一种高效节能型烟草干燥系统的制作方法

本发明属于烟草干燥领域，具体涉及一种高效节能型烟草干燥系统。

背景技术：

烟草干燥过程是一项非常重要的烟草原料处理工艺，干燥处理的目的是去除叶丝、梗丝和复烤叶片等烟草原料或烟丝中多余的水分。为了完成叶丝、梗丝和复烤叶片等烟草的干燥工艺任务，采用的干燥机的热风系统一般采用较高温度的空气对其进行干燥，这种方式耗能大。同时，尤为重要的是：烟草为热敏物质，高温会破坏烟草的口感，只有在低温下对其进行干燥才能较好地保持烟草的色、香、味及质构。

目前，烟草干燥设备存在干燥效果较差，耗能比较高，节能环保性能一般等技术缺陷。因此，改进烟草干燥传统技术，提升干燥工艺水准，提出一种高效节能型烟草干燥系统，这对推动烟草干燥领域的技术发展具有非常重要的产业意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种高效节能型烟草干燥系统，对烟草原料进行对流与辐射加热干燥处理，具有干燥速度快，高效节能等优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高效节能型烟草干燥系统，所述干燥系统包括预热干燥箱、红外干燥滚筒、热泵循环模块、空气过滤器和空气预热器，所述热泵循环模块包括首尾依次相连形成回路的废热源蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀和空气源蒸发器，所述预热干燥箱与所述红外干燥滚筒相连通，所述空气过滤器、空气预热器、冷凝器与红外干燥滚筒依次相连。所述空气源蒸发器从环境空气中获取热量，所述废热源蒸发器从高温废热中获取热量。所述预热干燥箱对要被干燥的烟草原料先进行预热，可避免烟草原料在红外干燥滚筒中瞬时升高温度而造成外观、口感的损伤。空气进入到空气预热器之前先经空气过滤器进行过滤，保证空气的纯洁度，避免对要被干燥的烟草原料进行污染。蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等均采用现有的设备。

所述红外干燥滚筒上设有干燥滚筒烟草原料入口、干燥滚筒烟草原料出口、与冷凝器相连通的红外干燥滚筒进气口和红外干燥滚筒出气口，所述红外干燥滚筒的一端设有用于驱动红外干燥滚筒转动的电动机，所述红外干燥滚筒的内部设有红外加热柱。

所述红外干燥滚筒包括内筒体以及套设在内筒体外侧的外筒体，所述红外干燥滚筒进气口和红外干燥滚筒出气口均位于外筒体上，所述内筒体的侧壁上沿周向设有多个干燥滚筒通气孔。干燥滚筒通气孔可作为均风板，使高温的空气分布得更加均匀，并且与要被干燥的烟草原料接触得更加充分，干燥效果更佳。

所述内筒体的内壁上设有多个凸齿，所述干燥滚筒通气孔位于相邻的凸齿之间。凸齿可对烟草原料进行充分搅拌。

所述预热干燥箱上设有干燥箱烟草原料入口、与红外干燥滚筒相连通的干燥箱烟草原料出口和干燥箱进气口。

所述干燥箱烟草原料入口位于预热干燥箱的上方，所述干燥箱烟草原料出口位于预热干燥箱的下方。

所述预热干燥箱包括内箱体以及套设在内箱体外侧的外箱体，所述内箱体的侧壁上沿周向设有多个干燥箱通气孔，所述干燥箱进气口位于外箱体上。多个干燥箱通气孔可作为均风板，使高温低湿的废气分布得更加均匀，并且与要被干燥的烟草原料接触得更加充分，预热效果更佳。

所述红外干燥滚筒和废热源蒸发器之间设有三通阀并通过三通阀相连通，所述三通阀还和预热干燥箱相连通，三通阀和红外干燥滚筒出气口相连接。

所述三通阀和所述预热干燥箱之间设有高温除湿器。所述三通阀将从红外干燥滚筒流出的高温废气中引出一部分进入到所述高温除湿器中除去水分，再进入到所述预热干燥箱中对烟草原料进行预加热。

