CN117647073B - 一种粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，旨在提供一种能够提高粮食干燥及贮藏品质的集成系统，包括热泵联合转轮干燥子系统、粮食干燥贮藏子系统、低温贮藏环境系统及贮藏室空气调控子系统。热泵联合转轮干燥子系统包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热排放阀、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、辅助电加热器、转轮除湿器、全热空气热交换器、第一风机、第三风机及运行控制模块；粮食干燥贮藏子系统包括干燥贮藏集成塔、螺旋上升机、粉尘回收装置、粮食含水率检测模块、干燥温度检测模块；贮藏室空气调控子系统包括控制模块及氮气自动供气系统。该系统提高了粮食的干燥及贮藏品质。

Description

一种粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统

技术领域

本发明涉及粮食热泵干燥和安全贮藏技术领域，更具体的说，是涉及一种联合转轮除湿的二氧化碳热泵干燥系统用于粮食干燥与贮藏的集成系统。

背景技术

在农业部门，收获后阶段的废粮令人担忧，达到整个产量的35%。这种废粮的一部分发生在粮食的干燥和储存中，这一过程包括减少粮食水分，保护粮食免受潜在污染。这个过程对该行业至关重要，它有助于谷物的储存，保存和物理化学稳定。一直以来,顺逆流干燥设备干燥介质温度过高,干燥后粮食普遍存在干燥均匀性差、品质劣变、干燥能耗高等突出问题。

但是，传统储粮方式粮情监控不及时不准确、储粮技术不当等问题。例如，公开号为CN 201533509U、发明创造名称为《智能低温储粮自控系统》的专利文献利用自然条件对粮仓内部的温度、湿度等实施科学控制，利用自然风进行温湿度控制，易受外界自然环境的影响，如高温天气 、阴雨天气等条件下就无法对粮仓内部进行温湿度调节，影响了粮食的品质。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够提高粮食干燥及贮藏品质的集成系统。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，包括热泵联合转轮干燥子系统、粮食干燥贮藏子系统、低温贮藏环境系统及贮藏室空气调控子系统；

所述粮食干燥贮藏子系统包括干燥贮藏集成塔、螺旋上升机、粮食含水率检测模块、干燥温度检测模块；所述干燥贮藏集成塔包括圆柱形的塔体，所述塔体内上部设置干燥室，下部设置至少一个封闭的贮藏室，所述干燥室与贮藏室之间及相邻贮藏室之间分别设置有可开合挡板，可开合挡板关闭时，贮藏室为封闭空间，可开合挡板打开时，在干燥室与贮藏室之间或相邻贮藏室之间形成粮食通道；所述螺旋上升机、粮食含水率检测模块及干燥温度检测模块设置于所述干燥室内；所述干燥室内设置有进风通道及回风通道；所述螺旋上升机用于在干燥过程中使所述干燥室内的粮食始终保持流动状态；

所述低温贮藏环境系统用于保持所述贮藏室处于低温环境中；

所述贮藏室空气调控子系统用于调控贮藏室内的气体成分；

所述热泵联合转轮干燥子系统包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热排放阀、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、辅助电加热器、转轮除湿器、全热空气热交换器、第一风机、第三风机及运行控制模块；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述干燥冷凝器为除湿处理后的干燥介质升温提供热量，经所述干燥冷凝器处理后的干燥介质经送风通道进入干燥室内；所述干燥室内的回风通道与所述干燥蒸发器连通，所述干燥蒸发器用于恒速干燥模式及控温干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环，为干燥介质降温除湿；所述余热冷凝器用于所述干燥室内实时温度高于干燥室温度设定值时多余热量的排放；所述预热蒸发器用于预热干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环；所述第一节流装置用于预热干燥模式下对来自所述干燥冷凝器的冷媒进行节流；所述第二节流装置用于恒速干燥模式下来自所述干燥冷凝器的冷媒节流，及控温干燥模式下对来自所述干燥冷凝器及余热冷凝器的冷媒进行节流；所述全热空气热交换器用于利用来自转轮除湿器再生区的气体对新风进行预热后送入所述再生冷凝器，并将来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后排放到外部环境中；所述辅助电加热器用于预热干燥模式下干燥介质的辅助加热；所述余热排放阀用于控温干燥模式下控制流入所述余热冷凝器的冷媒流量；所述第一风机用于为再生循环送入新风；所述第三风机安装在所述干燥冷凝器前的风道内，用于为干燥冷凝器输送循环空气；所述运行控制模块在干燥过程中根据所述干燥室的温湿度控制所述热泵联合转轮干燥子系统的运行模式。

