一种连续式谷物热泵烘干系统
阅读说明：本技术 一种连续式谷物热泵烘干系统 (Continuous grain heat pump drying system ) 是由 张正礼 史文杰 吕云凯 腾闯 王曙光 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于谷物烘干设备技术领域,尤其涉及一种连续式谷物热泵烘干系统,包括烘干机、多台空气能热泵、总热风管、脉冲除尘器、沉降室和热风房；所述热风房设置在沉降室的上方,所述脉冲除尘器的进风口与沉降室的上部连通,所述脉冲除尘器的出风口与热风房连通,所述空气能热泵设置在热风房内,多台所述空气能热泵的热风出口均与总热风管连通,所述总热风管的热风出口与烘干机的热风道连通,所述烘干机的废气道与沉降室连通；所述热风房上设置有与外界连通的排气风帽和补气风帽,所述排气风帽与空气能热泵的冷风出口连通,所述补气风帽与热风房连通,所述补气风帽的空气进口高于排气风帽的冷风出口设置。(The invention belongs to the technical field of grain drying equipment, and particularly relates to a continuous grain heat pump drying system which comprises a dryer, a plurality of air energy heat pumps, a total hot air pipe, a pulse dust collector, a settling chamber and a hot air room; the hot air room is arranged above the settling chamber, the air inlet of the pulse dust collector is communicated with the upper part of the settling chamber, the air outlet of the pulse dust collector is communicated with the hot air room, the air energy heat pumps are arranged in the hot air room, the hot air outlets of the air energy heat pumps are communicated with a main hot air pipe, the hot air outlet of the main hot air pipe is communicated with a hot air channel of the dryer, and the waste air channel of the dryer is communicated with the settling chamber; the hot blast room is provided with an exhaust blast cap and an air supply blast cap which are communicated with the outside, the exhaust blast cap is communicated with a cold air outlet of the air energy heat pump, the air supply blast cap is communicated with the hot blast room, and an air inlet of the air supply blast cap is higher than the cold air outlet of the exhaust blast cap.)
