多級(jí)連續(xù)滾筒式糧食烘干機(jī)的研發(fā)

馬保聰+田相克+莊少林

【摘 要】針對(duì)現(xiàn)有部分糧食烘干機(jī)結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)存在問題，且不能適合農(nóng)機(jī)大戶、種糧大戶及村組使用的中小型烘干機(jī)械的需求，借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有糧食烘干機(jī)的研究成果，結(jié)合項(xiàng)目單位生產(chǎn)茶葉烘干機(jī)械的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和糧食干燥的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了一款多級(jí)滾筒連續(xù)式糧食烘干機(jī)，并對(duì)該糧食烘干機(jī)的樣機(jī)進(jìn)行試制和試驗(yàn)，通過對(duì)樣機(jī)試驗(yàn)，驗(yàn)證了方案的可行性和需要改進(jìn)之處。該產(chǎn)品的推廣不僅給企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，還具有良好的社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】糧食烘干機(jī)；多級(jí)；滾筒式；連續(xù)式

中國(guó)是全球最大的糧食生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因氣候原因，糧食來不及曬干或未達(dá)到安全水分儲(chǔ)存而造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食高達(dá)5%左右，若按國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的2014年全國(guó)糧食總產(chǎn)量60709.9萬噸計(jì)算[1]，相當(dāng)于每年損失3000多萬噸糧食，其中山東省每年大約損失200多萬噸。糧食干燥問題越來越突出，干燥機(jī)的發(fā)展?jié)撛谑袌?chǎng)很大。目前我國(guó)烘干機(jī)技術(shù)和設(shè)備整體水平與世界烘干技術(shù)比較發(fā)達(dá)的丹麥、日本、美國(guó)、加拿大等國(guó)相比，仍處在中低檔水平。我國(guó)烘干機(jī)種類較多，糧庫(kù)根據(jù)自身情況選擇不一，大型糧庫(kù)主要選擇產(chǎn)量大、烘后品質(zhì)較好的烘干機(jī)，但造價(jià)相對(duì)較高，對(duì)于適合農(nóng)機(jī)大戶、種糧大戶及村組使用的中小型烘干機(jī)械比較缺乏。該項(xiàng)目是針對(duì)上述需求而開發(fā)的一款小型糧食烘干設(shè)備，該設(shè)備順應(yīng)糧食干燥高品質(zhì)、低能耗、損失少、綠色、保鮮烘干的設(shè)計(jì)理念[2]。

1 烘干機(jī)主要結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 烘干機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

本機(jī)由底座、熱風(fēng)爐、引鳳風(fēng)道、引風(fēng)風(fēng)機(jī)、三個(gè)烘干滾筒、烘干滾筒外殼、兩個(gè)緩蘇滾筒，強(qiáng)制排濕除塵裝置、附屬設(shè)施有滾筒支重滾輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、三角帶、糧食喂入裝置、輸出裝置、灌裝設(shè)備及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成，如圖1所示。

烘干滾筒桶身由帶圓孔的不銹鋼板卷制而成，滾筒外均設(shè)有外殼，使烘干滾筒與外殼之間形成一個(gè)相對(duì)的密閉空間，外殼頂部均設(shè)強(qiáng)制排濕除塵裝置；緩蘇滾筒分別位于1級(jí)烘干滾筒與2級(jí)烘干滾筒、2級(jí)烘干滾筒與3級(jí)烘干筒之間，緩蘇滾筒桶身是由帶長(zhǎng)孔眼的不銹鋼板卷制而成，長(zhǎng)孔縱向與滾筒軸線方向一致，桶身外，沿軸線方向均勻設(shè)計(jì)6個(gè)兜風(fēng)板，兜風(fēng)板的設(shè)計(jì)角度沿切線方向且與緩蘇滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)方向一致，兜風(fēng)板兩端加固定；烘干滾筒、緩蘇滾筒內(nèi)均涉及導(dǎo)流板；烘干滾筒外殼、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及緩蘇滾筒支重輪底座均安裝在底座上，烘干滾筒由支撐架、滾輪支撐固定烘干滾筒外殼上。

1.2 烘干機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該機(jī)能夠用于烘干小麥、玉米、稻谷等主要糧食作物，也可用于烘干花生、大豆、瓜子等油料作物，同時(shí)也可烘干茶葉、金銀花、人參葉、銀杏葉、牛蒡等經(jīng)濟(jì)作物。主要特點(diǎn)如下：