所述压缩机的排气口与所述再生冷凝器的冷媒进口连接，所述再生冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过所述余热排放控制阀与所述余热冷凝器的冷媒进口连接，另一路与所述干燥冷凝器的冷媒进口连接；所述干燥冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过第一控制阀、所述第一节流装置与所述预热蒸发器的冷媒进口连接，另一路与第二控制阀连接，所述第二控制阀的冷媒出口与所述余热冷凝器的冷媒出口并联后通过所述第二节流装置与所述干燥蒸发器的冷媒进口连接，所述干燥蒸发器的冷媒出口与所述预热蒸发器的冷媒出口并联后与所述压缩机的吸气口连接，组成冷媒循环结构；

所述干燥室的干燥介质出口依次通过所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器与所述干燥室的干燥介质进口连接，所述干燥冷凝器与干燥室之间的风道上安装有所述辅助电加热器；所述全热空气热交换器的第一进口安装有第一风机；所述全热空气热交换器的第一出口通过所述再生冷凝器与所述转轮除湿器再生区进口连接，所述转轮除湿器再生区的出口与所述全热空气热交换器的第二进口连接，所述全热空气热交换器的第二出口与外部环境连通；组成干燥介质循环结构；所述冷媒为二氧化碳，所述干燥介质为空气。

所述贮藏室空气调控子系统包括控制模块及氮气自动供气系统，所述控制模块包括空气数据采集模块、控制器、报警模块；所述空气数据采集模块用于检测贮藏室内的氮气浓度和氧气浓度；所述报警模块用于实现贮藏室中氮浓度低于预设值时的报警功能；所述控制器根据所述空气数据采集模块的数据控制所述氮气自动供气系统及报警模块的工作。

所述氮气自动供气系统为变压吸附方式制氮系统，包括空压机、冷干器、过滤器、空气缓冲罐、第一吸附塔、第二吸附塔、氮气缓冲罐、真空泵、第一阀组件及第二阀组件；所述空压机的压缩空气出口通过所述冷干器、过滤器与所述空气缓冲罐的空气进口连接，所述空气缓冲罐用于压缩空气的存储；所述第一吸附塔用于加压吸附流经其中的氧气、水分及二氧化碳，剩余的氮气及少量氩气经过出口进入氮气罐缓冲罐；所述第二吸附塔用于减压解析，使得吸附的氧气再生并排出到大气中；所述第一阀组件用于完成对氮气的变压吸附循环，所述真空泵与第二阀组件配合用于排除贮藏室的空气。

所述低温贮藏环境系统包括设置于预热蒸发器分支风道处的风道截止阀、贮藏环境温度检测模块、设置在所述风道截止阀同条风道处的第四风机、所述压缩机、预热蒸发器、干燥冷凝器、风道截止阀、第一控制阀及第一节流装置；所述风道截止阀用于干燥介质流动的控制；所述第四风机用于将预热蒸发器处的冷空气输送到贮藏室所处环境，所述贮藏环境温度检测模块的信号输出端与所述运行控制模块连接，所述运行控制模块根据所述贮藏环境温度检测模块的信号控制所述风道截止阀、第四风机及热泵联合转轮干燥子系统的运行。

在预热干燥模式下，第一控制阀开启，辅助电加热器开启，第二控制阀、余热排放阀关闭，所述干燥蒸发器、再生冷凝器不参与循环，转轮除湿器、第一风机停机；冷媒依次经所述压缩机、干燥冷凝器、第一控制阀、第一节流装置、预热蒸发器回到所述压缩机，形成封闭的冷媒循环；干燥介质从所述干燥室流出，经所述干燥冷凝器、辅助电加热器回到所述干燥室，对粮食进行干燥，形成干燥介质循环，所述干燥冷凝器与辅助电加热器为进入所述干燥室的干燥介质提供热量。

在恒速干燥模式下，第二控制阀开启，第一控制阀及余热排放阀关闭，转轮除湿器、第一风机工作，辅助电加热器关闭；冷媒经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第二控制阀、第二节流装置、干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭的冷媒循环；干燥介质从所述干燥室流出，经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，对粮食进行干燥，形成干燥介质循环；新风经所述第第一风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，新风进入全热空气热交换器，与来自转轮除湿器再生区的高温高湿气体进行热交换，成为高温气体，进入再生冷凝器再次升温，之后进入转轮除湿器的再生区，对干燥介质进行除湿，之后通过全热空气热交换器排出到外部环境中；转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。

