一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)和方法，能夠根據(jù)谷物顆粒內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)特性控制進(jìn)入干燥室的熱量、氣流溫度、氣流速度和氣流方向，使熱輸入與谷物干燥動(dòng)力學(xué)過程相匹配。所述方法包括：對(duì)干燥室送入正向高溫干燥氣體直到中部測溫器測得的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度；將氣體溫度降低送入中溫緩蘇氣體，直至對(duì)端的測溫器測得的溫度也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度；此時(shí)改變氣體方向，對(duì)干燥室送入逆向高溫干燥氣體直到中部測溫器測得的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度；將氣體溫度降低送入中溫緩蘇氣體，直至對(duì)端的測溫器測得的溫度也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度；如此重復(fù)，直到干燥室內(nèi)谷物含濕量達(dá)到預(yù)設(shè)的含濕量。
【專利說明】一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及谷物等糧食存放【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的 厚層谷物干燥系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于中國這種人口大國，糧食等農(nóng)副產(chǎn)品一直是極其重要的戰(zhàn)略物資，關(guān)系到國 計(jì)民生。中國雖然是產(chǎn)糧大國，但是由于谷物干燥手段落后，據(jù)估算每年有高達(dá)糧食產(chǎn)量 5%的谷物由于來不及曬干或晾曬未達(dá)到安全水分而造成霉變、發(fā)芽。根據(jù)官方統(tǒng)計(jì)數(shù)字， 我國2013年糧食總產(chǎn)量60194萬噸，損失高達(dá)3009. 7萬噸。并且我國干燥降1. 0kg水分 需要能耗5000-8000kJ，發(fā)達(dá)國家這一指標(biāo)僅為3344-4598kJ，我國谷物干燥能耗約為發(fā)達(dá) 國家的兩倍。
[0003] 谷物干燥的本質(zhì)是顆粒體系在干燥介質(zhì)作用下的復(fù)雜熱質(zhì)耦合的傳遞過程，并在 干燥過程中使谷物的含濕量降低到14%左右，以利于安全儲(chǔ)存。目前，實(shí)際應(yīng)用的谷物干燥 技術(shù)主要有堆積床、流化床、噴動(dòng)床干燥以及這些技術(shù)的組合。
[0004] 流化床干燥方法具有干燥速率高的優(yōu)勢，而噴動(dòng)床干燥方法具有能耗低的優(yōu)勢； 但噴動(dòng)床干燥方法的局限性在于可噴動(dòng)的床層高度較小，且專門用于噴動(dòng)床干燥方法的干 燥器難以放大，因此前實(shí)際應(yīng)用較多的是流化床干燥方法。
[0005] 而堆積床（或稱固定床）干燥方法所使用的設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、使用方 便的優(yōu)勢；而主要缺點(diǎn)是谷物干燥的均勻度比較低，谷層上部與下部的水分差比較大?，F(xiàn)有 技術(shù)中采用換向通風(fēng)來改善谷物干燥均勻度低的問題，但當(dāng)床層厚度達(dá)到20cm時(shí)，其干燥 速率會(huì)下降。
[0006] 在流化床干燥方法中，谷物顆粒劇烈運(yùn)動(dòng)，能夠與干燥介質(zhì)接觸充分，顆粒之間充 分交換，顆粒與干燥介質(zhì)間的傳熱傳質(zhì)效率高，谷物顆粒層溫度均勻，大大提高了干燥效率 和干燥品質(zhì)。現(xiàn)有的流化床干燥方法，相比較堆積床干燥方法可降低50%的能耗。但谷物 干燥過程后期，谷物顆粒內(nèi)部的濕擴(kuò)散是控制過程，流化床干燥方法中過高的動(dòng)力消耗對(duì) 干燥過程的促進(jìn)作用大大降低，流化床干燥方法的高品質(zhì)導(dǎo)致能源消耗高。此外，谷物持續(xù) 處于流態(tài)化不利于谷物顆粒內(nèi)部的濕分均勻化，容易在谷物顆粒內(nèi)引起應(yīng)力。