所述红外干燥滚筒(即红外干燥滚筒出气口)与所述三通阀之间设有抽气泵。

所述空气预热器还与废热源蒸发器相连通。从红外干燥滚筒流出的一部分高温废气经废热源蒸发器利用后，再进入到空气预热器中进一步对空气进行预加热，多级利用。

所述蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、红外干燥滚筒、预热干燥箱、空气预热器、空气过滤器、抽气泵等均采用现有的设备。

本发明基于红外辐射传热和热风对流传热对烟草进行干燥。其中，红外干燥的干燥机理是以电磁波辐射对含湿物料进行加热，由于具有加热效应的辐射电磁波长主要位于0.76～20.00μm内的红外线区段，因此也称红外辐射传热干燥，具有非接触加热、热惯性小、对不规则颗粒物料加热均匀性好等优点，而且由于红外线对物料具有穿透性，因此同时可实现对物料表层和表层以下一定深度的均匀加热。在红外辐射加热过程中，红外线辐射到物料上当其频率与组成物料的分子固有频率相同时，分子就会产生共振吸收，同时因为分子运动加速，分子的内能增加，导致物料内部温度上升，内外温度差为5～10℃。物料温度内高外低存在的温度梯度与水含率梯度共同作用，导致物料的内部水分不断扩散，从而达到干燥的目的。红外辐射传热和热风对流传热均对传质过程起到强化作用，且通过调节红外干燥的温度，热风的湿度和温度等可对烟草叶丝的弹性、填充值和烟丝尺寸进行控制，且干燥速率较快。

本发明的干燥系统在工作时，烟草原料进入预热干燥箱中被除湿后的高温废气进行预加热，然后进入红外干燥滚筒中被红外辐射与热空气进行加热干燥。空气通过空气预热器的预热和冷凝器的换热进行升温后，形成高温空气，再进入到红外干燥滚筒中对烟草进行干燥，成为高温废气，在抽气泵的作用下流出红外干燥滚筒。此时，一部分高温废气在三通阀处进入到废热源蒸发器中被热泵循环模块进行热量的回收利用，之后进入空气预热器中进一步利用余热对空气进行预加热，最后排放到环境空气中。另一部分高温废气在三通阀处进入高温除湿器中被除去水分后，再进入预热干燥箱对烟草原料进行预加热。热泵循环模块中，低温低压的液态热泵循环工质先通过空气源蒸发器从环境空气中获取热量，然后通过废热源蒸发器从废气中获取热量，形成气态热泵循环工质，之后经压缩机压缩温度升高，成为高温高压的气态热泵循环工质，再到冷凝器中与空气换热，冷凝之后经膨胀阀膨胀继续降温，成为低温低压的液态热泵循环工质，再进入到空气源蒸发器中形成循环回路。

与现有技术相比，本发明通过空气源蒸发器从环境空气中获取热量，并通过废热源蒸发器与空气预热器从高温废气中回收热量，通过预热干燥箱与红外干燥滚筒对烟草原料进行对流与辐射加热干燥处理，干燥滚筒通气孔和干燥箱通气孔的结构设计有利于烟草原料与热气流充分接触，具有干燥速度快，高效节能等优点。