在控温干燥模式下，第二控制阀及余热排放阀开启，第一控制阀关闭，辅助电加热器关闭，转轮除湿器、第一风机工作；冷媒经所述压缩机、再生冷凝器后，一路通过余热排放阀进入余热冷凝器，另一路进入所述干燥冷凝器，所述干燥冷凝器与余热冷凝器流出的冷媒汇合后经所述第二节流装置及干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭的冷媒循环；干燥介质经所述干燥室流出，经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，对粮食进行干燥，形成干燥介质循环；控制余热排放阀的开度通过余热冷凝器将多余热量排出；新风经所述第一风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中。

所述全热空气热交换器的第二出口安装有第二风机；在所述干燥室的干燥介质出口处设置所述粉尘回收装置，用于过滤干燥介质内的杂质。

所述干燥室对应的塔体内设置有菱形带孔挡板，所述菱形带孔挡板上设置有多孔结构，菱形带孔挡板用于向干燥室内输送干燥空气和将粮食分隔开，增大粮食间的空隙。

所述干燥室对应的塔体内设置有菱形带孔挡板，所述菱形带孔挡板上设置有多孔结构，菱形带孔挡板用于向干燥室内输送干燥空气和将粮食分隔开，增大粮食间的空隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的粮食干燥与贮藏的集成系统将粮食的干燥与贮藏集成一体，实现干燥后即刻注入贮藏室，避免运输阶段影响粮食含水量变化，有利于提高粮食贮藏品质。

2、本发明的粮食干燥与贮藏的集成系统采用能够实现低湿低温干燥的热泵联合转轮干燥子系统进行干燥，通过热泵联合转轮干燥子系统中不同阀门的切换实现预热干燥模式、恒速干燥模式及控温干燥模式，除湿能力强、低温干燥优势明显，有利于提高粮食干燥品质，确保种子发芽率和芽势。

3、本发明的粮食干燥与贮藏的集成系统统设置全热空气热交换器，使新风与转轮除湿器再生区排出的气体换热后排出系统，实现余热回收利用与能量梯级利用，降低了系统能耗。

4、本发明的粮食干燥与贮藏的集成系统中，干燥室加装螺旋上升机，有利于提高粮食干燥速率和干燥均匀度。

5、本发明的粮食干燥与贮藏的集成系统中，贮藏室采用密闭结构和空气调控子系统，实时监测粮食贮藏室内空气成分等参数，防止粮食产生虫害和霉变，有利于保证粮食保存效果。

6、本发明的粮食干燥与贮藏的集成系统中，贮藏室的外部环境为低温环境，有利于延长粮食贮藏年限。

附图说明

图1所示为本发明的用于粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统的原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统的原理图如图1所示，包括热泵联合转轮干燥子系统、粮食干燥贮藏子系统、低温贮藏环境系统及贮藏室空气调控子系统。

所述热泵联合转轮干燥子系统包括压缩机1、再生冷凝器12、干燥冷凝器2、干燥蒸发器5、预热蒸发器10、余热排放阀6、余热冷凝器7、第一节流装置9、第二节流装置4、辅助电加热器15、转轮除湿器13、全热空气热交换器14、第一风机22、第三风机17及运行控制模块。所述热泵联合转轮干燥子系统在干燥过程中的运行模式包括预热干燥模式、恒速干燥模式及控温干燥模式；当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，执行预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，执行恒速干燥模式；当干燥室的实时温度高于干燥温度设定值时，执行控温干燥模式。干燥完成后粮食进入贮藏室，执行低温贮藏模式。

所述粮食干燥贮藏子系统包括干燥贮藏集成塔11、螺旋上升机18、粉尘回收装置21、粮食含水率检测模块25、干燥温度检测模块24，所述干燥贮藏集成塔11包括圆柱形的塔体，所述塔体内上部设置干燥室11-1，下部设置至少一个封闭的贮藏室，本实施例中设置两个贮藏室，即贮藏室11-2与贮藏室11-3，所述干燥室11-1与贮藏室11-2之间及相邻的贮藏室11-2与贮藏室11-3之间分别设置有可开合挡板20；可开合挡板20关闭时，贮藏室为封闭空间，可开合挡板20打开时，在干燥室与贮藏室之间或相邻贮藏室之间形成粮食通道。所述螺旋上升机18、粮食含水率检测模块25及干燥温度检测模块24设置于所述干燥室11-1内；所述干燥室内设置有进风通道及回风通道。所述粉尘回收装置21设置在所述干燥室的干燥介质出口处，用于过滤干燥介质内的杂质。所述螺旋上升机18用于在干燥过程中将干燥室底部的粮食输送到干燥室上部，使粮食处于流动状态。粮食含水率检测模块25为4个粮食含水量检测器，均匀设置在干燥室内。

