露的，安全性高的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机。
技术方案：为实现上述目的，本发明的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，包括固定架、进料组件、干燥组件以及送风组件；
所述干燥组件包括流化床与微波发射组件；所述流化床的内部空间被冲孔板隔成上、下布局的干燥室与送风室；所述微波发射组件用于向所述干燥室内发送微波；
所述干燥室具有入料口、出料口以及排风口；所述送风室具有进风口；所述送风组件连接所述进风口；
所述入料口以及所述出料口分别连接入料限料器以及出料限料器；
所述入料限料器在其承受的压力大于第一预设值时，处于打开状态；
所述出料限料器在其承受的压力大于第二预设值时，处于打开状态；
所述进风口以及所述排风口处分别覆盖设置有金属网。
进一步地，所述干燥组件的上方安装有缓苏室；所述缓苏室的下侧为漏斗状，且其最底端安装有排料器；所述排料器与所述入料限料器对接。
进一步地，所述进料组件包括进料斗与提升机；所述提升机的下端具有两个物料入口，且其上端连接物料流向控制器，所述物料流向控制器具有两个物料出口；
两个所述物料入口分别连接所述进料斗及所述出料口；
两个所述物料出口分别与所述缓苏室以及卸粮管道对接。
进一步地，所述送风室为楔形，所述进风口连接所述送风室的宽端。
进一步地，所述干燥组件还包括振动元件以及弹性组件；所述流化床通过弹性组件与所述固定架弹性连接；所述振动元件通过法兰盘与所述流化床连接；所述法兰盘上设置有多组与所述流化床对接的安装孔。
进一步地，所述干燥组件还包括调节板；所述调节板能够调节所述流化床与所述固定架之间的角度。
进一步地，所述微波发射组件安装在所述干燥室的顶端；所述微波发射组件包括微波磁控管、散热风机以及壳体；所述微波磁控管的数量为多个，阵列设置在所述壳体内，每个所述微波磁控管均对应设置一个所述散热风机；所述壳体顶部开设有散热口。
进一步地，所述送风组件包括离心风机、软管以及过渡风管；所述离心风机依次通过所述软管以及过渡风管与所述进风口连接，所述过渡风管为U形管道。
有益效果：本发明的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，采用微波发射装置向干燥室内输出微波能，使粮食籽粒快速均匀加热，并使籽粒内部的水分快速迁移至物料表面，再通过离心风机将新鲜空气送入送风室，气流穿过流化床的冲孔板后，与被干燥物料接触，快速带走物料表面的水分，粮食在干燥组件、提升机、缓苏室之间循环流动，最终将粮食干燥；加热过程中，使用的微波能为清洁能源，绿色环保且干燥效率高。该方案充分利用了微波干燥高效性、流态化干燥均匀性、对流干燥水分去除快速性，充分发挥微波对流耦合干燥对降低粮食籽粒内部水分梯度和应力差的优势，形成基于微波加热的振动流化床粮食干燥装备技术，突破传统粮食热风干燥技术干燥速度慢、效率低、品质保持难的现状，为我国粮食收获后快速、优质、高效干燥提供装备支撑，为已投建设备升级改造提供技术支撑。
此外该方案送风室的进气口以及排气口均设置有密集的金属网，入料口以及出料口均被大量的粮食覆盖，能有效的防止微波外露造成作业环境安全隐患，具有很好的技术效果。
附图说明
图1为基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机的整体视图；
图2为干燥组件与送风组件关系部视图；
图3为干燥组件与送风组件剖视图；
图4为送风室斜视图；
图5为微波发射组件斜视图。
图中：1-固定架；2-进料组件；21-进料斗；22-提升机；3-干燥组件；31-流化床；311-冲孔板；312-干燥室；313-送风室；314-入料口；315-出料口；316-排风口；317-进风口；318-排风管道；32-振动元件；33-微波发射组件；331-微波磁控管；332-散热风机；333-壳体；34-入料限料器；341-第一金属挡板；35-出料限料器；351-第二金属挡板；36-金属网；37-弹性组件；38-连接架；39-调节板；310-法兰盘；4-送风组件；41-散热风机；42-软管；43-过渡风管；5-排料器；6-卸粮管道；7-物料流向控制器；71-物料出口；8-缓苏室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机(以下简称：干燥机)，其包括固定架1、进料组件2、干燥组件3以及送风组件4；所述干燥组件3包括流化床31与微波发射组件33；所述流化床31的内部空间被冲孔板311隔成上、下布局的干燥室312与送风室313；所述微波发射组件33用于向所述干燥室312内发送微波；所述干燥室312具有入料口314、出料口315以及排风口316；所述送风室313具有进风口317；所述送风组件4连接所述进风口317。
所述入料口314以及所述出料口315分别连接入料限料器34以及出料限料器35。
