热回收式除湿热泵驱动间壁式干燥系统的制作方法

本发明涉及干燥设备领域，尤其是一种热回收式除湿热泵驱动间壁式干燥系统。

背景技术：

干燥是指将热量加于湿物料并排除挥发性湿分，而获得一定湿含量固体产品的过程。湿分以松散的化学结合形式或以液态溶液存在于固体中，或积集在固体的毛细微结构中。这种液体的蒸汽压低于纯液体的蒸汽压，称之为结合水分。而游离在表面的湿分则称为非结合水分。湿物料在热力干燥过程中，以下两种过程相继并同时发生：

过程1：能量(大多数是热量)从周围环境传递至物料表面使表面湿分蒸发。

过程2：内部湿分传递到物料表面，随之由于上述过程而蒸发。

干燥速率由上述两个过程中较慢的一个速率控制。

目前，国内外在干燥中应用的技术主要有七种：常压热风干燥、远红外干燥、微波干燥、渗透干燥、真空冷冻干燥、太阳能干燥和热泵干燥。

在农业领域，我国粮食总产量高，粮食收获后最重要的干燥一直是比较薄弱的环节，每年因干燥不达标造成的粮食浪费现象严重，造成了较高的经济损失，具体的不足之处体现在以下几个方面：

(1)节能降耗干燥机研究少，应用少。

目前，我国99％以上的连续式粮食干燥机采用的是直接向大气排放废气，无余热回收处理装置，且无废气室沉降粮食粉尘，这类干燥机热损失大、粉尘对环境污染大。大多数企业缺乏创新意识，对研发节能降耗等先进技术产品的投入较少。

(1)颗粒物料(如稻谷、玉米、菜籽等)均采用热风对流换热干燥方式，容积式粮食烘干机、连续式粮食烘干机、转筒干燥机、网带式干燥机等，均采用燃油、燃气、燃煤、蒸汽、高温热水等作为热源，热能利用效率低，通常蒸发1公斤水需要消耗1kw热功率。

采用热风对流换热方式颗粒物料干燥机工作排湿过程同时排放大量废热，没有对废热进行热回收，运行成本高。

(2)燃煤热风炉使用广泛，但是污染大：

燃煤热风炉是中国粮食干燥的特色，因我国是玉米、稻谷和小麦等粮食生产大国，粮食的产量和价格都偏低，且粮食的销售价格与生产价格之间的利润较小，而煤炭价格较燃油(只有多数种子干燥机使用燃油)低廉且使用方便，烘干成本低，所以从上世纪70年代以来我国一直以发展燃煤热风炉为主，该种炉型燃煤效率低，且随着干燥机生产数量的增加，燃煤烧产生的so2、烟尘颗粒物等造成的污染越来越严重。

(3)干燥机能源利用不充分，能耗浪费严重。

可见，目前迫切需要一种设计合理的新型热回收式除湿热泵驱动间壁式干燥系统，以实现物料干燥的节能降耗，将加快我国干燥行业的研究与进展，并进一步促进我国的经济发展。

技术实现要素：

为了克服现有技术的以上缺陷和不足，本发明的目的是提供一种具有余热回收功能，节能降耗，干燥效果优良，尤其适用于多种农产品的热回收式除湿热泵驱动间壁式干燥系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

热回收式除湿热泵驱动间壁式干燥系统，主体包括：

高位热能循环干燥装置，高位热能循环干燥装置包括排风空气显热热交换循环回路和水蒸汽潜热热交换循环回路；

间壁式干燥器，间壁式干燥器具有用于为待干燥物料提供热交换干燥作业空间的作业腔体，所述作业腔体内设有用于对待干燥物料进行热交换干燥作业的若若干间隔布置的传热板，相邻两传热板之间的间隔构成用于容纳待干燥物料的夹层，所述传热板具有供加热介质液体流通的流道腔，通过流道腔能够用于加热介质液体在所述传热板内循环流通；

所述排风空气显热热交换循环回路连通间壁式干燥器的作业腔体，以构成干燥介质气体的循环结构；

所述水蒸汽潜热热交换循环回路与传热板的流道腔相连通，以构成加热介质液体的热泵循环结构。

作为优选的，所述作业腔体的侧壁设有气体进口和气体出口，所述气体进口和气体出口与排风空气显热热交换循环回路相连通，以构成相通的开式或闭式干燥介质气体的循环结构。

作为优选的，所述流道腔的两端分别连接有加热介质进入管和加热介质排出管，所述加热介质进入管具有加热介质进口，所述加热介质排出管具有加热介质出口，所述加热介质进口和加热介质出口与水蒸汽潜热热交换循环回路相连通，以构成相通的开式或闭式加热介质液体的循环结构。

作为优选的，所述排风空气显热热交换循环回路包括与气体进口依次连接的热回收器和翅片冷凝器，所述翅片冷凝器与气体出口相连，以构成干燥介质气体的加热进风结构；

所述作业腔体的气体出口与所述热回收器相连，通过热回收器连接有翅片蒸发器和风机，以构成干燥介质气体的加热排风结构。

作为优选的，所述水蒸汽潜热热交换循环回路包括与流道腔的加热介质出口依次连接的循环水泵，所述循环水泵连接有水冷凝器，所述水冷凝器与流道腔的加热介质进口相连，以构成加热介质液体的加热结构；

