一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机及其干燥方法技术

本发明专利技术公开一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机及其干燥方法，干燥器下方设置扩风管与底部送风道连通，底部送风道的另一端连接于离心风机出风口，离心风机进风口设有回风管组件，通过回风管组件连接于干燥器上方的排风口，干燥器顶部还设有进料器；干燥器的主体干燥腔的外壁设有保温层，主体干燥腔的内壁设有石墨烯远红外辐照板，主体干燥腔底端设有底部冲孔板，主体干燥腔顶部侧壁设置有出风冲孔板，主体干燥腔腔室内设置有远红外加热板组，远红外加热组包括若干等间距布置的石墨烯远红外辐照板。本发明专利技术能够极大地提高干燥后小籽粒农产品物料（例如稻谷、小麦、油菜等）品质和干燥速率，降低干燥能耗。降低干燥能耗。降低干燥能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机及其干燥方法


[0001]本专利技术属于干燥机技术，具体涉及一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机及其干燥方法。

技术介绍

[0002]传统热风流化床干燥具有干燥速率快、效率高的特点，但由于采用热风作为干燥的供热源，干燥小籽粒农产品（例如稻谷、小麦、油菜等）时，热量从籽粒外部逐渐向内部传递，籽粒外表层干燥速率显著高于内核处，外表层组织先干固化，当干燥后期内核水分向外扩散时受阻于表面已固化组织，过于剧烈的传热传质极易导致籽粒内部压力过高从而导致爆腰。因此采用热风加热的流化床干燥设备干燥稻谷时一般从刚收获后的高含水率（≥30%湿基）降低至18.5%湿基。当稻谷含水率低于18.5%湿基后仍采用热风流化床干燥，会显著增加稻谷爆腰率，同时增速稻谷内部淀粉糊化。因此稻谷18.5%至13%含水率阶段一般采用其它设备干燥。
[0003]红外辐射作为一种绿色高效的加热方式，广泛应用于农产品干燥中。红外线辐射到物体表面时，一部分被物体表面反射，另一部分进入物体内部，而进入物体内部的红外线，其中一部分穿过物体，余下的部分被物体内部分子吸收，导致分子运动加剧，转化为热能，使物体温度升高，物体内部温度高于表面温度，电磁波的穿透特性和热效应同时呈现，干燥速率快且干燥后的粮食品质保持性好。但是目前相关设备主要以高温（400～800℃）发热体向薄层粮食发射红外线，高温发热体不可与物料接触，使得每批次的干燥的物料量较少，且有明火风险。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机及其干燥方法，能够实现对小籽粒农产品物料（稻谷干燥、小麦、油菜等）的高效干燥，整个干燥过程智能、低能耗、高能效。
[0005]技术方案：本专利技术的一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机，包括控制器和干燥器，所述干燥器下方设置扩风管与底部送风道连通，底部送风道的另一端连接于离心风机出风口，离心风机进风口相邻位置处设有回风管组件，通过回风管组件连接于干燥器上方的排风口，干燥器顶部还设有进料器；所述干燥器包括主体干燥腔，主体干燥腔的外壁设有保温层，主体干燥腔的内壁设有第一石墨烯远红外辐照板，主体干燥腔底端设有底部冲孔板，主体干燥腔顶部侧壁设置有出风冲孔板，主体干燥腔腔室内设置有远红外加热组，所述远红外加热组包括若干等间距布置的第二石墨烯远红外辐照板；所述控制器调节第一石墨烯远红外辐照板和第二石墨烯远红外辐照板的强度/功率、离心风机风速、以及干燥器的出风和回风比例等。
[0006]上述流化床干燥机的结构能够充分利用壁面的第一石墨烯远红外辐照板和位于干燥器腔内的多个第二石墨烯远红外辐照板共同加热烘干物料。此处，石墨烯远红外辐照
板由石墨烯薄膜通过玻璃封装而成，远红外加热组中的各石墨烯远红外辐照板的两端分别固定于主体干燥腔腔壁。
[0007]为能够实时知晓当下干燥机的风速以及干燥气流的温湿度信息，便于控制器调整控制，所述底部送风道上靠近离心风机出风口的一侧设有风速传感器，实时采集当前底部送风道的风速信息，并传输至控制器；所述底部送风道上靠近扩风管一侧设有第一温湿度传感器，第一温湿度传感器采集空气流进入主体干燥腔前的温度和湿度信息，并传输至控制器；所述回风管组件上靠近排风口的一端设有第二温湿度传感器，第二温湿度传感器采集空气流排出主体干燥腔后的温度和湿度信息，并传输至控制器。
[0008]为充分利用干燥器内部的热量和风力，提高能效，所述回风管组件包括下回风管和与下回风管连通的上回风管，下回风管底部设有通孔与离心风机的进风口相邻（位于进风口附近），上回风管的另一端连接于干燥器的排风口，排风口与出风冲孔板相通；并且在上回风管上设置有风阀和风阀执行器，风阀执行器由控制器控制。
[0009]为便于有效均匀进料，所述干燥器整体呈箱体，进料器和进料口设置于箱体上方中间位置处。
[0010]进一步地，所述主体干燥腔内的远红外加热组与底部冲孔板以及箱体顶部之间均设置一定距离。
[0011]进一步地，所述扩风管沿其竖直方向的剖面呈倒置的等腰梯形状，有利于空气流顺利从底部进入干燥器内以及扩散干燥，进而提高干燥效率。
