CN204944069U - 一种双干燥室多功能干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双干燥室多功能干燥设备，包括太阳能光热光伏组件、真空除湿及过热蒸汽发生***、双干燥室及加热管路组件和计算机测量控制***，包括密封干燥室A、密封干燥室B；双密封干燥室通过废汽回路与主真空泵、辅真空泵连接，过热蒸汽管路通过电加热器与蒸汽旋风分离器连接；循环水加热管路与储热水箱连接；计算机测量控制***采集双干燥室内的环境参数，并对真空除湿及过热蒸汽发生***进行控制。本实用新型将太阳能干燥技术和真空干燥技术、过热蒸汽干燥技术联合起来，充分回收利用两室干燥中物料产生的蒸汽，实现低耗、高效、低温、环保、低成本干燥，同时各种干燥技术既能单独应用又能融合应用，实现多功能干燥。

Description

一种双干燥室多功能干燥设备

技术领域

本实用新型属于多技术联合干燥技术与设备领域，具体地说是一种双干燥室多功能干燥设备。

背景技术

干燥自古以来就与人们的生活密切相关。当前世界面临着巨大能源危机，能源短缺严重威胁着经济的发展，已经成为世界亟需解决的一大难题，预计2020年世界能源需求量将达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2%。对于中国来说，特别是近几年来经济规模不断扩大以及人口基数较大两大主因的影响下，中国能源供给出现许多问题，而仅干燥作业作为中国的耗能大户之一就消耗国民经济总能耗的12%左右；另一方面，由于传统干燥方式如热风干燥方式一般都采用锅炉等产生蒸汽，燃料燃烧产生烟尘排放，使雾霾天气增多，空气质量严重下降，因此大规模采用节能或干净清洁干燥设备产品或***已刻不容缓。干燥方式从满足自给自足封闭状态的自然风干到现代各种新型干燥方式层出不穷，如真空干燥、过热蒸汽干燥、真空冷冻干燥、太阳能干燥、以及两种或多种干燥方式联合干燥等分别应用于干燥不同的物料；另一方面，随着社会的发展，对产品质量、干燥效率和能量效率都提出了较高的要求，特别是干燥过程中的零排放、低成本等要求更是越来越高，因此采用太阳能光热光伏技术等应用于干燥的供热供电，可以很好地达到零排放、运行低成本等要求，这也为太阳能光热光伏提供了新的应用途径，为太阳能光热光伏产业的发展提供了一个新的发展机会，将能大大地降低其生产成本。但太阳能光热光伏的热、电效率低而成本较高且受天气等客观存在影响较大，因此应用中须与选择与之相匹配的干燥室干燥环境控制及干燥介质，才能扬长避短，达到所提出的高要求。现将相关技术在国内外的发展简单介绍如下。

1．太阳能光热光伏技术及其干燥应用方面的发展

太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的能源，同时又是干洁新能源具有较大的优势，太阳能作为干燥热源正受到越来越多的研究和应用。刘瑜、王海等人在2011年研究开发了高效太阳能集热厢式干燥房。厢式干燥***为密闭的长方体砖混结构，坐北朝南，通过风机和烟囱的有效结合引入强制-自然匀风排风技术。太阳能干燥房中的日最高温升为12.5℃，日平均温升可达6.6℃，内部温度均匀，葡萄干燥时间可缩短至20d，葡萄干绿品级率较传统干制方法提高了48.43%，适用于果蔬、中药材等农副产品干燥领域。钟浩等人研究了空气源热泵辅助供热太阳能热水***在昆明地区气候条件下，对空气源热泵辅助加热太阳能热水***进行了一系列测试，分析了在不同运行工况下***的热力性能。测试结果表明该***具有较大的节能潜力，空气源热泵子***的日平均COP可达3.8左右。李汴生、申晓曦等人研究了小型全天候太阳能干燥机解决凉果传统自然日晒干燥中存在的干燥过程耗时长，占地面积大、受天气控制和环境条件影响等问题。设备由集热器、干燥室和鼓风机等主要部分组成。具有集热、贮能和辅助加热等功能，可实现强制对流干燥、自然对流干燥和温室干燥等干燥模式。浙江能源与核技术应用研究院杜强、麻凯恩研究了太阳能光伏光热联合热泵***，使用普通商用太阳能电池改装的PVT组件，并以此为基础建立光伏光热联合热泵实验***。其中光优发电技术是将太阳辐射中的短波能量利用半导体元件的光电效应转换为电能，其转换效率一般为12%～17%，但是受到温度影响较大，当太阳能电池温度每升高1℃时，其发电效率将降低约0.5%。光热技术直接利用阳光的长波热辐射，经过集热器收集后，直接加热工质或物体。集热器是光热利用的核心部分，可以进行较为简便的非聚光低温热利用，也可以使用聚光结构达到较高温度，驱动涡轮机、空调机等。在我国直接利用光热制取热水较为普及，该技术简单，成本低廉，但是整体热效率不高，在冬季或阴雨天更差，需要用电加热等辅助热源。一种新的太阳能光伏光热PVT（PhotovoltaicThermal）联合热泵***。PVT集热器有聚光型和非聚光型，所产生的热量储存在储热水箱中，聚光型温度可以达到100℃以上，非聚光型70℃左右，因此在实际应用可根据需要采用聚光型和非聚光型。采用该集热器所产生的热水作为干燥设备的加热器。

