一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置的制作方法

1.本发明涉及谷物烘干技术领域，特别涉及一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置。


背景技术：

2.谷物是典型的颗粒型物料，在颗粒型含湿物料的烘干装置中，通过干燥空气与颗粒型含湿物料之间的传热传质来实现烘干。
3.热回收型谷物热泵烘干装置，是谷物烘干机与热泵机组的联合装置。其中，谷物烘干机，是干燥空气与潮湿谷物进行热湿交换、夺取潮湿谷物水分的场所。热泵机组是一个热源，作为一个制冷系统，其蒸发器连续不断地从烘干机出风和/或环境空气中吸取热量，再通过冷凝器来连续不断地生产干燥空气。
4.目前，在我国广泛使用的谷物烘干机，都是循环式谷物烘干机，如图1所示，在提升机的作用下，谷物干燥机底部的谷物被输送到顶部，再从顶部缓慢向下运动到底部，如此循环往复直至谷物烘干。在每一次循环中，谷物经过烘干机腰部的“干燥段”，在干燥段里谷物表面的水分被高温干燥空气加热蒸发出来；然后，谷物进入“缓苏段”，实现水分自谷物内部向表面扩散，为下一次热风干燥阶段的到来做准备。
5.谷物烘干机的干燥段，就是由两张金属网板围合的竖向下粮槽和热空气的横向进出风道所组成的空间，是干燥空气的热量与潮湿谷物的水分进行“热湿交换”的场所；
6.在谷物干燥装置中，干燥空气与潮湿谷物的热湿交换过程，是一个在空气焓湿图上表达为“等焓”的过程，如图2中的a
→
b。
7.从图2可以得出重要结论，谷物等含湿物料干燥过程的能量特征是：干燥空气在干燥过程出口的热量(焓值)与干燥过程进口的热量(焓值)相等！
8.因为，在干燥装置里发生的含湿物料干燥这个“等焓”的热湿交换过程中，干燥空气降温放出显热，推动含湿物料中的水分吸热汽化，在这个过程中，干燥空气和干燥装置没有对外做功，干燥装置这个热力系统的总热量没有减少，只是部分热量从干燥空气的“显热”形式，转换成了水蒸汽的“潜热”形式。所以，对直接进行传热传质、热湿交换的干燥装置的出风进行热量回收，具有比其它热工系统(例如内燃机系统、锅炉汽轮机系统)高得多的技术意义和商业意义。
9.作为“热量搬运工”的热回收型热泵，可以把谷物等含湿物料干燥装置出风口的低品位的热量搬回到高品位，送回到干燥装置的进风口，让热量在含湿物料水分蒸发与水蒸汽冷凝热量回收之间循环起来，大幅度提高热量利用率，大幅度降低烘干成本。
10.但是，谷物等含湿物料烘干装置出风热量回收技术的推广应用，面临的主要问题是出风中粉尘对热泵吸热装置(蒸发器)的污染。
11.如上所述，在循环式烘干机里的谷物烘干过程中，谷物处在连续不断的运动中，不断被提升机输送到烘干机顶部，再由抛粮盘360
°
抛出；之后再进入缓苏段缓慢下移，然后谷物再次进入干燥段；最后，再流入烘干机底部，进入提升机吸入口，开始新一轮循环。问题源
自烘干过程：谷物处在连续运动中，谷物颗粒表面附着的泥土因为失去水分而干化、剥落，谷物颗粒之间由于相互摩擦而使谷毛谷皮粉末化；谷物颗粒表面干化剥落的泥土和粉末化的谷毛谷皮，在循环式烘干机干燥段被烘干气流裹挟而成为干燥装置出风中的粉尘，浓度达到0.5g/m3以上；当含有粉尘的干燥装置出风被引入热回收型热泵机组蒸发器进行热量回收时，因为出风被降温除湿而在蒸发器上产生大量冷凝水，粉尘随着冷凝水附着到蒸发器翅片上，产生严重污染、扩大蒸发器污垢热阻、阻塞蒸发器翅片间风道，并且在蒸发器翅片间潮湿泥土粉尘与谷毛谷皮组成的培养基上，微生物细菌快速繁殖而导致区域性发霉，使蒸发器功能退化甚至报废。


技术实现要素：

12.为了解决上述问题，本发明提供了一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置，包括烘干仓，所述烘干仓内采用若干孔板作为隔板来构建若干竖向谷物烘干腔体、若干竖向第一风道和若干竖向第二风道，所述第一风道和第二风道之间通过所述烘干腔体间隔并连通；