附图说明

图1为干燥系统的结构示意图。

图中：1-干燥箱烟草原料入口；2-预热干燥箱；201-内箱体；202-外箱体；203-干燥箱通气孔；3-管道；4-电动机；5-红外干燥滚筒；501-内筒体；502-外筒体；503-干燥滚筒通气孔；6-红外加热柱；7-凸齿；8-干燥滚筒烟草原料出口；9-抽气泵；10-三通阀；11-高温除湿器；12-废热源蒸发器；13-压缩机；14-冷凝器；15-膨胀阀；16-空气源蒸发器；17-空气过滤器；18-空气预热器；19-干燥箱烟草原料出口；20-干燥箱进气口；21-干燥滚筒烟草原料入口；22-红外干燥滚筒进气口；23-红外干燥滚筒出气口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种高效节能型烟草干燥系统，干燥系统包括预热干燥箱2、红外干燥滚筒5、热泵循环模块、空气过滤器17、空气预热器18、抽气泵9、三通阀10和高温除湿器11，热泵循环模块包括首尾依次相连形成回路的废热源蒸发器12、压缩机13、冷凝器14、膨胀阀15和空气源蒸发器16，预热干燥箱2和红外干燥滚筒5相连通，空气过滤器17、空气预热器18、冷凝器14、红外干燥滚筒5、抽气泵9、三通阀11、废热源蒸发器12和空气预热器18依次相连，三通阀11的一个接口还和高温除湿器11相连通，高温除湿器11和预热干燥箱2相连通。其中，虚线为废气的流动方向，单实线为空气的流动方向，双实线为热泵循环工质的流动方向。

红外干燥滚筒5上设有干燥滚筒烟草原料入口21、干燥滚筒烟草原料出口8、与冷凝器14相连通的红外干燥滚筒进气口22以及与抽气泵9相连通的红外干燥滚筒出气口23，红外干燥滚筒5的一端设有用于驱动红外干燥滚筒5转动的电动机4，红外干燥滚筒5的内部设有红外加热柱6，红外干燥滚筒5包括内筒体501以及套设在内筒体501外侧的外筒体502，红外干燥滚筒进气口22和红外干燥滚筒出气口23均位于外筒体502上，内筒体501的侧壁上沿周向设有多个干燥滚筒通气孔503，内筒体501的内壁上沿周向设有多个凸齿7，干燥滚筒通气孔503位于相邻的凸齿7之间。

预热干燥箱2上设有干燥箱烟草原料入口1、与红外干燥滚筒5的干燥滚筒烟草原料入口21相连通的干燥箱烟草原料出口19(干燥箱烟草原料出口19和干燥滚筒烟草原料入口21之间通过管道3连接)和干燥箱进气口20，预热干燥箱2包括内箱体201以及套设在内箱体201外侧的外箱体202，内箱体201的侧壁上沿周向设有多个干燥箱通气孔203，干燥箱进气口20位于外箱体202上并和高温除湿器11相连通。

本发明的干燥系统在工作时，要被干燥的烟草原料先经干燥箱烟草原料入口1进入到预热干燥箱2中，经预热后从干燥箱烟草原料出口19、管道3和干燥滚筒烟草原料入口21进入到红外干燥滚筒5中。空气通过空气过滤器17的过滤、空气预热器18的预加热和冷凝器14的换热进行升温，形成高温空气，再依次经红外干燥滚筒进气口22和干燥滚筒通气孔503进入到红外干燥滚筒5中对烟草进行干燥，后成为高温废气，此时干燥完成的烟草经干燥滚筒烟草原料出口8排出红外干燥滚筒5。高温废气再由红外干燥滚筒出气口23流出红外干燥滚筒5，一部分的高温废气再由抽气泵9和三通阀10依次进入到废热源蒸发器12和空气预热器18中进行热量的回收利用，之后排出系统进入到环境空气中。另一部分的高温废气由抽气泵9和三通阀10进入到高温除湿器11中，经高温除湿器11除去水分后，再由干燥箱进气口20和干燥箱通气孔203进入到预热干燥箱2中对烟草原料进行加热。而热泵循环模块中，低温低压的液态热泵循环工质先通过空气源蒸发器16从环境空气中获取热量，然后通过废热源蒸发器12从高温废气中获取热量，形成气态热泵循环工质，之后经压缩机13压缩温度升高，成为高温高压的气态热泵循环工质，再在冷凝器14中与空气换热，冷凝之后经膨胀阀15膨胀继续降温，成为低温低压的液态热泵循环工质，再进入到空气源蒸发器16中形成循环回路。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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