低温干燥调湿多功能生态储粮系统的制作方法

本发明涉及粮食低温通风调湿技术领域及粮仓空调粮食储存技术领域，特别是指低温干燥调湿多功能生态储粮系统。

背景技术：

由于受到气候条件及收割模式的影响，如机械化收割，收粮集中来不及充分晾晒，粮食大多未经晒干而直接进入收储环节，这就导致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，而自然通风干燥，耗时长，受外部环境天气因素影响大。冷凝除湿是利用露点法来进行除湿的，也是应用较早的一种除湿方法，但是对于温湿度要求严格的仓库，冷凝除湿稳定性差。另外，冷凝除湿能耗高，需要消耗大量电能，特别是夏季用电负荷大的地区，其使用受到一定限制。有些粮仓也有采用转轮除湿方法，转轮除湿运行稳定、可满足低湿环境要求，其不足在于再生过程需要的热源温度高，温度较低的余热、废热无法得到应用，当处理空气湿度要求较低的情况，多采用电加热空气的方法使转轮进行再生，需要消耗大量电能。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。

低温储藏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，低温储粮能有效抑制霉菌的发生和发展，防止虫霉危害，这就减少或避免了使用化学药剂杀虫灭菌处理所导致的药剂残留，保证了粮食品质及卫生安全。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粮技术，它不受自然温度的限制。通过机械制冷和自然冷量相结合的模式进行粮食低温储藏，既解决了自然冷量利用的局限，又最大程度利用了自然冷量，系统应用范围更为广泛，系统更节能。

随着粮食存储时间的延长，粮食水分的含量会逐渐减少，尤其是机械通风储粮，粮食水分在储存过程中散失更快。当粮食水分减少到一定量时，粮食的外观质量下降，食用品质下降，粮食损耗严重，企业经济效益也会受到较大影响。这一问题目前的处理方法是，利用单独的加湿设备对过分干燥的粮食进行加湿处理，这就意味着在购置粮食低温储藏设备的基础上，还需再购置单独的加湿设备，增加了企业成本。另外加湿过程中还需要与低温储藏设备进行切换，操作流程复杂。开发一款集就仓干燥、低温储藏和加湿调质的粮仓用多功能空调机组具有重大意义。

技术实现要素：

本发明提出低温干燥调湿多功能生态储粮系统，解决了高水分粮食就仓干燥、粮食低温储藏和低水分粮食加湿调质等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

低温干燥调湿多功能生态储粮系统，包括粮仓通风机构，还包括制冷循环机构和溶液除湿循环机构；所述制冷循环机构包括压缩机、套管式冷凝器、套管蒸发器、空冷式冷凝器、蒸发器和压缩机；所述溶液除湿循环机构包括除湿溶液箱、再生溶液箱、溶液泵ⅰ、除湿器、板式换热器、溶液泵ⅱ、再生器。

所述压缩机与四通换向阀相接，四通换向阀分别与套管式冷凝器和空冷式冷凝器相连，套管式冷凝器与套管蒸发器相连，空冷式冷凝器与蒸发器相连，蒸发器与套管蒸发器均与四通换向阀相连。

所述四通换向阀与套管式冷凝器之间设有电磁阀ⅰ，四通换向阀与空冷式冷凝器之间设有电磁阀ⅱ，套管式冷凝器与套管蒸发器之间设有膨胀阀ⅰ，空冷式冷凝器与蒸发器之间设有膨胀阀ⅱ，连接蒸发器的管道与连接套管蒸发器的管道汇合后与四通换向阀相连。

所述除湿溶液箱通过板式换热器与再生溶液箱和板式换热器相连，再生溶液箱的管道与溶液泵ⅰ相连，溶液泵ⅰ与套管蒸发器相连，套管蒸发器与除湿器相连，除湿器再与除湿溶液箱相连，板式换热器分别与再生溶液箱和套管式冷凝器相连，套管式冷凝器与再生器相连，再生器与生溶液箱相连。

