變溫交變氣流的橫流式厚層濕物料干燥系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及糧食、中藥材等物料干燥和存放技術領域，特別是指一種變溫交變氣流的橫流式厚層濕物料干燥系統和方法。
【背景技術】
[0002]中國是農業大國，2014年全國糧食總產量達6.07億噸，但據測算全國糧食收貨后因儲藏、運輸、加工等流通環節造成的損失約占8%。我國每年需要處理的高水分糧食占我國糧食總產量的1/4左右，因此如何減少收獲后糧食的損失已成為一項十分緊迫的任務。當前我國農業生產糧食降水主要以自然晾曬為主，這種作業方式在很大程度上受天氣條件的制約。
[0003]同時，中國還是中藥的發源地和最大生產國。在我國中藥材一直保持著農戶種植、分散倉儲、農貿市場經營的傳統模式。中藥材干燥的本質是中藥材在干燥介質作用下的復雜熱質耦合的傳遞過程，并在干燥過程中使中藥材的含濕量降低到14%左右，以利于安全儲存。中藥材采收后的前處理環節由于干燥機械技術落后，造成中藥材品質和其后的用藥安全無法得到保障。
[0004]由此可以看出，如何合理的干燥技術是長時間貯存農產品和農產品、中藥材的重要手段，而且是提高其質量的重要方法，同時，干燥加工又是一項耗能巨大的作業過程。據英國對11種行業的統計，干燥作業的能源消耗占總能源消耗的11.6% ;意大利科學家的調查則顯示，水稻干燥加工的能源消耗占水稻生產加工總能耗的64%。因此，研究高效節能型干燥設備實現糧食等物料濕度控制對提高其儲存和品質具有十分重要的意義。干燥技術被農業部明確列為“十大”農業機械化技術之一。
[0005]濕物料干燥的本質是物料體系在干燥介質作用下的復雜熱質耦合的傳遞過程，并在干燥過程中使濕物料的含濕量降低到14%左右，以利于安全儲存。目前，實際應用的濕物料干燥技術主要有堆積床、流化床、翻板床、噴動床干燥以及這些技術的組合。
[0006]現有技術中流化床干燥方法中引入振動可以使顆粒層在低于臨界流化速度的風速下具有較好的流動性，并進一步提高換熱效率、降低熱量消耗和動力能耗，已有研究成果表明其能耗約為常規流化床干燥方法的55%。但是振動流化床干燥方法仍然不能解決厚層、特別是大厚層干燥時的干燥均勻性問題。此外，盡管振動流化床干燥方法所需要的風速比無振動激發的流化床干燥方法所需風速小，但為保證顆粒層的流化，風速的減小是有限的，其作為干燥介質所提供的熱量仍然可能超出了濕物料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重。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種既能夠節省能源又能夠提高濕物料干燥效果和干燥效率的厚層濕物料干燥系統和方法，以根據預設的干燥時間來切換氣流溫度和氣流方向，。
[0008]為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種變溫交變氣流的橫流式厚層濕物料干燥系統，包括干燥室，所述干燥室的兩端分別設有風室，其中所述干燥室內設有至少兩個布風板以將干燥室分割為至少兩個通風倉和至少一個干燥倉，所述通風倉和所述干燥倉交替布置，且所述干燥倉內放置有物料層；所述兩個風室分別設有送風口，所述兩個風室的送風口和通風倉都分別連接送風系統；還包括溫濕度檢測系統，所述溫濕度檢測系統包括設置于干燥倉內物料層前側的前側測溫器、后側的后側測溫器、中部的中部測溫器；其中所述送風系統包括送風機、加熱器、送風控制模塊；其中所述送風機通過加熱器與兩個風室的送風口連接，所述送風控制模塊連接所述送風機，并通過溫控模塊連接所述溫濕度檢測系統以根據所述溫濕度檢測系統的檢測結果控制所述送風機交替為兩個風室的送風口換向送風，并控制所述送風機持續向所述通風倉送風。
[0009]其中，所述布風板沿豎直方向設置以將所述干燥倉分為沿水平方向布置的至少兩個通風倉和一個干燥倉，且所述兩個風室分別設置在所述干燥倉的左右兩側以形成左風室和右風室，且所述左風室設有底部送風口，右風室設有頂部送風口。
