可干燥多种物料的太阳能干燥系统及其使用方法

文档序号:506716 发布日期:2021-05-28 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 可干燥多种物料的太阳能干燥系统及其使用方法 (Solar drying system capable of drying various materials and using method thereof ) 是由 朱艳青 徐刚 沈聪 钟柳文 于 2021-01-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种可干燥多种物料的太阳能干燥系统及其使用方法,包括光热界面蒸发模块、太阳能聚光系统、化学蓄热模块、太阳能集热器、水蓄热模块、充放热控制模块、太阳能光伏系统、充放电控制模块、蓄电模块、热泵模块、发料室、高温干燥室、中温干燥室、低温干燥室和收料室;太阳能聚光系统、化学蓄热模块通过充放热控制模块与高温干燥室、中温干燥室相连,太阳能集热器、水蓄热模块通过充放热控制模块与低温干燥室相连,太阳能光伏系统通过充放电控制模块与蓄电模块和热泵模块相连,热泵模块分别与高温干燥室、中温干燥室、低温干燥室相连。本发明可干燥多种物料,并能充分利用太阳能,具有节能、环保的优点。(The invention discloses a solar drying system capable of drying various materials and a using method thereof, wherein the solar drying system comprises a photo-thermal interface evaporation module, a solar light-gathering system, a chemical heat storage module, a solar heat collector, a water heat storage module, a charge and discharge control module, a solar photovoltaic system, a charge and discharge control module, a power storage module, a heat pump module, a material sending chamber, a high-temperature drying chamber, a medium-temperature drying chamber, a low-temperature drying chamber and a material receiving chamber; the solar energy light-gathering system and the chemical heat storage module are connected with the high-temperature drying chamber and the medium-temperature drying chamber through the heat charging and discharging control module, the solar energy heat collector and the water heat storage module are connected with the low-temperature drying chamber through the heat charging and discharging control module, the solar energy photovoltaic system is connected with the electric power storage module and the heat pump module through the heat charging and discharging control module, and the heat pump module is respectively connected with the high-temperature drying chamber, the medium-temperature drying chamber and the low-temperature. The invention can dry various materials, can fully utilize solar energy, and has the advantages of energy saving and environmental protection.)

可干燥多种物料的太阳能干燥系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及太阳能干燥领域,具体涉及一种可干燥多种物料的太阳能干燥系统及其使用方法。

背景技术

在环境污染和能源短缺的今天,太阳能作为一种清洁能源正在不断发展,目前太阳能利用最常见的两种方式包括太阳能光热利用和太阳能光电利用。而干燥是一种很古老的技术,最早人们通过晾晒的方式将物料进行干燥,其实质上就是太阳能光热技术的应用,但是传统的晾晒的干燥方式,太阳能的利用率较低、干燥时间较长。随着科技的发展,在太阳能干燥方面,出现了太阳能集热器、太阳能与热泵结合等多种干燥技术,减少了对环境的污染,缩短了干燥周期,提高了产品质量。

而干燥可用于工农业生产的不同领域,干燥的物料可以为农作物、中药、果蔬、淤泥、纸张、塑料等多种不同的物料,它们需要的干燥温度、时间、工艺等各个方面均不一样,因此当前的干燥系统只能干燥一种或一类物料。例如宁夏的枸杞干燥系统基本只用于枸杞的干燥,而枸杞的成熟期大约在每年的6~10月左右,因此枸杞干燥系统只使用四或五个月,导致了一年内干燥系统大部分时间处于闲置状态,造成了资源的浪费。

综上所述,如何提供一种节能、环保且可干燥多种物料的干燥系统,是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可干燥多种物料的太阳能干燥系统及其使用方法,旨在解决上述干燥物料单一,资源浪费的问题。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种可干燥多种物料的太阳能干燥系统,包括光热界面蒸发模块、太阳能聚光模组、太阳能集热模组、太阳能光伏模组、发料室、高温干燥室、中温干燥室、低温干燥室和收料室;

发料室、光热界面蒸发模块、高温干燥室、中温干燥室、低温干燥室和收料室通过传送带实现物料的转移,光热界面蒸发模块用于流体状物料的初步干燥,高温干燥室、中温干燥室和低温干燥室中均设置有温度控制模块,高温干燥室的干燥温度≥250℃,中温干燥室的干燥温度为120℃~250℃,低温干燥室的温度≤120℃;

