蚕沙低臭高效烘干系统的制作方法

本发明属于物料烘干及废气处理，更具体地说，本发明涉及一种蚕沙低臭高效烘干系统。

背景技术：

1、蚕沙是蚕桑养殖过程中的主要副产物，含水量高且含有未消化完全的桑叶残渣及蚕的代谢物，堆积状态下极易发热变质，需及时进行干燥处理以便储存或后续利用。现行烘干方式多采用静态摊晾或简单的热风穿流干燥，但由于鲜蚕沙湿黏、纤维短且含糖量较高，在受热过程中颗粒间极易相互粘连，形成大小不一的硬块。结块发生后，料层内部的热风通道被阻断，水汽无法顺畅逸出，造成表层过度干燥而内部仍保持高湿，整批物料的终含水率极不均匀。为打破结块，往往需要人工频繁翻动物料，劳动强度大且容易破坏颗粒完整性，细碎化严重。

2、蚕沙在升温干燥时释放出的气体带有强烈的刺激性异味，常规烘干设备通常将这些废气直接排入大气或仅经过简单收集后排放，对作业场所及周边环境造成明显气味侵扰。若采用封闭式热风循环虽能减轻外溢，又会因湿气累积导致干燥效率下降，如何在兼顾排湿的同时控制臭气外排，成为设计上的一个矛盾点。

3、在气流组织方面，单点或单层送风的方式难以适应蚕沙在烘干过程中从上到下逐步失水的特性。不同高度层的物料所处的干燥阶段不同，对风温、风量的需求存在差异，统一送风参数易出现下层过干、上层仍湿，或下层热量不足、上层排湿不及时的问题，影响整体产能和干品品质。

4、此外，烘干终点的判断多依赖操作者的经验，依据手感或固定时长决定是否出料。缺乏对物料含水率的在线反馈，既容易因干燥不足而导致储存期霉变，也容易因过度烘干而浪费能源、产生过多粉末。虽然已有接触式含水率检测手段可用于在线测量，但在高湿、高黏的蚕沙环境中，检测探头表面黏附物料的问题较为突出，影响读数的持续准确性，使得基于实时含水率的自动控温控风难以可靠实现。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明提供一种蚕沙低臭高效烘干系统，其能够在多层薄层透气承载网架持续微幅振动的作用下破坏蚕沙颗粒间的粘连，防止料层结块，维持热风穿流通道畅通；利用按比例分配的三级进风与顶部定向排风，利用各层物料在不同干燥阶段的需风差异，使层间干燥进程趋于一致；同时将排风先经气气板式热交换器回收余热再送入异味复合吸附模块处理，兼顾排湿、节能与低臭排放；通过探针式含水率传感器与双路温度传感器的联动控制，在线判断烘干终点，减少过度干燥与干燥不足，提高干品均匀性和系统热效率。

3、本发明提供一种蚕沙低臭高效烘干系统，其包括：

4、烘干仓体，其侧壁和顶部设有保温层；

5、多层薄层透气承载网架，各层薄层透气承载网架之间通过刚性连接件相互固定形成整体，整体通过弹性支撑件与烘干仓体的内壁连接，薄层透气承载网架上用于人工铺放蚕沙；

6、振动防结块组件，包括两台振动电机，两台振动电机对称安装于最下层薄层透气承载网架的底部两侧；

7、分级补给定向风路系统，包括三层分级进风口、顶部定向排风口、单向阀、气气板式热交换器以及热风发生装置，三层分级进风口沿烘干仓体的下部、中部以及上部依次分布，下部进风口设置于最下层薄层透气承载网架的下方，中部进风口设置于多层薄层透气承载网架的中间层薄层透气承载网架的下方，上部进风口设置于最上层薄层透气承载网架的下方，三层分级进风口对应下部、中部、上部的新风补给比例为3:2:1，该比例通过设置在三层分级进风口的总进风端的风量分配阀实现，顶部定向排风口设置于烘干仓体的顶部，顶部定向排风口排风经单向阀进入气气板式热交换器放热，新风经气气板式热交换器预热后由热风发生装置加热送入三层分级进风口的总进风端；

