阅读说明：本技术 一种模块化换向通风干燥机的余热回收装置及方法 (Waste heat recovery device and method of modular reversing ventilation dryer ) 是由 魏海 谢焕雄 颜建春 吴惠昌 王建楠 刘敏基 高学梅 张会娟 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及农作物干燥领域的一种模块化换向通风干燥机的余热回收装置及方法,在干燥机箱体内湿度很大时,下连通管组、箱体下风口、箱体内腔、箱体上风口、上连通管组、余热回收管组上进气端依次接通,形成从下往上的干燥气流,在干燥机箱体内湿度减小时,上连通管组、箱体上风口、箱体内腔、箱体下风口、下连通管组、余热回收管组下进气端依次接通,形成从上往下的干燥气流；湿度较大时,余热回收管组的排湿风阀打开并进行排湿,减小热泵冷凝器的工作负荷,湿度较小时,排湿风阀关闭,废热空气进入热泵冷凝器与新鲜空气进行热交换,完成废热回收,从而达到能量利用率高、热能损耗显著减小的目的。(The invention relates to a waste heat recovery device and a method of a modularized reversing ventilation dryer in the field of crop drying.A lower communicating pipe group, a lower box air inlet, a box inner cavity, an upper box air inlet, an upper communicating pipe group and an upper waste heat recovery pipe group are sequentially communicated when the humidity in a box body of the dryer is very high to form drying air flow from bottom to top; when the humidity is higher, the dehumidifying air valve of the waste heat recovery pipe group is opened and dehumidifies, the work load of the heat pump condenser is reduced, when the humidity is lower, the dehumidifying air valve is closed, waste heat air enters the heat pump condenser to exchange heat with fresh air, waste heat recovery is completed, and therefore the purposes of high energy utilization rate and remarkable reduction of heat energy loss are achieved.)

一种模块化换向通风干燥机的余热回收装置及方法

技术领域

本发明涉及农作物干燥领域，具体来说，是一种模块化换向通风干燥机的余热回收装置及方法。

背景技术

随着近些年粮油作物机械化程度的逐渐提高，收获后受场地和天气等多方面因素影响，高水分粮油作物不能及时有效的干燥，极易造成不同程度的霉变，给广大种植户带来严重的经济损失。模块化箱式干燥机作为一种经济实用的粮油作物干燥机，自动化程度高、可按照实际收获量进行模块化组合，配置灵活、结构合理、操作便捷，且能适应不同种植规模农户的需求。通过对干燥设备运行参数调整，还能对不同农产品进行干燥，设备具有较强通用性，避免设备闲置，投资回收期短，市场前景可期。

目前，现有的箱式干燥设备存在很多不足：为降低设备成本，设备多采用固定式通风模式进行干燥，通风均匀性无法保证，在干燥过程中存在干燥死角；堆积料层升温差异大，物料降水速率不一致；干燥顺序多采用固定式(从下往上)，由于受到料层厚度影响，上层物料干燥滞后，不利于干燥均匀；由于废热回收困难，设备多采用直排式，干燥过程中无法回收废热，能量利用率低，浪费严重。

本所采用上下换向通风干燥技术设计了一种模块化换向通风干燥机，已获得专利授权，专利号为201711224634.5。模块化换向通风干燥机包括由至少二个烘干室模块拼合而成的烘道，烘干室模块由顶面敞开的底部风道与底面为筛网的室体一侧铰接而成，烘道的一端具有分别通往底部风道以及室体上部的下、上风口；底部风道的底面和室体的顶面分别装有沿送风方向间隔分布的导风机构，模块化换向通风干燥机即可由箱体底部下风道进风、箱体上风道回风，可以箱体上部进风、底部下风道回风，因此可以酌情变换干燥送风方向，从而避免底部物料过度干燥而顶部物料干燥不充分的现象，同时由于底部风道的底面和室体的顶面分别装有沿送风方向间隔分布的导风机构，并且这些导风机构可以邻近送风口角度调小、远离送风口角度调大的方式使得整个烘道长度方向的风场分布均匀，解决了固定床式通风干燥机通风死角过大及水平层通风不均匀的问题，从而保证了物料不仅在高度方向、而且在水平方向都干燥均匀，保证了干燥质量。换向干燥技术改变了上下层物料固有干燥顺序，有效解决了料层厚度方向的干燥不均匀性。

