一种热源联用技术谷物烘干装置及方法
【专利摘要】本发明的一种热源联用技术谷物烘干装置及方法，由干燥塔、热源输出系统、热源系统（包括电热源、太阳能热源、燃烧热源以及其它产热热源）、温度传感器和控制系统组成；本发明的一种采用热源联用技术的谷物烘干机，谷物在干燥塔内吸热、失水；以水、导热油等为热交换介质，介质通过管路，在热源处吸热，流动到干燥塔时放热，实现谷物烘干；各热源系统切换由控制系统手动或自动切换。
【专利说明】
一种热源联用技术谷物烘干装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种采用热源联用技术的谷物烘干机，属于农业机械领域。
【背景技术】
[0002]传统谷物烘干方式是道路及地面晾晒，增加了粮食杂质，降低了粮食品质，带来了交通隐患，且处理能力有限。随着家庭农场、农机合作社、农机大户、农业种植大户(专业户)等农村组织的迅速崛起，改变了农业种植和经营模式，粮食将由过去分散在单个农民手中转向集中在少数农村组织手中，粮食集中贮藏要求面临首要问题即烘干问题，加上因天气原因导致的粮食霉变数量不断增加，粮食烘干成为农民的重要需求，为烘干设备市场的发展提供了契机。
[0003]目前市场常见的谷物烘干机，其热源主要为煤、柴油、农作物秸杆等，热交换介质为空气，因空气比热小，故在干燥塔内设计了复杂的风道，以提高和谷物的热交换效率;燃烧温度难以控制，烘干温度用引入冷空气的方法来调节，冷空气流量大小用风门控制，控制精度低，影响干燥品质;且太阳能和电能等清洁能源无法使用等问题。
[0004]专利号为201410486825.9的发明公开了一种储仓式谷物烘干设备，包括供能设备和烘干储仓，所述供能设备和烘干储仓连接，所述热源发生器与导入管入口连接，导入管出口与散热片入口相接通，散热片出口与导出管入口相接通，散热片的下部设有鼓风机，所述保温墙里等距设有五个散热分管，所述五个散热分管问形成了六个烘干室，所述烘干室的底部前侧面上设有谷物取出门，所述散热分管的上部设有泄压阀，所述烘干室的上顶上设有谷物注入孔，谷物注入孔和自动送料装置连接。该采用储仓式的烘干结构，缺点在于谷物不流动，无法烘干水稻等需要缓苏过程的谷物，且热源来源不明确。
[0005]专利号为201310321221.4的发明，公开了除湿热栗型谷物烘干机，包括热栗烘干机组和与所述热栗烘干机组相连的烘干塔，通过热栗烘干机组中压缩机的工作，把空气当中的热量吸收过来，再加上为推动制冷系统工作而消耗的一部分电能，二部分的热能都送到烘干道中从而实现对烘干塔中谷物的烘干。缺点在于其热源为空气中的热量，来源单一，太阳能等清洁能源以及秸杆等生物质廉价能源无法使用。
[0006]专利号为201310239194.6的发明，公开了一种烘干设备，包括:通过传输部依次连接的卸粮部、清理除尘部、烘前部、烘干机、缓苏部和出仓部。还公开了其烘干工艺，包括以下步骤:卸粮、除尘、烘前处理、烘干和缓苏处理。缺点在于设置了专门的缓苏塔，且干燥塔结构复杂，设备制造成本高，操作复杂，且热源来源单一。
【发明内容】
[0007]为了克服现有为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于设计一种采用热源联用技术的谷物烘干机，谷物在干燥塔内吸热、失水，干燥塔结构简单，没有市场上常见的烘干机干燥塔内复杂的风道；以水、导热油等为热交换介质，介质通过管路，在热源处吸热，流动到干燥塔时放热，实现谷物烘干;多热源联用，各热源系统切换由控制系统手动或自动切换。
[0008]本发明所采用的技术方案是:
本发明的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，由干燥塔、热源输出系统、电热源系统、太阳能热源系统、燃烧热源系统、温度传感器和控制系统组成；
热源输出系统由换热器、循环栗1、阀门I和蓄热箱(当热交换介质为水时，称作水箱;当热交换介质为导热油时，称作油箱)组成，换热器安装于干燥塔内底部，换热器、循环栗1、阀门I和蓄热箱由管道连通成循环系统；
电热源系统由电加热棒和蓄热箱组成，电加热棒设置于蓄热箱内部；