技术领域
本发明属于谷物烘干设备技术领域，尤其涉及一种连续式谷物热泵烘干系统。
背景技术
保障粮食安全是我国的头等大事，也是经济社会发展的重中之重。随着我国全力推进农业生产的全面机械化，并加大对农业生产关键环节的投入和提高薄弱环节的机械水平，有效提高农业整体生产能力，促进农业生产全面、健康发展。从2011年开始，粮食烘干设备被列入国家农机补贴目录并被重点补贴，国内粮食烘干设备保有量以年均150％的增幅快速增长，然而，粮食烘干设备和环保热源设备仍然是我国农机化的短板，我国粮食烘干的发展还远远不能适应粮食生产发展的需要。
目前大部分谷物烘干的热源采用的是散煤、柴油，都属于高污染燃料；秸秆等生物质燃料虽属清洁能源，但其排放物中仍然存在少量的硫化物、灰粉等污染物。同时，燃煤、燃油、燃气热源若不能安全存放和使用，极易引发火灾、爆炸等安全问题。燃煤燃油烘干工艺的自动化程度低，谷物烘干温度需人工进行干预，温度不能精准控制，也会导致谷物变色、焦糊、产生裂纹等现象，品质下降；以燃煤、燃油、生物质为热源的烘干工艺系统需配备专职的司炉工，人工添加燃料，人工成本较高，加上目前燃煤、燃油、燃气、燃生物质等原材料单价较高，热效率为原料内能转化，能效比低，导致用能成本偏高，很难突破用能成本。
空气能热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术，通过吸收周边环境中低温热量，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来供热烘干是目前世界上能效比较高的制热设备，比燃煤、燃油、燃气、燃生物质等热源有明显高安全性、供热效率和能效比，空气能热泵每消耗一份电能，可得到近4份的电能热量。在消耗同等热量情况下，空气能热泵比燃煤节省成本约50％，比燃油节省成本约80％，拥有非常可观的经济效益。但基于空气源热泵对环境空气质量有较高的要求，环境粉尘含量较高极易导致机组堵塞，市场上多数应用都是将空气能热泵吸收外界环境空气热量单向给烘干设备供热的工艺，并没有充分发挥空气能热泵的吸热转换特性，尤其是在大型连续式谷物烘干设备上的应用并没有好的工艺及应用方案，研究采用空气能热泵高效供热以适用于大型连续式谷物烘干设备意义重大。
发明内容
为解决现有技术存在的空气能热泵吸收外界环境空气热量单向给烘干设备供热，烘干设备的余热未被重复利用，导致供热效率和能效比较低的问题，本发明提供一种连续式谷物热泵烘干系统。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种连续式谷物热泵烘干系统，包括烘干机、多台空气能热泵、总热风管、脉冲除尘器、沉降室和热风房；
所述热风房设置在沉降室的上方，所述脉冲除尘器的进风口与沉降室的上部连通，所述脉冲除尘器的出风口与热风房连通，所述空气能热泵设置在热风房内，多台所述空气能热泵的热风出口均与总热风管连通，所述总热风管的热风出口与烘干机的热风道连通，所述烘干机的废气道与沉降室连通；
所述热风房上设置有与外界连通的排气风帽和补气风帽，所述排气风帽与空气能热泵的冷风出口连通，所述补气风帽与热风房连通，所述补气风帽的空气进口高于排气风帽的冷风出口设置。
作为优选，所述沉降室内设置有多个挡料结构，多个所述挡料结构沿沉降室内的尾气气流方向依次设置，且前一所述挡料结构的底端与沉降室的底部之间具有气流间隙，相邻后一所述挡料结构的顶端与沉降室的上部之间也具有气流间隙。一方面可以延长含尘尾气的行程，另一方面可以直接降低粉尘的流动速度，提升粉尘沉降效果，因粉尘容重相对空气较大，粉尘在重力作用下沉降，行程越长，沉降效果越好，再加上挡料结构可以降低粉尘速度和改变粉尘方向，提升粉尘沉降效果。
作为优选，所述挡料结构包括挡板，所述挡板与沉降室固定连接。结构简单，便于加工制造。