2．真空干燥技术的发展

真空干燥，又名解析干燥，是一种将物料置于负压条件下，并适当通过加热达到负压状态下的沸点或者通过降温使得物料凝固后通过溶点来干燥物料的干燥方式。物料内水分在负压状态下溶点、沸点都随着真空度的提高而降低，同时辅以真空泵间隙抽湿降低水汽含量，使得物料内水等溶液获得足够的动能脱离物料表面。真空干燥由于处于负压状态下隔绝空气使得部分在干燥过程中容易氧化等化学变化的物料更好的保持原有的特性，也可以通过注入惰性气体后抽真空的方式更好的保护物料。常见的真空干燥设备有：真空干燥箱，连续真空干燥设备等。真空干燥方式各种各样，究其根本而言可分为通过沸点和通过熔点两种。本实用新型采用沸点方式。干燥过程中，液体水分汽化有蒸发和沸腾两种方式。水在沸腾时的汽化速度比在蒸发时的汽化速度快得多，水分蒸发变成蒸汽可以在任何温度下进行。水分沸腾变成蒸汽，只能在特定温度下进行，但是当降低压强的时候，水的沸点也降低。例如，在19.6kPa气压下，水的沸点即可降到60°C。真空干燥机就是在真空状态下，提供热源，通过热传导、热辐射等传热方式供给物料中水分足够的热量，使蒸发和沸腾同时进行，加快汽化速度。同时，抽真空又快速抽出汽化的蒸汽，并在物料周围形成负压状态，物料的内外层之间及表面与周围介质之间形成较大的湿度梯度，加快了汽化速度，达到快速干燥的目的。真空干燥过程受供热方式、加热温度、真空度、冷却剂温度、物料的种类和初始温度及所受压紧力大小等因素的影响，通常供热有热传导、热辐射和两者结合三种方式。真空干燥的过程就是将干燥物料置放在密闭的干燥室内，用真空***抽真空的同时对被干燥物料不断加热，使物料内部的水分通过压力差或浓度扩散差到表面，水分子在物料表面获得足够的动能，在克服分子间的相互吸引力后，逃逸到真空室的低压空间，从而被真空泵抽走的过程。在真空干燥过程中，干燥室内的压力始终低于大气压力，气体分子数少，密度低，含氧量低，因而能干燥容易氧化变质的物料、易燃易爆的危险品等。对药品、食品和生物制品能起到一定的消毒灭菌作用，可以减少物料染菌的机会或者抑制某些细菌的生长。因为水在汽化过程中其温度与蒸汽压是成正比的，所以真空干燥时物料中的水分在低温下就能汽化，可以实现低温干燥。这对某些药品、食品和农副产品中热敏性物料的干燥是有利的。如糖液超过70℃部分成分就会融化。在应用过程中应进行适当的选择。