①多級(jí)、連續(xù)烘干、緩蘇有利于保證烘干質(zhì)量；

②針對(duì)烘干不同的糧食品種及干濕程度，滾筒轉(zhuǎn)速、熱風(fēng)量、熱風(fēng)溫度均可調(diào)整，同時(shí)滾筒可組合使用，以利于節(jié)省能源；

③緩蘇滾筒筒體外設(shè)6個(gè)兜風(fēng)板，能夠強(qiáng)制引鳳，以利于糧食冷卻緩蘇，保證烘干效果；

④滾筒內(nèi)導(dǎo)流板既有導(dǎo)流作用，又有拌合作用，使熱冷風(fēng)能夠與糧食充分接觸，熱交換快，水分布均勻度低；

⑤烘干滾筒外設(shè)有外殼，使烘干滾筒與外殼之間形成一個(gè)相對(duì)密閉的空間，有利于烘干溫度的保持和氣體的交換；

⑥強(qiáng)制排濕除塵裝置有利于迅速排出濕氣和灰塵。

2 烘干機(jī)工作原理

在電機(jī)、傳動(dòng)三角帶的作用下，烘干滾筒、緩蘇滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)，熱風(fēng)爐熱風(fēng)在引風(fēng)機(jī)的作用下，分別引入三個(gè)烘干滾筒，熱風(fēng)經(jīng)烘干滾筒筒體圓孔進(jìn)入滾筒內(nèi)，待烘干的糧食在喂入輸送裝置的作用下，進(jìn)入第一級(jí)烘干滾筒，在烘干滾筒導(dǎo)流板的作用下，糧食被拋灑起來，使被烘干的糧食與熱風(fēng)充分拌合，濕氣、灰塵經(jīng)保溫層頂部的排濕除塵裝置強(qiáng)制排出機(jī)體外，糧食經(jīng)第一級(jí)烘干后在導(dǎo)流板的作用下進(jìn)入第一級(jí)緩蘇滾筒，緩蘇滾筒外沒有外層，暴露在空中，緩蘇筒運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速比烘干筒快，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兜風(fēng)板將外界的冷空氣經(jīng)緩蘇筒筒體上的長(zhǎng)條孔強(qiáng)制壓入緩蘇筒內(nèi)，在緩蘇滾筒導(dǎo)流板的作用下，與緩蘇筒內(nèi)的糧食充分拌合，以此來降低糧食的表面溫度，使糧食內(nèi)部水分得到一個(gè)相對(duì)理想的交換時(shí)間，第一級(jí)緩蘇筒后的糧食在導(dǎo)流板的作用下進(jìn)入第二級(jí)烘干滾筒，以此類推，經(jīng)第三級(jí)烘干滾筒烘干后的糧食，就可基本達(dá)到貯藏標(biāo)準(zhǔn)，如不符合儲(chǔ)藏要求，可通過電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整引風(fēng)量、熱風(fēng)溫度及滾筒轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到貯藏條件。烘干后達(dá)到貯藏標(biāo)準(zhǔn)的糧食經(jīng)輸送裝置輸入灌裝設(shè)備，進(jìn)行灌裝。

3 主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

該款小型糧食烘干機(jī)主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)如下：

①日處理量：50t-80t/d；

②降水幅度：3%-8%；

③干燥機(jī)破碎率増值：≤0.3%；

④爆腰率增值：≤1%；

⑤單位熱耗： 2000kJ/kgH20；

⑥水分不均勻度：≤2%。

4 烘干機(jī)樣機(jī)性能試驗(yàn)和檢測(cè)

項(xiàng)目組依據(jù)《連續(xù)式糧食烘干機(jī)》（GB/T16714-2007）和《糧食干燥機(jī)試驗(yàn)方法》（GB/T6970-2007）等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就小麥進(jìn)行了烘干試驗(yàn)測(cè)試。

4.1 試驗(yàn)的方法和步驟

4.1.1 樣機(jī)試驗(yàn)