8、异味复合吸附模块，连接于气气板式热交换器的排风通道出口端，采用活性炭以及桑叶纤维复合滤网；

9、含水率温度双联动智能温控系统，包括含水率传感器、双路温度传感器以及温控控制器，温控控制器分别与含水率传感器、双路温度传感器以及热风发生装置电连接。

10、本发明的系统的蚕沙可以由人工均匀铺放在多层薄层透气承载网架上，各层网架通过刚性连接件固定为一个整体，再经弹性支撑件装设于烘干仓体内。两台振动电机对称安装于最下层网架底部，带动整个网架组做持续微幅振动，使湿黏的蚕沙颗粒不易相互粘结，热风穿流缝隙得以保持。热风发生装置产生的热风经总进风端的风量分配阀，按下部、中部、上部 3∶2∶1 的比例分配给三层分级进风口，从对应的网架下方送入料层。该递减比例可对不同干燥阶段的各层物料实现风量补给，使各层获得适配的穿层风速，蒸发出的水汽随上升气流带向仓顶。顶部定向排风口将湿热气体导入气气板式热交换器放热，用以预热新进入的冷风，降温后的排风继续流过活性炭与桑叶纤维复合滤网，去除臭气成分后排放。含水率传感器与双路温度传感器的信号送入温控控制器，联动调节热风发生装置的输出，当最上层物料含水率达到设定值时停止烘干。这样在连续烘干过程中同时抑制了结块，均衡了层间干燥程度，降低了臭气外逸，并利用了排风余热。

11、优选的是，振动电机的振动频率为15hz至30hz，振幅为0.5mm至2.0mm；所述含水率传感器为探针式传感器，通过支架固定于最上层薄层透气承载网架的上表面，插入该层蚕沙内部，以最上层物料状态作为烘干终点判断依据；双路温度传感器分别安装于三层分级进风口的总进风端以及烘干仓体内部最上层蚕沙层上方10cm至20cm处，用于联动控制热风输出。

12、本发明振动电机以15hz至30hz的频率和0.5mm至2.0mm的振幅运行，带动多层网架组持续做小幅度高频振动，使蚕沙颗粒间难以形成稳定的粘连，料层始终保持松散透气。用于含水率检测的探针通过支架固定于最上层网架的上表面并插入该层蚕沙内部，实时感知最上层物料的含水状态。由于最上层位于风路末端，最后完成干燥，以其含水率作为烘干终点的判断依据，能够反映整批物料是否达到目标干度。两路温度传感器分别安装在总进风端和最上层蚕沙层上方10cm至20cm处，二者测得的温度差值随物料逐渐干燥而规律变化，温控控制器依据这一温差信号联动调节热风发生装置的输出热量与风量，使供热与物料实际的脱湿需求相匹配。

13、优选的是，含水率温度双联动智能温控系统还包括脉冲加热自清洁模块，所述脉冲加热自清洁模块包括嵌入安装于含水率传感器探针内部的微型电热丝，以及设置于温控控制器中的定时触发单元；所述微型电热丝通过绝缘导热层与探针外表面接触，所述定时触发单元按照预设的时间间隔向微型电热丝输出持续0.1秒至0.5秒的脉冲电流，使探针表面温度瞬时升高至70℃至90℃，随后在自然冷却和振动电机产生的振动共同作用下使附着层剥落；所述定时触发单元输出脉冲电流时，温控控制器自动暂停含水率传感器的检测信号采集；待脉冲结束且探针自然冷却至烘干仓内温度后，温控控制器恢复正常采集。