作为优选，所述挡料结构包括依次连接的柔性挡段和刚性挡段，所述柔性挡段与沉降室固定连接，所述刚性挡段通过绳索与沉降室固定连接，所述绳索位于对应的气流间隙处。挡料结构整体在含尘尾气的冲击下来回呈波浪式摆动，一方面可以缓冲尾气气流，挡料结构更好的降低粉尘速度，并有效抖落粉尘，进一步提升粉尘沉降效果；另一方面有效防止高温高湿的粉尘粘连堆积在挡料结构上，降低该系统清洁维护成本。
作为优选，所述柔性挡段的材质为橡胶、塑料、泡棉或无纺布。柔性挡段结合刚性挡段既具有一定的有柔性，又具有一定的支撑刚性，柔性挡段的材质也既有一定柔性，又有一定的结构强度，使得含尘尾气更好的冲击挡料结构而减速，且成本较低。
进一步地，所述脉冲除尘器的数量为多台，所述脉冲除尘器设置在热风房内，多台所述述脉冲除尘器垂直于沉降室的尾气气流方向依次设置；多台所述空气能热泵也垂直于沉降室的尾气气流方向依次设置。多台空气能热泵和多台脉冲除尘器分布合理，提高各个脉冲除尘器的工作效率，提高热风房内混合气流的均匀性，提高各个空气能热泵和脉冲除尘器的工作效率；沉降室可有效清除烘干尾气中的较大的杂质，脉冲除尘器作为二道除尘设备，可有效清除烘干尾气中细小的杂质，且利用脉冲作用能有效清除脉冲除尘器内的灰尘杂质不易堵塞，解决了直接设置现有过滤网过滤易堵塞，且堵塞后难以清理影响设备正常运行的问题。
进一步地，所述排气风帽的数量与空气能热泵的数量相对设置，所述补气风帽的空气进口处设置有补气格栅，所述补气格栅远离排气风帽设置。从补气格栅进入热风房的外界空气同净化后的烘干尾气一同经空气能热泵进行热量转换，空气能热泵吸收混合后的低温空气中的热能转换成一部分高温热空气，这部分热空气在风机作用下进入烘干机的热风道进行烘干作业，而空气能热泵同样获得一部分低于环境温度的冷空气，通过管道从排气风帽排至外界大气中；排气风帽和补气格栅完全独立设置，且补气格栅高于并远离排气风帽设置，因空气的温度越低，容重越大，故冷空气会下沉，从而避免空气能热泵排出的冷空气直接通过补气格栅进入热风房，实现空气能热泵更高的热利用率，热风房相对封闭的结构确保了烘干尾气余热的100％(沉降室和热风房等散热较少可忽略不计)回收利用，该系统热利用率达到最高。
进一步地，所述烘干机包括两个连续式烘干塔和两个风机，两个所述风机位于烘干机的热风道两侧，两个所述烘干塔相互连通，所述风机用于将烘干机的热风道的热风输送至烘干塔；两个所述废气道位于烘干机的热风道两侧，所述废气道与烘干塔对应设置。烘干机的结构设计合理可靠，连续式烘干塔采用集中供热，多台空气能热泵的热风出口通过总热风管汇集后与烘干机的热风道连通，多台空气能热泵同时工作供热，共用热风房，热风房内的混合空气随机进入各台空气能热泵，可以减少系统风阻；且多台空气能热泵同时工作为连续式烘干塔供热，提高供热功率，可适用于大型的烘干机。
有益效果：
(1)本发明的连续式谷物热泵烘干系统，排气风帽和补气格栅完全独立设置，补气风帽的空气进口高于排气风帽的冷风出口设置，因空气的温度越低，容重越大，故冷空气会下沉，从而避免空气能热泵排出的冷空气直接通过补气风帽进入热风房，实现空气能热泵更高的热利用率，热风房相对封闭的结构确保了烘干尾气余热的100％(沉降室和热风房等散热较少可忽略不计)回收利用，该系统热利用率达到最高，最大限度的发挥空气能热泵的作用，提升烘干效率；
(2)本发明的连续式谷物热泵烘干系统，多台空气能热泵的热风出口通过总热风管汇集后与烘干机的热风道连通，多台空气能热泵同时工作供热，共用热风室，热风室内的混合空气随机进入各台空气能热泵，可以减少系统风阻，因外界空气通过补气格栅进入热风室，避免设置风量输送的管路，从而减少了局部风阻，系统风阻相对较小，以及空气能热泵和脉冲除尘器对应设置，减少风的流动路程，也可降低系统风阻；且多台空气能热泵同时工作为连续式烘干塔供热，最大限度的发挥空气能热泵的作用，提升烘干效率，提高供热功率，可适用于大型的烘干机；
