專利名稱：一種具有余熱回收的內燃機驅動熱泵流化床干燥裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于流化床干燥技術領域，特別是提供了一種具有余熱回收的內燃機驅動熱泵流化床干燥裝置。
背景技術：
干燥技術對國民經濟的發展具有重要意義，在工農業生產各個部門都有廣泛應用。隨著科學技術和經濟的進步，新材料和新產品與日俱增，其中有相當一部分都需要干燥工藝進行處理；隨著企業集團化經營和產品質量要求的提高，許多過去一直靠自然干燥的產品或半成品，也趨向于采用機械化干燥。
對農業而言，干燥不僅是保證糧食長時間貯存的手段，而且是提高糧食質量的重要方法。據聯合國糧農組織調查，全球生產的糧食因收獲后干燥和儲藏不當造成的損失約為5～10％；文獻統計表明，2004年我國年產四億噸糧食，而損失約達三千萬噸。目前，國內的干燥機械和工藝還遠不能滿足農業現代化生產的要求。因此，如何減少收獲后糧食的損失已成為一項十分緊迫而艱巨的任務。從某種意義上講，開發出經濟實用的干燥設備比耗費大量人力和物力從事糧食增產更具有現實意義。
在飼料加工部門，若使用人工干燥方法，飼料中所含養料和維生素幾乎可以不受破壞、完全保留；而采用自然干燥時，一般要損失60～80％。所以近年來國內外逐漸重視飼料干燥工藝的研究，以便提高飼料的產量和質量。
由此可見，提高機械化干燥能力和干燥質量是我國農業急需解決的問題，開發一種高效、節能、符合環保要求和安裝移動靈活的干燥設備，以配合機械化專業收割已成為社會和農業發展的迫切需要。
流化床具有床層溫度均勻、易于控制、熱質傳遞強度大、物料易于輸送、設備簡單、操作靈活等特點。開發流化床干燥裝置進行谷物、牧草和食品的干燥，具有很大的發展前景。
熱泵系統是節能高效的干燥裝置。采用熱泵作為流化床干燥器的熱源，具有熱效率高、干燥產品質量好、不污染環境、使用方便、自動化程度高等優點，特別是隨著農業機械化的發展、能源危機的出現以及環保意識的增強，熱泵用于干燥，已成為當今世界干燥領域的重要發展趨勢。
內燃機工作時，需要冷卻系統(包括循環水泵、節溫器、水箱和風扇等)進行散熱，同時通過排氣管排出高溫廢氣，這兩種直接排入大氣的余熱約占燃料完全燃燒產生總熱量的2/3，浪費能源同時造成環境污染。
具有余熱回收的內燃機驅動熱泵流化床干燥裝置，將流化床干燥的高效率和熱泵供熱的高效率結合起來，同時回收驅動內燃機的余熱，使一次能源的利用率大幅度提高，干燥成本大幅度降低。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有余熱回收功能的內燃機驅動熱泵流化床干燥裝置。該方法能夠節約能耗，增大熱泵系統的性能系數，提高干燥效率和一次能源利用率；裝置可以車載移動，改善了干燥設備機動性，提高了設備利用率；而且這種干燥方法與裝置可以用于各種散狀物料的干燥。
本發明的裝置包括除塵器1、排氣控制裝置2、流化床干燥室3、冷卻風機4、循環風機5、煙氣換熱器6、新風補充口7、熱泵冷凝器8、熱泵膨脹閥9、熱泵壓縮機10、內燃機主體12、內燃機冷卻水散熱器13、熱泵蒸發器14。若采用電驅動，裝置還包括交流發電機11；若采用內燃機直接驅動，裝置還包括驅動冷卻風機的傳動機構15、驅動循環風機的傳動機構16、驅動熱泵蒸發器風扇的傳動機構17。
特征在于熱泵冷凝器8、熱泵膨脹閥9、熱泵蒸發器14和熱泵壓縮機10依次相連，構成熱泵系統；循環風機5的出口與流化床干燥室3底部的循環空氣A入口相連；冷卻風機4的出口與流化床干燥室3底部的冷卻空氣入口相連；排氣控制裝置2的入口與流化床干燥室3頂部的排氣口相連；除塵器1的入口與流化床干燥室3頂部的循環空氣A出口相連；除塵器1的出口與熱泵冷凝器8的空氣入口相連；新風補充口7位于除塵器1和熱泵冷凝器8之間的風管上；整個裝置可落地使用或安裝于車輛底盤上車載移動使用。
本發明還可以用以下8種方式連接，每種方式對內燃機余熱回收的流程不同。
1、熱泵冷凝器8的空氣出口與煙氣換熱器6的空氣入口相連；煙氣換熱器6的空氣出口與循環風機5入口相連；內燃機冷卻水散熱器13的空氣出口與熱泵蒸發器14的空氣入口相連；內燃機主體12的排氣管與煙氣換熱器6的煙氣入口相連。
2、熱泵冷凝器8的空氣出口與煙氣換熱器6的空氣入口相連；煙氣換熱器6的空氣出口與循環風機5入口相連；內燃機主體12的排氣管與煙氣換熱器6煙氣入口相連。
3、熱泵冷凝器8的空氣出口與內燃機冷卻水散熱器13的空氣入口相連；內燃機冷卻水散熱器13的空氣出口與循環風機5的入口相連；內燃機主體12的排氣管與煙氣換熱器6煙氣入口相連；煙氣換熱器6的空氣出口與熱泵蒸發器14的空氣入口相連。
4、熱泵冷凝器8的空氣出口與內燃機冷卻水散熱器13的空氣入口相連；內燃機冷卻水散熱器13的空氣出口與循環風機5的入口相連，環境空氣直接進入熱泵蒸發器14，再排入大氣。
5、熱泵冷凝器8的空氣出口與循環風機5的入口相連；內燃機冷卻水散熱器13的空氣出口與熱泵蒸發器14的空氣入口相連。
