本发明公开了一种热量分级循环利用的烟草烘烤方法及其系统结构,它的烤房结构是由分别烘烤不同阶段的烟叶的三级烤房串联组成;每级烤房中设置至少一套烘烤架,烘烤架通过连通轨道在三级烤房之间运转;通过在每级烤房下部设置的架空层与每级烤房中的干燥系统和抽气装置一起构成空气循环通道使空气的热量在三级烤房之间分级循环利用。本发明的这种烘烤系统以空气能为热源,主体结构基于烟叶烘烤工艺流程特点,设计为三级烤房系统化,底部架空层设计,轨道联通流水作业,实现热量逐级循环利用效果,很大程度提高了废热利用率,弥补了现农村烟草烘烤技术的能源漏洞。
1.一种烟草烘烤的热量分级循环系统结构,包括烤房,所述烤房由第一级烤房(3)、第二级烤房(8)和第三级烤房(13)依次串联组成,每级烤房均设有干燥系统和抽气装置;在三级烤房下部设有架空层,架空层形成空气流动通道,架空层与每级烤房中的干燥系统和抽气装置一起构成空气循环通道使空气的热量在三级烤房之间分级循环利用,其特征在于:所述架空层由从底向上层叠布置的余热空气层一(15)、新空气层(17)和余热空气层二(19)组成;新空气层(17)贯通三级烤房,新空气层(17)前端连通设在第一级烤房(3)前方的热泵机组室,尾端连通设在第三级烤房的尾部的可使新空气进入的进风口(14);余热空气层二(19)通过管道将各级烤房向下与余热空气层一(15)连通;前一级烤房中的余热空气层一(15)通过至少一条保温管道与下一级烤房的抽气装置的进气口连通。
2.根据权利要求1所述的烟草烘烤的热量分级循环系统结构,其特征在于:第三级烤房(13)的余热空气层一(15)在进风口(14)处与新空气层(17)连通。
3.根据权利要求1所述的烟草烘烤的热量分级循环系统结构,其特征在于:所述热泵机组室包括蒸发器(20)、压缩机(23)、冷凝器(2)和膨胀阀,在蒸发器(20)的下方设有滤水口(21)。
4.根据权利要求3所述的烟草烘烤的热量分级循环系统结构,其特征在于:所述蒸发器(20)的前侧设有抽风机四(22),所述冷凝器(2)的前侧设有抽风机一(1)。
5.根据权利要求1所述的烟草烘烤的热量分级循环系统结构,其特征在于:在所述三级烤房中设有至少一条连通轨道,每级烤房内设有至少一套烘烤架,烘烤架底部安放于连通轨道上;在烘烤架底部设有紧靠地面的绳索并用伺服电机驱动烘烤架在三级烤房之间牵引转运。
6.根据权利要求5所述的烟草烘烤的热量分级循环系统结构,其特征在于:在第一级烤房(3)和第二级烤房(8)之间以及第二级烤房(8)与第三级烤房(13)之间设有仅可供烘烤架转运通过的卷帘门。
7.根据权利要求6所述的烟草烘烤的热量分级循环系统结构,其特征在于:每个卷帘门设有可减少烤房中的热量通过卷帘门散失的保温门帘。技术领域
本发明涉及烟草烘烤生产系统,具体涉及用于农村烟草烘烤的一种热量分级循环利用的烟草烘烤方法及其系统结构。
背景技术
烟草是现代社会的一种常见消费品,中国烤烟产量约占烟草总产品的80%以上,烤烟生产主要集中在云南、河南、贵州、山东等省。烤烟的生产过程大致可分为育苗、大田生长和烟叶烘烤三个阶段。烟叶烘烤是反映和决定烤烟品质和生产效益的关键的环节之一。它涉及到烟叶采收质量、烤房设备、烘烤工艺和实践经验等众多因素的有机配合。所以说烟叶的烘烤是一个涉及多类知识的系统工程。传统的烟叶烘烤技术,是将一片片的散烟叶编烟形成一芊芊的烟叶芊,然后再将烟叶芊装进烘烤房进行烘烤。随着烤烟生产理念和技术不断发展和创新,沿用多年的自然排湿式传统烤房逐步被改造和替代。