所述除湿溶液箱与再生溶液箱之间设有流量调节阀ⅰ，再生溶液箱与溶液泵ⅰ之间设有流量调节阀ⅳ，除湿溶液箱与板式换热器之间设有流量调节阀ⅱ，溶液泵ⅰ与套管蒸发器，板式换热器与再生溶液箱之间设有流量调节阀ⅲ。

所述粮仓通风机构包括空气换热器、风机ⅱ、蒸发器、除湿器和粮仓，空气换热器的进气口设有风量调节阀ⅱ、出气口与风机ⅱ相连，风机ⅱ与蒸发器相连，蒸发器与粮仓之间设有除湿器，粮仓上设有风量调节阀ⅳ，粮仓通过管道再分别与空气换热器和风机ⅲ相连，粮仓与风机ⅱ之间设有风量调节阀ⅲ。

所述空气换热器位于蒸发器之前，空气换热器的新风出气口与风机ⅲ进气口相连，风机ⅲ空气出口与蒸发器的进气口相连，蒸发器的出气口与除湿器相连，所述空冷式冷凝器的进气口与风机ⅰ相连、出气口与再生器相连，风机ⅰ的进气管道上设有风量调节阀ⅰ，各设备之间管道连接。

在粮食就仓干燥过程，粮仓通风系统采用直流系统，粮仓通风系统中风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅳ打开，风量调节阀ⅲ、风量调节阀ⅳ关闭。

粮食就仓干燥结束转入低温冷藏过程，粮仓通风系统采用闭式系统，此时风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅳ、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，采用开式系统，风量调节阀ⅲ、风量调节阀ⅳ关闭，风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅳ打开，风机ⅲ运行，其它设备关闭状态。

本发明的有益效果在于：

1、本系统通过冷凝除湿和溶液除湿相结合的方法制取干燥空气，然后将制取的干燥空气送入粮仓，对高水分粮食进行就仓干燥。由于采用了两级除湿，制取的干燥空气相对湿度低，粮食干燥效率高。另外，由于采用冷凝废热作为溶液再生的驱动能源，因此系统节能效果显著。

2、仓内送风在冷凝除湿前，首先经空气换热器与粮仓排风进行热交换，最大程度回收了排风的冷量，进一步提高了系统的节能效果。

3、通过制冷循环的四通换向阀改变制冷剂流向，完成了蒸发器冷凝器功能互换，致使溶液除湿循环中除湿器与再生器的功能也发生互换，从而实现了仓内送风的加湿。一套空调系统装置同时具备了粮食就仓干燥功能、低温储粮功能和粮食加湿调质功能，这大大提高了设备利用率，降低了设备成本，同时储粮各阶段系统功能的切换更加便利，操作更简单，便于实现储粮全阶段自动化控制。

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为本发明低温调湿型粮仓用多功能系统的结构示意图。

其中：1为压缩机，2为四通换向阀，3为电磁阀ⅰ、7为电磁阀ⅱ，4为套管式冷凝器，5为膨胀阀ⅰ、9为膨胀阀ⅱ，6为套管蒸发器，8为空冷式冷凝器，10为蒸发器，11为再生器，12为除湿器，13为再生溶液箱，14为除湿溶液箱，15为流量调节阀ⅰ、17为流量调节阀ⅱ、20为流量调节阀ⅲ、21为流量调节阀ⅳ，16为溶液泵ⅰ、19为溶液泵ⅱ，18为板式换热器，22为空气换热器，23为风量调节阀ⅰ、25为风量调节阀ⅱ、28为风量调节阀ⅲ、29为风量调节阀ⅳ、30为风量调节阀ⅴ，24为风机ⅰ、26为风机ⅱ，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低温干燥调湿多功能生态储粮系统，包括粮仓通风机构，还包括制冷循环机构和溶液除湿循环机构；所述制冷循环机构包括压缩机1、套管式冷凝器4、套管蒸发器6、空冷式冷凝器8、蒸发器10和压缩机1；所述溶液除湿循环机构包括除湿溶液箱14、再生溶液箱13、溶液泵ⅰ16、除湿器12、板式换热器18、溶液泵ⅱ19、再生器11。