但是，现有的干燥设备在作业中产生了后期能量利用率低、热能浪费严重(高温干燥时)的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化换向通风干燥机的余热回收装置及方法，以解决现有的干燥设备在作业中产生的后期能量利用率低、热能浪费严重(高温干燥时)的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种模块化换向通风干燥机的余热回收装置，包括依次接通的热泵主机、引风管组、风机，还包括余热回收管组、热泵冷凝器、热泵蒸发器、电控系统；

所述风机的出风侧接通有进风道三通，所述进风道三通的一个端口进风，所述进风道三通的另两个端口出风，并分别连接有下连通管组、上连通管组，并通过下连通管组、上连通管组分别与箱体下风口、箱体上风口连接，所述上连通管组处于下连通管组之上，所述下连通管组、上连通管组分别设有下进风道风阀、上进风道风阀；

所述余热回收管组具有下进气端、上进气端，并分别侧向连接下连通管组、上连通管组，所述余热回收管组的上进气端、下进气端分别设有上回风道风阀、下回风道风阀；

在下进风道风阀、上回风道风阀开启，并且上进风道风阀、下回风道风阀关闭时，所述下连通管组、箱体下风口、箱体内腔、箱体上风口、上连通管组、余热回收管组上进气端依次接通；

在下进风道风阀、上回风道风阀关闭，并且上进风道风阀、下回风道风阀开启时，所述上连通管组、箱体上风口、箱体内腔、箱体下风口、下连通管组、余热回收管组下进气端依次接通；

所述余热回收管组设置有与电控系统信号连接的温度传感器和湿度传感器，所述余热回收管组上设有在湿度大于预设值时打开、且在湿度小于预设值时关闭的排湿风阀，所述余热回收管组上还设有湿度大于预设值时关闭、且在湿度小于预设值时打开的热回收风阀，所述排湿风阀、热回收风阀按照气流流向依次布置，所述余热回收管组的出气端连接热泵冷凝器并在热回收风阀开启时接通热泵冷凝器；

所述热泵冷凝器安装在热泵主机上，所述热泵冷凝器的放热侧热接触设于热泵主机的新鲜空气进入端的热交换器，所述热泵蒸发器设置在热泵主机的新鲜空气进入端；

上述热泵主机、风机、下进风道风阀、上进风道风阀、上回风道风阀、下回风道风阀、排湿风阀、热回收风阀均受电控系统控制。

进一步地，所述下连通管组包括下风道三通、下箱体连接口；

所述上连通管组包括上侧下风道连接管、上风道直角弯管、上风道三通、上箱体连接口；

所述余热回收管组包括前回风道三通，所述前回风道三通具有上进气端、下进气端，以及一朝向后方的出气端；

所述下风道三通的一端与进风道三通的其中一个出风端对接，并设置下进风道风阀，所述下风道三通的另一端通过下箱体连接口与箱体下风口接通，所述下风道三通的侧部连接前回风道三通的下进气端并在两者的连接处设置下回风道风阀；

所述进风道三通的另一个出风端朝上，并依次通过上侧下风道连接管、上风道直角弯管与上风道三通的一端连接，所述上风道三通与上风道直角弯管连接的一端设置上进风道风阀，所述上风道三通的另一端通过上箱体连接口与箱体上风口接通，所述上风道三通的侧部连接前回风道三通的上进气端并在两者的连接处设置上回风道风阀。

进一步地，所述前回风道三通的上进气端、下进气端分别设置为向外拱起的上回风道直角弯管、下回风道直角弯管。

进一步地，所述余热回收管组包括回风管路、后回风道直角弯管、后回风道三通、热回收风道直角弯管、热回收喇叭口，所述前回风道三通出气端依次通过回风管路、后回风道直角弯管与后回风道三通的一侧接通，所述后回风道三通的另一侧与热回收风道直角弯管一侧接通，所述热回收风道直角弯管另一侧与热回收喇叭口一侧连接且在两者的连接处设有热回收风阀；所述排湿风阀设置在后回风道三通上端的位置。