當(dāng)谷物顆粒 表面區(qū)域濕度低于臨界值時(shí)，可能會(huì)引起顆粒爆裂，導(dǎo)致谷物品質(zhì)降低。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)中流化床干燥方法中引入振動(dòng)可以使顆粒層在低于臨界流化速度的風(fēng) 速下具有較好的流動(dòng)性，并進(jìn)一步提高換熱效率、降低熱量消耗和動(dòng)力能耗，已有研究成果 表明其能耗約為常規(guī)流化床干燥方法的55%。但是振動(dòng)流化床干燥方法仍然不能解決厚 層、特別是大厚層干燥時(shí)的干燥均勻性問題。此外，盡管振動(dòng)流化床干燥方法所需要的風(fēng)速 比無振動(dòng)激發(fā)的流化床干燥方法所需風(fēng)速小，但為保證顆粒層的流化，風(fēng)速的減小是有限 的，其作為干燥介質(zhì)所提供的熱量仍然可能超出了谷物顆粒水分移除過程所需要的熱量， 特別是在干燥過程后期更為嚴(yán)重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種既能夠節(jié)省能源又能夠提高谷物干燥效果 和干燥效率的厚層谷物干燥系統(tǒng)和方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層 谷物干燥系統(tǒng)，包括干燥室，所述干燥室的頂部和底部分別設(shè)有頂送風(fēng)孔和底送風(fēng)孔；還包 括溫度檢測系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)；其中所述溫度檢測系統(tǒng)包括設(shè)置于干燥室內(nèi)待干燥谷物層頂 部的頂部測溫器、底部的底部測溫器、中部的中部測溫器；其中所述送風(fēng)系統(tǒng)包括加熱器、 送風(fēng)機(jī)、溫控模塊、送風(fēng)控制模塊；其中所述送風(fēng)機(jī)分別與頂送風(fēng)孔和底送風(fēng)孔導(dǎo)通，所述 溫控模塊連接所述溫度檢測系統(tǒng)，并連接所述送風(fēng)控制模塊以使所述送風(fēng)控制模塊根據(jù)所 述溫度檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果控制所述送風(fēng)機(jī)為所述頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔送風(fēng)。
[0010] 其中，所述送風(fēng)機(jī)通過換向器連接所述頂送風(fēng)孔、底送風(fēng)孔，以使所述送風(fēng)機(jī)的出 風(fēng)口與所述頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔導(dǎo)通。
[0011] 其中，所述送風(fēng)系統(tǒng)還可以采用雙風(fēng)機(jī)雙加熱器模式，從而簡化切換過程。
[0012] 其中，所述加熱器設(shè)有調(diào)溫模塊以調(diào)整所述加熱器的加熱溫度。
[0013] 其中，所述干燥室內(nèi)設(shè)有振動(dòng)機(jī)構(gòu)以對(duì)所述干燥室內(nèi)的厚層谷物施加振動(dòng)。如不 需要連續(xù)出料則可不施加振動(dòng)，但干燥均勻性有所降低。
[0014] 其中，所述干燥室還連接用于回收廢氣余熱的熱交換器。
[0015] 其中，所述干燥室還包括排氣管路，且所述排氣管路上設(shè)有用于檢測廢氣濕度以 根據(jù)濕度調(diào)節(jié)廢氣循環(huán)量的濕度檢測系統(tǒng)。
[0016] 同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方 法，包括：
[0017] 對(duì)干燥室送入正向高溫干燥氣體直到中部測溫器測得的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫 度；將氣體溫度降低送入中溫緩蘇氣體，直至對(duì)端的測溫器測得的溫度也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥 溫度；此時(shí)改變氣體方向，對(duì)干燥室送入逆向高溫干燥氣體直到中部測溫器測得的溫度達(dá) 到預(yù)設(shè)的干燥溫度；將氣體溫度降低送入中溫緩蘇氣體，直至對(duì)端的測溫器測得的溫度也 達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度；如此重復(fù)，直到干燥室內(nèi)谷物含濕量達(dá)到預(yù)設(shè)的含濕量。