太阳能聚光模组包括依次连接的太阳能聚光系统、充放热控制模块一和化学蓄热模块,太阳能聚光模组通过充放热控制模块一分别与高温干燥室、中温干燥室的供热风机相连;

太阳能集热模组包括依次连接的太阳能集热器、充放热控制模块二和水蓄热模块,太阳能集热模组通过充放热控制模块二与低温干燥室的供热风机相连;

太阳能光伏模组包括太阳能光伏系统、充放电控制模块、蓄电模块和热泵模块,太阳能光伏系统通过充放电控制模块与蓄电模块和热泵模块相连,热泵模块分别与高温干燥室、中温干燥室、低温干燥室的供热风机相连。

作为优选,所述高温干燥室、中温干燥室和低温干燥室中均设置有被动水汽收集模块,被动水汽收集模块包括锥形主体和覆盖在锥形主体表面的水收集表面,水收集表面通过排水通道与干燥室外的盛水容器相连。

作为优选,所述高温干燥室、中温干燥室和低温干燥室中均设置有物料架,物料架的底部设置有振动模块。

作为优选,所述高温干燥室与中温干燥室之间、中温干燥室与低温干燥室之间均通过湿度过滤器相连。可将高温干燥室和中温干燥室内换气的热量,经过湿度过滤器的除湿之后,用于中温干燥室和低温干燥室,实现余热梯级利用。

作为优选,所述发料室、光热界面蒸发模块、高温干燥室、中温干燥室、低温干燥室和收料室均设置有推拉门,物料通过推拉门的开启经传送带传送,推拉门设有自动开关。

作为优选,所述光热界面蒸发模块为一体式结构,包括吸光模块、绝缘模块和物料腔,物料腔用于储存流体状物料,绝缘模块中分布有用于连通吸光模块与物料腔的水通道,吸光模块为二维吸光层或三维吸光体。

作为优选,所述光热界面蒸发模块为分体式结构,包括吸光模块、水通道和物料腔,物料腔用于储存流体状物料,吸光模块与物料腔通过水通道相连,吸光模块为二维吸光层或三维吸光体。

作为优选,所述太阳能聚光系统为槽式、菲涅尔式、偏轴反射式太阳能聚光系统。

作为优选,所述的化学蓄热模块包括反应器、流量计、水合物盐、热电偶和压力传感器。

一种可干燥多种物料的太阳能干燥系统的使用方法,用于上述的太阳能干燥系统,包括:

I:物料进入发料室,判断物料是否为含水较多的流体状物料,如果是则进入II步骤,如果不是则进行III步骤;

II:由传送带将物料送到光热界面蒸发模块中,进行光热界面蒸发干燥,蒸发结束后进入III步骤;

III:判断物料的干燥温度,如果干燥温度≥250℃,则进入步骤IV;如果干燥温度为120℃~250℃,则进入步骤V,如果干燥温度≤120℃,则进入步骤VI;

IV:打开高温干燥室内的供热风机,首先利用太阳能聚光系统直接聚焦太阳能的能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到化学蓄热模块;如果太阳能聚光系统的能量不足,则利用化学蓄热模块的能量,如果仍然不足,则开启热泵模块;达到设定的干燥温度后,传送带传送物料到高温干燥室内,进行高温干燥,并实时监控物料的状态,干燥结束后,重新判断干燥温度,进行III步骤;

V:打开中温干燥室内的供热风机,首先利用太阳能聚光系统直接聚焦太阳能的能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到化学蓄热模块;如果太阳能聚光系统的能量不足,则利用化学蓄热模块的能量,如果仍然不足,则开启热泵模块;达到设定的干燥温度后,传送带传送物料到中温干燥室内,进行中温干燥,并实时监控物料的状态,干燥结束后,重新判断干燥温度,进行III步骤;

VI:打开低温干燥室内的供热风机,首先利用太阳能集热器直接供应能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到水蓄热模块;如果太阳能集热器的能量不足,则利用水蓄热模块的能量,如果仍然不足,则开启热泵模块;达到设定的干燥温度后,传送带传送物料到低温干燥室内,进行低温干燥,并实时监控物料的状态,直至干燥结束;