所述翅片蒸发器连接有压缩机，所述压缩机与所述水冷凝器相连，所述水冷凝器与所述翅片冷凝器相连，所述翅片冷凝器通过一膨胀阀与所述翅片蒸发器相连，以构成加热介质液体的热泵循环结构。

作为优选的，所述作业腔体的上端具有进料口，作业腔体的下端具有出料口。

作为优选的，所述流道腔呈向外鼓起状，并且两端贯通，用以构成加热介质的供热结构。

作为优选的，所述流道腔呈横向、纵向、斜向、弯曲或网格状分布。

作为优选的，所述传热板的外周设有均风孔板，所述均风孔板与气体进口和气体出口相通。

作为优选的，所述气体出口连接有过滤除尘器。

本发明的有益效果是：

本方案采用创新的接触式换热方式，其作用和优势在于：与传统的热风对流容积式粮食烘干机、连续式粮食烘干机、转筒干燥机、网带式干燥机的应用技术相比较，至少具备以下显著的优势：

(1)本申请采用间壁式导热为主、热风对流换热为辅，并且采用接触式换热为主的方式对物料进行进行干燥，加热均匀，物料干燥均匀，同时能够循环回收气体热交换所排出废汽的余热，节能效果显著，干燥效率也得以大大提高。

(2)热流密度大，装置体积更小，能够节约安装空间。

(3)实现对间壁式干燥器的排风进行热回收并加热热水及空气，可以节约干燥机运行能耗30％以上；间壁式干燥器通过若干间隔布置的传热板实现一种高效均匀的间壁式干燥结构布局设置，显著提高干燥的效果，一方面也能够节约能源。

(4)干燥过程采用清洁的电能，无污染物排放。

(5)通过间壁式干燥器的进料方式，可以使待干燥物料缓慢而可控的速度，从而很好的减少待干燥物料的磨损和分解，保有利于证待干燥物料的颗粒性能和晶体的形状，确保产品的最佳质量，同时没有外部空气与待干燥物料的直接接触，降低了细菌污染、气味污染和含湿量变化等风险。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图一；

图2是本发明的原理结构示意图二；

图3是本发明间壁式干燥器的结构示意图一；

图4是本发明间壁式干燥器的结构示意图二；

图5是本发明传热板的截面结构及风向示意图；

图6是本发明传热板的局部结剖视图；

图7是本发明的传热板局部结构及加热介质液体的流动路径示意图。

图中：1.高位热能循环干燥装置2.排风空气显热热交换循环回路3.水蒸汽潜热热交换循环回路4.间壁式干燥器5.作业腔体6.传热板7.流道腔8.气体进口9.气体出口10.加热介质进入管11.加热介质排出管12.加热介质进口13.加热介质出口14.热回收器15.翅片冷凝器16.风机17.循环水泵18.水冷凝器19.压缩机20.膨胀阀21.翅片蒸发器22.进料口23.出料口24.均风孔板25.过滤除尘器26.待干燥物料。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图与实施例，对本发明作进一步的阐述。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-7所示的热回收式除湿热泵驱动间壁式干燥系统，主体包括：

高位热能循环干燥装置1，高位热能循环干燥装置1包括排风空气显热热交换循环回路2和水蒸汽潜热热交换循环回路3；

间壁式干燥器4，间壁式干燥器4具有用于为待干燥物料26提供热交换干燥作业空间的作业腔体5，作业腔体5内设有用于对待干燥物料26进行热交换干燥作业的若干间隔布置的传热板6，相邻两传热板6之间的间隔构成用于容纳待干燥物料26的夹层(即也构成一种间壁式干燥结构)，间隙的宽度一般为16-38mm，即能够满足一般农作物颗粒安置和干燥要求(例如玉米颗粒等)，也可以根据物料自流特性，采用不同间距的间隔设计。

传热板6具有供加热介质液体流通的流道腔7，通过流道腔7能够用于加热介质液体在传热板6内循环流通。传热板6的外壁与待干燥物料26直接接触。

排风空气显热热交换循环回路2连通间壁式干燥器4的作业腔体5，以构成干燥介质气体的循环结构。水蒸汽潜热热交换循环回路3与传热板6的流道腔7相连通，以构成加热介质液体的热泵(除湿)循环结构。

作为一种实施例，作业腔体5的侧壁设有气体进口8和气体出口9，气体进口8和气体出口9与排风空气显热热交换循环回路2相连通，以构成相通的开式或闭式干燥介质气体的循环结构。

流道腔7的两端分别连接有加热介质进入管10和加热介质排出管11，加热介质进入管10具有加热介质进口12，加热介质排出管11具有加热介质出口13，加热介质进口12和加热介质出口13与水蒸汽潜热热交换循环回路3相连通，以构成相通的开式或闭式加热介质液体的循环结构。