所述低温贮藏环境系统用于保持所述贮藏室处于低温环境中。可采用多种结构形式。

所述干燥室内设置有菱形带孔挡板19，所述菱形带孔挡板19上设置有多孔结构，菱形带孔挡板19用于向干燥室内输送干燥空气和将粮食分隔开，增大粮食间的空隙。

所述贮藏室空气调控子系统用于调控贮藏室内的气体成分。本实施例中，包括控制模块26及氮气自动供气系统，所述控制模块包括空气数据采集模块、控制器、报警模块。所述空气数据采集模块用于检测贮藏室内的氮气浓度和氧气浓度，所述报警模块用于实现贮藏室中氮浓度低于预设值时的报警功能。所述氮气自动供气系统可以采用现有技术的方案。本实施例中，氮气自动供气系统采用变压吸附方式制得富氮气体的系统。所述变压吸附制氮系统包括空压机27、冷干器28、过滤器29、空气缓冲罐30、第一吸附塔31、第二吸附塔32、氮气缓冲罐33、第一阀组件34、真空泵35、第二阀组件36；所述空压机27的压缩空气出口通过所述冷干器28、过滤器29与所述空气缓冲罐30的空气进口连接，所述空压机27用于压缩空气。冷干器28用于将湿空气中的水分通过冷凝后从空气中析出，得到较干燥的空气。所述过滤器29用于净化进入空气缓冲罐30的压缩空气，提高设备使用寿命。所述空气缓冲罐30用于压缩空气的存储，保证交替进气时系统压力稳定。所述第一吸附塔31用于加压吸附流经其中的氧气、水分及二氧化碳等，剩余的氮气及少量氩气经过出口进入氮气缓冲罐33。氮气缓冲罐33为贮藏室提供氮气，所述第二吸附塔32用于减压解析，使得吸附的氧气等再生并排出到大气中。所述第一阀组件34用于完成对氮气的变压吸附循环。所述真空泵35与第二阀组件36配合用于完成排除贮藏室的空气。所述控制器根据所述空气数据采集模块的数据控制所述氮气自动供气系统及报警模块的工作，用于调控贮藏室内气体含量。根据贮藏粮食种类，设置最佳气体含量配比；当氮气浓度低于设定值时，控制真空泵35和第二阀组件36抽出贮藏室内空气，充入一定体积的高纯氮气，并通过报警模块实现报警功能。

所述再生冷凝器12为所述转轮除湿器13除湿提供热量；所述干燥冷凝器2为除湿处理后的干燥介质升温提供热量，经所述干燥冷凝器2处理后的干燥介质经送风通道进入干燥室内；所述干燥室内的回风通道与所述干燥蒸发器5连通，所述干燥蒸发器5用于恒速干燥模式及控温干燥模式下与串联的所述再生冷凝器12及干燥冷凝器2形成冷媒循环，为干燥介质降温除湿；所述余热冷凝器7用于所述干燥室内实时温度高于干燥室温度设定值时多余热量的排放；所述预热蒸发器10用于预热干燥模式下与串联的所述再生冷凝器12及干燥冷凝器2形成冷媒循环；所述第一节流装置9用于预热干燥模式下对来自所述干燥冷凝器的冷媒进行节流；所述第二节流装置4用于恒速干燥模式下来自所述干燥冷凝器2的冷媒节流，及控温干燥模式下对来自所述干燥冷凝器2及余热冷凝器7的冷媒进行节流；所述全热空气热交换器14用于利用来自转轮除湿器13再生区的气体对新风进行预热后送入所述再生冷凝器，并将来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后排放到外部环境中；所述辅助电加热器15用于预热干燥模式下干燥介质的辅助加热；所述余热排放阀6用于控温干燥模式下控制流入所述余热冷凝器7的冷媒流量；所述第一风机22用于为再生循环送入新风。所述第三风机17安装在所述干燥冷凝器2前的风道内，用于为干燥冷凝器输送循环空气。所述运行控制模块在干燥过程中根据所述干燥室的温湿度控制热泵联合转轮干燥子系统运行模式。当粮食含水率达到设定值时，关闭热泵联合转轮干燥子系统，打开干燥室11-1与贮藏室11-2之间的可开合挡板20，及相邻贮藏室11-2与贮藏室11-3之间的可开合挡板，粮食进入贮藏室封闭贮藏。贮藏室密封后启动所述空气成分调控子系统，调节空气成分达到储存标准，同时开启低温贮藏环境系统使贮藏室处于低温环境中，进行粮食的储存。为了加强循环，所述全热空气热交换器14的第二出口安装有第二风机23。