VII:最后,由传送带将物料传送到收料室,完成整个干燥过程。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)本发明可提供不同温度段的热源;采用太阳能聚光系统,可以根据需要,设计采用不同的聚光比,进而获得中高温的热源,同时本发明采用太阳能集热器,可提供中低温热源;另外,本发明采用蓄热模块可以解决太阳光的不稳定问题。

(2)本发明可干燥多种物料;可以干燥农作物、中药、果蔬、淤泥、纸张、塑料等多种不同的物料;例如对于枸杞的干燥,只需用低温干燥室;对于淤泥的干燥,流体的淤泥中如果含有很多水,需要先通过光热界面蒸发模块干燥,然后再进入干燥室干燥。

(3)本发明干燥室内采用被动水汽收集模块,可有效降低干燥室内的湿度,减少换热次数。传统的干燥必然伴生干燥室内湿度上升,而开放式排气、闭式循环等主动除湿技术存在热损大、效率低等问题,本发明采用被动水汽收集模块,有效解决了此问题。

(4)本发明有效地实现了余热的梯级再利用;在干燥室之间设置了湿度过滤器,将高温干燥室和中温干燥室内换气的热量,经过湿度过滤器的除湿之后,用于中温干燥室和低温干燥室,实现余热梯级利用。

附图说明

图1为本发明的太阳能干燥系统的原理结构示意图;

图2为本发明的光热界面蒸发模块的结构示意图,其中:(a)二维一体式、(b)二维分体式、(c)三维一体式、(d)三维分体式;

附图标记说明:1-光热界面蒸发模块;2-太阳能聚光系统;3-太阳能集热器;4-太阳能光伏系统;5-化学蓄热模块;6-水蓄热模块;7-蓄电模块;8a-充放热控制模块一;8b-充放热控制模块二;9-充放电控制模块;10-发料室;11-高温干燥室;12-中温干燥室;13-低温干燥室;14-收料室;15-被动水汽收集模块;16-排水通道;17-盛水容器;18-风机;19-物料架;20-热泵模块;21-传送带;22-湿度过滤器;23-温度控制模块;24-物料干燥实时监控系统;25-振动模块;26-水通道;27-绝缘模块;28-吸光层;29-吸光体;30--物料腔。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚,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。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含包括一个或者更多个该特征。

如图1所示,一种可干燥多种物料的太阳能干燥系统,包括光热界面蒸发模块1、太阳能聚光系统2、太阳能集热器3、太阳能光伏系统4、化学蓄热模块5、水蓄热模块6、蓄电模块7、充放热控制模块一8a、充放热控制模块二8b,充放电控制模块9、发料室10、高温干燥室11、中温干燥室12、低温干燥室13、收料室14、被动水汽收集模块15、排水通道16、盛水容器17、风机18、物料架19、热泵模块20、传送带21、湿度过滤器22、温度控制模块23、物料干燥实时监控系统24、振动模块25以及配套的自动控制系统。

如图2所示,光热界面蒸发模块1用于流体状物料在进入干燥室前的初步干燥,既可以采用(a)和(c)所示的一体式结构,包括吸光模块、绝缘模块27和物料腔30,物料腔30用于储存流体状物料,绝缘模块27中分布有用于连通吸光模块与物料腔30的水通道26,吸光模块可采用二维的吸光层28,也可采用三维的吸光体29;也可以采用(b)和(d)所示的一体式结构,包括吸光模块、水通道26和物料腔30,吸光模块与物料腔30通过水通道26相连,吸光模块可采用二维的吸光层28,也可采用三维的吸光体29。

高温干燥室的干燥温度≥250℃,中温干燥室的干燥温度为120℃~250℃,低温干燥室的温度≤120℃,具体干燥温度可通过设置在干燥室的的温度控制模块23进行控制,通过与光热界面蒸发模块1的配合,可以干燥农作物、中药、果蔬、淤泥、纸张、塑料等多种不同的物料。例如对于枸杞的干燥,只需用低温干燥室13;对于淤泥的干燥,流体的淤泥中如果含有很多水,需要先通过光热界面蒸发模块1预干燥,然后再进入干燥室干燥。