进一步地，所述后回风道三通上端设置为排湿口直角弯管，所述排湿风阀设置在排湿口直角弯管的背向热泵主机的一侧。

进一步地，所述引风管组包括进风连接管、进风三通以及两个进风口，所述进风三通具有一进风端和两出风端，所述进风三通的进风端通过进风连接管与热泵主机接通，所述进风三通的两出风端分别通过两个进风口与风机的进风端接通。

进一步地，所述风机的出风端接通有热风梯形口，并通过热风梯形口与进风道三通的进风端口接通。

作为本发明的另一方面，模块化换向通风干燥机的余热回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

A1.物料潮湿时：

首先，新鲜空气通过热泵蒸发器进入热泵主机进行加热，热空气通过风机进入进风道三通，此时下进风道风阀打开，同时下回风道风阀关闭，热空气通过下风道三通、下箱体连接口后进入干燥机的箱体下风口；热空气自下而上通过下风道穿过物料层后，进入箱体上风道，废气通过箱体上风口进入上风道三通，此时上进风道风阀关闭，上回风道风阀打开，废气经过前回风道三通、回风管路、后回风道直角弯管后进入后回风道三通，此时后回风道三通顶部的排湿风阀打开，以排出高湿废气，同时热回收风阀关闭，无废气进入热回收喇叭口；当废气湿度超过预设值时，驱使排湿风阀打开、热回收风阀关闭，将高湿废气排出；

然后，当干燥机箱体内物料形成水分梯度后，自动切换干燥气流流向，此时上进风道风阀打开、上回风道风阀关闭，热空气通过上风道三通、上箱体连接口进入干燥机的箱体上风口；热空气自上而下通过下风道穿过物料层，然后进入箱体下风道；湿热空气通过箱体下风口进入下箱体连接口、下风道三通，此时下进风道风阀关闭、下回风道风阀打开，湿热空气经过前回风道三通、回风管路、后回风道直角弯管进入后回风道三通，此时后回风道三通顶部的排湿风阀打开，热回收风阀关闭，通往热泵冷凝器的管路继续处于关闭状态；

A2.干燥物料至稍低水分时：

如果箱体内湿度低于设定排湿湿度时，排湿风阀关闭，热回收风阀打开，使得废热空气通过热回收风道直角弯管、热回收喇叭口进入热泵冷凝器，热泵冷凝器给废热空气降温液化并对外放热，热量通过热泵主机内的热交换器对新鲜空气进行加热，废气从热泵主机顶端出口排出，经过热交换器加热的新鲜空气通过热泵蒸发器，按照干燥设定的温度进行再加热或直接用于物料干燥；

如果箱体内湿度上升至设定排湿湿度时，排湿风阀打开，热回收风阀关闭，暂无废气通往热泵冷凝器，直接排除湿度较高废热空气；

A2步骤的两个子步骤按照回风管路的湿度值变化交替进行，直到干燥机箱体内物料处于低水分；

A3.干燥物料至低水分时：

当干燥物料至低水分时，废热空气湿度保持在设定值下，此时废气通过回风管路进入后回风道三通，此时排湿风阀关闭，热回收风阀打开，使得废热空气进入热泵冷凝器与新鲜空气进行热交换，完成废热回收。

本发明的有益效果在于：在气温较为特殊的环境下，该余热回收装置能更好的提高能源利用率，降低热损失，并能让热泵主机在低温下的进气温度明显提高，增加升温幅度，保证热泵主机的输出温度在低温下能够达到预设值，确保干燥质量。

附图说明

图1是本发明的第一立体示意图。

图2是本发明的第二立体示意图。

图3是本发明的第三立体示意图。

图4是本发明的第四立体示意图。

图5是本发明的总装图。

图中，1.热泵主机；2.进风连接管；3.进风三通；4.进风口；5.风机；6.热风梯形口；7.进风道三通；8.下进风道风阀；9.下风道三通；10.下箱体连接口；11.上侧下风道连接管；12.上风道直角弯管；13.上进风道风阀；14.上风道三通；15.上箱体连接口；16.上回风道风阀；17.上回风道直角弯管；18.前回风道三通；19.下回风道风阀；20.下回风道直角弯管；21.回风管路；22.后回风道直角弯管；23.后回风道三通；24.排湿口直角弯管；25.排湿风阀；26.热回收风道直角弯管；27.热回收风阀；28.热回收喇叭口；29.热泵冷凝器；30.热泵蒸发器；31.箱体下风口；32.箱体上风口。

