太阳能热泵溶液除湿复合干燥及低温通风储粮系统的制作方法

本发明涉及粮储设备领域，特别是指太阳能热泵溶液除湿复合干燥及低温通风储粮系统。

背景技术：

目前粮食储存，一般要求在入库前先进行干燥处理，工作量大损耗多，程序繁琐。由于受到气候条件、粮食来源等因素的影响，常常会出现高水分粮食直接入仓的现象，为了保证粮食的安全储藏，必须对其进行适度的干燥处理，而现有的干燥方法，如利用烘干机进行烘干需要消耗大量的化石能源，成本高，另外需要设置专门的干燥仓，干燥完毕后再由干燥仓倒库到储粮仓。太阳能设备干燥法，由于太阳能是一种清洁、廉价的可再生能源，充分利用太阳能干燥粮食可以大量节约常规能源。但太阳能属间歇性能源，受气候条件影响大，如果以太阳能作为干燥的单一热源，将会影响干燥的速度和产量，实际应用中应与其他措施配合使用。太阳能与热泵联合的干燥技术，是目前的一个研究热点。溶液除湿是一种利用液体吸湿溶液除湿的一种方法，溶液再生温度低，可以利用低品位能源如热泵冷凝废热、太阳能等，系统节能效果显著，目前溶液除湿在粮食就仓干燥中的应用鲜有报道。采用冷凝除湿为初级初湿，溶液除湿为二级除湿的干燥方法，不仅运行稳定，满足低温低湿环境要求，而且热泵系统的冷凝废热和太阳能还可作为溶液除湿的驱动能源，系统整体节能效果显著，运行成本低，这对于解决高水分粮食就仓干燥储藏的棘手难题具有重大现实意义。

粮食被干燥后，进入储粮模式，而低温储粮是目前常见的一种生态储粮模式。低温储粮使粮食的呼吸活动大大减弱，可延缓粮食的陈化，并降低储粮自然减量损失。另外，低温储藏模式能有效抑制霉菌的发生和发展，这就减少或避免因使用化学药剂杀虫灭菌处理所导致的药剂残留。相比于传统储粮方式，低温储粮极大提高了储粮的品质，保证了食品安全。机械制冷低温储粮法是低温储粮技术的一种，相比于利用自然冷量的低温储藏技术，它不受自然温度的限制，因此应用范围更广泛。

目前，粮食的干燥和低温储藏这两个阶段，绝大多数是由专门单独的设备进行实现的，

这就要求粮食不同处理阶段需要进行设备的切换，运行操作比较繁琐，不利于实现储粮全程的自动化操作。一种具有低成本、高效就仓干燥及低温储粮复合功能的储粮新技术开发，是当前粮食储藏技术发展的迫切要求。

技术实现要素：

本发明提出太阳能热泵溶液除湿复合干燥及低温通风储粮系统，解决了高水分粮食就仓干燥和粮食低温储藏等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

太阳能热泵溶液除湿复合干燥及低温通风储粮系统，包括粮仓通风装置，还包括太阳能热水循环装置、热泵循环装置和溶液除湿循环装置，所述太阳能热水循环装置包括太阳能集热器、水泵、空气-水热交换器和板式换热器；热泵循环装置包括压缩机、空冷式冷凝器、膨胀阀和蒸发器；溶液除湿循环装置包括再生溶液箱、板式换热器、除湿器、除湿溶液箱、溶液流量调节阀ⅰ、溶液泵ⅰ、再生器和再生溶液箱。

所述太阳能集热器出水口与水泵进水口相连，水泵出水口分两路，一路与空气-水热交换器相连、另一路与板式换热器相连，空气-水热交换器与水流量调节阀ⅱ入口相连接，板式换热器的出口与水流量调节阀ⅰ的入口相连，水流量调节阀ⅰ的出口与水流量调节阀ⅱ的出口相连。

所述压缩机与空冷式冷凝器相连，空冷式冷凝器与膨胀阀的入口相接，膨胀阀的出口与蒸发器的入口相连，蒸发器的出口与压缩机相连接。

所述再生溶液箱的出口分别与板式换热器和溶液流量调节阀ⅰ相连，溶液泵ⅰ的入口与板式换热器和溶液流量调节阀ⅰ管道连接，再生溶液箱与板式换热器之间设有溶液流量调节阀ⅱ，溶液泵ⅰ的出口与再生器相连，再生器与再生溶液箱相连。