优选的,发料室10、光热界面蒸发模块1、高温干燥室11、中温干燥室12、低温干燥室13和收料室14均设有推拉门,它们之间的物料可以通过推拉门的开启由传送带21传送,推拉门设有自动开关,实现物料的自动传送。

优选的,高温干燥室11、中温干燥室12和低温干燥室13内均设置有物料架19,为了提高干燥效果,各物料架19底部均设置有振动模块25。

优选的,高温干燥室11、中温干燥室12和低温干燥室13内均设置有被动水汽收集模块15,可有效降低干燥室内的湿度,减少换热次数。被动水汽收集模块15具体包括锥形主体和覆盖在锥形主体表面的水收集表面,水收集表面可采用亲疏水相间的表面或超亲水表面,水收集表面通过排水通道16与干燥室外的盛水容器17相连。

优选的,为了实现了余热的梯级再利用,高温干燥室11与中温干燥室12之间、中温干燥室12与低温干燥室13之间均通过湿度过滤器22相连。如此,可将高温干燥室11和中温干燥室12内换气的热量,经过湿度过滤器22的除湿之后,用于中温干燥室12和低温干燥室13,实现余热梯级利用。

干燥室的热源来自于三个不同的太阳能利用模组,分别为太阳能聚光模组、太阳能集热模组和太阳能光伏模组。具体的:

太阳能聚光模组包括依次连接的太阳能聚光系统2、充放热控制模块一8a和化学蓄热模块5,充放热控制模块一8a还分别与高温干燥室11、中温干燥室12用于供热的风机18相连。日光充足时,太阳能聚光系统2聚焦太阳能的能量,为高温干燥室11、中温干燥室12供热,剩余的能量储存到化学蓄热模块5,当太阳能聚光系统2的能量不足时,则可利用化学蓄热模块5储存的热量为高温干燥室11、中温干燥室12供热。

优选的,太阳能聚光系统2可为反射和折射式聚光系统,具体可为槽式、菲涅尔式、偏轴反射式太阳能聚光系统。化学蓄热模块5包括反应器、流量计、水合物盐、热电偶和压力传感器。

太阳能集热模组包括依次连接的太阳能集热器3、充放热控制模块二8b和水蓄热模块6,充放热控制模块二8b与低温干燥室13用于供热的风机18相连。日光充足时,太阳能集热器3为低温干燥室13供热,多余的能量储存到水蓄热模块6,当太阳能集热器3的能量不足时,则可利用水蓄热模块6储存的热量为低温干燥室13供热。

太阳能光伏模组包括太阳能光伏系统4、充放电控制模块9、蓄电模块7和热泵模块20,太阳能光伏系统4通过充放电控制模块9与蓄电模块7和热泵模块20相连,热泵模块20分别与高温干燥室11、中温干燥室12、低温干燥室13用于供热的风机18相连。当太阳能聚光模组、太阳能集热模组供应的热量不足时,热泵模块20利用太阳能光伏系统4或蓄电模块7中的电能制造热能后,为高温干燥室11、中温干燥室12、低温干燥室13供热。

物料干燥实时监控系统24可包括实时重量测量仪、含水率检测仪、温度测试仪等,用于实时监控物料在各干燥阶段的状态。自动控制系统可包括写入模块、显示模块、控制模块,可以根据不同的物料,写入不同的干燥参数,实现自动控制。

综上,本发明的太阳能干燥系统,不仅提供不同温度段的热源,干燥多种物料,而且利用太阳能并实现余热利用,节能环保。

下面通过具体的实施例,对本申请的可干燥多种物料的太阳能干燥系统的使用方法进行说明。

实施例1

对淤泥进行干燥

最初的淤泥为流体状物料,首先由传送带21将物料送到光热界面蒸发模块1中的物料腔30中,进行光热界面蒸发干燥,采用二维分体式(如图2(b))的结构,由水通道26将流体状物料中的水通过水通道26引到吸光层28,进行光热界面蒸发。

待淤泥中的水分蒸发到一定程度,打开高温干燥室11内的风机18,将高温干燥室11内的温度由温度控制模块23设置为300℃,首先利用太阳能聚光系统2的直接聚焦太阳能的能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到化学蓄热模块5;如果太阳能聚光系统2的能量不足,则利用化学蓄热模块5的能量,如果仍然不足,则由自动控制系统开启热泵模块20;待达到所需要的干燥温度,再由传送带21传送物料到高温干燥室11内的物料架19上,同时开启振动模块25,进行高温干燥,由物料干燥实时监控系统24监控物料的状态;