13.在烘干运行时，所述谷物烘干腔体内的谷物顶部均设置余隙补偿模块，所述余隙补偿模块可沿着所述谷物烘干腔体的内壁上下移动；烘干气流通过所述第一风道进入所述烘干腔体内，蒸发谷物水分成为暖湿气流，并通过另所述第二风道排出；或，烘干气流通过所述第二风道进入所述烘干腔体内，蒸发谷物水分成为暖湿气流，并通过另所述第一风道排出；所述余隙补偿模块依靠自重自动补偿谷物烘干过程中产生的坍缩余隙空间。
14.较佳地，所述余隙补偿模块在随着谷物烘干过程中产生的坍缩余隙空间下滑时，与所述坍缩余隙空间对应的所述谷物烘干腔体内壁动密封。
15.较佳地，所述烘干仓的外侧分别设置一第一风管和一第二风管，所述第一风管上设置若干第一风口，若干所述第一风口分别与若干所述第一风道连通；所述第二风管上设置若干第二风口，若干所述第二风口分别与若干所述第二风道连通。
16.较佳地，采用热回收型热泵作为烘干热源，所述热回收型热泵的冷凝器组的出风口通过第一风管分别与若干第一风道连通，蒸发器组的进风口通过第二风管分别与若干第二风道连通。
17.较佳地，所述冷凝器组的出风口和蒸发器组的进风口通过风门转换装置分别与所述第一风管和第二风管可切换连接。
18.与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
19.本发明提供一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置，充分利用谷物颗粒优良的热物理特性，集成了微速烘干、静置烘干、余隙自动补偿系列技术，具有烘干仓对环境漏热强度小、谷物颗粒高效蒸发脱水、烘干仓回风洁净高焓值、干基谷物品质好获得率高的鲜明技术特征：
20.①
坍缩空间余隙自动补偿
21.谷物烘干过程中由于失去水分发生体积坍缩而出现竖向谷物烘干腔里谷物顶部出现坍缩“余隙”，导致烘干气流短路，致使谷物颗粒堆积缝隙的烘干气流量减少而降低烘干速度和效率。
22.本发明所设置的余隙补偿模块，能随着谷物烘干过程中产生的坍缩余隙空间而下
移，并填充坍缩余隙空间，余隙补偿模块依靠自重自动补偿谷物烘干过程产生的坍缩余隙空间以阻止烘干气流短路；
23.②
空间利用率提高、热回收价值提高
24.本发明采用全仓多排微速静态烘干，撤销了传统循环式谷物烘干机的缓苏区以及谷物的循环流动，提高烘干空间利用率和谷物烘干效率，实现含湿谷物高效蒸发脱水；相比传统循环式烘干机，本发明烘干仓对环境漏热强度降低、烘干仓回风的焓值升高，回风热回收的技术价值和商业价值大幅提高；
25.③
烘干仓回风洁净度提高
26.本发明采用微速静态烘干，烘干气流微速穿越谷物层再排出，与传统循环式烘干机相比，克服了谷物颗粒之间由于相对运动相互摩擦而使谷毛谷皮粉末化，谷物颗粒表面附着的泥土因为失去水分而干化、剥落而再入烘干气流粉尘化问题，并且穿越谷物层的气流截面积大，烘干气流速度＜0.3m/s，实施了微速烘干，微速气流无法携带粉尘脱离谷物层，气固分离效果好，烘干回风洁净度提高，有利于防止粉尘污染，有利于热泵蒸发器等吸热装置安全可靠运行，有利于热泵热量回收；
27.④
干基谷物品质好
28.采用谷物静置烘干，烘干气流流过谷物颗粒间自然堆积状态下的空气缝隙，微速渗透，低温持续烘干，谷物颗粒的破碎率、裂纹率大幅降低，烘干不均匀性大幅降低，干基谷物品质好、获得率高。
29.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
31.图1为现有技术提供的循环式烘干机的原理图；
32.图2为湿空气焓湿图上的烘干过程中的烘干气流状态图；
33.图3为本发明优选实施例提供的一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置的主视图；
34.图4为本发明优选实施例提供的一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置的俯视图；