[0018] 具體的，所述方法為：
[0019] 步驟1、利用送風(fēng)機(jī)對(duì)所述干燥室的頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔向所述干燥室內(nèi)的厚層 谷物送入高溫干燥氣流；讀取中部測溫器的當(dāng)前溫度讀數(shù)，當(dāng)所述中部測溫器的溫度讀數(shù) 達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，利用送風(fēng)機(jī)對(duì)當(dāng)前送風(fēng)孔通入中溫緩蘇氣流；當(dāng)與當(dāng)前送風(fēng)孔相 對(duì)的另一側(cè)的測溫器也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，停止對(duì)當(dāng)前的送風(fēng)孔進(jìn)行送風(fēng)；
[0020] 步驟2、利用送風(fēng)機(jī)對(duì)步驟1中的當(dāng)前送風(fēng)孔相對(duì)的另一側(cè)的送風(fēng)孔送入高溫干 燥氣流；讀取中部測溫器的當(dāng)前溫度讀數(shù)，當(dāng)所述中部測溫器的溫度讀數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥 溫度后，利用送風(fēng)機(jī)對(duì)所述另一側(cè)的送風(fēng)孔通入中溫緩蘇氣流；當(dāng)步驟1中的送風(fēng)孔一側(cè) 的測溫器也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，停止對(duì)所述另一側(cè)的送風(fēng)孔進(jìn)行送風(fēng)；
[0021] 步驟3、判斷所述干燥室內(nèi)的谷物是否達(dá)到預(yù)設(shè)含濕量，如果是則步驟結(jié)束，如果 否則返回步驟1。
[0022] 其中，所述高溫干燥氣流的溫度為60°C?200°C ;所述中溫緩蘇氣流的溫度為 25--80°C。
[0023] 其中，所述高溫干燥氣流的溫度為60°C?200°C;且所述預(yù)設(shè)的干燥溫度比所述高 溫干燥氣流的溫度低〇. 1°C?10°C。
[0024] 其中，所述方法還包括：在干燥時(shí)對(duì)所述厚層谷物可施加振動(dòng)，如不需要連續(xù)出料 則可不施加振動(dòng)，但干燥均勻性有所降低。
[0025] 其中，所述方法還包括：根據(jù)干燥后的廢氣的濕度來調(diào)節(jié)廢氣的循環(huán)量。
[0026] 其中，所述方法還包括：干燥后的廢氣在排入大氣之前，利用新風(fēng)通過換熱器來回 收廢氣的余熱，實(shí)現(xiàn)最大限度的余熱回收。
[0027] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0028] 上述方案中，根據(jù)谷物顆粒內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)特性控制進(jìn)入干燥室的熱量、氣流溫 度和氣流方向，使熱輸入與谷物干燥動(dòng)力學(xué)過程相匹配。利用可變方向和溫度的氣流對(duì)谷 物進(jìn)行干燥，可以獲得更好的干燥質(zhì)量、更高的干燥效率、更低的干燥能耗。本發(fā)明具有單 位體積干燥設(shè)備產(chǎn)量高、干燥和緩蘇過程統(tǒng)一銜接、能耗低、干燥速度快、干燥產(chǎn)品質(zhì)量高、 可連續(xù)干燥等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中采用氣流變溫控制，引入緩蘇過程，平緩了谷物顆粒內(nèi)部的濕 份梯度，降低了谷物顆粒內(nèi)的應(yīng)力，進(jìn)而減少了谷物顆粒的爆腰和破裂情況，最終改善了產(chǎn) 品質(zhì)量。本發(fā)明中采用交變氣流控制，在改善干燥質(zhì)量的同時(shí)，通過改變氣流方向保留可用 于干燥的熱量，最大限度提高能源利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0030] 圖2為圖1中的系統(tǒng)換向送風(fēng)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3為利用本發(fā)明實(shí)施例的方法對(duì)厚層小麥進(jìn)行干燥時(shí)的過程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的谷物干燥方法能耗大的問題，特別是在厚層谷物或大厚層谷物 干燥時(shí)浪費(fèi)大量能源的問題，提供一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法。