如图3所示，所述入料限料器34的下端具有第一金属挡板341，所述出料限料器35具有第二金属挡板351，所述第一金属挡板341以及第二金属挡板351均倾斜设置；且第一金属挡板341以及第二金属挡板351与固定架1之间均设置有弹性元件，弹性元件使第一金属挡板341以及第二金属挡板351具有向上旋转的趋势，第一金属挡板341以及第二金属挡板351分别将所述入料限料器34以及出料限料器35的出口封住。
当有粮食进入到所述入料限料器34时，粮食落在第一金属挡板341上，随着粮食重量的增加，第一金属挡板341承受的压力增大，当其承受的压力大于第一预设值时，所述第一金属挡板341能够克服所述弹性元件的弹力，向下旋转，使入料限料器34的出口处于打开状态，粮食从入料限料器34的出口流出，该种方式可以保证入料限料器34内一直保持有足够数量的粮食物料，堆积在入料限料器34内的粮食能有效防止微波从入料口314泄露；所述出料限料器35在其承受的压力大于第二预设值时处于打开状态，其原理与上述入料限料器34工作原理相同，此处不再赘述，如此，出料限料器35内一直保持有足够数量的粮食物料，堆积在出料限料器35内的粮食能有效防止微波从出料口315泄露；该实施例中，所述进风口317以及所述排风口316处分别覆盖设置有金属网36，该金属网36为多层高密度金属网，能够有效防止微波外露，避免造成安全隐患。
优选地，所述干燥组件3的上方安装有缓苏室8；所述缓苏室8的下侧为漏斗状，且其最底端安装有排料器5；所述排料器5与所述入料限料器34对接。该实施例中，排料器5能够将缓苏室8内的粮食物料排入入料限料器34，最终进入到干燥室312，其排料过程可控性高，能够对粮食物料的流量进行精确控制。
该实施例中，每一批粮食物料均在干燥机内进行多次循环干燥，对粮食物料循环干燥过程中，每经过一轮干燥过程后，粮食物料进入缓苏室8，并在缓苏室8内停留一定时间，使粮食籽粒内部的水分向外扩散，降低内外的水分梯度，再继续进入干燥组件3进行下一轮干燥，如此分多次干燥可防止单次连续干燥时间过长粮食籽粒内外水分梯度过大导致籽粒破裂。
所述进料组件2包括进料斗21与提升机22；所述提升机22的下端具有两个物料入口，且其上端连接物料流向控制器7，所述物料流向控制器7具有两个物料出口71；两个所述物料入口分别连接所述进料斗21及所述出料口315；两个所述物料出口71分别与所述缓苏室8以及卸粮管道6对接。由于进料斗21及所述出料口315均连接提升机22，并在提升机22末端设置物料流向控制器7，新物料、循环物料都由提升机22加入缓苏室8，干燥完成的物料也由提升机22提升至高处后从卸粮管道6排出，方便进行装袋等处理。上述进出料系统重复利用了提升机22，使得进出料系统结构简洁，管路少且功能多。
通过上述结构，一方面能够通过进料斗21向干燥机中加入新的粮食物料，另一方面能够对未完全干燥的粮食物料进行循环干燥，并在粮食物料完成干燥后将粮食物料从卸粮管道6输出。加入新的粮食物料时，物料流向控制器7使提升机22输出的物料进入缓苏室8，从进料斗21进入的粮食物料依次经过提升机22、物料流向控制器7、缓苏室8、排料器5进入干燥组件3。对粮食物料进行循环干燥时，物料流向控制器7同样使提升机22输出的物料进入缓苏室8，干燥组件3的出料限料器35排出的物料依次经过提升机22、物料流向控制器7、缓苏室8、排料器5后再次进入干燥组件3。当干燥完成后，物料流向控制器7使提升机22输出的物料进入卸粮管道6。如此，通过控制物料流向控制器7，可以实现粮食物料的循环干燥，提高工作效率高以及自动化程度。
如图3所示，所述送风组件4包括离心风机41、软管42以及过渡风管43；所述离心风机41依次通过所述软管42以及过渡风管43与所述进风口317连接，所述过渡风管43为U形管道，因此离心风机41可以放置在干燥组件3的下方，能有效的节约空间。
优选地，所述送风室313底面为斜面，冲孔板311横置于送风室313的上方，使得送风室313的形状为楔形，其左右两端分别为锐角端与宽端，所述进风口317连接所述送风室313的宽端。
该实施例中，冲孔板311上阵列设置有密集通风孔，空气流从离心风机41输出，经由软管42以及过渡风管43进入送风室31，穿过通风孔与被干燥的物料接触，快速带走物料表面的水分，最终气流从连接排风口316的排风管道318处排出(图中3箭头表示风流动的方向)；该楔形的送风室313的上端即为冲孔板311，能够使冲孔板311最大面积地、均匀地接触到离心风机41吹入的气流，也能保证离心风机41吹入的所有的气流均经过冲孔板311后，才从排风管道318排出，大大提高离心风机41的通风排湿效率。
此外，经上述送风室313底部的斜面的导引，穿过冲孔板311的气流的流向具有平行于冲孔板311的速度分量，且该速度分量的朝向与冲孔板311上物料流动的方向一致，如此，穿过冲孔板311的气流能够对冲孔板311上的物料起到助推作用，使得物料向前流动更为顺畅。
优选地，如图2所示，所述干燥组件3还包括振动元件32以及弹性组件37；所述流化床31的外侧固定有连接架38；所述连接架38通过弹性组件37与所述固定架1弹性连接，该实施例中，弹性组件37由四根压力弹簧组成，四根压力弹簧分布在连接架38周围；所述振动元件32通过法兰盘310与所述流化床31连接；所述法兰盘310上设置有多组与所述流化床31对接的安装孔。所述干燥组件3还包括调节板39；所述调节板39能够调节所述流化床31与所述固定架1之间的角度。
