热泵除湿圆盘式干燥系统的制作方法

本发明涉及一种热泵除湿圆盘式干燥系统，属于干燥设备技术领域。

背景技术：

圆盘式干燥设备是目前市场上应用非常广泛的干燥设备，可适合食品、蔬菜等农产品、污泥、化工成品、制药材料等多个行业。现有圆盘式干燥设备一般采用蒸汽、热水、热煤油、热风炉或电加热为热源，采用开放排湿方式，去湿同时带走大量的热量与湿废气，能源利用率低，一般只有20-40%用于物料干燥，运行费用高；且都在较高温度条件下进行脱湿干燥，造成干燥成品质量不易控制。采用蒸汽锅炉、热煤油炉或热风炉作为热源均有不安全隐患因素，对操作工技术与安全性要求高，日常维护工作高；且需建造独立的锅炉房，占地面积大，存在锅炉排放废气需处理的环保问题。

大部分圆盘式干燥设备的热源锅炉均为燃煤方式，对环境污染大；设备运行时，噪音、废气污染严重。

大部分圆盘式干燥设备采用开放排湿方式，开放排湿废气的臭味与pm2.5严重污染环境。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种热泵除湿圆盘式干燥系统，该圆盘式干燥系统效率高、节能环保及适应性强。

按照本发明提供的技术方案，所述热泵除湿圆盘式干燥系统，其特征是：包括最少一层的圆盘式干燥设备、热泵主机、热水桶、冰水桶、循环风机、冷凝器和循环风管；所述热水桶包括分槽或者同槽设置的高温热水槽和低温热水槽，所述冰水桶包括分槽或者同槽设置的中温冰水槽和冰水槽；

所述圆盘式干燥设备的进水端通过热水进干燥设备管连接热水桶的高温热水槽，圆盘式干燥设备的出水端通过热水出干燥设备管连接热水桶的低温热水槽；所述圆盘式干燥设备的底部进风口和顶部出风口分别通过循环风管连接冷凝器的出风端和进风端，在循环风管上连接循环风机；所述热水桶的低温热水槽通过热水进热泵主机管连接热泵主机的第一进口端，热水桶的高温热水槽通过热水出热泵主机管连接热泵主机的第一出口端；所述冰水桶的中温冰水槽通过冰水进热泵主机管连接热泵主机的第二进口端，冰水桶的冰水槽通过冰水出热泵主机管连接热泵主机的第二出口端；所述冰水桶的冰水槽通过冰水进冷凝器管连接冷凝器的进口端，冰水桶的中温冰水槽通过冰水出冷凝器管连接冷凝器的出口端。

进一步的，所述圆盘式干燥设备具有n层金属圆盘，n为正整数；所述圆盘式干燥设备的进料装置设于顶端，圆盘式干燥设备的底部设置物料出口；在所述圆盘式干燥设备的底部设置进风管，在圆盘式干燥设备的顶部设置出风口，进风管和出风口分别通过循环风管与冷凝器连接；所述金属圆盘为中空结构，金属圆盘的内腔分别与进水管和出水管连接，进水管通过热水进干燥设备管与热水桶连接，出水管通过热水出干燥设备管与热水桶连接。

进一步的，所述每层金属圆盘上均设有刮耙，每个刮耙上设有多组铲料臂，每组铲料臂上设有多个铲料片；每层的刮耙均固定在转轴上，转轴由转轴驱动电机驱动进行转动。

进一步的，所述第1～n层的金属圆盘层从上至下均匀依次分层设置；其中，奇数层金属圆盘的中央部位设置多个出料口，偶数层金属圆盘的周部设置多个出料口。

进一步的，所述进水管由金属圆盘的一侧边进，由该层金属圆盘的对边出；或者，由金属圆盘的一侧边层、经次一层金属圆盘的对边、再由次一层金属圆盘的同侧边出。

进一步的，在每层金属圆盘上设有扰流风扇。

进一步的，在所述金属圆盘上设置紊流部，紊流部采用由金属圆盘下表面向中空部分内凹的凹槽状，或者由金属圆盘下表面和上表面接合而成。

进一步的，所述进料装置包括螺旋进料器和进料斗。

进一步的，在所述圆盘式干燥设备的底部出料口设置螺旋出料器。

进一步的，在所述热水桶的低温热水槽中设置金属散热盘管，金属散热盘管与冷凝器的冷凝水出口连接。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

