谷物烘干機的合理操作與烘干質量提升途徑

佟 童，韓長生，姜 巖，許才花

(黑龍江省農業(yè)機械工程科學研究院 佳木斯分院，黑龍江 佳木斯 154000)

0 引言

隨著農業(yè)生產全程機械化理念的推廣，農業(yè)機械化的應用重點逐漸由產前、產中機械化向著全程機械化方向邁進，這有效促進了糧食處理和深加工設備的應用。谷物烘干機是糧食產出后進行干燥處理的重要設備，隨著農用糧食收獲機的廣泛普及，糧食的收獲效率明顯提升，短時間內可產出傳統(tǒng)生產幾倍甚至十幾倍的糧食，為更好地進行糧食貯存，應促進谷物烘干機得到更廣泛的普及。順應市場要求，我國近年來加強了對谷物烘干機的研發(fā)與技術推廣，谷物烘干機使用量也連續(xù)增長，截至2020年底，我國農業(yè)生產中谷物烘干機保有量已達到13.62萬臺(套)，對于保障糧食安全存儲意義重大。但與此同時，由于谷物烘干機在我國農業(yè)生產中的應用和普及時間較短，其在使用過程中仍存在操作不合理，烘干質量不達標等問題，需進一步提高谷物烘干機的使用操作能力。

1 谷物烘干機的應用前景

谷物烘干機在國際上的應用和研究起始于20世紀40年代，現(xiàn)階段如日本、美國等國家的糧食機械化烘干率已達90%以上，而我國對于谷物烘干機的技術引進和研究起始于20世紀70年代，經(jīng)過近50年的發(fā)展，我國谷物烘干機生產能力得到了明顯提升，在實現(xiàn)自動化的同時實現(xiàn)了高效、節(jié)能等要求，并使谷物烘干機技術和相關產品向著大功率、高性能方向升級。受到高效率農業(yè)生產的影響，我國農民對于機械化替代傳統(tǒng)生產模式已經(jīng)逐漸認可，這為谷物烘干機推廣造就了良好市場，隨著農業(yè)生產能力的提升，傳統(tǒng)人工晾曬和小規(guī)模烘干的方式逐漸不適用于現(xiàn)代化生產，農民自行烘干糧食存在設施簡陋、技術不規(guī)范、烘干質量不達標等問題，不合理的烘干方式可能造成8%～10%的糧食損失。近年來，隨著國家及地方紛紛將谷物烘干機納入財政補貼的范圍，谷物烘干機的普及速度得到了快速提升，其應用優(yōu)勢也得到了凸顯。圖1所示為我國中聯(lián)重科生產的DC1000(5HXG-100)型橫流式谷物烘干機，可以實現(xiàn)最大10萬t稻谷的高效烘干[1]。

圖1 中聯(lián)重科DC1000(5HXG-100)谷物烘干機

利用谷物烘干機進行烘干作業(yè)具有以下優(yōu)勢：1)相對于傳統(tǒng)晾曬自然干燥，谷物烘干機干燥質量更高，更能保證烘干后的谷物達到最佳貯藏含水率，有效降低貯藏過程中因發(fā)熱、發(fā)霉等造成的糧食損失；2)有利于提高工作效率。自然晾曬周期長，耗費人力物力很大，而通過谷物烘干機進行烘干，能有效減輕勞動強度，并保證快速完成烘干任務，避免了糧食堆積造成的損失，且節(jié)約場地，有效改善勞動條件；3)不受自然條件的影響，無論天氣如何，均能完成糧食烘干任務。

2 谷物烘干機的種類與特點

近年來，我國的谷物烘干機逐漸由傳統(tǒng)的中小型設備向中大型設備及超大型設備發(fā)展，谷物烘干機的質量、使用壽命、經(jīng)濟性、可靠性、自動化及智能化程度都明顯提高?，F(xiàn)階段，我國應用較多的谷物烘干機主要包括混流式、順流式、橫流式三種，部分廠家還生產了逆流式及復合式谷物烘干機[2]。

2.1 混流烘干機

混流烘干機是我國現(xiàn)階段應用較多的烘干機產品，其特點是熱風從三角或五角盒中以交錯的方式向烘干機內吹送，其結構較為復雜，但對于糧食的烘干均勻性好，能耗較低，不僅能用于大部分糧食作物的烘干，還能用于種子烘干。

2.2 順流烘干機

順流烘干機是指熱風流動方向與糧食運行方向一致，烘干過程所需風量較大，熱風需加熱溫度較高，通常在200～250 ℃，烘干效率高，適用于含水量較大的農作物。但對于糧食厚度大的情況烘干質量較差。