用于粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统的具体结构如下：所述压缩机1的排气口与所述再生冷凝器12的冷媒进口连接，所述再生冷凝器12的冷媒出口分为两路，一路通过所述余热排放控制阀6与所述余热冷凝器7的冷媒进口连接，另一路与所述干燥冷凝器2的冷媒进口连接；所述干燥冷凝器2的冷媒出口分为两路，一路通过第一控制阀8、所述第一节流装置9与所述预热蒸发器10的冷媒进口连接，另一路与第二控制阀3连接，所述第二控制阀3的冷媒出口与所述余热冷凝器7的冷媒出口并联后通过所述第二节流装置4与所述干燥蒸发器5的冷媒进口连接，所述干燥蒸发器5的冷媒出口与所述预热蒸发器10的冷媒出口并联后与所述压缩机1的吸气口连接，组成冷媒循环结构；所述干燥室11-1的干燥介质出口依次通过所述干燥蒸发器5、转轮除湿器13除湿区、干燥冷凝器2与所述干燥室11-1的干燥介质进口连接，所述干燥冷凝器2与干燥室11-1之间的风道上安装有所述辅助电加热器15；所述全热空气热交换器14的第一进口安装有第一风机22，所述全热空气热交换器14的第二出口安装有第二风机23；所述全热空气热交换器14的第一出口通过所述再生冷凝器12与所述转轮除湿器13再生区进口连接，所述转轮除湿器再生区的出口与所述全热空气热交换器14的第二进口连接，所述全热空气热交换器14的第二出口与外部环境连通，组成干燥介质循环结构。所述冷媒为二氧化碳，所述干燥介质为空气。所述第一节流装置9及第二节流装置4为热力膨胀阀。

本实施例中，增加风道截止阀37、贮藏环境温度检测模块39及第四风机38，并与热泵联合转轮干燥子系统中的压缩机1、预热蒸发器10、干燥冷凝器2、第一控制阀8、第一节流装置9共同组成低温贮藏环境系统。所述风道截止阀37设置在预热蒸发器10分支风道处，用于干燥介质流入贮藏室周围的外部环境的控制。所述第四风机38设置在风道截止阀37同条风道处，用于将预热蒸发器10处的冷空气输送到贮藏室周围环境。所述贮藏环境温度检测模块39的信号输出端与所述运行控制模块连接，所述运行控制模块根据所述贮藏环境温度检测模块的信号控制所述风道截止阀37、第四风机38及热泵联合转轮干燥子系统的运行，执行低温贮藏模式。在干燥模式下，风道截止阀37及第四风机38处于关闭状态，在贮藏模式下，根据贮藏环境温度确定风道截止阀37及第四风机启闭状态。所述贮藏环境温度检测模块39为1个实时环境温度检测器。

在预热干燥模式下，第一控制阀8开启，辅助电加热器15开启，第二控制阀3、余热排放阀6关闭，干燥蒸发器5、再生冷凝器12不参加循环，转轮除湿器13、第一风机22、第二风机23、第三风机17停机。冷媒依次经所述压缩机1、再生冷凝器12（此模式下第一风机22、第二风机23停机，再生冷凝器不工作，相当于冷媒通道，不发生热交换）、干燥冷凝器2、第一控制阀8、第一节流装置9、预热蒸发器10回到所述压缩机1，形成封闭的冷媒循环；干燥介质从所述干燥室11-1流出，经所述干燥蒸发器5（此模式下，干燥蒸发器5不工作，相当于干燥介质通道）、转轮除湿器13（此模式下，转轮除湿器不工作，相当于干燥介质通道）、干燥冷凝器2、辅助电加热器15回到所述干燥室11-1，形成干燥介质循环，所述干燥冷凝器2与辅助电加热器15为进入所述干燥室的干燥介质提供热量。