分別進(jìn)行材質(zhì)試驗(yàn)、動(dòng)平衡試驗(yàn)和部件或結(jié)構(gòu)使用可靠性試驗(yàn)。材質(zhì)試驗(yàn)在采購(gòu)環(huán)節(jié)由原材料供應(yīng)商根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出具質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，或者由原材料生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品合格證明文件，本產(chǎn)品屬于非標(biāo)產(chǎn)品，進(jìn)廠材質(zhì)檢驗(yàn)在原材料隨帶合格證明文件的前提下忽略。動(dòng)平衡試驗(yàn)在動(dòng)平衡試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，滾筒由支架及支架兩端的張緊裝置把滾筒支起（張緊裝置中心位置有軸承），使?jié)L筒能夠在調(diào)速電動(dòng)機(jī)的作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，試驗(yàn)轉(zhuǎn)速最高100N/min，每個(gè)滾筒試驗(yàn)次數(shù)多次，根據(jù)試驗(yàn)效果，在滾筒圓周上相應(yīng)位置及時(shí)增減材料，以達(dá)到整個(gè)滾筒相對(duì)平衡。

主要工作部件可靠性試驗(yàn)，主要試驗(yàn)滾筒內(nèi)導(dǎo)流板的夾角和高度，看是否滿足設(shè)計(jì)要求，另外試驗(yàn)滾筒的材質(zhì)厚度和強(qiáng)度是否能夠承載糧食裝填后的強(qiáng)度，經(jīng)試驗(yàn)滾筒采用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)304不銹鋼沖孔板，孔徑2mm，板材厚度3mm。

4.1.2 性能試驗(yàn)

分別進(jìn)行烘干能力測(cè)定、降水幅度參數(shù)測(cè)定、破碎率、爆腰率、水分布均勻度參數(shù)測(cè)定及單位熱耗參數(shù)測(cè)定。性能試驗(yàn)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)就該烘干機(jī)設(shè)計(jì)主要用途烘干小麥、玉米、稻谷分別進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)糧食總重量達(dá)到180余噸，試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到8天，總試驗(yàn)有效時(shí)間超過185h，故障時(shí)間小于120min，機(jī)器保養(yǎng)時(shí)間約300min左右，除電氣系統(tǒng)個(gè)別情況下因電器配件質(zhì)量原因?qū)е鹿收贤猓渌收匣究珊雎浴?/p>

4.2 試驗(yàn)結(jié)果匯總及分析

4.2.1 試驗(yàn)結(jié)果匯總（表1）

4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1）烘干降水效果

我們?cè)囼?yàn)設(shè)定進(jìn)機(jī)熱風(fēng)溫度分別為85℃、95℃、80℃，降水幅度分別為5.4、12、4.2，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能夠達(dá)到安全儲(chǔ)藏水分。但如果原糧水分比較高的情況下，難以一次性達(dá)到安全貯藏水分。

2）烘干除雜效果

由于我們?cè)O(shè)計(jì)的烘干機(jī)結(jié)構(gòu)，糧食里面的小砂子、蟲卵、草種等可經(jīng)過滾筒篩網(wǎng)進(jìn)入雜余回收裝置，碎草穎糠經(jīng)機(jī)器尾部的清選裝置在負(fù)壓的作用下吹出機(jī)體外，故糧食的清選效果很好，含雜率很低，試驗(yàn)結(jié)果為0.7%、0.5%、0.6%。

3）烘干質(zhì)量評(píng)價(jià)

糧食烘干后干燥不均勻度、破碎率增加值、下麥濕面筋降低值、稻谷重度裂紋、玉米熱損粒、玉米裂紋率增加值等參數(shù)完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，糧食的色澤、氣味均正常。

5 結(jié)束語(yǔ)

按照山東省農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)（合同）書深入開展各項(xiàng)研究，一款滾筒式糧食烘干機(jī)已研制成功，各項(xiàng)參數(shù)、性能指標(biāo)等符合申報(bào)書的要求，本產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展空間和市場(chǎng)前景。這款滾筒式糧食烘干機(jī)存在主要問題是自動(dòng)化程度較低，溫度和適度的控制參數(shù)精度不高，在以后的生產(chǎn)中需要加以改進(jìn)，增加先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)溫度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)智能控制，提高烘干質(zhì)量和效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.國(guó)家統(tǒng)計(jì)局關(guān)于2014 年糧食產(chǎn)量的公告[EB/OL].（2014-12-04）[2015-02-02].http：//www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201412/t20141204_648275.html.

[2]郭桂霞，張來林.連續(xù)和批次循環(huán)小型糧食烘干機(jī)的研發(fā)[J].糧食與飼料工業(yè)，2015（8）：14-21.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]