一种节能型粮食真空干燥技术制造技术

本发明专利技术公开了一种节能型粮食真空干燥技术。系统由真空干燥罐，真空机组组成。利用真空机组将粮食中的水蒸气抽出压缩升温并将所含的汽化潜热捕集到水中，形成热水返回真空罐对粮食加热。其本质是MVR技术，属于广义热泵的一种，粮食中水的汽化热通过真空泵的压缩实现闭路循环，焓热回用。除真空机组所需少量电能外，无需外加燃料加热。干燥操作的单位耗能量小于960kj/kgH20，远低于现有推广技术的6000～8000kj/kgH20。本发明专利技术通过加热水水温分区，扩大传热面积，缩短传热距离，强化辐射等结构与工艺设计，构建出高效节能型粮食真空干燥技术，工艺简捷，设备投资小，处理量大，干燥速度快，节能，适合粮食收购点以及地头就地干燥。适合粮食收购点以及地头就地干燥。适合粮食收购点以及地头就地干燥。

【技术实现步骤摘要】
一种节能型粮食真空干燥技术


[0001]本专利技术属于农业机械
，涉及稻谷，玉米，小麦，油料，豆类等颗粒状农产品的干燥，具体的说是一种节能型粮食真空干燥技术。

技术介绍

[0002]稻谷玉米收获季经常遭遇阴雨天气，需要及时干燥，随集约化发展，机械化干燥逐渐成为主流需求，国外先进技术单位能耗一般低于4300kj/kgH20，国内先进在6700kj/kgH20。2022年安徽农业厅【2022】2号《关于粮食烘干成套设备补贴额一览表及技术方案的公示》中要求稻谷单位耗热量≤8120kj/kgH20，小麦≤7700kj/kgH20玉米≤7980kj/kgH20。水的汽化热为2450kj/kgH20（20℃），是水汽化热的3倍多，耗能巨大，烘干成本高，制约了机械烘干处理总量占粮食总产量的比例。机械干燥中较先进的能耗数据在4300Kj/kgH20，其消耗组成为水分蒸发50%，粮食显热10%，干燥介质显热损失20%，设备散热15%，其他5%。如果能有一种方法低温干燥（低于环境大气温度），低温出粮，设备散热损失为0，粮食显热损失为0，若将水分汽化热回收循环利用，不使用干燥介质，则总耗能将大幅度降低，高真空干燥技术能实现上述要求。
[0003]粮食真空干燥是将粮食置入密闭干燥室内抽真空，同时对粮食加热，使粮食内部水分获得能量后通过压力差扩散到表面，并被真空泵抽走的过程，具有干燥温度低，避免氧化，杀灭细菌害虫，环保等优点。除了种子干燥外，大批量真空干燥很少，普遍认为成本高，设备投资大，另外存在真空环境下传热困难，短时间内抽出大量水蒸气困难，以及水分含量均匀也困难。调研发现现有的真空粮食干燥真空度都比较低，
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70KPa左右，这样的真空仅仅建立了水蒸汽快速脱离粮食表面的条件，没有有效利用高真空能降低粮食温度，扩大温差，强化传热的作用，现有的真空干燥沿袭热风干燥的思路，传热传质效果不尽人意，另外均没有将水蒸汽的汽化潜热闭路循环，焓热没有回用，热能消耗没有降低，加之真空条件下传热困难，不予强化则传热速率下降，因此干燥速度与其他干燥方式相比并没有表现出更大的优势。
[0004]2022年3月19日申请的专利技术专利CN202210273562，《一种谷物及农副产品低成本干燥技术》中采用氯化锂除湿得到干燥热空气用于干燥物料、稀氯化锂溶液MVR技术低成本浓缩再生，两个环节均将水蒸气的焓热进行了全额回收利用，将汽化潜热闭路循环实现了节能与低成本。
[0005]该专利技术原型机采用大抽速罗茨+气冷式罗茨+水喷淋捕集器+螺杆真空泵的获得热水的机组组合，亦实现焓热回用，但设备投资过大，操作过于繁琐，经改进优化形成了本专利技术公布的技术成果。
[0006]若将焓热回收理念与粮食真空干燥技术融合起来，处理好传热问题，则形成一种低成本节能的真空干燥技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决现有粮食干燥过程耗能过高的问题，提供一种节能型粮食真空干燥技术。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术思路一是考虑水蒸气汽化潜热的闭环回收利用，二是强化真空干燥罐内的传热与传质，围绕这些问题先给出工艺技术方案，然后在实施例进一步阐述理论及试验依据。