太阳能热源系统由太阳能集热器、循环栗Π、阀门Π和蓄热箱组成，太阳能集热器、循环栗π、阀门Π和蓄热箱由管道连通成循环系统；
燃烧热源系统由燃烧炉、换热器、循环栗m、阀门m和蓄热箱组成，燃烧炉、换热器、循环栗m、阀门m和蓄热箱由管道连通成循环系统；
温度传感器设置于蓄热箱内，电加热棒、温度传感器、阀门1、阀门π、阀门m、循环栗1、循环栗π和循环栗m分别连接到控制系统，系统温度由温度传感器采集，控制系统控制；
上述蓄热箱是指同一蓄热箱。
[0009]优选的，所述干燥塔外侧设有提升机，提升机两个端口与干燥塔的入口和出口连接，提升机连接到控制系统，提升机的开关机速度由控制系统控制。
[0010]优选的，所述干燥塔由塔身、挡板1、挡板Π和锥形筛板塔底组成。挡板I和挡板Π设于干燥塔塔身内的上部侧壁，并向下倾斜，挡板1、挡板π与水平面夹角均大于物料堆积角5-10度，挡板I水平投影于塔身水平截面直径处的长度为塔身水平截面直径的1/2-2/3，挡板Π水平投影于塔身水平截面直径处的长度为塔身水平截面直径的1/2-2/3。
[0011]优选的，所述锥形筛板塔底锥面设有筛孔，筛孔直径小于物料尺寸，但不低于0.8mmo
[0012]优选的，所述挡板I为圆形平板或椭圆形平板，挡板Π为圆形平板或椭圆形平板。
[0013]优选的，所述换热器、循环栗1、阀门I和蓄热箱依次由管道连通，换热器和蓄热箱由管道连通形成循环系统。
[0014]优选的，太阳能集热器、循环栗Π、阀门Π和蓄热箱依次由管道连通，太阳能集热器和蓄热箱由管道连通形成循环系统。
[0015]优选的，所述燃烧炉、换热器、循环栗m、阀门m和蓄热箱依次由管道连通，燃烧炉和蓄热箱由管道连通形成循环系统。
[0016]优选的，所述燃烧炉为燃油炉、燃煤炉或秸杆燃烧炉。
[0017]谷物经入料口，由提升机送入干燥塔，并在干燥塔和提升机内形成循环流动，循环速度根据谷物性状和初试水分含量决定，干燥达到设定水分后，从出料口落入包装袋或其它装置；出料口和入料口使用闸阀开合。
[0018]
一种采用热源联用技术的谷物烘干方法，按照下述步骤进行:
A.谷物烘干前，在蓄热箱内装入水、导热油等为热交换介质，使用太阳能、燃烧热能、电能或其它热能，使热交换介质预热到烘干作业温度；
B.将谷物通过提升机从干燥塔上端入口装入干燥塔，落入干燥塔下端出口，再经提升机送入干燥塔上端入口，形成循环，循环速度视谷物品种、初始水分含量、以及烘干过程中当时水分和设定烘干水分间的差值而定，提升机运行速度为0-2m/s无级可调，以适应烘干工艺要求;谷物烘干期间，可使用太阳能、燃烧热能、电能和其它热能(下同)，或上述能源的组合；
C.如果为不需要缓苏过程，如玉米、小麦，谷物在干燥塔中以较快的速度循环，根据干燥工艺，提升机运行速度由控制器自动控制，0-2m/s无级可调，运行时，提升机的速度控制在0.l-2m/s ;如果为需要缓苏过程的谷物，如水稻，则谷物在干燥塔中以较慢的速度循环，根据干燥工艺，提升机运行速度由控制器自动控制，O-lm/s无级可调，甚至在干燥前期和后期，提升机每运行0.1-0.5小时后，停止运行0.5-2小时，运行时，提升机的速度控制在0.1-lm/s0
[0019]D.谷物烘干后期，可单独采用太阳能为热源。
[0020]优选的，所述谷物为水稻时，将谷物通过提升机从干燥塔上端入口装入干燥塔，落入干燥塔下端出口，再经提升机送入干燥塔上端入口，形成较慢的循环，循环速度和烘干温度视初始水分含量、以及烘干过程中当时水分和设定烘干水分间的差值而定，提升机运行速度和烘干温度由控制器自动控制，O -lm/s无级可调，甚至在干燥前期和后期，提升机每运行0.1-0.5小时后，停止运行0.5-2小时，防止水稻失水太快，运行时，提升机的速度控制在0.Ι-lm/s;烘干温度30-60摄氏度。
[0021 ]优选的，所述谷物为小麦、玉米等时，谷物在干燥塔中以较快的速度循环，根据干燥工艺，提升机运行速度和烘干温度由控制器自动控制，运行速度0.5-2m/s无级可调，烘干温度60-80摄氏度。
[0022]
有益效果