所述压缩机1与四通换向阀2相接，四通换向阀2分别与套管式冷凝器4和空冷式冷凝器8相连，套管式冷凝器4与套管蒸发器6相连，空冷式冷凝器8与蒸发器10相连，蒸发器10与套管蒸发器6均与四通换向阀2相连。

所述四通换向阀2与套管式冷凝器4之间设有电磁阀ⅰ3，四通换向阀2与空冷式冷凝器8之间设有电磁阀ⅱ7，套管式冷凝器4与套管蒸发器6之间设有膨胀阀ⅰ5，空冷式冷凝器8与蒸发器10之间设有膨胀阀ⅱ9，连接蒸发器10的管道与连接套管蒸发器6的管道汇合后与四通换向阀2相连。

所述除湿溶液箱14通过板式换热器18与再生溶液箱13相连，再生溶液箱13的管道与溶液泵ⅰ16相连，溶液泵ⅰ16与套管蒸发器6相连，套管蒸发器6与除湿器12相连，除湿器12再与除湿溶液箱14相连，板式换热器18分别与再生溶液箱13和套管式冷凝器4相连，套管式冷凝器4与再生器11相连，再生器11与生溶液箱13相连。

所述除湿溶液箱14与再生溶液箱13之间设有流量调节阀ⅰ15，再生溶液箱13与溶液泵ⅰ16之间设有流量调节阀ⅳ21，除湿溶液箱14与板式换热器18之间设有流量调节阀ⅱ17，溶液泵ⅰ16与套管蒸发器6，板式换热器18与再生溶液箱13之间设有流量调节阀ⅲ20。

所述粮仓通风机构包括空气换热器22、风机ⅱ26、蒸发器10、除湿器12和粮仓27，空气换热器22的进气口设有风量调节阀ⅱ25、出气口与风机ⅱ26相连，风机ⅱ26与蒸发器10相连，蒸发器10与粮仓27之间设有除湿器12，粮仓27上设有风量调节阀ⅳ29，粮仓27通过管道再分别与空气换热器22和风机ⅲ26相连，粮仓27与风机ⅱ26之间设有风量调节阀ⅲ28。

所述空气换热器22位于蒸发器10之前，空气换热器22的新风出气口与风机ⅲ26进气口相连，风机ⅲ26空气出口与蒸发器10的进气口相连，蒸发器10的出气口与除湿器12相连，所述空冷式冷凝器8的进气口与风机ⅰ24相连、出气口与再生器11相连，风机ⅰ24的进气管道上设有风量调节阀ⅰ23，各设备之间管道连接。

在粮食就仓干燥过程，粮仓通风系统采用直流系统，粮仓通风系统中风量调节阀ⅱ25、风量调节阀ⅳ30打开，风量调节阀ⅲ28、风量调节阀ⅳ29关闭。

粮食就仓干燥结束转入低温冷藏过程，粮仓通风系统采用闭式系统，此时风量调节阀ⅱ25、风量调节阀ⅳ29、风量调节阀ⅴ30关闭，风量调节阀ⅲ28打开。进入冬季，室外空气参数满足粮食低温冷藏要求，采用开式系统，风量调节阀ⅲ28、风量调节阀ⅴ30关闭，风量调节阀ⅱ25、风量调节阀ⅳ29打开，风机ⅲ26运行，其它设备关闭状态。