加热介质进入管10和/或加热介质排出管11与各间隔布置的传热板6之间可设置独立阀门，用以灵活调节进入各块传热板6加热介质液体的流量。

作为一种实施例，排风空气显热热交换循环回路2包括与气体进口8依次连接的热回收器14和翅片冷凝器15，翅片冷凝器15与气体出口9相连，以构成干燥介质气体的加热进风结构。作业腔体5的气体出口9与热回收器14相连，通过热回收器14连接有翅片蒸发器21和风机16，以构成干燥介质气体的加热排风结构。

作为一种实施例，水蒸汽潜热热交换循环回路3包括与流道腔7的加热介质出口13依次连接的循环水泵17，循环水泵17连接有水冷凝器18，水冷凝器18与流道腔7的加热介质进口12相连，以构成加热介质液体的加热结构。翅片蒸发器21连接有压缩机19，压缩机19与水冷凝器18相连，水冷凝器18与翅片冷凝器15相连，翅片冷凝器15通过一膨胀阀20与翅片蒸发器21相连，以构成加热介质液体的热泵(除湿)循环结构。

作业腔体5的上端具有进料口22，作业腔体5的下端具有出料口23。通过进料口22用以投放待干燥物料26，出料口23用以将干燥完成的物料进行落料送出。

作为一种实施例，流道腔7呈向外鼓起状，并且两端贯通，流道腔7的形状呈横向、纵向、斜向、弯曲或网格状分布，用以构成加热介质的高效供热结构。通过流道腔7的设置能够导入加热介质液体及结合向外鼓起状的流道腔，从而大幅提高对待干燥物料26的接触受热面积，而且能够让待干燥物料26的颗粒下落时更加均匀，进而有效提高干燥效果，提高干燥效率。

传热板6的外周设有均风孔板24，均风孔板24与气体进口8和气体出口9相通。通过均风孔板24的设置，能够使干燥气体流动更加均匀和顺畅，有利于干燥效果。

作为一种实施例，气体出口连接有过滤除尘器，过滤除尘器可根据颗粒物料特性设计不同过滤除尘器的结构形式，如过滤网、袋式过滤器、旋风分离器、脉冲除尘器等。

作为一种实施例，热回收器14可为板翅式换热器、热管式换热器等；翅片冷凝器15为翅片管式换热器，可采用不锈钢、铜铝等材质；翅片蒸发器21为翅片管式换热器，可采用不锈钢、铜铝等材质；膨胀阀20可采用热力膨胀阀、电子膨胀阀等。

作为一种实施例，压缩机19可采用涡旋压缩机、活塞式压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机等；水冷凝器18可采用钎焊板换热器、壳管式换热器、壳盘管式换热器等；热泵循环方面可以根据干燥温度要求可选用r22、r134a、r407c、co2等种类制冷剂。

作为一种实施例，本方案中的加热介质液体为蒸汽、热水、导热油或烟气等；干燥介质气体为空气、氮气等气体。

作为一种实施例，风机16可参考附图1及附图2方式进行连接设置，以实现一种开式或闭式空气循环方式。

作为一种实施例，水冷凝器18及翅片冷凝器15中的制冷剂管道可采用串联或并联方式，且采用串联方式方式可以根据制冷剂流动方向而定，水冷凝器18及翅片冷凝器15均可根据需要置于前端或后端。

本发明通过翅片蒸发器21对间壁式干燥器4的排风空气显热及水蒸汽潜热进行热回收，并通过压缩机19压缩做功后分别经过水冷凝器18及翅片冷凝器15，以分别对加热介质循环水、空气进行加热，实现驱动间壁式干燥器4对颗粒待干燥物料26进行干燥的目的。

因此与传统的热风对流容积式粮食烘干机、连续式粮食烘干机、转筒干燥机、网带式干燥机的应用技术相比较，至少具备以下显著的优势：

(1)本申请采用间壁式导热为主、热风对流换热为辅，并且采用接触式换热为主的方式对待干燥物料26进行进行干燥，加热均匀，物料干燥均匀，同时能够循环回收气体热交换所排出废汽的余热，节能效果显著，干燥效率也得以大大提高。

(2)热流密度大，装置体积更小，能够节约安装空间。

(3)实现对间壁式干燥器4的排风进行热回收并加热热水及空气，可以节约干燥机运行能耗30％以上；间壁式干燥器4通过若干间隔布置的传热板6实现一种高效均匀的间壁式干燥结构布局设置，显著提高干燥的效果，一方面也能够节约能源。

(4)干燥过程采用清洁的电能，无污染物排放。

(5)通过间壁式干燥器4的进料方式，可以使待干燥物料26缓慢而可控的速度，从而很好的减少待干燥物料26的磨损和分解，保有利于证待干燥物料26的颗粒性能和晶体的形状，确保产品的最佳质量，同时没有外部空气与待干燥物料26的直接接触，降低了细菌污染、气味污染和含湿量变化等风险。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。