35.图5为本发明优选实施例提供的一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置的烘干运行气流主视图；
36.图6为本发明优选实施例提供的一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置的烘干运行气流俯视图；
37.图7为本发明优选实施例提供的热回收型热泵的结构示意图；
38.图8为本发明优选实施例提供的通过热回收型热泵提供热源的所述烘干装置的烘干运行气流图；
39.图9为本发明优选实施例提供的通过风门转换装置切换至正向时所述烘干装置的
烘干运行气流示意图；
40.图10为本发明优选实施例提供的通过风门转换装置切换至反向时所述烘干装置的烘干运行气流示意图。
具体实施方式
41.以下将结合图3至图10对本发明提供的一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
42.本发明提供的一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置，源于对颗粒型谷物如玉米、小麦、稻谷、大豆等热物理特性的研究分析，请参考表1，颗粒型谷物具有如下热物理特性：
43.表1谷物的堆积密度与真实密度对照表
44.谷物类型堆积密度kg/m3真实密度kg/m3稻米(去壳)7501108小麦(去壳)7701125玉米(去壳)7201195-1267
45.①
力学强度高
46.成熟的谷物颗粒，内部组织细密，外壳坚硬，具有饱满坚实的力学特征，可以高度堆积，在圆柱形谷仓内谷物可以堆积到30m甚至更高的高度；
47.②
空气间隙均匀细密
48.谷物堆积密度在750kg/m3左右，只有颗粒本体密度(真实密度)的2/3，堆积的谷物颗粒之间除了点式接触外，周围遍布均匀细密的空气间隙，这些均匀细密的空气间隙，无处不在，与谷物颗粒共同构成谷堆本身；
49.③
具有均匀的孔板节流特性
50.对谷堆谷层实施热风穿透烘干时，这些均匀细密的颗粒空气间隙，既是烘干气流微速均匀通过的毛细血管，也是天然优良的烘干气流节流孔板；
51.④
烘干特性优良
52.谷物颗粒的比表面积很大，1m3谷物的总表面积可达几千甚至上万平方米，非常有利于谷物颗粒表面加热、水分蒸发、气流烘干。
53.基于颗粒型谷物的上述热物理特性，本发明提供一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置，包括烘干仓1，所述烘干仓1内采用若干布满小孔且具有良好气流通透性的孔板18作为隔板来构建竖向谷物烘干腔体13和竖向风道，若干所述烘干腔体13和若干风道相间设置。在本发明中，若干风道包括若干第一风道14和若干第二风道15，第一风道14和第二风道15的个数相同，且两者通过所述烘干腔体13间隔并连通，即若干第一风道14和若干第二风道15通过若干所述烘干腔体13相间设置。在本发明中，在第一风道14和第二风道15中，其中一风道如果作为高温干燥空气的送风风道，则另一风道作为暖湿空气的回风风道，本发明对此不做具体指定，可根据实际使用需求设定。
54.在本发明中，若干竖向谷物烘干腔体13沿水平方向排成多排，并以竖向空气层(风
道)分隔，组成全仓多排微速静态烘干装置，来装载颗粒型含湿谷物。将竖向谷物烘干腔体13两侧的空气分隔层分别定义为高温干燥空气风道(高温干燥空气风道也称为送风风道，其用于通入烘干仓1外的高温干燥空气，高温干燥空气也称之为烘干气流)和暖湿空气风道(高温干燥空气进入烘干腔体13内，蒸发烘干腔体13内的谷物水分而成为暖湿空气，暖湿空气通过暖湿空气风道再排出至烘干仓1外，暖湿空气风道也称为回风风道)，它们通过谷物烘干腔体13间隔并连通。至于哪个风道是高温干燥空气风道，哪个风道是暖湿空气风道，本发明对此不做具体限制，可根据送入烘干仓1内的高温干燥空气的气流方向设定。