具体实施方式

下面结合附图1-5和具体实施例对本发明进一步说明。本实施例中以风机5的出风方向为前，即风机5向前出风，本实施例中回风方向与风机5的出风方向相反，因此可以认定回风方向朝后。

结合图1-5所示，一种模块化换向通风干燥机的余热回收装置，包括依次接通的热泵主机1、引风管组、风机5，还包括余热回收管组、热泵冷凝器29、热泵蒸发器30、电控系统，电控系统可以是PLC控制装置或其他控制装置。

上述风机5的出风侧接通有进风道三通7，进风道三通7的一个端口进风，进风道三通7的另两个端口出风，并分别连接有下连通管组、上连通管组，并通过下连通管组、上连通管组分别与箱体下风口31、箱体上风口32连接，上连通管组处于下连通管组之上，下连通管组、上连通管组分别设有下进风道风阀8、上进风道风阀13。

上述余热回收管组具有下进气端、上进气端，并分别侧向连接下连通管组、上连通管组，余热回收管组的上进气端、下进气端分别设有上回风道风阀16、下回风道风阀19。

在下进风道风阀8、上回风道风阀16开启，并且上进风道风阀13、下回风道风阀19关闭时，下连通管组、箱体下风口31、箱体内腔、箱体上风口32、上连通管组、余热回收管组上进气端依次接通。

在下进风道风阀8、上回风道风阀16关闭，并且上进风道风阀13、下回风道风阀19开启时，所述上连通管组、箱体上风口32、箱体内腔、箱体下风口31、下连通管组、余热回收管组下进气端依次接通。

上述余热回收管组设置有与电控系统信号连接的温度传感器和湿度传感器，所述余热回收管组上设有在湿度大于预设值时打开、且在湿度小于预设值时关闭的排湿风阀25，余热回收管组上还设有湿度大于预设值时关闭、且在湿度小于预设值时打开的热回收风阀27，排湿风阀25、热回收风阀27按照气流流向依次布置，余热回收管组的出气端连接热泵冷凝器29并在热回收风阀27开启时接通热泵冷凝器29。

上述热泵冷凝器29安装在热泵主机1上，热泵冷凝器29的放热侧热接触设于热泵主机1的新鲜空气进入端的热交换器，热泵蒸发器30设置在热泵主机1的新鲜空气进入端。

上述热泵主机1、风机5、下进风道风阀8、上进风道风阀13、上回风道风阀16、下回风道风阀19、排湿风阀25、热回收风阀27均受电控系统控制。

上述下连通管组包括下风道三通9、下箱体连接口10。

上述上连通管组包括上侧下风道连接管11、上风道直角弯管12、上风道三通14、上箱体连接口15。

上述余热回收管组包括前回风道三通18，前回风道三通18具有上进气端、下进气端，以及一朝向后方的出气端。

上述下风道三通9的一端与进风道三通7的其中一个出风端对接，并设置下进风道风阀8，下风道三通9的另一端通过下箱体连接口10与箱体下风口31接通，下风道三通9的侧部连接前回风道三通18的下进气端并在两者的连接处设置下回风道风阀19。

上述进风道三通7的另一个出风端朝上，并依次通过上侧下风道连接管11、上风道直角弯管12与上风道三通14的一端连接，上风道三通14与上风道直角弯管12连接的一端设置上进风道风阀13，上风道三通14的另一端通过上箱体连接口15与箱体上风口32接通，上风道三通14的侧部连接前回风道三通18的上进气端并在两者的连接处设置上回风道风阀16。

上述前回风道三通18的上进气端、下进气端分别设置为向外拱起的上回风道直角弯管17、下回风道直角弯管20。

上述余热回收管组包括回风管路21、后回风道直角弯管22、后回风道三通23、热回收风道直角弯管26、热回收喇叭口28，前回风道三通18出气端依次通过回风管路21、后回风道直角弯管22与后回风道三通23的一侧接通，后回风道三通23的另一侧与热回收风道直角弯管26一侧接通，热回收风道直角弯管26另一侧与热回收喇叭口28一侧连接且在两者的连接处设有热回收风阀27；排湿风阀25设置在后回风道三通23上端的位置。