3．过热蒸汽干燥技术的发展

过热蒸汽干燥是过热蒸汽作为干燥介质直接与湿物料接触，物料中的水分受热变为水蒸汽溢出,在风机的作用下,形成强制循环气流,其热量主要以对流方式传入物料，干燥析出的水分又被过热蒸汽干燥介质带走的一种新兴的干燥方式。与传统热风（热空气）干燥相比,它具有传热系数大,热效率高，干燥温度低，节能效果显著,干后产品品质好，无***和失火危险，有利于保护环境等特点，近年来倍受国内外学者注意。在干燥过程中，过热蒸汽作为干燥介质掠过物料表面，热量传给湿物料，物料表面的自由水受热汽化，从而造成物料表面与内部湿分浓度的差异。在这一差异下，内部湿分就由液态或气态的形式向表面扩散，气化的水蒸汽由过热蒸汽气流带走。物料所含水分与过热蒸汽干燥介质之间进行着能量和质量的交换。过热蒸汽既是热载体，又是质载体，整个干燥处于一个动态变化过程中，并最终达到平衡。过热蒸汽干燥是传热与传质同时进行的过程中，干燥速率由传热速率和传质速率共同控制。

过热蒸汽干燥分为两种：常压过热蒸汽干燥和真空过热蒸汽干燥。在常压下进行的，称为常压过热蒸汽干燥；在真空状态下，实现过热蒸汽干燥，称为真空过热蒸汽干燥。常压过热蒸汽干燥是干燥室内的热空气逐步被物料中的蒸汽所替代而形成的，这里不再详述。丹麦木材处理公司(TheDanishWood-treatingCo)发明了真空-过热蒸汽木材干燥窑，该窑在抽真空后,用过热蒸汽作干燥介质来干燥木材。这种新工艺较之常规干燥,干燥速度要快5～10倍,而能耗只及常规干燥的1/5～1/20。以上过热蒸汽干燥一般须另外配套过热蒸汽发生器如过热蒸汽锅炉或先对物料喷水加热产生蒸汽等。具体的过热蒸汽真空干燥工艺随不同的条件而有所变化(如采用的温度和压力有所不同),但工艺原理是一样的。以日本生产企业实用工艺为例:首先由锅炉向干燥机体内喷蒸150℃的加热蒸汽,蒸汽压力为0.9MPa,同时将机体内抽成高真空,尽可能除尽机体里空气中的氧气,而机体内的压力要始终保持在0.2MPa,此过程大约保持2h。而后停止喷蒸,将干燥机机体内的压力降至负压状态,压力为0.09MPa,这种减压过程保持40min。整个过程中木材本身并未被干燥,而是有蒸煮的感觉,其目的是为了减少木材的内应力。由于抽真空的作用,机体内的蒸汽沸点温度降低,达到45℃左右(而不是常压的100℃)木材内的水分就被抽出来,在整个机体内压0.2MPa时机体内温度始终保持在120℃。

目前太阳能干燥技术的应用是独立的，没有与其他技术相联合，大大限制了其发展应用，其干燥室的结构主要与光热应用有关，结构复杂，制造成本较高，在一些地区的应用具有一定的局限性，没有将太阳能技术特别是光伏发电技术的优势发挥出来。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种双干燥室多功能干燥设备，该干燥设备将太阳能干燥技术和真空干燥技术、过热蒸汽干燥技术三者的特性联合起来，取长补短，充分回收利用两室干燥中物料产生的蒸汽，实现低耗、高效、低温、环保、低成本干燥，同时各种干燥技术既能单独应用又能融合应用，实现多功能干燥，具有极其高的推广应用价值。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种双干燥室多功能干燥设备，其特征在于：该设备包括太阳能光热光伏组件、真空除湿及过热蒸汽发生***、双干燥室及加热管路组件和计算机测量控制***，所述太阳能光热光伏组件与真空除湿及过热蒸汽发生***和双干燥室及加热管路组件连接；真空除湿及过热蒸汽发生***与双干燥室及加热管路组件连接；所述双干燥室及加热管路组件包括密封干燥室A、密封干燥室B、电加热器、过热蒸汽管路、管路、循环水加热管路和控制阀，密封干燥室A和密封干燥室B采用箱式结构并在其内按层分布放置物料；密封干燥室A和密封干燥室B通过管路与真空除湿及过热蒸汽发生***连接，在管路上设有控制阀；电加热器与太阳能光热光伏组件连接；过热蒸汽管路和循环水加热管路设置在密封干燥室A和密封干燥室B内，过热蒸汽管路通过电加热器与真空除湿及过热蒸汽发生***中的蒸汽旋风分离器连接；循环水加热管路与太阳能光热光伏组件中的储热水箱连接；计算机测量控制***采集双干燥室内的环境参数，并对真空除湿及过热蒸汽发生***进行控制。