55.在烘干运行时，谷物烘干腔体13内预先装好了含湿谷物，高温干燥空气从仓外分别送入各个高温干燥空气风道，高温干燥空气再分别进入各个烘干腔体13内(在谷物烘干腔体13内，除了密集分布的谷物颗粒间的堆积缝隙，没有其它气流通道)，蒸发烘干腔体13内谷物水分成为暖湿气流，然后通过暖湿空气风道排出仓外。
56.在烘干过程中，谷物由于失去水分而发生体积坍缩，谷物顶部出现“烘干坍缩余隙”，造成烘干气流(高温干燥空气)经送风风道不会进入谷物颗粒间的堆积缝隙，而是通过坍缩余隙直接进入暖湿空气风道而发生“气流短路”，烘干强度和效率严重衰减，这是竖向谷物烘干腔体构成的全仓多排微速静态烘干装置的关键问题。因此，本发明在每一所述谷物烘干腔体13内的谷物顶部均设置余隙补偿模块12，所述余隙补偿模块12可沿着所述谷物烘干腔体13的内壁上下移动；烘干气流通过若干所述送风风道分别进入若干所述烘干腔体13内，蒸发谷物水分成为暖湿气流，并通过若干所述回风风道排出；所述余隙补偿模块12依靠自重自动补偿谷物烘干过程中产生的坍缩余隙空间。
57.本发明对余隙补偿模块12的具体结构不做限制，只要是能随着谷物烘干过程中产生的坍缩余隙空间而下移，并填充坍缩余隙空间，使坍缩余隙空间分别与高温干燥空气风道和暖湿空气风道之间的气流通道阻断即可。
58.本发明对谷物烘干腔体13的个数以及风道的个数不做具体限制，以下列举几个具体实施例加以详细说明。
59.实施例1
60.请参考图3至图6，本实施例提供一种带有烘干坍缩余隙补偿模块的微速静态烘干装置，包括烘干仓1，在烘干仓1内间隔设置若干布满小孔且具有良好气流通透性的孔板18，若干孔板18与烘干仓1的仓壁形成若干竖向的风道和若干竖向的谷物烘干腔体13，若干风道通过若干谷物烘干腔体13间隔开来。
61.在本实施例中，所述余隙补偿模块12的高度大于烘干过程中所述谷物烘干腔体13内产生的坍缩余隙空间的高度，目的是当余隙补偿模块12随着谷物烘干过程中产生的坍缩余隙空间下滑时，始终能堵塞坍缩余隙空间对应的孔，不会使坍缩余隙空间对应的孔分别与高温干燥空气风道和暖湿空气风道不经过谷物而直接相通。
62.为了进一步增强余隙补偿模块12密封坍缩余隙空间对应的孔的密封性，在烘干过程中，为了使得余隙补偿模块12始终能密封坍缩余隙空间对应的孔，因此，所述余隙补偿模块12在随着谷物烘干过程中产生的坍缩余隙空间下滑时，始终与所述坍缩余隙空间对应的所述谷物烘干腔体13内壁动密封。
63.在本实施例中，在烘干仓1的顶端设置若干分别与若干所述谷物烘干腔体13相通的上粮口11。在烘干运行前，先将含湿谷物从上粮口11装入谷物烘干腔体13内，然后再将余
隙补偿模块12从上粮口11放置在谷物顶部。
64.在本实施例中，若干风道包括若干第一风道14和若干第二风道15，第一风道14和第二风道15的个数相同，且两者通过所述烘干腔体13间隔并连通，每一所述谷物烘干腔体13的两侧分别通过其孔板18与一所述第一风道14和一所述第二风道15相通。
65.作为送风的风道可以单独送风，也可以统一送风；同理，作为排风的风道可以单独排风，也可以统一排风，本发明对此不做具体限制。
66.作为一种实施例，所述烘干仓1的外侧分别设置一第一风管16和一第二风管17，所述第一风管16上设置若干第一风口，若干所述第一风口分别与若干所述第一风道14连通；所述第二风管17上设置若干第二风口，若干所述第二风口分别与若干所述第二风道15连通。若第一风道14为送风风道，第二风道15为回风风道，则第一风管16为送风管，第二风管17为回风管；同理，若第一风道14为回风风到，第二风道15为送风风道，则第一风管16为回风管，第二分管17为送风管。
67.以第一风道14为回风风道、第二风道15为送风风道为例，则第一风管16为回风管，所述回风管上设置若干回风口，若干所述回风口分别与若干所述回风风道连通；第二风管17为送风管，所述送风管上设置若干送风口，若干所述送风口分别与若干所述送风风道连通。这些通过谷物烘干腔体13隔开的风道从左到右依次编号为1、2、3、4、5、6
……
，1、3、5
……
等奇数编号的第一风道14为回风风道，其均与回风管连通，2、4、6