[0034] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方 法包括：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層 谷物干燥系統(tǒng)，包括干燥室，所述干燥室的頂部和底部分別設(shè)有頂送風(fēng)孔和底送風(fēng)孔；還包 括溫度檢測系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)；其中所述溫度檢測系統(tǒng)包括設(shè)置于干燥室內(nèi)待干燥谷物層頂 部的頂部測溫器、底部的底部測溫器、中部的中部測溫器；其中所述送風(fēng)系統(tǒng)包括加熱器、 送風(fēng)機(jī)、溫控模塊、送風(fēng)控制模塊；其中所述送風(fēng)機(jī)分別與頂送風(fēng)孔和底送風(fēng)孔導(dǎo)通，所述 溫控模塊連接所述溫度檢測系統(tǒng)，并連接所述送風(fēng)控制模塊以使所述送風(fēng)控制模塊根據(jù)所 述溫度檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果控制所述送風(fēng)機(jī)為所述頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔送風(fēng)。具體的還包 括設(shè)置于排氣管路的濕度檢測系統(tǒng)，用于檢測廢氣的濕度，可根據(jù)該濕度來調(diào)節(jié)廢氣的循 環(huán)量。其中，為了實(shí)現(xiàn)換向送風(fēng)，所述送風(fēng)機(jī)通過換向器連接所述頂送風(fēng)孔、底送風(fēng)孔，以使 所述送風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與所述頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔導(dǎo)通。
[0035] 由于本發(fā)明中不僅僅要實(shí)現(xiàn)換向送風(fēng)，還需要不斷改變送風(fēng)的溫度，因此所述加 熱器設(shè)有調(diào)溫模塊以調(diào)整所述加熱器的加熱溫度。具體調(diào)溫方式可以參考以下的方法。
[0036] 為了連續(xù)干燥，所述干燥室內(nèi)設(shè)有振動(dòng)機(jī)構(gòu)以對(duì)所述干燥室內(nèi)的厚層谷物進(jìn)行振 動(dòng)。如果不要求連續(xù)性干燥和出料，在干燥過程中也可以不引入振動(dòng)。
[0037] 其中，所述干燥室還包括設(shè)置于排氣管路的濕度檢測系統(tǒng)，用于檢測干燥后廢氣 的濕度，可根據(jù)該濕度來調(diào)節(jié)廢氣的循環(huán)量，從而減少廢氣余熱的浪費(fèi)。
[0038] 其中，所述干燥室還連接用于回收廢氣余熱的熱交換器，以利用余熱進(jìn)行其他應(yīng) 用，防止能源浪費(fèi)。
[0039] 本發(fā)明可根據(jù)需要在干燥過程啟動(dòng)時(shí)首先從干燥室底部通入加熱氣流，也可以先 從干燥室頂部通入加熱氣流。
[0040] 其中，本發(fā)明中熱量來源包括電、煤、油和天然氣，并可以根據(jù)干燥需求調(diào)節(jié)供熱 量，實(shí)現(xiàn)干燥過程的變溫控制。本發(fā)明中所述的谷物包括小麥、水稻、大麥、高粱、綠豆、蕎麥 等。本發(fā)明中干燥室內(nèi)風(fēng)速可以通過變頻器控制，風(fēng)速范圍在〇. lm/S?20m/s。本發(fā)明中 振動(dòng)的來源包括振動(dòng)電機(jī)或?qū)Ｓ眉ふ衿?，振?dòng)頻率可在0Hz?150Hz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。本 發(fā)明中干燥室內(nèi)谷物層厚為2mm?1500_。