本实用新型中，所述太阳能光热光伏组件I包括热泵组件、PVT组件、三相逆变器和储热水箱，PVT组件中的光伏电池板与三相逆变器连接，PVT组件中的换热器）冷却太阳能电池板并与热泵组件中的蒸发器换热连接，换热器和热泵组件均与储热水箱连接；所述真空除湿及过热蒸汽发生***II包括主真空泵、辅真空泵、单向止回阀、泵出口汽水分离器、蒸汽旋风分离器、管路、出汽管路、泵进汽口电磁控制阀、泵出汽口电磁控制阀，主真空泵和辅真空泵通过三相逆变器与PVT组件连接；主真空泵和辅真空泵通过单向止回阀与双干燥室相通，并通过泵出口汽水分离器与蒸汽旋风分离器连接；蒸汽旋风分离器与电加热器连接并通过泵出汽口电磁控制阀与双干燥室相通；密封干燥室A和密封干燥室B通过管路与主真空泵、辅真空泵连接，在管路上设有控制阀；电加热器通过三相逆变器与PVT组件连接；过热蒸汽管路和循环水加热管路设置在密封干燥室A和密封干燥室B内，过热蒸汽管路通过电加热器与蒸汽旋风分离器连接；循环水加热管路与储热水箱连接；计算机测量控制***IV采集双干燥室内的环境参数，并对真空除湿及过热蒸汽发生***II进行控制。

本实用新型中，PVT组件采用PVT集热器形式，光伏电池板包括塑料板和铝翅片，塑料板和铝翅片与换热管一起封装至隔热带玻璃顶盖的盒中，在换热管周围设有保温层。主真空泵和辅真空泵采用同一型号规格。电加热器由3段电热圈构成，电热圈为不锈钢石英电热圈，总长0.5～1m，电热圈温度为230～270℃。

本实用新型的基本思路主要有：（1）太阳能光热光伏作为被干燥物料的热源和电源，但效率偏低，如增加投入面积过大，成本将无以承受，为此结合真空干燥技术和过热蒸汽干燥技术不仅能发挥出其干洁、低成本运行等优势，同时也能实现低温、高效干燥的目的；（2）采用真空技术与其他干燥技术相结合，并根据物料特性，通过控制***运行时的阀组的开、闭，可以实现多功能干燥，如常压过热蒸汽干燥、真空过热蒸汽干燥、热风干燥、真空干燥等。由该技术方法设计、制造相应的干燥设备，可以应用于几乎所有的物料的干燥；（3）普遍的干燥设备都是一个干燥室或烘室，各自独立，因此其产生的废汽大多直接排放，回收利用须根据其物料的特性而定，有时较为复杂或很难实现，造成了大量的能源浪费，本实用新型所述的干燥设备具有两间干燥室，则可以相互利用物料中排放出的废汽，一方面及时将蒸汽排出，另一方面可以作为干燥热源，也可作为干燥介质；同时两室不固定一种干燥方式，还可以根据生产情况转换，实现多种干燥方式。（4）在物料被干燥的过程中，物料中的水分随物料的温度升高而蒸发出越来越多的蒸汽迁移到物料外，这部分蒸汽携带着大量的热量，大多被直接排放到空气中浪费了，循环利用该蒸汽潜热，物料加热温度及加热效率有一定的提高，本实用新型将该部分蒸汽经过加热而成为过热蒸汽，并用来加热物料，形成过热蒸汽干燥，进一步提高其加热效率。由此，太阳能光热或光伏技术分别或一起联合应用于真空干燥技术，解决其效率低、应用受到限制的问题。

本实用新型采用太阳能光伏光热技术作为干燥的热源或电源。采用光伏发电技术发出的电能可经过电加热器加热物料，也可用来驱动真空泵、循环风机的运转；另一方面太阳能光伏与光热相比，可控性强，也可直接上网并网。将太阳能光热或光伏技术全部或单独应用于干燥***中作为热源或电源，可根据当地天气、光照等实际情况和所需干燥的物料特性，以及成本、效益的预算，决定采用哪一种更有利于提高效率和节约成本。