……
等偶数编号的第二风道15为送风风道，其均与送风管连通，相邻的奇数编号的回风风道与偶数编号的送风风道通过谷物烘干腔体13隔开；反之亦然。在烘干运行时，除了谷物烘干腔体13内密集分布的谷物颗粒间的堆积缝隙，没有其它气流通道。
68.在烘干运行时，来自热源的烘干气流被分解成为多路压入2、4、6
……
等偶数编号的送风风道，烘干气流减速、升压，向谷物烘干腔体13内谷物颗粒间隙作微速弥漫性扩散，穿越谷物颗粒之间的堆积缝隙，蒸发谷物水分成为暖湿气流之后，分别进入相邻的1、3、5
……
等奇数编号的回风风道，多路暖湿气流汇集之后最后排出烘干装置；谷物烘干过程中因为失水而产生的坍缩余隙空间，由余隙补偿模块12自动封闭。
69.烘干仓1的下端面设置若干排粮口，若干排粮口分别与若干谷物烘干腔体13的下端连通，在谷物烘干完成之前，排粮口是关闭的，当谷物烘干完成后，将排粮口打开，被烘干的谷物排至烘干仓1下方的卸粮传送带2上，通过卸粮传送带2将烘干的谷物运走。
70.实施例2
71.本实施例是在实施例1的基础上做了进一步改进。请参考图7和图8，本实施例采用热回收型热泵3作为烘干热源，具有大幅节能减排的卓越技术品质。
72.在本实施例中，热回收型热泵3包括压缩机组32、冷凝器组33、节流装置、蒸发器组34和离心风机31，压缩机组32、冷凝器组33、节流装置、蒸发器组34顺序连接构成制冷剂循环系统，蒸发器组34的进风口通过第一风管16(回风管)分别与若干第一风道14(回风风道)连通，冷凝器组33的出风口通过第二风管17(送风管)分别与若干第二风道15(送风风道)连通。外界空气从冷凝器组33的进风口进入冷凝器组33，经加热变成高温干燥空气后送入送风管，经回风管排出的暖湿空气从蒸发器组34的进风口穿过蒸发器组34，最后通过风机排出。
73.本实施例采用微速静态烘干，烘干气流微速穿越竖向谷物烘干腔体13内谷物层再
排出，与传统循环式烘干机相比，克服了谷物颗粒之间由于相对运动、相互摩擦而使谷毛谷皮粉末化，谷物颗粒表面附着的泥土因为失去水分而干化、剥落而再入烘干气流粉尘化问题，并且穿越谷物层的气流截面积大，烘干气流速度＜0.3m/s，实施了微速烘干，微速气流无法携带粉尘脱离谷物层，气固分离效果好，烘干回风洁净度提高，有利于防止粉尘污染，有利于热泵蒸发器等吸热装置安全可靠运行，有利于热泵热量回收。
74.本实施例通过烘干装置出风余热梯级回收、干燥空气梯级加热技术，将烘干仓出风余热主要是水蒸汽潜热进行梯级回收，实现“热泵冷凝器加热空气输入烘干仓-干燥空气加热谷物并吸收谷物水分蒸发而产生水蒸汽成为暖湿出风-热泵蒸发器回收烘干仓出风水蒸汽潜热”的热量循环，大幅度提高了热泵系统的蒸发压力，从而大幅度提高热泵机组的制热功率、制热能效比并且有效控制压缩机排气温度提高热泵系统安全性可靠性，实现了更高水平的节能减排。
75.实施例3
76.本实施例在实施例2的基础上做了进一步改进，请参考图9和图10，在本实施例中，冷凝器组33的出风口和蒸发器组34的进风口通过风门转换装置4分别与所述第一风管16和第二风管17可切换连接：请参考图9，当风门转换装置4切换至正向时，蒸发器组34的进风口通过第一风管16与1、3、5
……
等奇数编号的第一风道14连通，这些奇数编号的第一风道14为回风风道，冷凝器组33的出风口通过第二风管17与2、4、6
……
等偶数编号的第二风道15连通，这些偶数编号的第二风道15为送风风道。请参考图10，当风门转换装置4切换至反向时，蒸发器组34的进风口通过第二风管17与2、4、6
……
等偶数编号的第二风道15连通，这些偶数编号的第二风道15为回风风道，冷凝器组33的出风口通过第一风管16与1、3、5
……
等奇数编号的第一风道14连通，这些奇数编号的第一风道14为送风风道，。
77.本实施例采用烘干气流正反向切换技术，实现第一风道14和第二风道15的转换，对竖向谷物烘干腔体里的谷物层实施正反向烘干，具有烘干效率和烘干均匀性提高的技术效果。