在恒速干燥模式下，第二控制阀3开启，第一控制阀8及余热排放阀6关闭，转轮除湿器13、第一风机22、第二风机23、第三风机17工作，辅助电加热器15关闭。冷媒经所述压缩机1、再生冷凝器12、干燥冷凝器2、第二控制阀3、第二节流装置4、干燥蒸发器5回到所述压缩机1，形成封闭的冷媒循环；干燥介质从所述干燥室11-1流出，经所述干燥蒸发器5、转轮除湿器13除湿区、干燥冷凝器2回到所述干燥室11-1，形成干燥介质循环；干燥介质经干燥蒸发器5降温除湿，再经转轮除湿器13再次除湿，之后与所述第三风机17输送的新空气一同经干燥冷凝器2升温后进入干燥室11-1，对粮食进行干燥；新风经所述第一风机22送入所述全热空气热交换器14，与来自所述转轮除湿器13再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器12、转轮除湿器13再生区、全热空气热交换器14后排放到环境中，新风进入全热空气热交换器14，与来自转轮除湿器再生区的高温高湿气体进行热交换，成为高温气体，进入再生冷凝器12再次升温，之后进入转轮除湿器13的再生区，对干燥介质进行除湿，之后通过全热空气热交换器14、第二风机23排出到外部环境中；转轮除湿器13再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。

在控温干燥模式下，第二控制阀3及余热排放阀6开启，第一控制阀8关闭，辅助电加热器15关闭，转轮除湿器13、第一风机22、第二风机23、第三风机17工作。冷媒经所述压缩机1、再生冷凝器12后，一路通过余热排放阀6进入余热冷凝器7，另一路进入所述干燥冷凝器2，所述干燥冷凝器2与余热冷凝器7流出的冷媒汇合后经所述第二节流装置4及干燥蒸发器5回到所述压缩机1，形成封闭的冷媒循环；干燥介质经所述干燥室11-1流出，经所述干燥蒸发器5、转轮除湿器13除湿区，之后与所述第三风机17输送的空气一同经干燥冷凝器2升温后回到所述干燥室1，形成干燥介质循环；高温高湿的干燥介质经干燥蒸发器5降温除湿后，经转轮除湿器13再次除湿，之后经干燥冷凝器2升温后进入干燥室11-1，对粮食进行干燥；控制余热排放阀6的开度通过余热冷凝器7将多余热量排出，实现高效精准控温。新风经所述第一风机22送入所述全热空气热交换器14，与来自所述转轮除湿器13再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器12、转轮除湿器13再生区、全热空气热交换器14、第二风机23后排放到环境中，新风进入全热空气热交换器14，与来自转轮除湿器再生区的高温高湿气体进行热交换进行预热，之后进入再生冷凝器12再次升温，之后进入转轮除湿器13的再生区，对干燥介质进行除湿，之后通过全热空气热交换器14、第二风机23排出到外部环境中；来自所述转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。

在干燥过程中，开启干燥室内的螺旋上升机18，向螺旋上升机中加入粮食；所述螺旋上升机18内的粮食上升到顶部后溢出，由于其中自身重力向下流动，流动到螺旋上升机底部，由螺旋上升机将粮食继续运输到螺旋上升机上部溢出，粮食始终保持流动状态。

干燥完成后，打开干燥室下部可开合挡板20，粮食由于重力作用流到贮藏室中，贮藏室粮食到达储藏量后，关闭贮藏室可开合挡板20，使贮藏室处于密闭状态。开启贮藏室空气调控子系统，调节贮藏室内的空气成分达到储存标准，关闭贮藏室空气调控子系统。贮藏室内空气成分达到标准后开启低温贮藏环境系统，执行低温贮藏模式：第一控制阀8开启，风道截止阀37开启，第四风机38开启。冷媒依次经所述压缩机1、再生冷凝器12（此模式下第一风机22、第二风机23停机，再生冷凝器不工作，相当于冷媒通道，不发生热交换）、干燥冷凝器2、第一控制阀8、第一节流装置9、预热蒸发器10回到所述压缩机1，形成封闭的冷媒循环；干燥介质从外部经过预热蒸发器10的冷却、风道截止阀37、第四风机38进入贮藏室外部环境中，为贮藏室外部提供冷空气，使贮藏室处于低温环境中，再流经干燥室上部回到外部环境，当贮藏室周围的外部环境达到贮藏温度后关闭干燥室下部的可开合挡板20和低温贮藏环境系统，粮食进行低温贮藏过程。当贮藏室周围环境温度高于贮藏温度设定值时，继续执行低温贮藏模式。