高温干燥结束后,进入中温干燥室12,打开中温干燥室12的风机18,将中温干燥室12内的温度由温度控制模块23设置为160℃,其能量供应模式和高温干燥室11相同,待达到所需要的干燥温度,再由传送带21传送物料到中温干燥室12内的物料架19上,同时开启振动模块25,进行中温干燥,由物料干燥实时监控系统24监控物料的状态;

中温干燥结束后,进入低温干燥室13,打开低温干燥室13的风机18,将低温干燥室13内的温度由温度控制模块23设置为70℃;首先利用太阳能集热器3的直接供应能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到水蓄热模块6;如果太阳能集热器3的能量不足,则利用水蓄热模块6的能量,如果仍然不足,则由自动控制系统开启热泵模块20;待达到所需要的干燥温度,再由传送带21传送物料到低温干燥室13内的物料架19上,同时开启振动模块25,进行低温干燥,由物料干燥实时监控系统24监控物料的状态,直到干燥结束;

最后,由传送带21将物料传出到收料室14,完成整个干燥过程。

在此干燥期间,可将高温干燥室11和中温干燥室12内换气的热量,经过湿度过滤器22的除湿之后,用于中温干燥室12和低温干燥室11,实现余热梯级利用;同时,被动水汽收集模块15位于各个干燥室内,水收集表面为亲疏水相间的表面,它收集干燥室内的水汽,然后通过排水通道16将水收集到盛水容器17。

实施例2

对牧草进行干燥

首先是牧草杀青过程,进入中温干燥室12,打开对应的风机18,将中温干燥室12内的温度由温度控制模块23设置为125℃,首先利用太阳能聚光系统2的直接聚焦太阳能的能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到化学蓄热模块5;如果太阳能聚光系统2的能量不足,则利用化学蓄热模块5的能量,如果仍然不足,则由自动控制系统开启热泵模块20;待达到所需要的干燥温度,再由传送带21传送物料到中温干燥室12内的物料架19上,同时开启振动模块25,进行中温干燥,由物料干燥实时监控系统24监控物料的状态;

牧草杀青结束后,进入低温干燥室13,打开对应的风机18,将低温干燥室13内的温度由温度控制模块23设置为75℃;首先利用太阳能集热器3的直接供应能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到水蓄热模块6;如果太阳能集热器3的能量不足,则利用水蓄热模块6的能量,如果仍然不足,则由自动控制系统开启热泵模块20;待达到所需要的干燥温度,再由传送带21传送物料到低温干燥室13内的物料架19上,同时开启振动模块25,进行低温干燥,由物料干燥实时监控系统24监控物料的状态,直到干燥结束;

最后,由传送带21将物料传出到收料室14,完成整个干燥过程。

在此干燥期间,可将中温干燥室12内换气的热量,经过湿度过滤器22的除湿之后,用于低温干燥室11,实现余热梯级利用;同时,被动水汽收集模块15位于各个干燥室内,水收集表面为亲水表面,它收集干燥室内的水汽,然后通过排水通道16将水收集到盛水容器17。

实施例3

对枸杞进行干燥

首先由自动控制系统中的写入模块,写入所要干燥的参数,如:40℃干燥5h、50℃干燥8h、55℃干燥9h。打开低温干燥室13的风机18,先利用太阳能集热器3的直接供应能量,如果充足并有剩余,则剩余的能量储存到水蓄热模块6;如果太阳能集热器3的能量不足,则利用水蓄热模块6的能量,如果仍然不足,则由自动控制系统开启热泵模块20;待达到所需要的干燥温度,再由传送带21传送物料到低温干燥室13内的物料架19上,进行自动控制的低温干燥,由物料干燥实时监控系统24监控物料的状态,直到干燥结束;最后,由传送带21将物料传出到收料室14,完成整个干燥过程。

在此干燥期间,被动水汽收集模块15位于各个干燥室内,水收集表面为亲疏水相间的表面,它收集干燥室内的水汽,然后通过排水通道16将水收集到盛水容器17。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点,其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

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