本发明的工作原理为：

对高水分粮食就仓干燥时，粮仓通风系统工作过程如下：室外空气经风阀25调节后，流经空气换热器22与来自粮仓27的低温排风进行换热，冷却后通过风机ⅱ26进入蒸发器10被冷凝除湿，然后再进入除湿器12与其中的除湿容液进行热、质交换，空气中的水分进入除湿溶液，空气得到进一步去湿。除湿后的干燥空气送入粮仓27对高水分粮食进行干燥，吸收粮食余热余湿后，流经空气换热器22与室外送风进行换热，然后通过风量调节阀ⅴ30排向室外大气，此时风量调节阀ⅲ28、风量调节阀ⅳ29处于关闭状态。

粮食就仓干燥结束后转入低温储藏阶段，粮仓27的排风经过风量调节阀ⅲ28，进入风机ⅱ26，然后流经蒸发器10进行冷却降温，再进入除湿器12与其中的除湿溶液进行热、质交换，进行必要的除湿后，送入粮仓27吸收粮食余热余湿，从而完成一个循环，此时风量调节阀ⅱ25、风量调节阀ⅳ29、风量调节阀ⅴ25关闭。进入冬季，当气温满足要求后，采用开式系统，新风依次流过风量调节阀ⅱ25、空气换热器22、风机ⅱ26、蒸发器10、除湿器12后进入粮仓27，吸收粮食余热余湿后，风量调节阀ⅳ29排入室外大气，此时风量调节阀ⅲ28、风量调节阀ⅴ25关闭。

制冷循环：低压制冷剂气体经压缩机1压缩升压后，高压制冷剂气体通过四通换向阀2一个接管流出并分为两路，一路通过电磁阀3调节流量后，送入套管式冷凝器4与进入再生器11的再生容液进行换热，被再生溶液冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀ⅰ9节流，变成低温、低压湿蒸汽，进入套管蒸发器6与进入除湿器12的溶液进行换热，其中的低压制冷剂液体再次气化。另一路高压制冷剂气体流经电磁阀7后，进入空冷式冷凝器8与流过风机ⅰ24的空气换热，被空气冷却凝结为高压液体，再流经膨胀阀ⅱ9节流，变成低压、低温湿蒸汽，进入蒸发器10与经过风机ⅱ26的空气换热，其中的低压液体吸热后气化，气化后的低压制冷剂气体与来自套管蒸发器6出口的低压制冷剂气体混合，混合后的低压气体流经四通换向阀2，然后被压缩机1再次吸入压缩，从而完成一个制冷循环。

溶液除湿循环：由除湿溶液箱14流出的溶液分两路，一路稀溶液流经流量调节阀ⅰ15与来自再生溶液箱13，并经流量调节阀ⅳ21再通过板式换热器18换热冷却后的浓溶液混合，混合后的溶液在溶液泵ⅰ16的作用下进入套管蒸发器6，被制冷剂冷却后进入除湿器12，与经过蒸发器10初步除湿后的仓内送风进行热、质交换，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14。从除湿溶液箱14流出的另一路稀溶液，经过流量调节阀ⅱ17进入板式换热器18，与来自再生溶液箱13经过流量调节阀ⅳ21的一路浓溶液换热升温后，与另一路来自再生溶液箱13经过流量调节阀ⅲ20的浓溶液进行混合，混合后的溶液在溶液泵ⅱ19的作用下进入套管式冷凝器4，与制冷剂进行换热升温后，进入再生器11与经过空冷式冷凝器8加热后空气进行热、质交换，溶液中的水分进入空气，实现再生。再生后的浓溶液流入再生溶液箱13，从而完成了一个循环。

溶液除湿循环部分：再生空气，新风先经过风量调节阀ⅰ23，在风机ⅰ24的作用下，进入空冷式冷凝器8与其中的制冷剂换热，升温后进入再生器11与其中的溶液进行热、质交换，吸收溶液中水分后排入大气。