近年来,在国家各级烟草管理部门的技术引导和资金扶植下,一些智能化,密集型的高效能的烤房得到迅速发展,并显示了独有的优势。新型烤房和与其配套的新技术的出现,把烟草生产带入智能化、规模化和专业化的一个新领域。初显了烟草生产并入现代化农业生产模式的端倪。这种控制方法由于投入较大,成本高,只适合规模化的大型烤烟工业企业采用,而难以在农村的小烤烟房中推广应用。而现国内农村的烟草烘烤技术关键问题在于热能利用不充分,造成大量能源浪费,而且成本高,效益低。而热能利用不充分,又往往是由于烘烤房内的加热不均匀,温度相差较大造成的。因此,热量的分级循环利用是十分必要的。对此,中国专利文献申请号为201020579379.3的发明专利公开了“一种烟草烘烤新型风道系统”,它在烘烤房内设有对烟草烘干除湿的干燥区;在烘烤房底部的干燥区内,设有多组利用外部热源对干燥区内空气进行除湿加热处理并循环利用烘烤烟草后空气的送风循环装置,所述送风循环装置还可根据烘烤房内湿度传感器的检测,将干燥区内烘烤烟草后回送的空气和烘烤房外的外界空气进行适当比例混合后,再次进行除湿加热处理后送出;在烘烤房顶部的干燥区内,设有多组将干燥区内烘烤烟草后的空气送回送风循环装置的回风循环装置,所述回风循环装置还可根据干燥区的湿度值,控制干燥区内烘烤烟草后的空气排出烤房外;所述送风循环装置通过管路与回风循环装置相连通。这种技术在一定程度上解决了烤房内加热不均匀等现象,提高了烟草的加工质量,但对于能源的利用依然不够有效,还具有较大的改进空间。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有的农村烟草烘烤技术中热能利用不充分,造成大量能源浪费以及成本高,效益低等不足,提供一种热量分级循环利用的烟草烘烤方法及其系统结构。本发明的技术方案如下:本发明的这种热量分级循环利用的烟草烘烤方法,它的烤房结构是由分别烘烤不同阶段的烟叶的三级烤房串联组成;每级烤房中设置至少一套烘烤架,烘烤架通过连通轨道在三级烤房之间运转;通过在每级烤房下部设置的架空层与每级烤房中的干燥系统和抽气装置一起构成空气循环通道使空气的热量在三级烤房之间分级循环利用。具体的,本发明采用了这样的一种烟草烘烤的热量分级循环系统结构,包括用于烘烤烟草的烤房,烤房由第一级烤房、第二级烤房和第三级烤房依次串联组成,每级烤房均设有干燥系统和抽气装置;在三级烤房下部设有架空层,架空层形成空气流动通道,架空层与每级烤房中的干燥系统和抽气装置一起构成空气循环通道使空气的热量在三级烤房之间分级循环利用。新空气从进风口进入后,首先到达第一级烤房中,通过抽气装置和干燥系统,使空气在烤房中流动,对烟草进行烘烤。这个过程中,烟草的湿气逐渐弥散到空气中,使空气的温度下降且比重增大,从而向下流动进入架空层,然后流入下一级烤房,而下一级烤房的抽气装置和干燥系统将空气引入其内并进行干燥,干燥后的空气由于湿气的去除又可以对该级烤房进行烘烤,从而形成烘烤-气流下降-气流循环-干燥-烘烤的热量循环利用工艺流程。为实现上述目的,架空层的设计至关重要,本发明的架空层由从底向上层叠布置的余热空气层一、新空气层和余热空气层二组成;新空气层贯通三级烤房,新空气层前端连通设在第一级烤房前方的热泵机组室,尾端连通设在第三级烤房的尾部的可使新空气进入的进风口;余热空气层二通过管道将各级烤房向下与余热空气层一连通;前一级烤房中的余热空气层一通过至少一条保温管道与下一级烤房的抽气装置的进气口连通。另外,第三级烤房的余热空气层一在进风口处与新空气层连通。