14、本发明含水率传感器探针内部嵌有微型电热丝，并通过绝缘导热层与探针外表面保持热传导连接。温控控制器中的定时触发单元按预设时间间隔向电热丝输出持续0.1秒至0.5秒的脉冲电流，探针表面温度因此瞬时升至70℃至90℃。附着在探针表面的污物薄层在急剧受热时失去水分并产生热应力开裂，该温度低于蚕沙有机质的焦化温度，仅使附着层失水脆化而不会产生焦糊异味；随后在探针自然冷却收缩以及网架振动电机持续传来的微幅机械振动的共同作用下，从探针表面剥落。在脉冲加热及后续冷却期间，温控控制器暂停含水率检测信号的采集，待探针温度回落至仓内温度水平后恢复正常测量，从而避免因探针自热和表面污物干焦而引入的含水率读数失真。在烘干后期仓内温度较高的情况下，脉冲加热带来的温升幅度虽有所减小，但配合振动电机持续传递的机械剥离作用，仍可有效去除探针表面的大部分附着物。

15、优选的是，温控控制器还配置有气流沉降自清洁程序，该气流沉降自清洁程序按照预设的时间间隔触发，每次触发时，温控控制器向热风发生装置输出降速指令，使热风发生装置的风机转速在5秒至10秒内降低至额定转速的10%至20%，并在该低转速下维持5秒至30秒；在该气流沉降自清洁程序执行期间，振动电机的运行状态保持不变，降速期间暂停含水率传感器的检测信号采集，温控控制器暂停基于双路温度传感器的联动控制，加热功率切换至降功率保护模式，由气流沉降自清洁程序独立控制，仅保留总进风端温度传感器信号用于超温保护；低转速维持结束后，温控控制器恢复热风发生装置的额定转速以及含水率传感器的正常采集，并恢复基于双路温度传感器的联动控制；所述预设的时间间隔为10分钟至30分钟。

16、温控控制器中预设的气流沉降自清洁程序每隔10分钟至30分钟自动触发一次。触发时，控制器向热风发生装置发出指令，使风机转速在5秒至10秒内逐步降至额定转速的10％至20％。风速的骤然减弱使得原本悬浮在料层上方和网架孔隙间的细小粉尘与碎屑失去上升气流的托举力，在自身重力作用下沉降回落至料层表面或网架下方，从而减轻这些微粒在仓内循环气流中反复扬起并粘附于风道壁面和网架丝径上的趋势。在降速期间，振动电机持续运行，网架仍保持微幅振动，有助于已沉降的物料重新分散平铺。与此同时，控制器暂停含水率传感器的信号采集和基于双路温度传感器的联动调节，避免仓内温场短时波动通过物料传导引入检测数值漂移；加热功率改由该自清洁程序独立控制，仅保留总进风端温度信号用于超温保护，防止因气流骤降导致局部过热。待低转速维持时段结束，风机恢复至额定转速，含水率检测与正常的温度联动控制随即恢复正常。

17、优选的是，热风发生装置包括风机和加热器，所述温控控制器还连接至加热器的功率控制端；所述气流沉降自清洁程序在触发时，温控控制器向热风发生装置同时输出降速指令和降热指令，其中降热指令使加热器的功率在风机降速期间降低至额定功率的10%至20%或完全关闭；并且在风机转速恢复前2秒至5秒，温控控制器先向加热器输出预热指令，使加热器功率恢复至降速前的水平，然后再向风机输出升速指令，恢复额定转速。

18、优选的是，所述温控控制器还配置有振动自适应调节模块，所述振动自适应调节模块通过变频控制器连接两台振动电机，能调节振动频率与相位角差，初始相位角差为0°；所述振动自适应调节模块分别与双路温度传感器和振动电机的变频控制端电连接；所述振动自适应调节模块实时计算双路温度传感器中总进风端温度减去蚕沙层上方温度的温差值，并在气流沉降自清洁程序未执行时，根据温差值的变化率按以下规则调节振动电机的振动频率：

19、当温差值的上升速率超过第一预设阈值时，振动自适应调节模块将振动频率降低至15hz至20hz，同时保持振幅不变；

20、当温差值的下降速率超过第二预设阈值时，振动自适应调节模块将振动频率升高至25hz至30hz，同时保持振幅不变；

21、当温差值的上升速率未超过第一预设阈值且下降速率未超过第二预设阈值时，振动频率维持当前值；

22、所述第一预设阈值为温差上升速率的阈值，取值范围为0.5℃/min至2.0℃/min；所述第二预设阈值为温差下降速率的阈值，取值范围为0.5℃/min至2.0℃/min。