所述粮仓通风装置包括空气过滤器、风机ⅱ、蒸发器、除湿器和风量调节阀组件，空气过滤器的出口与风机ⅱ进口相连，风机ⅱ出口与蒸发器进气口相连，蒸发器的空气出口与除湿器空气进口相连，除湿器的空气出口与空气-水热交换器空气进口相连，空气-水热交换器空气出口与粮仓空气进口相连，风量调节阀组件包括风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅲ和风量调节阀ⅳ，粮仓的排气口分别与风量调节阀ⅳ和风量调节阀ⅲ相连，风量调节阀ⅲ与风量调节阀ⅱ均与空气过滤器相连；各设备之间均通过管道连接。

所述风机ⅰ、空冷式冷凝器与再生器按次序相邻而设，风机ⅰ的进气口处设有风量调节阀ⅰ。

就仓干燥阶段，粮仓通风系统采用开式系统，风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅳ打开，风量调节阀ⅲ关闭；低温储粮阶段，粮仓通风系统采用闭式空气循环系统，此时风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅳ关闭，风量调节阀ⅲ打开；进入冬季，室外空气参数满足粮食低温冷藏要求时，采用开式系统，风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅳ打开，风量调节阀ⅲ关闭，风机ⅱ运行，其它设备不运行。

粮食就仓干燥采用高温干燥模式时，热泵循环装置和溶液除湿循环装置不运行，粮仓通风装置和太阳能热水循环装置运行；工作过程中，水流量调节阀ⅰ关闭、水流量调节阀ⅱ打开；风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅳ打开，风量调节阀ⅲ关闭，风机ⅱ运行。

本发明的有益效果在于：

1.本发明系统采用太阳能热泵溶液联合干燥技术，室外空气先经蒸发器和溶液除湿器两级除湿后，再利用太阳能热水系统进行加热，获得的高温低含湿量空气送入粮仓，对仓内高水分粮食进行就仓干燥，由于系统采用冷凝热和太阳能两种能源作为溶液再生的驱动能源，因此系统节能效果显著。

2.与单独的太阳能设备干燥法相比，本发明的系统的干燥效率更高，并且不受天气的影响，当天气不好，太阳能不足或无法利用时，该系统通过蒸发器和溶液除湿器两级除湿获得的干燥空气对仓内粮食进行低温干燥，如果天气好，太阳能资源充足时，也可仅开启太阳能热水循环系统来加热空气，获得的高温空气送入粮仓对粮食进行高温干燥，系统干燥控制模式更灵活，适应性强。

3.本发明系统可以实现就仓干燥，无需设置专门的干燥仓，免去了倒库等环节，另外该系统可实现高温干燥模式，也可实现低温干燥模式，能够满足干燥初期不同类别粮种的升温或降温要求，保证干燥质量。

4.本发明系统将就仓干燥功能和低温通风储粮功能结合一起，从而极大提高了设备的利用率，降低了储粮成本，同时也便于储粮全程实现自动化控制。

5.本发明系统采用太阳能热泵溶液联合干燥技术，不仅能实现粮食就仓干燥，又能实现粮仓低温储粮要求，另外，系统中采用冷凝热和太阳能驱动溶液再生，同时太阳能又作为高温干燥空气的加热热源，系统节能效果显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明太阳能热泵溶液联合就仓干燥及低温储粮复合系统的结构示意图。

其中：1为再生器，2为除湿器，3为再生溶液箱，4为除湿溶液箱，5、6为溶液泵，7为板式换热器，8为溶液流量调节阀ⅰ、9为溶液流量调节阀ⅱ、10为溶液流量调节阀ⅲ，11为板式换热器，12为水泵，13为太阳能集热器，14为水流量调节阀ⅰ、16为水流量调节阀ⅱ，15为空气-水热交换器，17为压缩机，18为蒸发器，19为空冷式冷凝器，20为膨胀阀，21为风机ⅰ、23为风机ⅱ，22为风量调节阀ⅰ、24为风量调节阀ⅱ、26为风量调节阀ⅲ、28为风量调节阀ⅳ，25为空气过滤器，27为粮仓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了太阳能热泵溶液除湿复合干燥及低温通风储粮系统，包括粮仓通风装置，还包括太阳能热水循环装置、热泵循环装置和溶液除湿循环装置，所述太阳能热水循环装置包括太阳能集热器13、水泵12、空气-水热交换器15和板式换热器11；热泵循环装置包括压缩机17、空冷式冷凝器19、膨胀阀20和蒸发器18；溶液除湿循环装置包括再生溶液箱3、板式换热器7、除湿器2、除湿溶液箱4、溶液流量调节阀ⅰ8、溶液泵ⅰ5、再生器1和再生溶液箱3。