采用真空除湿及过热蒸汽发生***可使干燥室内处于真空环境中，同时也可以对蒸汽进行处理，如除湿、冷凝，回收蒸汽潜热和废水，如与电加热器配合使用则可成为过热蒸汽干燥***。利用真空条件下，真空度越高则水的沸点越低的原理，即水的沸点可远低于100℃，如在真空度为90%时（即气压为9100Pa），水的沸点为45℃。因此太阳能***只需要较少的热量就可以轻易地将物料加热到所需的温度即可达到沸腾状态，这样可以大大提高物料中的水分蒸发速率。当物料的温度达到一定温度如45℃时，在真空泵的作用下，抽除真空室内空气，使干燥室内处于真空状态下，此时物料大量蒸发出过饱和蒸汽并被抽出室外，经过冷却、除湿后除去其中的多余水分成为低温饱和蒸汽，该饱和蒸汽经过加热后即形成低温过热蒸汽，实现真空过热蒸汽干燥。加热器为采用太阳能光伏发的电电加热器。冷却器、除湿器与真空泵、控制阀、电加热器等组成真空除湿及过热蒸汽发生***。经除湿器所排出的水分通过设置在干燥室墙壁内的管道作为热源排出，这样将进一步利用热能。排出的水还可以用于生活用水，冲洗厕所等。这是本实用新型形成过热蒸汽干燥的关键技术。

采用两干燥室，能充分利用装、卸料时间和直接另一室的高温蒸汽，共用一套真空除湿***，提高效率，减少投入。干燥生产中，干燥室新装湿料后，物料的温度较低且室内蒸汽较少，物料的传热和加热需要时间较长，增加了工作时间，过热蒸汽干燥需要一定量的蒸汽才能实现，蒸汽温度相对越高，则所需的热量越少，因此采用两密封干燥室结构，两室共用一套真空除湿***，将另一室的高温蒸汽经除湿、加热后成为相对高温的过热蒸汽，则一室的高温蒸汽可以作为另一室的热源，即可以相互利用蒸汽潜热。两室间通过真空阀等控制两室间蒸汽的流向。因物料的加热需要一定的时间，且两室物料装卸都需要一定的时间，两室的装卸时间一般是错开，另外，加热也需要时间，所以真空除湿***在生产运行中是间隔工作的。采用一套真空***完全可以满足两室干燥工作要求，节约了投资成本。

本实用新型所述的密闭干燥室的结构首先要满足真空密封和保温的需要；其次要和加热***结构一体化设计建造，以充分利用热能并减少其占地面积和成本。为说明方便，将两干燥室分别称为干燥室A和干燥室B。以A室采用真空过热蒸汽干燥为例说明本实用新型所述的干燥设备具体的工作过程及工艺、技术方法如下：

（1）卸、装料；（2）启动加热相关部件、组件加热。由两部分组成：一是利用B室内的蒸汽。打开真空除湿***中从B室通向A室蒸汽的阀组及通道，并启动室内循环风机对流换热以保证物料被均匀加热，此时B室中的蒸汽经由真空除湿***冷却、除湿后再经电加热圈加热，成为过热蒸汽，在风机的作用下实现物料的对流换热；二是将太阳能***PVT换热器换热储存于储热水箱中的热水经相关管道设置于干燥室内对物料进行传导加热；三是储热水箱与干燥室内壁一体化设计，可以对物料和真空室壁辐射加热。通过以上三种加热方式的同时运用可以提高太阳能光热的利用率和快速性；（3）***运行，抽真空。为了实现低温过热蒸汽干燥，启动真空除湿***，使真空室运行在真空环境中；干燥室内空气达到90%以上的真空度，关闭相关阀组以维持真空状态。在此过程中，物料有少部分（3%左右）水分蒸发会随之被抽除；（4）除湿和过热蒸汽干燥。在物料被加热到45℃的过程中，特别是物料温度接近或达到45℃温度时，会产生大量饱和、过饱和蒸汽，从物料中蒸发出的过饱和蒸汽被真空泵抽吸到除湿***（此时排气阀是关闭的，但真空泵一直是运行的）中，该蒸汽经冷凝除湿后其中99%多余的水分被排出***外成为低温饱和蒸汽，该蒸汽又经由回汽管道送入干燥室内经加热器被加热形成低温过热蒸汽，在循环风机的作用下直接作用于物料又产生出新的过饱和蒸汽。经过以上这样的“对流换热-冷却-除湿-加热”循环，进一步促进物料温度提高，水分由此被逐渐排出***外，物料逐步被干燥。（5）测量和控制在干燥过程中物料的水分被排除，测量控制***主要测量温度、湿度和真空度。设定真空度的上下限以确定排气阀组的启动和关闭；干燥近于终了时，室内水蒸汽的含湿量由温湿度控制器测量（蒸汽的湿度是借用了空气的湿度概念），判断并控制***运行。