(3)本发明的连续式谷物热泵烘干系统，多个挡板沿沉降室内的气流方向依次设置，且前一挡板的底端与沉降室的底部之间具有气流间隙，相邻后一挡板的顶端与沉降室的上部之间也具有气流间隙，进入沉降室的烘干尾气依次冲击挡板，一方面可以延长含尘尾气的行程，另一方面可以直接降低粉尘的流动速度和改变粉尘的流动方向，从而提升粉尘沉降效果，沉降室主要清除烘干尾气中的较大的杂质；经过沉降室的沉降除尘后，烘干尾气进入脉冲除尘器进行二道除尘，脉冲除尘器主要清除烘干尾气中细小的杂质，利用脉冲作用能有效清除脉冲除尘器内的灰尘杂质，脉冲除尘器不易堵塞，解决了直接设置现有过滤网过滤易堵塞，且堵塞后难以清理影响设备正常运行的问题；
(4)本发明的连续式谷物热泵烘干系统，挡料结构包括依次连接的柔性挡段和刚性挡段，柔性挡段与沉降室固定连接，刚性挡段通过绳索与沉降室固定连接，绳索位于对应的气流间隙处，挡料结构整体在含尘尾气的冲击下来回呈波浪式摆动，一方面可以缓冲尾气气流，挡料结构更好的降低粉尘速度，并有效抖落粉尘，进一步提升粉尘沉降效果；另一方面有效防止高温高湿的粉尘粘连堆积在挡料结构上，降低该系统清洁维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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它附图。
图1是本发明连续式谷物热泵烘干系统的实施例1的侧视示意图；
图2是本发明连续式谷物热泵烘干系统的实施例1的俯视视示意图；
图3是本发明连续式谷物热泵烘干系统的实施例2的沉降室的侧视示意图；
图中：该箭头标示含尘尾气流动方向，该箭头标示外界空气流动方向，该箭头标示混合后的空气流动方向，该箭头标示冷空气流动方向，该箭头标示热空气流动方向；
图中：1、烘干机，11、热风道，12、废气道，13、烘干塔，14、风机，2、空气能热泵，3、总热风管，4、脉冲除尘器，5、沉降室，51、气流间隙，52、挡板，53、柔性挡段，54、刚性挡段，55、绳索，6、热风房，61、排气风帽，62、补气风帽，621、补气格栅。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示，一种连续式谷物热泵烘干系统，包括烘干机1、多台空气能热泵2、总热风管3、脉冲除尘器4、沉降室5和热风房6；所述热风房6设置在沉降室5的上方，所述脉冲除尘器4的进风口与沉降室5的上部连通，所述脉冲除尘器4的出风口与热风房6连通，所述空气能热泵2设置在热风房6内，所述空气能热泵2的进风口与热风房6连通，多台所述空气能热泵2的热风出口均与总热风管3连通，所述总热风管3的热风出口与烘干机1的热风道11连通，所述烘干机1的废气道12与沉降室5连通；所述热风房6上设置有与外界连通的排气风帽61和补气风帽62，所述排气风帽61与空气能热泵2的冷风出口连通，所述补气风帽62与热风房6连通，所述补气风帽62的空气进口高于排气风帽61的冷风出口设置。
为了提升沉降室5的粉尘沉降效果，在本实施例中，如图1所示，所述沉降室5内设置有多个挡料结构，多个所述挡料结构沿沉降室5内的尾气气流方向依次设置，且前一所述挡料结构的底端与沉降室5的底部之间具有气流间隙51，相邻后一所述挡料结构的顶端与沉降室5的上部之间也具有气流间隙51；具体地，所述挡料结构包括挡板52，所述挡板52与沉降室5固定连接；；为了便于定期清理沉降室5的灰尘，沉降室5上设置有清灰门。
为了提高该连续式谷物热泵烘干系统的除尘效果，以及提高热风房6内混合气流的均匀性，提高各个空气能热泵2和脉冲除尘器4的工作效率，在本实施例中，如图2所示，所述脉冲除尘器4的数量为多台，所述脉冲除尘器4设置在热风房6内，多台所述述脉冲除尘器4垂直于沉降室5的尾气气流方向依次设置；多台所述空气能热泵2也垂直于沉降室5的尾气气流方向依次设置。