6、熱泵冷凝器8的空氣出口與循環風機5的入口相連；內燃機主體12的排氣管與煙氣換熱器6的煙氣入口相連；煙氣換熱器6的空氣出口與熱泵蒸發器14的空氣入口相連。
7、熱泵冷凝器8的空氣出口與內燃機冷卻水散熱器13的空氣入口相連；內燃機冷卻水散熱器13的空氣出口與煙氣換熱器6的空氣入口相連；內燃機主體12的排氣管與煙氣換熱器6的煙氣入口相連；煙氣換熱器6的空氣出口與循環風機5入口相連。
8、熱泵冷凝器8的空氣出口與循環風機5的入口相連；內燃機主體12的排氣管與煙氣換熱器6的煙氣入口相連；內燃機冷卻水散熱器13的空氣出口與煙氣換熱器6的空氣入口相連；煙氣換熱器6的空氣出口與熱泵蒸發器14的空氣入口相連。
本發明可以由內燃機主體12驅動交流發電機11為熱泵流化床干燥系統供電；也可以由內燃機主體12通過傳動機構直接驅動熱泵流化床干燥系統。
本發明的優點在于使用具有余熱回收的內燃機驅動熱泵流化床干燥技術，提高干燥效率；具體內容如下1、通過對內燃機豐富余熱資源的回收，對用于干燥的循環空氣A進行多次加熱，提高了干燥熱風溫度，使得循環空氣在熱泵系統中不需要加熱到很高溫度，降低了熱泵壓縮機的壓縮比，放寬了對熱泵系統的要求，提高了熱泵性能系數。
2、對內燃機余熱的回收利用，減少了內燃機熱量的排放，降低了廢熱對環境的污染。
3、對內燃機余熱的回收利用，提高了干燥設備的一次能源利用率，降低了設備運行成本，從而增強了采用熱泵進行干燥的優勢。
4、這種使用帶有余熱回收系統的內燃機來驅動發電機為熱泵干燥系統供電和提供部分熱量的技術，可實現車載式熱泵干燥設備的產業化。
5、采用半封閉式空氣循環，排出濕空氣同時引入新風，可以充分利用循環空氣的熱量，降低能耗。
6、物料在流化床干燥室后部被冷卻風機降溫，有利于干燥后的直接倉儲和余熱回收。


圖1為本發明中采用電驅動的方式1的示意圖。其中，除塵器1、排氣控制裝置2、流化床干燥室3、冷卻風機4、循環風機5、煙氣換熱器6、新風補充口7、熱泵冷凝器8、熱泵膨脹閥9、熱泵壓縮機10、交流發電機11、內燃機主體12、內燃機冷卻水散熱器13、熱泵蒸發器14。箭頭A為循環空氣，箭頭B為環境空氣，箭頭C為內燃機煙氣，箭頭D為熱泵工質。
圖2為本發明中采用電驅動的方式2的示意圖。
圖3為本發明中采用電驅動的方式3的示意圖。
圖4為本發明中采用電驅動的方式4的示意圖。
圖5為本發明中采用電驅動的方式5的示意圖。
圖6為本發明中采用電驅動的方式6的示意圖。
圖7為本發明中采用電驅動的方式7的示意圖。
圖8為本發明中采用電驅動的方式8的示意圖。
圖9為本發明中采用內燃機直接驅動的方式1示意圖。其中，驅動冷卻風機的傳動機構15、驅動循環風機的傳動機構16、驅動熱泵蒸發器風扇的傳動機構17。線段E為傳動聯結。
圖10為本發明中采用內燃機直接驅動的方式2示意圖。
圖11為本發明中采用內燃機直接驅動的方式3示意圖。
圖12為本發明中采用內燃機直接驅動的方式4示意圖。
圖13為本發明中采用內燃機直接驅動的方式5示意圖。
圖14為本發明中采用內燃機直接驅動的方式6示意圖。
圖15為本發明中采用內燃機直接驅動的方式7示意圖。
圖16為本發明中采用內燃機直接驅動的方式8示意圖。
具體實施例方式
附圖1～8所示干燥裝置為采用電驅動的方式1至8，電力由內燃機帶動交流發電機提供或者在條件允許的情況下由電網供應。
附圖1所示為采用電驅動的方式1，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在煙氣換熱器6中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在內燃機冷卻水散熱器13中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖2所示為采用電驅動的方式2，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在煙氣換熱器6中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖3所示為采用電驅動的方式3，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在內燃機冷卻水散熱器13中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在煙氣換熱器6中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖4所示為采用電驅動的方式4，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在內燃機冷卻水散熱器13中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖5所示為采用電驅動的方式5，