本发明的用于粮食干燥与贮藏的集成系统中，热泵联合转轮干燥子系统设置预热蒸发器，可获得较常规热泵系统更快的启动速度，且设置余热冷凝器，可提高进入干燥室内的干燥介质的温度和湿度的调控性。加入转轮除湿器和全热空气热交换器能够最大限度的利用冷媒释放的热量，有效提升除湿率，提高热泵系统的效率，节约能源。经试验验证，相同的热泵制热系数下系统耗功率较少，单位能耗除湿比SMER也有所提升，最大可提高13.2%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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 (9)

1.一种粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，包括热泵联合转轮干燥子系统、粮食干燥贮藏子系统、低温贮藏环境系统及贮藏室空气调控子系统；

所述粮食干燥贮藏子系统包括干燥贮藏集成塔、螺旋上升机、粮食含水率检测模块、干燥温度检测模块；所述干燥贮藏集成塔包括圆柱形的塔体，所述塔体内上部设置干燥室，下部设置至少一个封闭的贮藏室，所述干燥室与贮藏室之间及相邻贮藏室之间分别设置有可开合挡板，可开合挡板关闭时，贮藏室为封闭空间，可开合挡板打开时，在干燥室与贮藏室之间或相邻贮藏室之间形成粮食通道；所述螺旋上升机、粮食含水率检测模块及干燥温度检测模块设置于所述干燥室内；所述干燥室内设置有进风通道及回风通道；所述螺旋上升机用于在干燥过程中使所述干燥室内的粮食始终保持流动状态；

所述低温贮藏环境系统用于保持所述贮藏室处于低温环境中；

所述贮藏室空气调控子系统用于调控贮藏室内的气体成分；

所述热泵联合转轮干燥子系统包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热排放阀、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、辅助电加热器、转轮除湿器、全热空气热交换器、第一风机、第三风机及运行控制模块；所述压缩机的排气口与所述再生冷凝器的冷媒进口连接，所述再生冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过所述余热排放阀与所述余热冷凝器的冷媒进口连接，另一路与所述干燥冷凝器的冷媒进口连接；所述干燥冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过第一控制阀、所述第一节流装置与所述预热蒸发器的冷媒进口连接，另一路与第二控制阀连接，所述第二控制阀的冷媒出口与所述余热冷凝器的冷媒出口并联后通过所述第二节流装置与所述干燥蒸发器的冷媒进口连接，所述干燥蒸发器的冷媒出口与所述预热蒸发器的冷媒出口并联后与所述压缩机的吸气口连接，组成冷媒循环结构；

所述干燥室的干燥介质出口依次通过所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器与所述干燥室的干燥介质进口连接，所述干燥冷凝器与干燥室之间的风道上安装有所述辅助电加热器；所述全热空气热交换器的第一进口安装有第一风机；所述全热空气热交换器的第一出口通过所述再生冷凝器与所述转轮除湿器再生区进口连接，所述转轮除湿器再生区的出口与所述全热空气热交换器的第二进口连接，所述全热空气热交换器的第二出口与外部环境连通；组成干燥介质循环结构；

所述热泵联合转轮干燥子系统在干燥过程中的运行模式包括预热干燥模式、恒速干燥模式及控温干燥模式；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述干燥冷凝器为除湿处理后的干燥介质升温提供热量，经所述干燥冷凝器处理后的干燥介质经进风通道进入干燥室内；所述干燥室内的回风通道与所述干燥蒸发器连通，所述干燥蒸发器用于恒速干燥模式及控温干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环，为干燥介质降温除湿；所述余热冷凝器用于所述干燥室内实时温度高于干燥室温度设定值时多余热量的排放；所述预热蒸发器用于预热干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环；所述第一节流装置用于预热干燥模式下对来自所述干燥冷凝器的冷媒进行节流；所述第二节流装置用于恒速干燥模式下来自所述干燥冷凝器的冷媒节流，及控温干燥模式下对来自所述干燥冷凝器及余热冷凝器的冷媒进行节流；所述全热空气热交换器用于利用来自转轮除湿器再生区的气体对新风进行预热后送入所述再生冷凝器，并将来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后排放到外部环境中；所述辅助电加热器用于预热干燥模式下干燥介质的辅助加热；所述余热排放阀用于控温干燥模式下控制流入所述余热冷凝器的冷媒流量；所述第一风机用于为再生循环送入新风；所述第三风机安装在所述干燥冷凝器前的风道内，用于为干燥冷凝器输送循环空气；所述运行控制模块在干燥过程中根据所述干燥室的温湿度控制所述热泵联合转轮干燥子系统的运行模式；