为了该连续式谷物热泵烘干系统的热利用率达到最高，在本实施例中，如图1所示，所述排气风帽61的数量与空气能热泵2的数量相对设置，所述补气风帽62的空气进口处设置有补气格栅621，所述补气格栅621远离排气风帽61设置。
该连续式谷物热泵烘干系统可适用于大型的烘干机，在本实施例中，如图2所示，所述烘干机1包括两个连续式烘干塔13和两个风机14，两个所述风机14位于烘干机1的热风道11两侧，两个所述烘干塔13相互连通，所述风机14用于将烘干机1的热风道11的热风输送至烘干塔13；两个所述废气道12位于烘干机1的热风道11两侧，所述废气道12与烘干塔13对应设置。
工作原理如下：
首先烘干塔13产生的高温含尘的烘干尾气从废气道12排进沉降室5，因多个挡板52沿沉降室5内的气流方向依次设置，且前一挡板52的底端与沉降室5的底部之间具有气流间隙51，相邻后一挡板52的顶端与沉降室5的上部之间也具有气流间隙51，进入沉降室5的烘干尾气依次冲击挡板52，一方面可以延长含尘尾气的行程，另一方面可以直接降低粉尘的流动速度和改变粉尘的流动方向，从而提升粉尘沉降效果，沉降室5主要清除烘干尾气中的较大的杂质；经过沉降室5的沉降除尘后，烘干尾气进入脉冲除尘器4进行二道除尘，脉冲除尘器4主要清除烘干尾气中细小的杂质，利用脉冲作用能有效清除脉冲除尘器4内的灰尘杂质，脉冲除尘器4不易堵塞，解决了直接设置现有过滤网过滤易堵塞，且堵塞后难以清理影响设备正常运行的问题；
经过脉冲除尘器4除尘后的高温洁净的热风进入热风房6，并与从补气格栅621进入热风房6的外界空气混合后，再一同经空气能热泵2进行热量转换，空气能热泵2吸收混合后的低温空气中的热能转换成一部分高温热空气，这部分热空气在风机14作用下，依次进入烘干机1的热风道11和烘干塔13进行烘干作业，烘干塔13产生的高温含尘的烘干尾气从废气道12再排进沉降室5进行热量循环，多台空气能热泵2的热风出口通过总热风管3汇集后与烘干机1的热风道11连通，多台空气能热泵2同时工作供热，共用热风室，热风室内的混合空气随机进入各台空气能热泵2，可以减少系统风阻；且多台空气能热泵2同时工作为连续式烘干塔13供热，提高供热功率，可适用于大型的烘干机1；
而空气能热泵2同样获得一部分低于环境温度的冷空气，通过管道从排气风帽61排至外界大气中，排气风帽61和补气格栅621完全独立设置，且补气格栅621高于并远离排气风帽61设置，因空气的温度越低，容重越大，故冷空气会下沉，从而避免空气能热泵2排出的冷空气直接通过补气格栅621进入热风房6，实现空气能热泵2更高的热利用率，热风房6相对封闭的结构确保了烘干尾气余热的100％(沉降室5和热风房6等散热较少可忽略不计)回收利用，该系统热利用率达到最高。
实施例2
如图3所示，在本实施例中，与实施例1的区别在于，所述挡料结构包括依次连接的柔性挡段53和刚性挡段54，所述柔性挡段53与沉降室5固定连接，所述刚性挡段54通过绳索55与沉降室5固定连接，所述绳索55位于对应的气流间隙51处；本实施例的所述柔性挡段53的材质为橡胶、塑料、泡棉或无纺布。本实施例的柔性挡段53结合刚性挡段54既具有一定的有柔性，又具有一定的支撑刚性，柔性挡段53的材质也既有一定柔性，又有一定的结构强度，使得含尘尾气更好的冲击挡料结构而减速，且柔性挡段53的成本较低；本实施例的挡料结构整体在含尘尾气的冲击下来回呈波浪式摆动，一方面可以缓冲尾气气流，挡料结构更好的降低粉尘速度，并有效抖落粉尘，进一步提升粉尘沉降效果；另一方面有效防止高温高湿的粉尘粘连堆积在挡料结构上，降低该系统清洁维护成本。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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