[0012]进一步地，所述干燥器的底部还设有卸料口，取出卸料门后从卸料口卸料，将干燥好的物料从此处排出。
[0013]本专利技术还公开一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机的干燥方法，包括以下步骤：步骤S1、湿物料从具有闭风功能的进料器进入流化床干燥器，通过控制器启动离心风机，在离心风机输出的空气流作用下呈流化悬浮状态，空气流可依次经过底部送风道、扩风管和底部冲孔板进入干燥器的主体干燥腔，步骤S2、待干燥器的主体干燥腔内填充好一定厚度的湿物料后，位于主体干燥腔四个壁面的第一石墨烯远红外辐照板、以及主体干燥腔内的由多个第二石墨烯远红外辐照板构成的远红外加热组对湿物料进行辐照加热；在此过程中，湿物料籽粒（例如稻谷）温度逐渐升高（内部先升高），水分从内部向外表面迁移，在颗粒与空气流接触的过程中表面水分被带走，并从出风冲孔板排出干燥腔；（在此过程湿物料颗粒中部分热量用于水分蒸发和加热空气流）；该一定厚度的湿物料是根据现场的实际工作经验和选用的驱动风机进行选择的，遵循的原则为以保障干燥器内物料能够形成良好的悬浮流化态，尽可能多放物料；但整个干燥腔里不能放满物料，否则放满后无法形成流化悬浮态。
[0014]步骤S3、为尽可能避免湿物料加热空气流造成的热损，根据干燥过程湿度控制的需求，通过安装在上回风管内的风阀控制部分空气回流，该部分热空气流入离心风机进风口处混同新鲜空气一起进入离心风机，在离心风机的驱动下继续使籽粒保持悬浮流化状态，并带走籽粒表面的水分，直至干燥结束。（回收部分湿空气的目的是增加进入干燥器内空气流的温度，避免被干燥物料热量损失过多）。
[0015]步骤S4、干燥后的物料从干燥器底部的卸料口排出。
[0016]上述干燥过程中，加热和通风同步进行。
[0017]进一步地，通过控制器中的变频调速器来调节离心风机的转速；通过控制器根据辐照板表面温度测得值和设定值之差调节辐照板功率；控制器根据第一温湿度传感器和第二温湿度控传感器的测得值与设定值差异来调整风阀的张开角度，进而调整是否回风及回风比例。
[0018]有益效果：本专利技术通过石墨烯远红外进行加热，使得干燥效率高、速度快，有助于干燥过程农产品（主要为稻谷、小麦、油菜等小籽粒物料）的品质保持，包括：降低爆腰率，减少淀粉糊化和油脂氧化，提高干燥后农产品品质。干燥稻谷时与传统流化床干燥机相比，可有效提高干燥后的整精米率，大幅减少稻米淀粉糊化，可直接从高含水率降低至贮藏水分，避免分段干燥的额外设备投资。
[0019]本专利技术中通过设置回风管组件，由控制器、温湿度传感器监测的数据可根据实际情况利用排出的热空气回收继续烘干加热，达到循环干燥、降低能耗的技术效果。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机，其特征在于：包括控制器和干燥器，所述干燥器下方设置扩风管与底部送风道连通，底部送风道的另一端连接于离心风机出风口，离心风机进风口相邻位置处设有回风管组件，通过回风管组件连接于干燥器上方的排风口，干燥器顶部还设有进料器；所述干燥器包括主体干燥腔，主体干燥腔的外壁设有保温层，主体干燥腔的内壁设有第一石墨烯远红外辐照板，主体干燥腔底端设有底部冲孔板，主体干燥腔顶部侧壁设置有出风冲孔板，主体干燥腔腔室内设置有远红外加热组，所述远红外加热组包括若干等间距布置的第二石墨烯远红外辐照板；所述控制器调节第一石墨烯远红外辐照板和第二石墨烯远红外辐照板强度/功率、离心风机风速、以及干燥器出风和回风比例。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机，其特征在于：所述底部送风道上靠近离心风机出风口的一侧设有风速传感器，实时采集当前底部送风道的风速信息，并传输至控制器；所述底部送风道上靠近扩风管一侧设有第一温湿度传感器，第一温湿度传感器采集空气流进入主体干燥腔前的温度和湿度信息，并传输至控制器；所述回风管组件上靠近排风口的一端设有第二温湿度传感器，第二温湿度传感器采集空气流离开主体干燥腔后的温度和湿度信息，并传输至控制器。3.根据权利要求1所述的基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机，其特征在于：所述回风管组件包括下回风管和与下回风管连通的上回风管，下回风管底部设有通孔与离心风机的进风口相通，上回风管的另一端连接于干燥器的排风口，排风口与出风冲孔板相通；并且在上回风管上设置有风阀和风阀执行器，风阀执行器由控制器控制。4.根据权利要求1所述的基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机，其特征在于：所述干燥器整体呈箱体，进料器和进料口设置于箱体上方中间位置处。5.根据权利要求1所述的基于石墨烯远红外加热的流化床干燥机，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜建春，谢焕雄，魏海，吴惠昌，高学梅，游兆延，刘敏基，张会娟，王建楠，杜元杰，
申请(专利权)人：农业农村部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：