也就是说,新空气层贯通三级烤房,前端进入第一级烤房的热泵机组室,后端连接进风口,但作为优选的设计,在第三级烤房的尾端设置一个开口使新空气层与余热空气层一连通,这样在该处新空气层有两个进气口,一个是原先的进风口,另一个是从余热空气层一向新空气层连通的进气口。这样新空气层不光可以向外吸入新空气,还可以利用原先从三级烤房中循环利用完并进入第三级烤房中的余热空气层一种的余气,使新空气在余气的作用下温度上升,节省加热能量。另外,位于第一级烤房前方的热泵机组室包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀,在蒸发器的下方设有滤水口。其中,蒸发器的前侧设有抽风机四,冷凝器的前侧设有抽风机一。冷凝器和抽风机一位于蒸发器和抽风机四的上方。热泵机组室的作用首先是通过抽风机四将新空气从新空气层中抽进来,并对从新空气层中进入的新空气进行首次干燥加热,使经过蒸发器产生的水分从滤水口流出,提高新空气的温度。经过处理后的新空气通过抽风机一送入第一级烤房中进行第一级烘烤。进一步的,在三级烤房中设有至少一条连通轨道,每级烤房内设有至少一套烘烤架,烘烤架底部安放于连通轨道上;在烘烤架底部设有紧靠地面的绳索并用伺服电机驱动烘烤架在三级烤房之间牵引转运。这样烘烤架在三级烤房之间实现滑轨转运,可提高转运效率,节省人工。进一步的,在第一级烤房和第二级烤房之间以及第二级烤房与第三级烤房之间设有仅可供烘烤架转运通过的卷帘门。卷帘门的大小仅足够烤架通过,以减少各级烤房间温度的传递,同时便于阶段烘烤完成烟叶直接通过滑轨换室,进行下一阶段的烘烤。每个卷帘门设有可减少烤房中的热量通过卷帘门散失的保温门帘,从而减少热量通过卷帘门散失,烤架需开门换室时保温门帘可上卷。与现有技术相比,本发明具有以下优点:本发明的这种烘烤系统以空气能为热源,主体结构基于烟叶烘烤工艺流程特点,设计为三级烤房系统化,底部架空层设计,轨道联通流水作业,实现热量逐级循环利用效果,很大程度提高了废热利用率,弥补了现农村烟草烘烤技术的能源漏洞。本发明的这种烘烤系统达到提高热能利用率,降低环境污染、缩短烘烤周期和改善烟叶质量目的,可以满足农村烟草烘烤多方面要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;附图标记说明:1-抽风机一、2-冷凝器、3-第一级烤房、4-卷帘门一、5-保温门帘一、6-干燥器一,7-抽风机二,8-第二级烤房,9-卷帘门二,10-保温门帘二,11-干燥器二,12-抽风机三,13-第三级烤房,14-进风口,15-余热空气层一,16-保温管道一,17-新空气层,18-保温管道二,19-余热空气层二,20-蒸发器,21-滤水口,22-抽风机四,23-压缩机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。先看图1,图1展示了本发明的一种实施方式的结构示意图:从图中可见,本发明的烤房由第一级烤房3、第二级烤房8和第三级烤房13依次串联组成,烟草烘烤的顺序也是从第一级烤房3到第三级烤房13进行;在三级烤房下部设有架空层,架空层由从底向上层叠布置的余热空气层一15、新空气层17和余热空气层二19组成。新空气层17贯通三级烤房,新空气层17前端连通设在第一级烤房3前方的热泵机组室(即图1中左端最前方的空间部分),尾端连通设在第三级烤房的尾部的可使新空气进入的进风口14。热泵机组室包括蒸发器20、压缩机23、冷凝器2和膨胀阀,在蒸发器20的下方设有滤水口21。