本發(fā)明中干燥室的下端和上端具有風(fēng)箱，風(fēng)箱 與干燥室之間有布風(fēng)板，具有流態(tài)化技術(shù)傳熱傳質(zhì)均勻、傳熱傳質(zhì)系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中 在干燥室前端有氣流換向閥，實(shí)現(xiàn)干燥過程中的正向和逆向氣流干燥。本發(fā)明中可根據(jù)干 燥后的廢氣的濕度來調(diào)節(jié)廢氣的循環(huán)量。本發(fā)明在排氣在排入大氣之前，利用新風(fēng)通過熱 交換器來回收廢氣的余熱，實(shí)現(xiàn)最大限度的余熱回收，提高能源利用率。本發(fā)明在排氣在排 入大氣之前，也可以利用熱泵技術(shù)同時(shí)回收排氣的顯熱和潛熱。本發(fā)明在干燥室和管道外 壁具有隔熱保溫層，可以降低干燥室和管道與環(huán)境換熱，降低熱量損耗。
[0041] 同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種應(yīng)用如前任一項(xiàng)所述系統(tǒng)的耦合變溫交變氣流 和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法，包括：
[0042] 步驟1、利用送風(fēng)機(jī)對(duì)所述干燥室的頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔向所述干燥室內(nèi)的厚層 谷物送高溫干燥氣流；讀取中部測溫器的當(dāng)前溫度讀數(shù)，當(dāng)所述中部測溫器的溫度讀數(shù)達(dá) 到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，利用送風(fēng)機(jī)對(duì)當(dāng)前送風(fēng)孔通入中溫緩蘇氣流；當(dāng)與當(dāng)前送風(fēng)孔相對(duì) 的另一側(cè)的測溫器也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，停止對(duì)當(dāng)前的送風(fēng)孔進(jìn)行送風(fēng)；
[0043] 步驟2、利用送風(fēng)機(jī)對(duì)步驟1中的當(dāng)前送風(fēng)孔相對(duì)的另一側(cè)的送風(fēng)孔送高溫干燥 氣流；讀取中部測溫器的當(dāng)前溫度讀數(shù)，當(dāng)所述中部測溫器的溫度讀數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫 度后，利用送風(fēng)機(jī)對(duì)所述另一側(cè)的送風(fēng)孔通入中溫緩蘇氣流；當(dāng)步驟1中的送風(fēng)孔一側(cè)的 測溫器也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，停止對(duì)所述另一側(cè)的送風(fēng)孔進(jìn)行送風(fēng)；
[0044] 步驟3、判斷所述干燥室內(nèi)的谷物是否達(dá)到預(yù)設(shè)含濕量，如果是則步驟結(jié)束，如果 否則返回步驟1。
[0045] 其中，所述高溫干燥氣流的溫度為60°C?200°C ;所述中溫緩蘇氣流的溫度為 25--80°C。
[0046] 其中，所述高溫干燥氣流的溫度為60°C?200°C;且所述預(yù)設(shè)的干燥溫度比所述高 溫干燥氣流的溫度低〇. 1°C?10°C。
[0047] 其中，所述方法還包括：在干燥時(shí)對(duì)所述厚層谷物可施加振動(dòng)，如不需要連續(xù)出料 則可不施加振動(dòng)，但干燥均勻性有所降低。
[0048] 其中，所述方法還包括：根據(jù)干燥后的廢氣的濕度來調(diào)節(jié)廢氣的循環(huán)量。
[0049] 其中，所述方法還包括：干燥后的廢氣在排入大氣之前，利用新風(fēng)通過換熱器來回 收廢氣的余熱，實(shí)現(xiàn)最大限度的余熱回收。
[0050] 以先從底送風(fēng)孔送風(fēng)為例，本發(fā)明的方法具體為：
[0051] 首先從下方的底送風(fēng)孔向干燥室谷物層通入干燥所需要的高溫干燥氣流；在干燥 室中部溫度測點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定的干燥溫度后，改為通入中溫緩蘇氣流，使得高溫加熱過的 下部谷物層就地緩蘇；且中溫氣流將高溫谷物顆粒的熱量置換出來提高自身溫度，用于加 熱干燥室上部的谷物顆粒。