综上所述，只要通过计算机控制***控制排气阀组的通断就可以实现其他干燥方式。如排气阀组打开，则可以形成常压过热蒸汽干燥。

本实用新型将太阳能光热光伏技术和真空干燥技术、过热蒸汽干燥技术三者各取其长联合起来应用，充分回收利用两室干燥中物料产生的蒸汽，实现低耗、高效、低温、环保、低成本干燥，同时各种干燥技术既能单独应用又能融合应用，实现多功能干燥，具有极高的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中太阳能光热光伏联合热泵***原理图；

图3是本实用新型中PVT组件剖面结构示意图。

具体实施方式

一种本实用新型所述的双干燥室多功能干燥设备，结构示意图如图1所示。主要由四部分所组成：（1）太阳能光热光伏组件I。太阳能光热光伏组件为干燥设备提供电、热能，一方面用于干燥物料所需的加热，物料的温度升高而使水分从物料中蒸发出来；另一方面用于真空除湿及过热蒸汽发生***的用电。（2）真空除湿及过热蒸汽发生***II。这是本实用新型所述的干燥设备中最主要的组件，是实现本实用新型所述干燥设备各种功能的***；（3）干燥室A、B及加热管路组件III。干燥室A、B的结构设计一般也要根据物料的特性而定，现采用箱式结构并在其内按层分布放置物料。（4）计算机测量控制***IV。主要是采集干燥室A、B内的环境参数，并用于对真空除湿及过热蒸汽发生***的控制，实现多功能干燥技术的应用。本实用新型具体的实施方式结合附图说明如下：

太阳能光热光伏组件I采用浙江能源与核技术应用研究院杜强、麻凯恩研究的太阳能光伏光热联合热泵***来保证干燥所需的能量不间断。主要包括热泵组件25（可选配）、PVT组件26、三相逆变器27、储热水箱28等部件组成。图2所示为光伏光热联合热泵***原理示意图，图3为PVT组件26结构示意图，现作简要的说明如下：本实用新型所述的设备主要需要热能，因此采用PVT集热器形式的PVT***组件26。该PVT集热器与常规的太阳能集热器非常类似，它将太阳能电池（由塑料板263与铝翅片262制造而成）与集热部分（换热管261）一起封装至隔热带玻璃顶盖264的盒中，并使用隔热材料（保温层265），使这样的形式具有相对较高的热效率，但是电效率却由于玻璃顶盖反射的影响而相对较低。PVT组件26中换热器301与太阳能电池板完全合成一体，安装十分便利。光伏电池板连接三相逆变器27，向电网直接供电；PVT换热器301冷却太阳能电池板，其循环水路（由三通控制阀303、单向阀304控制水路中水的方向，如图中箭头方向）与热泵25蒸发器换热；辅助地源换热器302储存夏季多余热量，保持太阳能电池板温度不至于过高。光伏光热联合热泵组件I的原理是：在太阳能电池正常工作的情况下，使用工质带走其多余的热量，将热量用其他方式加以利用。在本***中，引入第二换热工质和热泵，这样虽然增加了传热温差损失，采用太阳能电池的冷却器与热泵蒸发器合二为一的换热器，实际***的构建更为方便，加工制造难度降低，便于实现光伏-光热一体化***。此外，第二传热介质的引入，也为同时满足供热需求和电池冷却要求提供灵活处理的余地。如果与地源换热器302结合，在夏季热量非常富余的时候，将多余热能交换至地下加以储存，在冬季或连续阴雨低温时，热泵25将地源换热器302作为冷端，取出热量向水箱24供热。在冬季积雪覆盖太阳能电池板时，***可以手动切换到逆向运转，向太阳能电池供热，用以融化冰雪，不再需要进行危险的人工除雪或者等待数日。