本发明的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，以水、导热油等为热交换介质，介质通过管路，在热源出吸热，流动到干燥塔时放热，实现谷物烘干;提前使用太阳能，使系统预热到烘干作业温度，当需要烘干时，直接投入使用;在天气晴好，谷物烘干后期，也可单独采用太阳能为热源;在夜间电费较低时，采用电加热为热源。各热源系统切换由控制系统手动或自动切换。
[0023]干燥塔结构简单，没有市场上常见的烘干机干燥塔内复杂的风道，可以干燥需要缓苏过程的水稻，也可烘干不需缓苏过程的小麦、玉米等;太阳能等绿色能换成本低、无污染；由于水和油的比热比空气高，热交换介质可以以较小的流量循环，提高了烘干温度控制精度和热量使用效率，降低了使用成本。
[0024]
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0026]图1是本发明一种采用热源联用技术的谷物烘干机系统示意图。
[0027]图2是挡板尺寸示意图。
[0028]如图中1-干燥塔，2-提升机，3-换热器，4-循环栗I，5_阀门I，6_电加热棒，7_温度传感器，8-蓄热箱，9-进料阀，10-太阳能集热器，11-燃烧炉，12-换热器，13-控制系统，14-循环栗π，15-循环栗111，16-阀门Π，17-阀门ΙΠ ;
101-挡板I，102-挡板Π，103-塔身，104-锥形筛板塔底。
[0029]
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0031]实施例1
如图1所示，本发明的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，由干燥塔1、热源输出系统、电热源系统、太阳能热源系统、燃烧热源系统、温度传感器7和控制系统13组成;干燥塔I由塔身103、挡板IlOl和挡板Π 102以及锥形筛板塔底104组成;换热器3安装在干燥塔I内下方;换热器3、循环栗14、阀门15、蓄热箱8(热交换介质为水)组成热源输出系统，换热器3、循环栗14、阀门15和蓄热箱8依次由管道连通形成循环系统；电加热棒6和蓄热箱8组成电热源;太阳能集热器10、循环栗Π 14、阀门Π 16和蓄热箱8组成太阳能热源系统，太阳能集热器
10、循环栗Π 14、阀门Π 16和蓄热箱8依次由管道连通形成循环系统;燃烧炉11(燃煤炉)与换热器12、循环栗ΙΠ15、阀门ΙΠ17和蓄热箱8组成燃烧热源系统，燃烧炉11、换热器12、循环栗ΙΠ15、阀门ΙΠ17和蓄热箱8依次由管道连通形成循环系统；温度传感器7设置于蓄热箱8内，电加热棒6、温度传感器7、阀门15、阀门Π 16、阀门ΙΠ17、循环栗14、循环栗Π 14和循环栗ΙΠ15分别连接到控制系统，系统温度由温度传感器7采集，控制系统控制13;进料阀9用于供水和补水。系统温度由温度传感器7采集，控制系统13控制;谷物经入料口，由提升机2送入干燥塔，并在干燥塔I和提升机2内形成循环流动，干燥达到设定水分后，从出料口落入包装袋或其它装置；出料口和入料口使用闸阀开合。
[0032]锥形筛板塔底104锥面设有筛孔，筛孔直径为2mm，谷物在换热器3处吸热后，流动至锥形筛板塔底104处，水分从筛孔排出。挡板IlOl和挡板Π 102起到缓冲和均衡谷物间温度作用，其与水平面夹角均大于物料堆积角5度，挡板1101水平投影于塔身水平截面直径处的长度b为塔身水平截面直径a的2/3，挡板Π 102水平投影于塔身水平截面直径处的长度c为塔身水平截面直径a的1/2。
[0033]本发明的一种采用热源联用技术的谷物烘干机，以水为热交换介质，水在热源处吸热，在蓄热箱8处蓄热，流动到谷物干燥塔2处放热，实现谷物烘干;提前使用太阳能，使系统预热到烘干作业温度，当需要烘干时，直接投入使用;在天气晴好，谷物烘干后期，单独采用太阳能为热源，各热源系统切换由控制系统13手动切换。
[0034]
实施例2