（1）节能性：低于3.5公斤水/度电的能耗，较传统圆盘式干燥设备、带式干燥设备与桨叶式干燥设备（热源：蒸汽、热水或热油）可节能30％以上，相对燃油燃气节能更多，若采用晚间低谷电，节省运行费用的效果更明显；

（2）烘干速度快：高于7公斤水/平方米.小时除水率，较传统圆盘式干燥设备、带式干燥设备与桨叶式干燥设备（热源：热水或热油）快20％以上。

（3）烘干质量：烘干过程温湿度稳定，可采用低温烘干，产品烘干质量好，稳定；

（4）无废气排放：采用空气密闭循环系统，无废气废热排放，符合环保要求；

（5）安全性：安全运行，不需要运行压力容器，不存在安全隐患；

（6）适合处理各种待干燥物料：因热水与循环空气的温度可因不同物料的特性而调整，只去除水份，但完整保存物料中的其它成分。

附图说明

图1为本发明所述圆盘式干燥系统的热水、冰水与空气循环示意图。

图2为所述圆盘式干燥设备的主视图。

附图标记说明：圆盘式干燥设备1、热泵主机2、热水桶3、冰水桶4、循环风机5、冷凝器6、冰水进冷凝器管7-1、冰水出冷凝器管7-2、冰水进热泵主机管8-1、冰水出热泵主机管8-2、热水进干燥设备管9-1、热水出干燥设备管9-2、热水进热泵主机管10-1、热水出热泵主机管10-2、循环风管11、螺旋进料器12、进料斗13、金属圆盘14、螺旋出料器15、转轴16、出水管17、进水管18、出风口19、进风管20、铲料臂21、刮耙22、铲料片23、紊流部24。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所述热泵除湿圆盘式干燥系统包括最少一层的圆盘式干燥设备1、热泵主机2、热水桶3、冰水桶4、循环风机5、冷凝器6、冰水进冷凝器管7-1、冰水出冷凝器管7-2、冰水进热泵主机管8-1、冰水出热泵主机管8-2、热水进干燥设备管9-1、热水出干燥设备管9-2、热水进热泵主机管10-1、热水出热泵主机管10-2和循环风管11；所述热水桶3包括分槽或者同槽设置的高温热水槽和低温热水槽，所述冰水桶4包括分槽或者同槽设置的中温冰水槽和冰水槽。

所述圆盘式干燥设备1的进水端通过热水进干燥设备管9-1连接热水桶3的高温热水槽，圆盘式干燥设备1的出水端通过热水出干燥设备管9-2连接热水桶3的低温热水槽；所述圆盘式干燥设备1的进风口和出风口分别通过循环风管11连接冷凝器6的出风端和进风端，在循环风管11上连接循环风机5；所述热水桶3的低温热水槽通过热水进热泵主机管10-1连接热泵主机2的第一进口端，热水桶3的高温热水槽通过热水出热泵主机管10-2连接热泵主机2的第一出口端；所述冰水桶4的中温冰水槽通过冰水进热泵主机管8-1连接热泵主机2的第二进口端，冰水桶4的冰水槽通过冰水出热泵主机管8-2连接热泵主机2的第二出口端；所述冰水桶4的冰水槽通过冰水进冷凝器管7-1连接冷凝器6的进口端，冰水桶4的中温冰水槽通过冰水出冷凝器管7-2连接冷凝器6的出口端。

上述热水桶3也可以采用热油桶。

所述高温热水槽和低温热水槽外侧设置保温层外壳，保温层外壳采用ss不锈钢或铝皮，厚度不小于0.5mm，保温层外壳内衬岩棉或发泡棉，厚度不小于15mm。在所述低温热水槽中设置直径为15～80mm的金属散热盘管，利用冷凝器6排出的冷凝水将低温热水槽的部分热量移除，使系统达到冷热平衡不需另外设置冷却水塔排出多余热量。

所述中温冰水槽和冰水槽外侧设置保冷层外壳，保冷层外壳采用ss不锈钢或铝皮，厚度不小于0.5mm，保冷层外壳内衬岩棉或发泡棉，厚度不小于15mm。

所述热泵主机2采用水对水循环式热泵，主机可为涡卷式、单螺旋或双螺旋式中一种或多种组合，主机组可提供的热水范围30～90℃、冰水范围-5～25℃。主机使用的制冷剂可为r134a、co2、r410或高温混合制冷剂。