真空除湿及过热蒸汽发生***II主要由主真空泵5、辅真空泵15以及单向止回阀6、泵出口汽水分离器7、蒸汽旋风分离器9、进汽用管路4(进汽管路)和出汽管路8、泵进汽口电磁控制阀3、泵出汽口电磁控制阀10。真空***采用主、辅泵方式有利于适应***对真空度的要求，同时启动主要用于以下工作情况：1）当A或（和）B室开始抽真空时，为了保证一定的效率，真空泵5、15同时启动；2）当真空室内蒸汽压力达到一定值时同时启动；3）为了加快干燥进度时同时启动。其他的情形主要启动主真空泵5。为了应用方便和应急使用，主辅真空泵可以采用同一型号规格，这样也就可以主辅混用和平均使用。真空泵的使用功率与真空度、真空室尺寸等因素相关，真空泵选型根据专业的曲线图表选用确定，这里不再详述，建议选用2BV系列，其使用简单、体积小、维护方便。止回阀6主要是用于防止真空泵停止工作时汽水及泵油倒流不能保持真空；上置式汽水重力分离器7是用于真空泵出口处废汽与泵用冷却水或油分离的装置，选用上置式以减少占地面积；其后汽水分离器9（QF型）用于蒸汽中凝结性液分与蒸汽的分离，将湿润的蒸汽变成干净干燥的蒸汽并将其中的空气经其上排空气口排出。凝结性液分作为生活用水（但不能用于食用或与食用有关的生活用水），由软水管直接排出。

双干燥室及加热管路组件III包括密封干燥室A、密封干燥室B、电加热器11、过热蒸汽管路17、废汽用管路4(废汽回路)、循环水加热管路19和控制阀。密封干燥室A及B结构为箱式。具体地说，首先根据真空受力要求设计其强度、结构构造；其次采用多种材料主要由2mm钢板作为外层、5#角钢和10#工字钢作为中间支撑、1mm不锈钢板作为内层或普通钢板涂防锈漆等为内层，以上各层焊接而成一个整体即可。为了防止室内热量流失，在两铁板间加上石棉保温层；门一般采用转开门结构，在门与门框之间采用密封条、密封胶等密封材料做好密封，并用常见的压紧结构压紧、锁住。具体设计可以借根据要求进行具体的变化，以满足不同物料的要求。因不是本实用新型的主要内容，这里不再详述。

当室A（或B）内的蒸汽由管路4、真空泵5（10）、汽水分离器7抽出后为过饱和蒸汽，经过管路8、旋风分离器9后蒸汽绝大部分变为饱和蒸汽，经电加热器11加热后成过热蒸汽，根据干燥方式及工艺要求打开电磁控制阀10，回到A或（和）B室，流经其上每隔300mm均布着1mm孔的过热蒸汽管17，形成过热蒸汽等多功能干燥。其中电加热器11由PVT太阳能电池板经逆变器27直接供电，其结构是由3段电热圈构成（这样方便直接采用三相交流电线接线），电热圈为不锈钢石英电热圈（总0.5～1m长），电热圈温度为230～270℃左右，则管内蒸汽被加热到160～210℃左右。集热水箱28中的热水在电磁控制阀2的控制作用下，分别经A、B室内的循环水加热管路19直接加热物料21，并由水泵24被抽回集热水箱28中，此时实现了回收热加热。

计算机测量控制***IV主要是由温湿度传感器、三相接点真空表、SIMENSPLC控制器、SIMENS触摸屏、A/D转换器及处理电路、电磁控制阀线圈（控制电压24V）、电机线圈等部分组成。其中：温湿度传感器测量温度，经A/D转换器将模拟测量信号转换成数字信号送入PLC控制器，由PLC控制器根据干燥工艺发出对真空泵及水泵电机线圈、电磁控制阀线圈的控制指令；三相接点真空表测量真空度并根据设定上下限发出对真空泵及水泵的总开关控制信号；通过触摸屏上的工作示意图可以实现工作方式的选择及自动和手动的切换、工作参数、控制参数的设定和选择、***的启动及停止等操作；电子元件的选择与电路设计一般是根据干燥***的要求而定，这里不再详述。

多功能干燥的实现与控制方式，干燥工作方式与电磁控制阀线圈间的相互关系如附表1所示。电磁阀的运行控制与A、B室有关，当A或B不工作时就关闭相应的电磁阀。水泵的运行与整个干燥室的运行相关，如干燥室A、B都不工作时才关闭。