[0052] 當(dāng)上部谷物層達(dá)到高溫后，即干燥室上部溫度測點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定的干燥溫度后， 改變氣流方向和氣流溫度，從頂送風(fēng)孔通入高溫干燥氣流，實(shí)現(xiàn)從反方向加熱和干燥谷物 層。當(dāng)干燥室中部溫度測點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定的干燥溫度后，再次改為從頂送風(fēng)孔向干燥室通 入中溫緩蘇氣流對(duì)上部谷物進(jìn)行緩蘇和熱量置換，直到干燥室下部溫度測點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定 的干燥溫度。
[0053] 重復(fù)上述過程，即依次經(jīng)歷高溫正向氣流、中溫正向氣流、高溫逆向氣流、中溫逆 向氣流的循環(huán)干燥和緩蘇過程，直至谷物達(dá)到預(yù)設(shè)的含濕量（可以為13% )。
[0054] 以下通過幾個(gè)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0055] 在本發(fā)明提出的變溫交變氣流谷物干燥模式下，我們稱每次單向氣流干燥過程為 一個(gè)干燥周期，其運(yùn)行特征包括如下兩個(gè)特點(diǎn)：
[0056] (1)在每個(gè)干燥周期內(nèi)，干燥介質(zhì)溫度由T熱風(fēng)變?yōu)門緩蘇；
[0057] (2)每經(jīng)過一個(gè)干燥周期改變氣流方向。
[0058] 干燥計(jì)劃可分為啟動(dòng)階段和運(yùn)行階段，第一個(gè)干燥周期為啟動(dòng)階段，隨后的干燥 周期為運(yùn)行階段，并按照既定規(guī)則循環(huán)往復(fù)運(yùn)行。以先進(jìn)行正向氣流干燥為例，干燥過程具 體如圖3所示：啟動(dòng)階段（圖3中tl至t6時(shí)刻），此階段為交變變溫干燥模式開始運(yùn)行時(shí) 第一個(gè)干燥周期的流程。
[0059] 步驟A、谷物首先被單向熱風(fēng)沿流動(dòng)方向逐層加熱，形成如圖3中tl至t3時(shí)刻所 示溫度波分布，熱風(fēng)溫度T熱風(fēng)，環(huán)境溫度T常溫。
[0060] 步驟B、在干燥室中部溫度測點(diǎn)達(dá)到T熱風(fēng)時(shí)，降低來流溫度至T緩蘇，如圖3中 t3、t4時(shí)刻所示。
[0061] 步驟C、隨后溫度為T緩蘇的中溫緩蘇氣流在已經(jīng)達(dá)到T熱風(fēng)的床層中被下部谷物 顆粒加熱，并用于加熱后部處于T常溫的上部床層，床層谷物顆粒溫度波沿氣流方向逐步 向上部推進(jìn)，如圖3中t4至t6時(shí)刻所示。此時(shí)上部的谷物床層處于T緩蘇，實(shí)現(xiàn)降溫緩蘇 過程。
[0062] 在上述加熱模式下，每一單向氣流干燥過程前半周期利用熱風(fēng)干燥干燥室內(nèi)下部 床層谷物，后半周期降低來流氣體溫度，并利用下部床層谷物的蓄熱量干燥后部床層谷物。 與薄層谷物干燥相比，此干燥過程中熱量用于厚層谷物干燥，可以最大限度的降低排放氣 體的溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。但后半周期干燥室下部床層谷物的降溫必須同時(shí)滿足：
[0063] (1)風(fēng)溫由T熱風(fēng)變?yōu)門緩蘇后，原處于T熱風(fēng)的下部谷物床層降溫所提供的熱量 必須滿足處于T常溫的上部床層谷物的排濕所需熱量要求；
[0064] (2)風(fēng)溫由T熱風(fēng)變?yōu)門緩蘇后，加熱溫度和速度須滿足干燥室下部床層谷物緩蘇 過程的溫度與時(shí)間要求。
[0065] 運(yùn)行階段（圖3中t7至t9時(shí)刻），此階段為系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段后每個(gè)干燥周 期的流程。
[0066] 步驟D、當(dāng)干燥室內(nèi)最上層谷物顆粒達(dá)到T熱風(fēng)后，如圖3中t6時(shí)刻，改變氣流方 向且氣流溫度維持在T熱風(fēng)，向干燥室內(nèi)補(bǔ)充上個(gè)周期谷物內(nèi)水分蒸發(fā)所消耗熱量，如圖3 中t7時(shí)刻。