上述热泵除湿圆盘式干燥系统工作时：

热水循环是热水桶3将30～90℃热水由高温热水槽通过热水进干燥设备管9-1到圆盘式干燥设备1加热欲干燥物料后，由热水出干燥设备管9-2回到热水桶3的低温热水槽。

热水加热循环是热水桶3将30～85℃热水由低温热水槽通过热水进热泵主机管10-1输送到热泵主机2加热后，由热水出热泵主机管10-2回到热水桶3的高温热水槽。

冰水循环是冰水桶4将-5～25℃冰水由冰水槽通过冰水进冷凝器管7-1输送到空气对水冷凝器6冷却湿热空气后，由冰水出冷凝器管7-2回到冰水桶4的中温冰水槽。

冰水冷却循环是冰水桶4将2～20℃冰水由中温冰水槽通过冰水进热泵主机管8-1到热泵主机2冷却后，由冰水出热泵主机管8-2回到冰水桶4的冰水槽。

空气循环是循环风机5将2～20℃干冷空气通过循环风管11到圆盘式干燥设备1，从底部进入，通过各层金属圆盘间带走物料中的水份后，由顶端到空气对水冷凝器6冷却除湿后，2～20℃干冷空气回到循环风机5。

如图2所示，所述圆盘式干燥设备1具有n层金属圆盘14，n为1～30的整数；所述每层金属圆盘尺寸一样，材料为不锈钢或铁；所述圆盘式干燥设备1的进料装置设于顶端，进料装置包括螺旋进料器12和进料斗13，通过进料装置将待干燥物料运输送至圆盘式干燥设备1内；所述圆盘式干燥设备1的底部设置物料出口，在物料出口设置螺旋出料器15。在所述圆盘式干燥设备1的底部设置进风管20，在圆盘式干燥设备1的顶部设置出风口19，进风管20和出风口19分别通过循环风管11与冷凝器6连接，通过循环风机5将低温干风送到圆盘式干燥设备1的底部，低温干风在圆盘式干燥设备1内逐层升温并吸收水气后，从圆盘式干燥设备1顶部变成湿热空气，由循环风管11进入冷凝器6，接近饱和水气的湿热空气在冷凝器6与热泵主机2提供的冰水进行热交换后冷却除湿，低温干风经过循环风机5再进入圆盘式干燥设备1。另外，所述金属圆盘14为中空结构，金属圆盘14的内腔一侧与进水管18连接，金属圆盘14的内腔另一侧与出水管17连接；所述进水管18通过热水进干燥设备管9-1与热水桶3连接，出水管17通过热水出干燥设备管9-2与热水桶3连接。具体地，所述进水管18由金属圆盘14的一侧边进，由该层金属圆盘14的对边出；或者，由金属圆盘14的一侧边层、经次一层金属圆盘14的对边、再由次一层金属圆盘14的同侧边出。所述进水管18和出水管17的管径为15mm～65mm。

因此，内部空气一直循环不外排；热泵主机2产生冰水储存于冰水桶4，经冰水桶4的冰水泵输送进入冷凝器6内，冰水吸收空气中水气冷凝时放出的潜热后，再回到热泵主机2，热泵主机2将吸收的潜热取出后，冰水再回到冰水桶4继续进行循环吸收/放出水气的潜热的程序；热泵主机2将取出的潜热加入从离开圆盘式干燥设备1的低温热水后回到热水桶3，热水泵再输送高温热水进入圆盘式干燥设备1的金属圆盘14内，热水循环进行传热给待干燥物料与热泵主机2吸热程序。本发明通过利用热泵主机2从温冰水取出潜热，再加热低温热水的特性，能大幅提高能源利用率。

如图2所示，所述每层金属圆盘14上均设有刮耙22，每个刮耙22上设有2～8组铲料臂21，每组铲料臂21上设有2～12个铲料片23；每层的刮耙22均固定在转轴16上，转轴16由转轴驱动电机驱动进行转动，铲料臂21的铲料片23将待干燥物料在金属圆盘14上翻转与刮动。所述刮耙22、铲料臂21和铲料片23的材质为金属、合金或耐热塑料，耐热塑料可能采用聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等。

如图2所示，所述第1～n层的金属圆盘层从上至下均匀依次分层设置，每层金属圆盘尺寸一样；其中，奇数层金属圆盘的中央部位设置1～8个出料口，偶数层金属圆盘的周部设置1～8个出料口；工作时，奇数层的物料经刮耙的铲料片刮入中央部位，由中内部位的出料口进入偶数层，再由偶数层的刮耙的铲料片将物料由中央部位翻转到外侧，再经偶数层周部的出料口进入奇数层；依次分层落料直到最后一层金属圆盘，最后一层金属圆盘的出料口处设置螺旋出料器15，在出料驱动电机的带动下送出圆盘式干燥设备1。