余热空气层二19通过管道将各级烤房向下与余热空气层一15连通,从图1中可以看到,余热空气层二19与各级烤房内部空间间隔设有一些进气口,这样经过烘烤利用完的空气,由于温度下降及水分增加,会自然下沉从这些进气口中进入余热空气层二19,然后通过连通管道进入最下层的余热空气层一15,新空气层17与上下的余热空气层之间是封闭的(只有在进风口14处新空气层17与余热空气层一15连通)。前一级烤房中的余热空气层一15通过至少一条保温管道与下一级烤房的抽气装置的进气口连通。在图1中,第一级烤房3的后端设有保温管道二18,保温管道二18紧贴两级烤房之间的墙体呈直立设置,保温管道二18的下端连接第一级烤房3下方的余热空气层一15,上端通向第二级烤房8左上角设置有抽风机二7和干燥器一6的进气口,最后通过抽风机二7的抽吸进入第二级烤房8中。同理,在第二级烤房8的后端设有同样方式布置的保温管道一16,在第三级烤房13的左上角设置有抽风机三12和干燥器二11,从而实现余热空气从第二级烤房8流入第三级烤房13。本发明的架空层形成空气流动通道,架空层与每级烤房中的干燥系统和抽气装置一起构成空气循环通道使空气的热量在三级烤房之间分级循环利用。如图1所示,本发明的抽气装置包括四台抽风机,即抽风机一1、抽风机二7、抽风机三12和抽风机四22,干燥系统包括干燥器一6,干燥器二11,冷凝器2和蒸发器20。另外,在第一级烤房3和第二级烤房8之间以及第二级烤房8与第三级烤房13之间设有仅可供烘烤架转运通过的卷帘门,从图中可以看到,卷帘门包括卷帘门一4和卷帘门二9。每个卷帘门设有可减少烤房中的热量通过卷帘门散失的保温门帘,其中卷帘门一4设有保温门帘一5,卷帘门二9设有保温门帘二10。如图1所示,本发明的烟草烘烤过程是这样的:首先第一阶段,烟草是在第一级烤房3中的烘烤架上进行烘烤,这时卷帘门一4、卷帘门二9、保温门帘一5和保温门帘二10都是关闭的。新空气从第三级烤房13的尾部下端通过新空气层17进入,热泵机组室下部的抽风机四22将新空气直接抽入热泵机组室,并通过蒸发器20进行蒸发加热,蒸发产生的水分从滤水口21向下流出。蒸发加热后的热空气在压缩机23的压缩和抽风机一1的作用下向上运动,并通过冷凝器2初步处理后进入第一级烤房3中的烘烤架上方开始进行第一阶段的烘烤。热空气吸收烟草烘烤散发的水分后含水量增加,气温降低,比重增大,从而下沉,从底部的气口进入余热空气层二19中,并通过连通管道进入最底层的余热空气层一15中。第一阶段烘烤完成后,卷帘门一4和保温门帘一5打开,烘烤架通过轨道转运到第二级烤房8中,卷帘门一4和保温门帘一5再次关闭。这时留在第一级烤房3底部的余热空气层一15中的余热空气受到抽风机二7的抽吸,通过保温管道二18进入第二级烤房8中,经过干燥器一6处理后对第二级烤房8中的烘烤架上的烟叶进行烘烤,然后向下再次进入余热空气层一15中。依次地,第二阶段烘烤完毕后,卷帘门二9和保温门帘二10打开,烘烤架再次通过轨道转运至第三级烤房13中,卷帘门二9和保温门帘二10关闭,在第二级烤房8中底部的余热空气层一15中的余热空气受到抽风机三12的抽吸进入第三级烤房13中,经干燥器二11处理后对第三级烤房13中的烟草进行烘烤,然后再次进入余热空气层一15中,最后通过进风口14处的进气口进入新空气层17中与新空气一起进入到下一个循环。当然,以上只是本发明的具体应用范例,本发明还有其他的实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明所要求的保护范围之内。