所述太阳能集热器13出水口与水泵12进水口相连，水泵12出水口分两路，一路与空气-水热交换器15相连，另一路与板式换热器11相连，空气-水热交换器15与水流量调节阀ⅱ16入口相连接，板式换热器11的出口与水流量调节阀ⅰ14的入口相连，水流量调节阀ⅰ14的出口与水流量调节阀ⅱ16的出口相连。

所述压缩机17与空冷式冷凝器19相连，空冷式冷凝器19与膨胀阀20的入口相接，膨胀阀20的出口与蒸发器18的入口相连，蒸发器18的出口与压缩机17相连接。

所述再生溶液箱3的出口分别与板式换热器7和溶液流量调节阀ⅰ8相连，溶液泵ⅰ5的入口与板式换热器7和溶液流量调节阀ⅰ8管道连接，再生溶液箱3与板式换热器7之间设有溶液流量调节阀ⅱ9，溶液泵ⅰ5的出口与再生器1相连，再生器1与再生溶液箱3相连。

所述粮仓通风装置包括空气过滤器25、风机ⅱ23、蒸发器18、除湿器2和风量调节阀组件，空气过滤器25的出口与风机ⅱ23进口相连，风机ⅱ23出口与蒸发器18进气口相连，蒸发器18的空气出口与除湿器2空气进口相连，除湿器2的空气出口与空气-水热交换器15空气进口相连，空气-水热交换器15空气出口与粮仓27空气进口相连，风量调节阀组件包括风量调节阀ⅱ24、风量调节阀ⅲ26和风量调节阀ⅳ28，粮仓27的排气口分别与风量调节阀ⅳ28和风量调节阀ⅲ26相连，风量调节阀ⅲ26与风量调节阀ⅱ24均与空气过滤器25相连；各设备之间均通过管道连接。

所述空冷式冷凝器19、风机ⅰ21、与再生器1按次序相邻而设，风机ⅰ21的进气口处设有风量调节阀ⅰ22。

就仓干燥阶段，粮仓通风系统采用开式系统，风量调节阀ⅱ24、风量调节阀ⅳ28打开，风量调节阀ⅲ26关闭；低温储粮阶段，粮仓通风系统采用闭式空气循环系统，此时风量调节阀ⅱ24、风量调节阀ⅳ28关闭，风量调节阀ⅲ26打开；进入冬季，室外空气参数满足粮食低温冷藏要求时，采用开式系统，风量调节阀ⅱ24、风量调节阀ⅳ28打开，风量调节阀ⅲ26关闭，风机ⅱ23运行，其它设备不运行。

粮食就仓干燥采用高温干燥模式时，热泵循环装置和溶液除湿循环装置不运行，粮仓通风装置和太阳能热水循环装置运行；工作过程中，水流量调节阀ⅰ14关闭、水流量调节阀ⅱ16打开；风量调节阀ⅱ24、风量调节阀ⅳ28打开，风量调节阀ⅲ26关闭，风机ⅱ23运行。

本发明的工作原理为：

就仓干燥时，粮仓通风系统，运行模式一：室外空气经风量调节阀ⅱ24调节后，通空气过滤器25被过滤，然后在风机ⅱ23的作用下，进入蒸发器18与制冷工质发生热交换被冷却去湿，然后进入除湿器2与其中的除湿溶液进行热、质交换，空气中的水分进入除湿溶液，空气得到进一步除湿。除湿后的低含湿量空气经过空气-水热交换器15与来自太阳能集热器13加热后的一路高温水进行换热，空气被加热升温后，送入粮仓27对粮食进行就仓干燥，空气吸收粮食的水分后通过阀门28排到室外大气，此时风量调节阀ⅲ26处于关闭状态。

运行模式二：在果天气好，太阳能资源充足时，可仅开启太阳能热水循环系统来加热空气，获得的高温空气送入粮仓对粮食进行高温干燥，即室外空气通过风量调节阀ⅱ24调节后，经空气过滤器25过滤后，在风机ⅱ23作用下经过蒸发器18和除湿器2，进入空气-水热交换器15与来自太阳能集热器13加热后的高温水进行换热，空气被加热升温后，送入粮仓27对粮食进行就仓高温干燥，此时风量调节阀ⅲ26处于关闭状态。