附表1：干燥工作方式与电磁线圈通断关系表（+通；-断）

本实用新型将太阳能光热光伏技术和真空干燥技术、过热蒸汽干燥技术三者各取其长联合起来应用，充分回收利用两室干燥中物料产生的蒸汽，实现低耗、高效、低温、环保、低成本干燥，同时各种干燥技术既能单独应用又能融合应用，实现多功能干燥，具有极其高的推广应用价值。

Claims (5)

1.一种双干燥室多功能干燥设备，其特征在于：该设备包括太阳能光热光伏组件（I）、真空除湿及过热蒸汽发生***（II）、双干燥室及加热管路组件（III）和计算机测量控制***（IV），所述太阳能光热光伏组件（I）与真空除湿及过热蒸汽发生***（II）和双干燥室及加热管路组件（III）连接；真空除湿及过热蒸汽发生***（II）与双干燥室及加热管路组件（III）连接；所述双干燥室及加热管路组件（III）包括密封干燥室A、密封干燥室B、电加热器（11）、过热蒸汽管路（17）、管路（4）、循环水加热管路（19）和控制阀，密封干燥室A和密封干燥室B采用箱式结构并在其内按层分布放置物料；密封干燥室A和密封干燥室B通过管路（4）与真空除湿及过热蒸汽发生***（II）连接，在管路（4）上设有控制阀；电加热器（11）与太阳能光热光伏组件（I）连接；过热蒸汽管路（17）和循环水加热管路（19）设置在密封干燥室A和密封干燥室B内，过热蒸汽管路（17）通过电加热器（11）与真空除湿及过热蒸汽发生***（II）中的蒸汽旋风分离器（9）连接；循环水加热管路（19）与太阳能光热光伏组件（I）中的储热水箱（28）连接；计算机测量控制***（IV）采集双干燥室内的环境参数，并对真空除湿及过热蒸汽发生***（II）进行控制。

2.根据权利要求1所述的双干燥室多功能干燥设备，其特征在于：所述太阳能光热光伏组件（I）包括热泵组件（25）、PVT组件（26）、三相逆变器（27）和储热水箱（28），PVT组件（26）中的光伏电池板与三相逆变器（27）连接，PVT组件（26）中的换热器（301）冷却太阳能电池板并与热泵组件（25）中的蒸发器换热连接，换热器（301）和热泵组件（25）均与储热水箱（28）连接；所述真空除湿及过热蒸汽发生***（II）包括主真空泵（5）、辅真空泵（15）、单向止回阀（6）、泵出口汽水分离器（7）、蒸汽旋风分离器（9）、管路（4）、出汽管路（8）、泵进汽口电磁控制阀（3）、泵出汽口电磁控制阀（10），主真空泵（5）和辅真空泵（15）通过三相逆变器（27）与PVT组件（26）连接；主真空泵（5）和辅真空泵（15）通过单向止回阀（6）与双干燥室相通，并通过泵出口汽水分离器（7）与蒸汽旋风分离器（9）连接；蒸汽旋风分离器（9）与电加热器（11）连接并通过泵出汽口电磁控制阀（10）与双干燥室相通；密封干燥室A和密封干燥室B通过管路（4）与主真空泵（5）、辅真空泵（15）连接；电加热器（11）通过三相逆变器（27）与PVT组件（26）连接；过热蒸汽管路（17）和循环水加热管路（19）设置在密封干燥室A和密封干燥室B内，过热蒸汽管路（17）通过电加热器（11）与蒸汽旋风分离器（9）连接；循环水加热管路（19）与储热水箱（28）连接；计算机测量控制***（IV）采集双干燥室内的环境参数，并对真空除湿及过热蒸汽发生***（II）进行控制。

3.根据权利要求2所述的双干燥室多功能干燥设备，其特征在于：PVT组件（26）采用PVT集热器形式，光伏电池板包括塑料板和铝翅片，塑料板和铝翅片与换热管一起封装至隔热带玻璃顶盖的盒中，在换热管周围设有保温层。

4.根据权利要求2所述的双干燥室多功能干燥设备，其特征在于：主真空泵（5）和辅真空泵（15）采用同一型号规格。

5.根据权利要求1所述的双干燥室多功能干燥设备，其特征在于：电加热器（11）由3段电热圈构成，电热圈为不锈钢石英电热圈，总长0.5～1m，电热圈温度为230～270℃。