23、振动自适应调节模块通过变频控制器与两台振动电机相连，能够独立调整振动频率，初始相位角差设定为0°。在气流沉降自清洁程序未执行的正常烘干阶段，该模块持续接收总进风端温度传感器和蚕沙层上方温度传感器的信号，实时计算两者温差值。当蚕沙含水率仍高、蒸发剧烈时，料层上方温度上升较慢，进风与料层间的温差会呈加速扩大趋势；一旦温差上升速率超过第一预设阈值，表明物料处于高湿高粘阶段，高频振动易击碎软质颗粒产生细粉、堵塞网孔加剧风阻。此时模块自动将振动频率调低至15hz至20hz，振幅保持不变，以相对平缓的振动维持颗粒间的分离状态，减少细粉生成，避免网孔堵塞导致热风穿流受阻。随着干燥推进，蒸发吸热减弱，料层上方温度快速趋近进风温度，温差下降速率一旦超过第二预设阈值，则提示物料已趋于干燥、透气性良好，模块随即将振动频率调高至25hz至30hz，同样保持振幅不变。较高频率的振动可增强颗粒的均匀翻动，加速残余水分逸出，防止局部过热，提高整批干品的含水率均一性。当温差变化率处于两个阈值之间时，表明干燥进程平稳，振动频率维持当前值不变，使振动强度始终与物料实时状态相匹配。

24、优选的是，所述温控控制器还配置有脉冲加热干扰抑制模块，该脉冲加热干扰抑制模块在脉冲加热自清洁模块启动的同时触发，并在脉冲加热结束后持续5秒至10秒；

25、在脉冲加热干扰抑制模块的持续时间内，温控控制器暂停读取蚕沙层上方温度传感器的信号，停止基于双路温度传感器的联动控制，并维持热风发生装置当前的加热功率不变，仅保留总进风端温度传感器信号用于超温保护；同时，温控控制器屏蔽振动自适应调节模块的实时温差调节功能，振动频率维持当前值不变，并禁止执行将两台振动电机的相位角差从0°切换至180°的操作；

26、若在脉冲加热干扰抑制模块持续时间内，所述气流沉降自清洁程序被触发，则上述功率维持状态及屏蔽状态立即中止，温控控制器转而执行所述降热指令，并遵守气流沉降自清洁程序关于暂停和恢复含水率传感器采集的规则；待当前气流沉降自清洁程序完全结束后，若被中断的脉冲加热干扰抑制模块的持续时间尚有剩余，则温控控制器立即重新启动脉冲加热干扰抑制模块，完成剩余的持续时间；

27、若在所述气流沉降自清洁程序执行期间，所述脉冲加热自清洁模块的定时触发单元到达预设触发时刻，则温控控制器暂不触发该次脉冲加热自清洁，待当前气流沉降自清洁程序完全结束、风机转速恢复至额定值后，立即执行一次脉冲加热自清洁，该次脉冲加热自清洁的执行方式、配套的脉冲加热干扰抑制模块触发、含水率传感器检测信号采集的暂停与恢复、探针自然冷却条件，均与定时触发单元所触发的脉冲加热自清洁相同；

28、含水率传感器的检测信号采集，在脉冲加热干扰抑制模块持续时间结束且探针已自然冷却至烘干仓内温度后恢复正常；待脉冲加热干扰抑制模块的持续时间结束后，且探针已自然冷却至烘干仓内温度，若未与气流沉降自清洁程序冲突，温控控制器恢复读取蚕沙层上方温度传感器的信号，恢复基于双路温度传感器的联动控制，并解除振动自适应调节模块实时温差调节功能的屏蔽。

29、本发明的脉冲加热干扰抑制模块用于在探针脉冲加热自清洁及后续温度场恢复的短暂时间内，临时冻结相关控制回路，避免探针局部高温扩散引发的温度检测失真、温控回路误调以及振动调节逻辑紊乱，是脉冲加热自清洁功能的配套保障逻辑。