[0067] 步驟E、當(dāng)中部溫度測點(diǎn)達(dá)到T熱風(fēng)時(shí)，降低來流溫度至T緩蘇，如圖3中t8、t9時(shí) 刻所示。
[0068] 步驟F、在隨后的干燥過程中，鏡像上述運(yùn)行過程即可實(shí)現(xiàn)谷物的交變變溫干燥過 程。
[0069] 在干燥過程中引入振動(dòng)，通過控制顆粒體系的振動(dòng)條件和氣流條件，實(shí)現(xiàn)控制顆 粒的動(dòng)態(tài)分布和對(duì)流運(yùn)動(dòng)，提1?干燥均勻性或進(jìn)一步提1?料層厚度。
[0070] 以下為一個(gè)示例具體描述本發(fā)明提供的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干 燥方法。
[0071] 搭建一套耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括干燥室、氣流換 向裝置、送風(fēng)裝置、加熱裝置、振動(dòng)裝置、余熱回收裝置等。干燥室中放入小麥，物料層厚度 15cm〇
[0072] 首先打開振動(dòng)裝置，將振幅和振動(dòng)頻率分別固定在1mm和30Hz。
[0073] 同時(shí)打開風(fēng)機(jī)和電加熱器，將氣流溫度調(diào)節(jié)為60°C，氣流速度調(diào)節(jié)為lm/s ;
[0074] 當(dāng)干燥室中部溫度測點(diǎn)達(dá)到59. 8°C時(shí)，改變氣流溫度為40°C ;
[0075] 當(dāng)沿此次干燥氣流方向的干燥室最遠(yuǎn)端溫度達(dá)到59. 8°C時(shí)改變氣流方向，并將氣 流溫度調(diào)節(jié)為60°C ;
[0076] 當(dāng)干燥室中部溫度測點(diǎn)再次達(dá)到59. 8°C時(shí)改變氣流溫度為40°C ;
[0077] 當(dāng)沿此次干燥氣流方向的干燥室最遠(yuǎn)端溫度達(dá)到59. 8°C時(shí)，再次改變氣流方向， 并將氣流溫度調(diào)節(jié)為60°C ;
[0078] 不斷重復(fù)上述過程，直至小麥的含濕量低于13%時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
[0079] 通過此干燥方法干燥小麥，小麥的干燥質(zhì)量高，干燥速率快，干燥能耗低。
[0080] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)，包括干燥室，其特征在于，所 述干燥室的頂部和底部分別設(shè)有頂送風(fēng)孔和底送風(fēng)孔；還包括溫度檢測系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)； 其中所述溫度檢測系統(tǒng)包括設(shè)置于干燥室內(nèi)待干燥谷物層頂部的頂部測溫器、底部的底部 測溫器、中部的中部測溫器；其中所述送風(fēng)系統(tǒng)包括加熱器、送風(fēng)機(jī)、溫控模塊、送風(fēng)控制模 塊；其中所述送風(fēng)機(jī)分別與頂送風(fēng)孔和底送風(fēng)孔導(dǎo)通，所述溫控模塊連接所述溫度檢測系 統(tǒng)，并連接所述送風(fēng)控制模塊以使所述送風(fēng)控制模塊根據(jù)所述溫度檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果控 制所述送風(fēng)機(jī)為所述頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔送風(fēng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)，其特征在 于，所述送風(fēng)機(jī)通過換向器連接所述頂送風(fēng)孔、底送風(fēng)孔，以使所述送風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與所述 頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔導(dǎo)通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)，其特征在 于，所述送風(fēng)系統(tǒng)還可以采用雙風(fēng)機(jī)雙加熱器模式，從而簡化切換過程。