运行模式三：当天气不好，太阳能不足或无法利用时，该系统通过蒸发器和溶液除湿器两级除湿获得的干燥空气对仓内粮食进行低温干燥，即室外空气经风量调节阀ⅱ24调节后，通空气过滤器25被过滤。然后在风机ⅱ23的作用下，进入蒸发器18被冷却去湿，然后进入除湿器2被进一步除湿后，获得的低温干燥空气，通过空气-水热交换器15后进入粮仓27对粮食进行就仓低温干燥，此时风量调节阀ⅲ26处于关闭状态。

粮食就仓干燥结束后，系统转入低温储粮模式，即风量调节阀ⅱ24、风量调节阀ⅳ28关闭，仓内回风经过风量调节阀ⅲ26调节后，通过空气过滤器25过滤，在风机ⅱ23作用下进入蒸发器18，空气被冷却降温，然后进入除湿器2进行必要除湿。除湿后的低温空气经过空气-水热交换器15后，进入粮仓吸收仓内粮食余热余湿，然后排入仓外大气中。进入冬季，当气象参数满足要求后，可直接利用室外新风送入粮仓实现低温储粮，即风量调节阀ⅲ26关闭，风量调节阀ⅱ24、风量调节阀ⅳ28开启，室外空气通过风量调节阀ⅱ24，通过空气过滤器25过滤，在风机ⅱ23作用下，依次通过蒸发器18、除湿器2和空气-水热交换器15后，进入粮仓27，低温空气吸收粮食余热、余湿后，经过风量调节阀ⅳ28排到室外。

热泵循环：对应粮仓通风系统，运行模式一、运行模式三或低温储粮模式下，其工作过程如下：低压制冷剂气体经压缩机17压缩升压后，高压制冷剂气体进入空冷式冷凝器19被再生空气冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀20节流，变成低温、低压湿蒸气，进入蒸发器18与通过风机ⅱ23的空气进行热交换，其中的低压液体吸热后气化，气化后的低压制冷剂气体被压缩机17再次吸入，从而完成一个热泵循环。对应粮仓通风系统，运行模式二，热泵循环不运行。

太阳能热水循环：对应粮仓通风系统，运行模式一或低温储粮模式下，其工作过程：经太阳能集热13加热后的热水在水泵12的作用下，分为两路，一路通过板式换热器11与经过溶液泵5的溶液进行换热，被冷却后通过水流量调节14。另一路热水流入空气-水热交换器15与流过除湿器2的空气进行换热，被冷却后通过水流量调节阀ⅱ16与经过水流量调节阀ⅰ14的另一路水进行混合，然后进入太阳能集热器13，完成一个循环。对应粮仓通风系统运行模式二，工作过程如下：水流量调节阀ⅰ14关闭，经太阳能集热13加热后的热水在水泵12的作用下，经过空气-水热交换器15与流过除湿器2的空气进行换热，被冷却后通过水流量调节阀ⅱ16进入太阳能集热器13，完成一个循环。对应粮仓通风系统，运行模式三，太阳能热水循环系统不运行。

溶液除湿循环：对应粮仓通风系统，运行模式一、运行模式三或低温储粮模式下，其工作过程：除湿溶液箱4排出的稀溶液经过溶液流量调节阀10，进入板式换热器7与经过溶液调节阀9的一路浓溶液进行换热，被加热后与经过溶液流量调节阀8的另一路浓溶液混合，然后在溶液泵5的作用下，通过板式换热器11与经过水流量调节阀ⅰ14的一路热水换热升温后，进入再生器1与通过的再生空气进行热、质交换，溶液中的部分水分进入空气中，溶液实现再生。再生的浓溶液流入再生溶液箱3，然后分两路，一路经过流量调节阀8。另一路经过溶液流量调节阀9，进入板式换热器7与流过溶液流量调节阀10的稀溶液换热降温后，在溶液泵6的作用下进入除湿器2，溶液吸收空气中的水分，溶液浓度降低成为稀溶液流入除湿溶液箱4，然后经过溶液流量调节阀10，从而完成了一个循环。溶液除湿循环中再生空气工作过程为：室外空气经过风量调节阀ⅰ22，在风机ⅰ21作用下，进入空冷式冷凝器19，吸收冷凝热后，空气温度升高然后进入再生器1与需再生的溶液进行热质交换，吸收溶液中水分后排入大气。对应粮仓通风系统，运行模式二，溶液除湿循环系统不运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。