30、优选的是，所述振动自适应调节模块还配置有网架自清洁模式，该网架自清洁模式由温控控制器每隔预设的自清洁时间间隔自动触发；该网架自清洁模式仅在气流沉降自清洁程序未执行、振动自适应调节模块的实时温差调节功能未被屏蔽、且脉冲加热干扰抑制模块未处于活动状态时被允许启动；若预设的自清洁时间间隔到达时，网架自清洁模式因上述任一条件不满足而未启动，则待所有条件均满足后立即执行一次；

31、网架自清洁模式启动后执行以下操作：振动自适应调节模块通过变频控制器将两台振动电机的相位角差从0°切换至180°，使薄层透气承载网架产生水平方向的往复搓动振动，持续5秒至10秒，然后恢复相位角差至0°；在网架自清洁模式运行期间，振动自适应调节模块的实时温差调节功能暂时屏蔽，振动频率维持当前值不变，振幅保持0.5mm至2.0mm；

32、若在网架自清洁模式运行期间，所述气流沉降自清洁程序被触发，则振动自适应调节模块立即中止网架自清洁模式，将相位角差恢复至0°，待气流沉降自清洁程序结束后，若此时脉冲加热干扰抑制模块未处于活动状态，则立即重新执行网架自清洁模式的剩余时长；若脉冲加热干扰抑制模块正处于活动状态，则等待该模块结束后立即重新执行；

33、若在网架自清洁模式运行期间，所述脉冲加热自清洁模块被触发，则振动自适应调节模块立即中止网架自清洁模式，将相位角差恢复至0°，并允许脉冲加热自清洁模块正常执行；待脉冲加热自清洁及其干扰抑制模块全部执行完毕后，立即重新执行网架自清洁模式的剩余时长。

34、本发明振动自适应调节模块内置的网架自清洁模式由温控控制器按预设的时间间隔自动调度。该模式仅在气流沉降自清洁程序未执行、实时温差调节功能未被屏蔽且脉冲加热干扰抑制模块未处于活动状态时才被允许启动；若定时到达时任一条件不满足，则推迟至所有条件均满足后立即执行一次。启动后，变频控制器将两台振动电机的相位角差从0°切换至180°，使原本同向同步的振动转变为水平方向的往复搓动，带动整个薄层透气承载网架组产生推拉式错动，持续5秒至10秒后恢复相位角差至0°。这种运动方式有助于将粘附在网丝表面和嵌在网孔中的残留物料及粉尘振落，恢复网架透气性。自清洁持续期间，实时温差调节功能被暂时屏蔽，振动频率维持当前值不变，振幅保持在0.5mm至2.0mm。若运行过程中气流沉降自清洁程序被触发，则立即中止网架自清洁并将相位角差恢复至0°，待气流沉降程序结束后，若脉冲加热干扰抑制模块未处于活动状态，则立即继续执行剩余时长；若该模块正处于活动状态，则等候其结束后立即继续执行。若脉冲加热自清洁模块被触发，同样立即中止网架自清洁并恢复相位角差，允许脉冲加热自清洁及其干扰抑制模块完整执行，待全部过程完成后立即继续网架自清洁的剩余时长。

35、本发明至少包括以下有益效果：

36、该烘干系统通过对多层薄层透气承载网架施加持续微幅振动，使湿黏蚕沙在干燥过程中保持松散通透，热风能够均匀穿流各料层，有效克服了物料结块导致的干燥不均和人工频繁翻动的缺陷。分级补给风路系统采用下多上少的比例差异化供给热风，利于减小上下层物料的干燥进程差异。排风先经气气板式热交换器回收余热用于预热新进冷风，再经异味复合吸附模块净化后排放，既降低了系统热耗，又控制了作业场所及周边环境的气味影响。采用探针式含水率传感器监测最上层物料含水率，并结合双路温度传感器实现热风输出的联动控制；设置脉冲加热自清洁模块和气流沉降自清洁程序，分别对含水率传感器探针和薄层透气承载网架进行定时清洁，并通过脉冲加热干扰抑制模块、各程序间的互斥与中断恢复规则，保证清洁过程不影响烘干控制的稳定性与连续性。

37、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。