低水分粮食加湿调质：通过制冷循环系统的四通换向阀改变制冷剂流向，实现了蒸发器与冷凝器的功能互换，从而致使溶液除湿循环中的除湿器与再生器的功能也发生了互换。功能互换后的设备如下：套管蒸发器（原套管式冷凝器）4、套管式冷凝器（原套管蒸发器）6、蒸发器（原风冷冷凝器）8、风冷冷凝器（原蒸发器）10、除湿器（原再生器）11、再生器（原除湿器）12、除湿溶液箱（原再生溶液箱）13、再生溶液箱（原除湿溶液箱）14。

对应的粮仓通风系统工作过程：室外新风经风量调节阀ⅱ25调节风量后，进入空气换热器22，然后经过风机ⅱ26进入风冷冷凝器（原蒸发器）10，被冷凝器中制冷剂释放的冷凝热加热，被加热后的空气进入再生器（原除湿器）12与其中的稀溶液进行热、质交换，空气吸收稀溶液的水分后，变成高湿空气。高湿空气被送入粮仓27对低水分粮食进行加湿调质，空气湿度降低后，再经风量调节阀ⅳ29排出仓外，此时风量调节阀ⅲ28、风量调节阀ⅴ25处于关闭状态。

制冷循环：低压制冷剂气体经压缩机1压缩升压后，高压制冷剂气体通过四通换向阀2分为两路，一路进入套管式冷凝器（原套管蒸发器）6，与进入再生器（原除湿器）12再生溶液进行换热，被溶液冷却凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀ⅰ9节流，变成低压、低温湿蒸汽，进入套管蒸发器（原套管式冷凝器）4，与进入除湿器（原再生器）11的溶液进行换热，其中的低压液体在蒸发器中完全气化。另一路进入风冷冷凝器（原蒸发器）10与经过风机ⅱ26的空气进行换热，被空气冷却凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀ⅱ9节流，变成低压、低温湿蒸汽，进入蒸发器（原风冷冷凝器）8与流过风机ⅰ24的室外新风换热，其中的低压液体在蒸发器中完全气化，气化后的低压制冷剂气体流经电磁阀7与流过电磁阀3的低压制冷剂气体混合，混合后的低压气体流经四通换向阀2，然后被压缩机1再次吸入压缩，从而完成一个制冷循环。

溶液除湿循环：由再生溶液箱（原除湿溶液箱）14流出的溶液分两路，一路浓溶液经流量调节阀ⅰ15与来自除湿溶液箱（原再生溶液箱）13，并流经流量调节阀ⅳ21再通过板式换热器18换热升温后的稀溶液混合。混合后的溶液在溶液泵ⅰ16的作用下进入套管式冷凝器（原套管蒸发器）6，与其中的制冷剂进行换热，温度升高后的溶液进入再生器（原除湿器）12，与经过风冷冷凝器（原蒸发器）10加热的送风进行热、质交换，空气吸收了溶液水分，稀溶液变为了浓溶液并流入再生溶液箱（原除湿溶液箱）14。从再生溶液箱（原除湿溶液箱）14流出的另一路浓溶液，经过流量调节阀ⅱ17进入板式换热器18，与来自除湿溶液箱（原再生溶液箱）13经过流量调节阀ⅳ21的一路稀溶液换热冷却后，与另一路来自除湿溶液箱（原再生溶液箱）13流过流量调节阀ⅲ20的稀溶液进行混合。混合后的溶液在溶液泵ⅱ19的作用下，进入套管蒸发器（原套管式冷凝器）4与制冷剂进行换热，冷却后，进入除湿器（原再生器）11与经过蒸发器（原风冷冷凝器）8的低温空气进行热、质交换，溶液吸收空气中的水分后变为稀溶液，流进除湿溶液箱（原再生溶液箱）13，从而完成了一个循环。

溶液除湿循环空气除湿过程：室外空气，新风先经过风量调节阀ⅰ23，在风机ⅰ24的作用下，进入蒸发器（原风冷冷凝器）8与其中的制冷剂换热，被冷却后进入除湿器（原再生器）11与其中的溶液进行热、质交换，空气中的水分被溶液吸收，空气湿度降低，然后排入大气。

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。