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在內燃機冷卻水散熱器13中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖6所示為采用電驅動的方式6，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在煙氣換熱器6中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖7所示為采用電驅動的方式7，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在內燃機冷卻水散熱器13中被繼續加熱，在煙氣換熱器6中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖8所示為采用電驅動的方式8，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在內燃機冷卻水散熱器13中被加熱，在煙氣換熱器6中被繼續加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖9～16所示干燥裝置為采用內燃機直接驅動的方式1至8，是內燃機通過機械傳動機構直接驅動。
附圖9所示為采用內燃機直接驅動的方式1，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在煙氣換熱器6中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在內燃機冷卻水散熱器13中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖10所示為采用內燃機直接驅動的方式2，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在煙氣換熱器6中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖11所示為采用內燃機直接驅動的方式3，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在內燃機冷卻水散熱器13中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在煙氣換熱器6中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖12所示為采用內燃機直接驅動的方式4，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在內燃機冷卻水散熱器13中被繼續加熱，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖13所示為采用內燃機直接驅動的方式5，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在內燃機冷卻水散熱器13中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖14所示為采用內燃機直接驅動的方式6，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在煙氣換熱器6中被加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖15所示為采用內燃機直接驅動的方式7，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，在內燃機冷卻水散熱器13中被繼續加熱，在煙氣換熱器6中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
附圖16所示為采用內燃機直接驅動的方式8，具體實施方式
為循環空氣A在熱泵冷凝器8中被加熱后，通過循環風機5進入流化床干燥室3；環境空氣B在內燃機冷卻水散熱器13中被加熱，在煙氣換熱器6中被繼續加熱后，在熱泵蒸發器14中放熱，然后排入大氣。
除了在干燥室中的干燥作業以外，本發明的實現方法中所述的所有熱交換均為非接觸式換熱。
在本發明技術的實施過程中，可以將流化床干燥室與振動器連接進行振動或者將內燃機與流化床干燥室安裝在同一底盤上，內燃機運轉時的振動帶動流化床干燥室振動，實現振動流態化干燥。
權利要求