如图2所示，每层金属圆盘14上设有扰流风扇（图中未示出），用于将干热空气与欲干燥物料进行多次接触，避免短流，并将物料表面的水气快速带入空气中，降低物料表面的粘性，以利铲料片翻转或刮动物料，避免物料卡料的困扰，并加快干燥速度。

如图2所示，在所述金属圆盘14的下表面设置紊流部24，紊流部24可以采用向金属圆盘14的中空区域内凹的凹槽状，或者由金属圆盘14下表面和上表面接合而成，从而造成热水或热油在金属圆盘14中空部分紊流的环境，热水或热油的热量能快速经过金属圆盘14的金属表面传导到物料上，用于提高干燥效率。

本发明的工作原理：以热泵主机提供热水或热油的热量在圆盘式干燥设备与待干燥物料进行间接热交换，温水或温油再回到热泵加热，热泵主机和圆盘式干燥设备间设一热水或热油槽当热水的缓冲槽；待干燥物料在圆盘式干燥设备内加热后，水份蒸发到循环空气中，当湿热空气离开圆盘式干燥设备进入冷凝器内降温除湿后，形成的干燥空气经循环风机再回到圆盘式干燥装置设备。干燥空气的湿度越低，从干燥物料带出水份越快；热泵主机同时提供冰水，冰水进入冷凝器内带走湿热空气的水蒸气潜热，冷水再回到热泵主机将冷水吸付的潜热取出成冰水后回到冷凝器内，热泵主机和圆盘式干燥设备之间设一冰水槽当冰水的缓冲槽；热泵主机利用取出热量加热温水或温油，增加能源利用率。所述圆盘式干燥设备和热泵除湿子系统间设置有循环风机，使两者之间形成空气密闭循环系统。循环风机以变频的设计，利用圆盘式干燥设备出风的湿度调整风量，湿度越高风量越大。所述空气循环的方向与物料进行干燥的方向相反。

本发明的待干燥物料可为油泥、电镀污泥、生化污泥、化工污泥、制药污泥、染整污泥等有机性或无机性污泥、食品、蔬菜等农产品、中药材、化工原料、医药中间体等。

本发明所述热泵除湿圆盘式干燥系统的主要工作过程为：利用热泵主机2产生30~90℃热水或热油通过圆盘式干燥设备1的金属圆盘14传热给待干燥物料，降温的热水或热油回到低温热水或热油槽，再经输送泵送到热泵主机2重新加热到30~90℃后，回到高温热水或热油槽。利用热泵主机2产生-5～25℃冰水通过风对水的冷凝器6，吸收水气冷凝放出的潜热后，回到中温冰水槽，在经冰水输送泵送到热泵主机2吸热降温到-5～25℃后，回到冰水槽。

本发明有如下优点：节能性好、烘干速度快、烘干质量稳定、无废气排放问题、安全性高、适合处理各种待干燥物料。

实施例1：

表面处理业的废水站产生的电镀污泥经脱水机预处理后，含水率在70～80%间，不符合污泥进行填埋处理含水率小于60%的要求。如图2所示，将含水率在70～80%污泥经螺旋进料器进入经过本发明，主机热水温度设定75～80℃及冰水温度设定2～7℃时，烘干速度高于10公斤水/平方米.小时除水率，电镀污泥的水分经过热传导快速蒸发后，湿热空气经过冷凝器除湿后，干燥空气再回到干燥箱。冷凝水的cod＜100mg/l，ss＜30mg/l；可由螺旋进料器进料量、圆盘式干燥设备转轴的转速控制除湿后污泥含水率在10~40%间，干燥污泥经由螺旋出料器离开圆盘式干燥设备。

实施例2：

枸杞为重要的保健产品之一，采收的枸杞处理后要快速干燥并保持有效物质在干燥过程不挥发。如图2所示，将含水率在75～90%间新鲜枸杞经螺旋进料器进入经过本发明，主机热水温度设定30～35℃及冰水温度设定-5～0℃时，烘干速度高于7.5公斤水/平方米.小时除水率，新鲜枸杞的水分经过低温热水与干燥空气双重干燥作用后，湿空气经过冷凝器除湿后，干燥空气再回到干燥箱。冷凝水的cod＜50mg/l，ss＜5mg/l；含水率在5~10%间，干燥枸杞经由螺旋出料器离开圆盘式干燥设备。