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)，其特征在 于，所述加熱器設(shè)有溫控模塊以調(diào)整所述加熱器的加熱溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)，其特征在 于，所述干燥室內(nèi)設(shè)有振動(dòng)機(jī)構(gòu)以對(duì)所述干燥室內(nèi)的厚層谷物進(jìn)行振動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)，其特征在 于，所述干燥室還連接用于回收廢氣余熱的熱交換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥系統(tǒng)，其特征在 于，所述干燥室還包括排氣管路，且所述排氣管路上設(shè)有用于檢測廢氣濕度以根據(jù)濕度調(diào) 節(jié)廢氣循環(huán)量的濕度檢測系統(tǒng)。
8. -種耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法，包括： 步驟1、利用送風(fēng)機(jī)對(duì)所述干燥室的頂送風(fēng)孔或底送風(fēng)孔向所述干燥室內(nèi)的厚層谷物 送入高溫干燥氣流；讀取中部測溫器的當(dāng)前溫度讀數(shù)，當(dāng)所述中部測溫器的溫度讀數(shù)達(dá)到 預(yù)設(shè)的干燥溫度后，利用送風(fēng)機(jī)對(duì)當(dāng)前送風(fēng)孔通入中溫緩蘇氣流；當(dāng)與當(dāng)前送風(fēng)孔相對(duì)的 另一側(cè)的測溫器也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，停止對(duì)當(dāng)前的送風(fēng)孔進(jìn)行送風(fēng)； 步驟2、利用送風(fēng)機(jī)對(duì)步驟1中的當(dāng)前送風(fēng)孔相對(duì)的另一側(cè)的送風(fēng)孔送入高溫干燥氣 流；讀取中部測溫器的當(dāng)前溫度讀數(shù)，當(dāng)所述中部測溫器的溫度讀數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度 后，利用送風(fēng)機(jī)對(duì)所述另一側(cè)的送風(fēng)孔通入中溫緩蘇氣流；當(dāng)步驟1中的送風(fēng)孔一側(cè)的測 溫器也達(dá)到預(yù)設(shè)的干燥溫度后，停止對(duì)所述另一側(cè)的送風(fēng)孔進(jìn)行送風(fēng)； 步驟3、判斷所述干燥室內(nèi)的谷物是否達(dá)到預(yù)設(shè)含濕量，如果是則步驟結(jié)束，如果否則 返回步驟1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法，其特征在 于，所述高溫干燥氣流的溫度為60°C?200°C ;所述中溫緩蘇氣流的溫度為25°C?80°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法，其特征在 于，所述高溫干燥氣流的溫度為60°C?200°C;且所述預(yù)設(shè)的干燥溫度比所述高溫干燥氣流 的溫度低〇. 1°C?10°C。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法，其特征在 于，所述方法還包括：在干燥時(shí)對(duì)所述厚層谷物可施加振動(dòng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法，其特征在 于，所述方法還包括：根據(jù)干燥后的廢氣的濕度來調(diào)節(jié)廢氣的循環(huán)量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的耦合變溫交變氣流和振動(dòng)的厚層谷物干燥方法，其特征在 于，所述方法還包括：干燥后的廢氣在排入大氣之前，利用新風(fēng)通過換熱器來回收廢氣的余 熱，實(shí)現(xiàn)最大限度的余熱回收。
【文檔編號(hào)】A23B9/08GK104101200SQ201410354431
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】王立, 童莉葛, 尹少武, 劉傳平, 賈超 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)