该实施例中，所述振动元件32为振动电机，其产生振动，结合弹性组件37能够使所述流化床31振动，使位于冲孔板311上的粮食物料始终处在散式流化状态，能够对粮食物料均匀的进行烘干；调节板39上具有多组安装孔，能够对流化床31的角度进行调节，将流化床31调整至倾斜角度，在流化床振动方向和气流方向的共同影响下，散式流化状态的物料缓慢向出料口315移动。
优选地，如图2、5所示，所述微波发射组件33安装在所述干燥室312的顶端；所述微波发射组件33包括微波磁控管331、散热风机332以及壳体333；所述微波磁控管331的数量为多个，阵列设置在所述壳体333内，每个所述微波磁控管331均对应设置一个所述散热风机332；所述壳体333顶部开设有散热口。该实施例中，所述微波磁控管331向下方输出微波能波，对干燥室312内的粮食物料快速加热并使其内部的水分快速迁移至物料表面；散热风机332以及散热口均对微波发射组件33起到散热作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，包括固定架(1)、进料组件(2)、干燥组件(3)以及送风组件(4)；
所述干燥组件(3)包括流化床(31)与微波发射组件(33)；所述流化床(31)的内部空间被冲孔板(311)隔成上、下布局的干燥室(312)与送风室(313)；所述微波发射组件(33)用于向所述干燥室(312)内发送微波；
所述干燥室(312)具有入料口(314)、出料口(315)以及排风口(316)；所述送风室(313)具有进风口(317)；所述送风组件(4)连接所述进风口(317)；
其特征在于：所述入料口(314)以及所述出料口(315)分别连接入料限料器(34)以及出料限料器(35)；
所述入料限料器(34)在其承受的压力大于第一预设值时，处于打开状态；
所述出料限料器(35)在其承受的压力大于第二预设值时，处于打开状态；
所述进风口(317)以及所述排风口(316)处分别覆盖设置有金属网(36)。
2.根据权利要求1所述的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，其特征在于，所述干燥组件(3)的上方安装有缓苏室(8)；所述缓苏室(8)的下侧为漏斗状，且其最底端安装有排料器(5)；所述排料器(5)与所述入料限料器(34)对接。
3.根据权利要求2所述的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，其特征在于，所述进料组件(2)包括进料斗(21)与提升机(22)；所述提升机(22)的下端具有两个物料入口，且其上端连接物料流向控制器(7)，所述物料流向控制器(7)具有两个物料出口(71)；
两个所述物料入口分别连接所述进料斗(21)及所述出料口(315)；
两个所述物料出口(71)分别与所述缓苏室(8)以及卸粮管道(6)对接。
4.根据权利要求1所述的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，其特征在于，所述送风室(313)为楔形，所述进风口(317)连接所述送风室(313)的宽端。
5.根据权利要求1所述的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，其特征在于，所述干燥组件(3)还包括振动元件(32)以及弹性组件(37)；所述流化床(31)通过弹性组件(37)与所述固定架(1)弹性连接；所述振动元件(32)通过法兰盘(310)与所述流化床(31)连接；所述法兰盘(310)上设置有多组与所述流化床(31)对接的安装孔。
6.根据权利要求5所述的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，其特征在于，所述干燥组件(3)还包括调节板(39)；所述调节板(39)能够调节所述流化床(31)与所述固定架(1)之间的角度。
7.根据权利要求1所述的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，其特征在于，所述微波发射组件(33)安装在所述干燥室(312)的顶端；所述微波发射组件(33)包括微波磁控管(331)、散热风机(332)以及壳体(333)；所述微波磁控管(331)的数量为多个，阵列设置在所述壳体(333)内，每个所述微波磁控管(331)均对应设置一个所述散热风机(332)；所述壳体(333)顶部开设有散热口。
8.根据权利要求1所述的基于微波加热的振动流化床粮食循环干燥机，其特征在于，所述送风组件(4)包括离心风机(41)、软管(42)以及过渡风管(43)；所述离心风机(41)依次通过所述软管(42)以及过渡风管(43)与所述进风口(317)连接，所述过渡风管(43)为U形管道。
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