[0010]其中，所述布風板沿豎直方向設置以將所述干燥倉分為沿水平方向布置的至少兩個通風倉和一個干燥倉，且所述兩個風室分別設置在所述干燥倉的頂部和底部以形成上風室和下風室，且所述上風室的一側設有上送風口，下風室的另一側設有下送風口。
[0011]其中，還包括用于回收廢氣余熱的熱交換器，所述熱交換器分別連接系統的進氣口和出氣口。
[0012]其中，所述送風系統包括換向器，所述換向器分別連接送風機進風口、加熱器出風口、兩個風室的送風口以實現交替為所述兩個風室送風。
[0013]其中，所述送風系統包括兩個送風機，所述兩個送風機分別通過加熱器連接所述兩個風室的送風口。
[0014]同時，本發明實施例提出了一種利用前述任一種系統進行變溫交變氣流的橫流式厚層濕物料干燥的方法，包括:
[0015]步驟1、從一端風室的送風口和通風倉向堆放有濕物料的物料層通入干燥所需要的中溫氣流，進行中溫正向干燥直至預設的中溫正向干燥時間；當到達預設的中溫正向干燥時間后改變氣流方向，從另一端風室的送風口和通風倉想物料層通入干燥所需要的中溫氣流，進行中溫逆向干燥直至預設的中溫逆向干燥時間；
[0016]步驟2、從所述一端風室的送風口和通風倉向物料層通入高溫氣流，進行高溫正向干燥直至預設的高溫正向干燥時間；改變氣流方向，從所述的另一端風室的送風口和通風倉逆向物料層通入高溫氣流，進行高溫逆向干燥直至預設的高溫逆向干燥時間；
[0017]步驟3、讀取所述溫濕度檢測系統的讀數確定所述干燥倉物料層內的濕物料的含濕量是否達到預設的含濕量，如果是則步驟結束，如果否則重新進行步驟2 ;
[0018]其中所述步驟I和2的順序可以任意調換。
[0019]其中，所述步驟I和步驟2還可以采用下列方法:
[0020]步驟21、通過所述一端風室的送風口和通風倉向物料層通入高溫正向干燥氣流；讀取中部測溫器的當前溫度讀數，當所述中部測溫器的溫度讀數達到預設的干燥溫度后，通過所述一端風室的送風口和通風倉向物料層通入中溫正向緩蘇氣流直至遠離所述通風倉的測溫器也達到預設的干燥溫度后，停止向所述一端風室的送風口送風；
[0021]步驟22、通過所述另一端風室的送風口和通風倉向物料層通入高溫逆向干燥氣流；讀取中部測溫器的當前溫度讀數，當所述中部測溫器的溫度讀數達到預設的干燥溫度后，通過所述另一端風室的送風口和通風倉向物料層通入中溫正向緩蘇氣流直至靠近所述通風倉的測溫器也達到預設的干燥溫度后，停止向所述另一端風室的送風口送風。
[0022]其中，所述中溫干燥氣流的溫度為25°C?80°C ;所述高溫干燥氣流的溫度為60°C?200°C，且所述預設的干燥溫度比所述干燥氣流的溫度低0.1°C?10°C。
[0023]其中，所述預設的中溫正向干燥時間、預設的中溫逆向干燥時間、預設的高溫正向干燥時間、預設的高溫逆向干燥時間范圍均為Omin?2880min。
[0024]本發明的上述技術方案的有益效果如下:
[0025]上述方案中，根據濕物料顆粒內部的傳熱傳質特性控制進入干燥室的熱量、氣流溫度和氣流方向，使熱輸入與濕物料干燥動力學過程相匹配。利用可變方向和溫度的氣流對濕物料進行干燥，可以獲得更好的干燥質量、更高的干燥效率、更低的干燥能耗。本發明具有單位體積干燥設備產量高、能耗低、干燥速度快、干燥產品質量高、防止二次污染、可連續干燥等優點。本發明中采用交變氣流控制，在改善干燥質量的同時，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。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明實施例采用單風機單加熱模式的變溫交變氣流的橫流式厚層濕物料干燥系統的結構示意圖；
[0027]圖2為圖1中的系統換向送風后的結構示意圖；
[0028]圖3為本發明實施例采用雙風機雙加熱器模式的變溫交變氣流的橫流