如图1所示，本发明的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，由干燥塔1、热源输出系统、电热源系统、太阳能热源系统、燃烧热源系统、温度传感器7和控制系统13组成;干燥塔I由塔身103、挡板IlOl和挡板Π 102以及锥形筛板塔底104组成;换热器3安装在干燥塔I内下方，安装位置根据干燥塔I尺寸决定;换热器3、循环栗4、阀门5、蓄热箱8(热交换介质为导热油)组成热源输出系统，换热器3、循环栗14、阀门15和蓄热箱8依次由管道连通形成循环系统；电加热棒6和蓄热箱8组成电热源;太阳能集热器10、循环栗Π 14、阀门Π 16和蓄热箱8组成太阳能热源系统，太阳能集热器10、循环栗Π 14、阀门Π 16和蓄热箱8依次由管道连通形成循环系统;燃烧炉11(秸杆)与换热器12、循环栗ΙΠ15、阀门ΙΠ17和蓄热箱8组成燃烧热源系统，燃烧炉11、换热器12、循环栗ΙΠ15、阀门ΙΠ17和蓄热箱8依次由管道连通形成循环系统;温度传感器7设置于蓄热箱8内，电加热棒6、温度传感器7、阀门15、阀门Π 16、阀门ΙΠ17、循环栗14、循环栗Π 14和循环栗ΙΠ15分别连接到控制系统，系统温度由温度传感器7采集，控制系统控制13;进料阀9用于供油，由于导热油蒸发极少，几乎不用补充。
[0035]谷锥形筛板塔底104锥面设有筛孔，筛孔直径为2mm，谷物在换热器3处吸热后，流动至锥形筛板塔底104处，水分从筛孔排出。挡板IlOl和挡板Π 102起到缓冲和均衡谷物间温度作用，其与水平面夹角均大于物料堆积角10度，挡板IlOl水平投影于塔身水平截面直径处的长度b为塔身水平截面直径a的1/2，挡板Π 102水平投影于塔身水平截面直径处的长度c为塔身水平截面直径a的2/3。
[0036]本发明的一种采用热源联用技术的谷物烘干机，以导热油为热交换介质，导热油在热源处吸热，在油箱8处蓄热，流动到谷物干燥塔2处放热，实现谷物烘干;提前使用太阳能，使系统预热到烘干作业温度，当需要烘干时，直接投入使用；在天气晴好，谷物烘干后期，单独采用太阳能为热源;在夜间电费较低时，采用电加热为热源。各热源系统切换由控制系统13自动切换。
[0037]实施例3
依据实施例1所述的谷物烘干机烘干水稻的步骤如下:水稻初始水分含量为18%，烘干水分为15%，失水3%，烘干时间3小时，平均每小时失水率1%。干燥系统预热至400C，将谷物通过提升机2从干燥塔I上端入口装入干燥塔，至没过挡板102处，停止进粮，设定蓄热箱温度为40°C，同时以0.5m/s速度运行提升机2分钟，停止10分钟；I小时后，设定蓄热箱温度为38°C，提升机以0.4m/s运行I小时;设定蓄热箱温度为38°C，同时以0.6m/s速度运行提升机3分钟，停止12分钟，运行I小时，水稻到达烘干水分要求，排粮。
[0038]实施例4
依据实施例1所述的谷物烘干机烘干小麦的步骤如下:小麦初始水分含量为17%，烘干水分为13%，失水4%，烘干时间2小时，平均每小时失水率2%。干燥系统预热至700C，将谷物通过提升机2从干燥塔I上端入口装入干燥塔，至没过挡板102处，停止进粮，设定蓄热箱温度为70°C，同时以lm/s速度运行2小时，达到烘干水分要求，排粮。
【主权项】
1.一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，由干燥塔、热源输出系统、电热源系统、太阳能热源系统、燃烧热源系统、温度传感器和控制系统组成； 热源输出系统由换热器、循环栗1、阀门I和蓄热箱组成，换热器安装于干燥塔内底部，换热器、循环栗1、阀门I和蓄热箱由管道连通成循环系统； 电热源系统由电加热棒和蓄热箱组成，电加热棒设置于蓄热箱内部； 太阳能热源系统由太阳能集热器、循环栗Π、阀门Π和蓄热箱组成，太阳能集热器、循环栗π、阀门Π和蓄热箱由管道连通成循环系统； 燃烧热源系统由燃烧炉、换热器、循环栗m、阀门m和蓄热箱组成，燃烧炉、换热器、循环栗m、阀门m和蓄热箱由管道连通成循环系统； 温度传感器设置于蓄热箱内，电加热棒、温度传感器、阀门1、阀门π、阀门m、循环栗1、循环栗π和循环栗m分别连接到控制系统； 上述蓄热箱是指同一蓄热箱。2.根据权利要求1所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，其特征在于，所述干燥塔外侧设有提升机，提升机两个端口与干燥塔的入口和出口连接，提升机连接到控制系统。3.