[0009]本专利技术是这样实现的：一种节能型粮食真空干燥技术，由粮食真空干燥罐，真空机组组成，利用真空机组将粮食挥发出的水蒸气抽出并将所含的汽化潜热捕集到水中，形成热水返回真空罐对粮食加热。其本质是MVR技术，属于广义热泵的一种。其特征在于将粮食中逸出水蒸气所含的汽化热通过真空泵的压缩实现等额回收，闭环循环，实现焓热回用，除真空机组所需少量电能外，无需外加燃料加热，形成节能高效环保的干燥技术。真空机组的压缩能也以热水的形式进入真空干燥罐对粮食加热，通过焓热回用，单位能耗大幅度降低。真空干燥能快速完成干燥，保证粮食品质。为避免水喷射泵出水水温较低，无法形成有效的传热温差，采用螺杆真空泵与水喷射泵双前级泵并列，分流出部分水蒸气压缩到大气压，得到100℃的水汽混合物与水喷射泵出口的分流出的部分水混合，得到60℃左右的热水进入真空干燥罐内加热。
[0010]真空干燥罐是粮食干燥的位置，包括但不限于卧式和立式、单罐以及多罐组合。卧式真空干燥罐为列管换热器形式，粮食在管外，管内走热水，罐内设有数条热水管，顶部有布粮装置，底部设有出粮装置。加热水管管外设有散热翅片，为防止频繁冷热导致的热胀冷缩，加热管一头悬空，并不高于进水口，以防空气闭塞，影响传热，热水由加热管内外敷阻热层的硬质管伸入另外一端，散热翅片外表面涂敷强化红外辐射的涂层，以强化真空条件下的辐射传热。待干燥粮食填充在翅片空隙中间。热水管进水口分高温水，中温水和低温水三个温度分区，高温水由螺杆真空泵出口蒸汽与部分水喷射泵出口水混合得到，进入加热管，高温区回水进入中温区，低温区进水为喷射泵出口水，中温区与低温区回水合并作为水喷射泵进水。立式干燥罐为立式列管换热器结构，粮食在管内，管内壁涂敷红外辐射涂层，管外热水加热。上述的高温水，是由螺杆泵出口蒸汽与部分喷射泵出口水混合得到的，其水量与水温通过螺杆真空泵分流比例与混合水量的大小来调整。高温水是干燥罐的热源，也是焓热回用的实现途径，根据粮食特性，循环热水水温优选60℃上下，在不影响粮食品种的前提下尽量提高水温，以扩大温差强化传热，加快干燥速度。
[0011]上述的真空干燥罐：摒弃了传统真空设备的结构，采用类似于列管换热器的结构，两种实施例方案，方案一（见附图2），设有布粮机构，出粮绞龙，真空接口，真空接口端设有滤网，以防异物进入真空泵。真空干燥罐一端列管端板封闭，一端椭圆封头椭圆封头上开有真空口，罐中设有若干根平行的菱形排布的加热管，加热管一端封闭，中间穿入带有阻热套的细管伸入封闭段，用以输送热水。列管端板法兰焊接加热管，列管外敷设有铆接或焊接涂敷强化红外辐射的铝散热翅片，不同的角度平行安装，保证两片间距离小于7cm，使得粮食能顺利的进入腔体空隙，也尽可能的保证了每个粮食质点距离加热面的距离尽量短，以便传热，相对保证了各质点的均匀性，构建出高效的传热结构。另外为了防止传热温差小，主泵在低压力区工作导致整体干燥效率低的问题，加热进水分成了高温水（60℃上下）、中温水，低温水（水喷射泵出口温度），以强化整体干燥速度。整体内芯除布粮刮板固定于罐体顶
部外，其整体抽出，以方便设备制造安装与检修。方案二为立式列管换热器，粮食在管内，管外走热水，管内壁涂敷无毒的强化红外辐射的涂层。
[0012]上述的真空机组，目的是为了获得汽化潜热的回用，真空机组组合包括但不限于螺杆真空泵直抽，气冷罗茨泵压缩后水捕集，罗茨水喷射，罗茨水环机组等多种方式实现，水捕集为水喷射，2SK，2BV类的一种或多种，前级真空泵为气冷式罗茨，湿式罗茨，爪式真空泵，螺杆真空泵中的一种或多种泵种，兼顾效率与投资，本专利技术优选两级罗茨泵+水喷射泵并列螺杆泵的真空机组。选择水喷射泵的目的是通过水吸收水蒸气获得温度较高的水用作干燥罐加热热源，同时有足够的循环水量将所需的热量带入干燥罐加热管。水环或水喷射泵抽水蒸气存在蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能型粮食真空干燥技术，由粮食真空干燥罐，真空机组组成，其特征在于，利用真空机组将粮食中的水蒸气抽出并将所含的汽化潜热捕集到水中，形成热水返回真空罐对粮食加热，将粮食中逸出水蒸气所含的汽化热通过真空泵的压缩实现等额回收，闭环循环，实现焓热回用，即：通过抽真空抽出水蒸气并获得升高水温，实现水蒸气汽化潜热回用；除真空机组所需少量电能外，无需外加燃料加热，形成节能高效环保的干燥技术。2.根据权利要求1所述的一种节能型粮食真空干...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙聪，孙毛毛，孙远生，张介平，
申请(专利权)人：孙聪，
类型：发明
国别省市：