1.一種具有余熱回收的內燃機驅動熱泵流化床干燥裝置，包括除塵器(1)、排氣控制裝置(2)、流化床干燥室(3)、冷卻風機(4)、循環風機(5)、煙氣換熱器(6)、新風補充口(7)、熱泵冷凝器(8)、熱泵膨脹閥(9)、熱泵壓縮機(10)、內燃機主體(12)、內燃機冷卻水散熱器(13)、熱泵蒸發器(14)；其特征在于熱泵冷凝器(8)、熱泵膨脹閥(9)、熱泵蒸發器(14)和熱泵壓縮機(10)依次相連，構成熱泵系統；循環風機(5)的出口與流化床干燥室(3)底部的循環空氣A入口相連，冷卻風機(4)的出口與流化床干燥室(3)底部的冷卻空氣入口相連，排氣控制裝置(2)的入口與流化床干燥室(3)頂部的排氣口相連，除塵器(1)的入口與流化床干燥室(3)頂部的循環空氣A出口相連，除塵器(1)的出口與熱泵冷凝器(8)的空氣入口相連，新風補充口(7)位于除塵器(1)和熱泵冷凝器(8)之間的風管上，整個裝置落地使用或安裝于車斗上車載移動使用；內燃機主體(12)驅動發電機(11)為熱泵流化床干燥系統供電；或內燃機主體(12)通過傳動機構直接驅動熱泵流化床干燥系統。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與煙氣換熱器6的空氣入口相連，煙氣換熱器(6)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連，內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣出口與熱泵蒸發器(14)的空氣入口相連，內燃機主體(12)的排氣管與煙氣換熱器(6)的煙氣入口相連。
3.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與煙氣換熱器(6)的空氣入口相連，煙氣換熱器(6)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連，內燃機主體(12)的排氣管與煙氣換熱器(6)的煙氣入口相連。
4.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣入口相連，內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連，內燃機主體(12)的排氣管與煙氣換熱器(6)的煙氣入口相連，煙氣換熱器(6)的空氣出口與熱泵蒸發器(14)的空氣入口相連。
5.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣入口相連，內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連。
6.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連，內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣出口與熱泵蒸發器(14)的空氣入口相連。
7.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連，內燃機主體(12)的排氣管與煙氣換熱器(6)的煙氣入口相連，煙氣換熱器(6)的空氣出口與熱泵蒸發器(14)的空氣入口相連。
8.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣入口相連，內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣出口與煙氣換熱器(6)的空氣入口相連，內燃機主體(12)的排氣管與煙氣換熱器(6)的煙氣入口相連，煙氣換熱器(6)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連。
9.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于熱泵冷凝器(8)的空氣出口與循環風機(5)的入口相連；內燃機主體(12)的排氣管與煙氣換熱器(6)的煙氣入口相連，內燃機冷卻水散熱器(13)的空氣出口與煙氣換熱器(6)的空氣入口相連，煙氣換熱器(6)的空氣出口與熱泵蒸發器(14)的空氣入口相連。
全文摘要
本發明提供了一種具有余熱回收的內燃機驅動熱泵流化床干燥裝置，屬于流化床干燥技術領域。熱泵冷凝器(8)、熱泵膨脹閥(9)、熱泵蒸發器(14)和熱泵壓縮機(10)依次相連，構成熱泵系統。循環風機(5)出口與流化床干燥室3底部的循環空氣A入口相連，冷卻風機(4)出口與流化床干燥室(3)底部的冷卻空氣入口相連，排氣控制裝置(2)的入口與流化床干燥室(3)頂部的排氣口相連，除塵器(1)的入口與流化床干燥室(3)頂部的循環空氣A出口相連，除塵器(1)的出口與熱泵冷凝器(8)的入口相連，新風補充口(7)位于除塵器(1)和熱泵冷凝器(8)之間的風管。上述優點在于提高了干燥效率、降低了運營干燥成本。
文檔編號F26B23/00GK1719170SQ200510012258
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月26日 優先權日2005年7月26日
發明者王立, 楊晶, 童莉葛, 向飛, 吳平, 孫淑鳳 申請人:北京科技大學