根据权利要求1所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，其特征在于，所述干燥塔由塔身、挡板1、挡板Π和锥形筛板塔底组成;挡板I和挡板π设于干燥塔塔身内的上部侧壁，并向下倾斜，挡板1、挡板Π与水平面夹角均大于物料堆积角5-10度，挡板I水平投影于塔身水平截面直径处的长度为塔身水平截面直径的1/2-2/3，挡板Π水平投影于塔身水平截面直径处的长度为塔身水平截面直径的1/2-2/3。4.根据权利要求3所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，其特征在于，所述锥形筛板塔底锥面设有筛孔，筛孔直径小于物料尺寸，不低于0.8mm。5.根据权利要求1所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，其特征在于，所述换热器、循环栗1、阀门I和蓄热箱依次由管道连通，换热器和蓄热箱由管道连通形成循环系统;太阳能集热器、循环栗Π、阀门Π和蓄热箱依次由管道连通，太阳能集热器和蓄热箱由管道连通形成循环系统;所述燃烧炉、换热器、循环栗m、阀门m和蓄热箱依次由管道连通，燃烧炉和蓄热箱由管道连通形成循环系统。6.根据权利要求1所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干装置，其特征在于，所述燃烧炉为燃油炉、燃煤炉或秸杆燃烧炉。7.一种采用热源联用技术的谷物烘干方法，按照下述步骤进行: A.谷物烘干前，在蓄热箱内装入热交换介质，使用太阳能、燃烧热能或电能，使热交换介质预热到烘干作业温度； B.将谷物通过提升机从干燥塔上端入口装入干燥塔，落入干燥塔下端出口，再经提升机送入干燥塔上端入口，形成循环，提升机运行速度为O -2m/s无级可调;谷物烘干期间，可使用太阳能、燃烧热能、电能，或上述能源的组合； C.如果为不需要缓苏过程，谷物在干燥塔中以较快的速度循环，根据干燥工艺，提升机运行速度由控制器自动控制，0-2m/s无级可调，运行时，提升机运行速度控制在0.l-2m/s;如果为需要缓苏过程的谷物，在干燥塔中以较慢的速度循环，根据干燥工艺，提升机运行速度由控制器自动控制，Ο-lm/s无级可调，甚至在干燥前期和后期，提升机每运行0.1-0.5小时后，停止运行0.5-2小时，运行时，提升机的速度控制在0.1-lm/s; D.谷物烘干后期，可单独采用太阳能为热源。8.根据权利要求7所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干方法，其特征在于，所述热交换介质为水或导热油。9.根据权利要求7所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干方法，其特征在于，所述谷物为水稻时，将谷物通过提升机从干燥塔上端入口装入干燥塔，落入干燥塔下端出口，再经提升机送入干燥塔上端入口，形成较慢的循环，提升机运行速度和烘干温度由控制器自动控制，O-lm/s无级可调，在干燥前期和后期，提升机每运行0.1-0.5小时后，停止运行0.5-2小时，防止水稻失水太快;烘干温度30-60摄氏度，运行时，提升机的速度控制在0.1-lm/s。10.根据权利要求7所述的一种采用热源联用技术的谷物烘干方法，其特征在于，所述谷物为小麦或玉米时，谷物在干燥塔中以较快的速度循环，根据干燥工艺，提升机运行速度和烘干温度由控制器自动控制，0-2m/s无级可调，运行时，提升机运行速度控制在0.5-2m/s，烘干温度60-80摄氏度。
【文档编号】A23B9/08GK106070593SQ201610587527
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月25日 公开号201610587527.8, CN 106070593 A, CN 106070593A, CN 201610587527, CN-A-106070593, CN106070593 A, CN106070593A, CN201610587527, CN201610587527.8
【发明人】卢泽民
【申请人】江苏大学