上述后回风道三通23上端设置为排湿口直角弯管24，排湿风阀25设置在排湿口直角弯管24的背向热泵主机1的一侧。

上述引风管组包括进风连接管2、进风三通3以及两个进风口4，进风三通3具有一进风端和两出风端，进风三通3的进风端通过进风连接管2与热泵主机1接通，进风三通3的两出风端分别通过两个进风口4与风机5的进风端接通。

上述风机5的出风端接通有热风梯形口6，并通过热风梯形口6与进风道三通7的进风端口接通。

模块化换向通风干燥机的余热回收方法包括如下步骤：

A1.物料潮湿时：

首先，采用下通风干燥的方式，形成从下到上的气流，新鲜空气通过热泵蒸发器30进入热泵主机1进行加热，热空气通过风机5进入进风道三通7，此时下进风道风阀8打开，同时下回风道风阀19关闭，热空气通过下风道三通9、下箱体连接口10后进入干燥机的箱体下风口31；热空气自下而上通过下风道穿过物料层后，进入箱体上风道，废气通过箱体上风口32进入上风道三通14，此时上进风道风阀13关闭，上回风道风阀16打开，废气经过前回风道三通18、回风管路21、后回风道直角弯管22后进入后回风道三通23，此时后回风道三通23顶部的排湿风阀25打开，以排出高湿废气，同时热回收风阀27关闭，无废气进入热回收喇叭口28；上述步骤都是在干燥前期废气湿度较高的情况下进行的操作，在干燥过程中，该装置的所有风阀均由控制器进行控制，余热回收管组内安装了温度、湿度传感器，温度、湿度传感器可以设置在回风管路21中，可以随时监测废气中的温度和湿度，当废气湿度超过预设值时，驱使排湿风阀25打开、热回收风阀27关闭，将高湿废气排出，以避免增加热泵冷凝器29的负担。

然后，当干燥机箱体内物料形成水分梯度后，进行自动换向，采用上通风干燥，形成从上到下的气流，使得干燥机箱体内物料能够受到更加均衡的干燥，此时上进风道风阀13打开、上回风道风阀16关闭，热空气通过上风道三通14、上箱体连接口15进入干燥机的箱体上风口32；热空气自上而下通过下风道穿过物料层，然后进入箱体下风道；湿热空气通过箱体下风口31进入下箱体连接口10、下风道三通9，此时下进风道风阀8关闭、下回风道风阀19打开，湿热空气经过前回风道三通18、回风管路21、后回风道直角弯管22进入后回风道三通23，此时后回风道三通23顶部的排湿风阀25打开，热回收风阀27关闭，通往热泵冷凝器29的管路继续处于关闭状态。

A2.干燥物料至稍低水分时：

干燥一段时间后，干燥机箱体内物料水分下降，废气湿度降低，如果箱体内湿度低于设定排湿湿度时，排湿风阀25关闭，热回收风阀27打开，使得废热空气通过热回收风道直角弯管26、热回收喇叭口28进入热泵冷凝器29，热泵冷凝器29给废热空气降温液化并对外放热，热量通过热泵主机1内的热交换器对新鲜空气进行加热，废气从热泵主机1顶端出口排出，经过热交换器加热的新鲜空气通过热泵蒸发器30，按照干燥设定的温度用热泵主机1进行再加热或直接用于物料干燥。

在干燥过程中，如果箱体内湿度上升至设定排湿湿度时，排湿风阀25打开，热回收风阀27关闭，暂无废气通往热泵冷凝器29，直接排除湿度较高废热空气。

A2步骤的两个子步骤按照回风管路21的湿度值变化交替进行，直到干燥机箱体内物料处于低水分。

A3.干燥物料至低水分时：

当干燥物料至低水分时，废热空气湿度保持在设定值下，为更好提高能源利用率，此时废气通过回风管路21进入后回风道三通23，此时排湿风阀25关闭，热回收风阀27打开，使得废热空气进入热泵冷凝器29与新鲜空气进行热交换，完成废热回收。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。