所述冷媒为二氧化碳，所述干燥介质为空气。

2.根据权利要求1所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，所述贮藏室空气调控子系统包括控制模块及氮气自动供气系统，所述控制模块包括空气数据采集模块、控制器、报警模块；所述空气数据采集模块用于检测贮藏室内的氮气浓度和氧气浓度；所述报警模块用于实现贮藏室中氮浓度低于预设值时的报警功能；所述控制器根据所述空气数据采集模块的数据控制所述氮气自动供气系统及报警模块的工作。

3.根据权利要求2所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，所述氮气自动供气系统为变压吸附方式制氮系统，包括空压机、冷干器、过滤器、空气缓冲罐、第一吸附塔、第二吸附塔、氮气缓冲罐、真空泵、第一阀组件及第二阀组件；所述空压机的压缩空气出口通过所述冷干器、过滤器与所述空气缓冲罐的空气进口连接，所述空气缓冲罐用于压缩空气的存储；所述第一吸附塔用于加压吸附流经其中的氧气、水分及二氧化碳，剩余的氮气及少量氩气经过出口进入氮气罐缓冲罐；所述第二吸附塔用于减压解析，使得吸附的氧气再生并排出到大气中；所述第一阀组件用于完成对氮气的变压吸附循环，所述真空泵与第二阀组件配合用于排除贮藏室的空气。

4.根据权利要求1所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，所述低温贮藏环境系统包括设置于预热蒸发器分支风道处的风道截止阀、贮藏环境温度检测模块、设置在所述风道截止阀同条风道处的第四风机、所述压缩机、预热蒸发器、干燥冷凝器、风道截止阀、第一控制阀及第一节流装置；所述风道截止阀用于干燥介质流动的控制；所述第四风机用于将预热蒸发器处的冷空气输送到贮藏室所处环境，所述贮藏环境温度检测模块的信号输出端与所述运行控制模块连接，所述运行控制模块根据所述贮藏环境温度检测模块的信号控制所述风道截止阀、第四风机及热泵联合转轮干燥子系统的运行。

5.根据权利要求2所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，在预热干燥模式下，第一控制阀开启，辅助电加热器开启，第二控制阀、余热排放阀关闭，所述干燥蒸发器、再生冷凝器不参与循环，转轮除湿器、第一风机停机；冷媒依次经所述压缩机、干燥冷凝器、第一控制阀、第一节流装置、预热蒸发器回到所述压缩机，形成封闭的冷媒循环；干燥介质从所述干燥室流出，经所述干燥冷凝器、辅助电加热器回到所述干燥室，对粮食进行干燥，形成干燥介质循环，所述干燥冷凝器与辅助电加热器为进入所述干燥室的干燥介质提供热量。

6.根据权利要求2所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，在恒速干燥模式下，第二控制阀开启，第一控制阀及余热排放阀关闭，转轮除湿器、第一风机工作，辅助电加热器关闭；冷媒经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第二控制阀、第二节流装置、干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭的冷媒循环；干燥介质从所述干燥室流出，经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，对粮食进行干燥，形成干燥介质循环；新风经所述第一风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，新风进入全热空气热交换器，与来自转轮除湿器再生区的高温高湿气体进行热交换，成为高温气体，进入再生冷凝器再次升温，之后进入转轮除湿器的再生区，对干燥介质进行除湿，之后通过全热空气热交换器排出到外部环境中；转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。

7.根据权利要求2所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，在控温干燥模式下，第二控制阀及余热排放阀开启，第一控制阀关闭，辅助电加热器关闭，转轮除湿器、第一风机工作；冷媒经所述压缩机、再生冷凝器后，一路通过余热排放阀进入余热冷凝器，另一路进入所述干燥冷凝器，所述干燥冷凝器与余热冷凝器流出的冷媒汇合后经所述第二节流装置及干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭的冷媒循环；干燥介质经所述干燥室流出，经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，对粮食进行干燥，形成干燥介质循环；控制余热排放阀的开度通过余热冷凝器将多余热量排出；新风经所述第一风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中。

8.根据权利要求2所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，所述全热空气热交换器的第二出口安装有第二风机；在所述干燥室的干燥介质出口处设置粉尘回收装置，用于过滤干燥介质内的杂质。

9.根据权利要求1所述的粮食干燥与贮藏的可自动控制的集成系统，其特征在于，所述干燥室对应的塔体内设置有菱形带孔挡板，所述菱形带孔挡板上设置有多孔结构，菱形带孔挡板用于向干燥室内输送干燥空气和将粮食分隔开，增大粮食间的空隙。