2.3 橫流烘干機

橫流烘干機在我國應用時間較長，其技術較為先進，該機型以方塔型篩孔式為主，用于替代傳統(tǒng)的圓柱塔層結構，該產品具有快速裝配、低成本的優(yōu)勢，在我國谷物烘干機產品中銷量較高。但其烘干效率與烘干均勻性相對較弱，對于含水量偏高的糧食適用性不強[3]。

3 操作注意事項

3.1 合理選型

谷物烘干機的選型受多種因素影響，應結合地區(qū)農業(yè)生產規(guī)模、糧食品種、經(jīng)濟狀況等進行合理選擇，對于水稻、小麥等產區(qū)更適宜選擇混流及順流技術的烘干機，而北方的玉米產區(qū)更適合橫流烘干機，若糧食產出品種較多，對于烘干要求不一，應以中小型烘干機的大量采購模式為主，而品種單一的地區(qū)農作物產量大，應以大型或超大型烘干機為主。

3.2 操作規(guī)范

3.2.1 準備工作

在烘干機正式開始烘干作業(yè)前，需先進行以下準備工作：首先，利用輸送機進行裝糧作業(yè)，根據(jù)烘干機的容量和單位時間烘干效率合理控制裝糧量，對于有自動檢測功能的烘干機當其顯示滿倉時可結束裝糧作業(yè)；其次，若谷物含水率較高，而不能立即開始烘干作業(yè)時，應開啟排風模式，以免谷物在倉中發(fā)熱膨脹影響后期烘干質量；再次，在正式開始烘干作業(yè)前，要認真檢查烘干機各項功能是否正常，利用自檢程序查看控制系統(tǒng)狀態(tài)，確認無誤后方可開啟烘干作業(yè)。

3.2.2 烘干操作

新型谷物烘干機主要以電控自動化烘干模式為主，因此在開機進行烘干過程中，大多數(shù)時間不需要人員進行干預，但為提高烘干質量，在開始烘干作業(yè)之前操作人員應對烘干機的各項烘干參數(shù)進行檢查與適當調整，應根據(jù)作物種類和貯存要求設置烘干標準，大部分糧食作物的烘干標準為含水率10%～13%，部分特殊作物，如油料作物的烘干需低于10%。通常情況下，用戶可根據(jù)谷物烘干機出廠設置的基礎參數(shù)結合谷物含水率特征對熱風風速和熱風溫度進行適當調整，若想提高谷物烘干效率可適當增加熱風溫度和風速，但此時烘干谷物的均勻性會相對降低。反之，當風速和風干熱風的溫度適當調低，谷物烘干的時間周期會延長，但谷物的烘干質量也相應提升[4]。對于含水率高于25%的谷物，為避免水汽膨脹影響烘干機的使用安全，應先適當降低熱風溫度，以較低的效率先進行預烘干，待水份降低到20%左右時，可以常規(guī)的程序進行烘干作業(yè)。

3.2.3 排糧操作

排糧操作是烘干完成后的一項重要工作，也是在烘干機使用過程中常被忽視的一項工作，尤其對于自動化程度不高的谷物烘干機，不規(guī)范的排糧操作會明顯影響糧食貯存質量。在烘干完成后，烘干機內的糧食主要通過兩種方式排出：一是自動控制排出，即無需人工干預，此時程序會對烘干機內的谷物進行自動循環(huán)降溫；二是人工控制排糧，由于缺少了程序輔助，應在排糧前人工操作冷風機進行降溫，根據(jù)糧食厚度的不同，降溫通常在60～120 min左右，降溫的標準是將糧食的溫度降至接近室溫，然后手動控制輸送裝置將糧食排出。

3.2.4 注意事項

1)烘干機使用過程要重視對翻斗、輸糧結構等重要部件進行緊固檢查，發(fā)現(xiàn)有緊固螺栓松動及時擰緊。

2)要定期檢查提升機及風機軸承的潤滑狀態(tài)，及時添加潤滑脂，重視對翻斗及傳送帶的檢查，發(fā)現(xiàn)磨損嚴重應及時進行更換或調整。

3)操作過程主要以電控方式實施，操作人員應注意用電安全，并掌握應急處理方式，學會急停操作流程。

4)若使用過程中出現(xiàn)熱風加熱器啟動失效，應間隔3～5 min后再嘗試啟動，不得連續(xù)進行啟動，若3次啟動均失敗則應進行故障排查，不可強行啟動，以免發(fā)生安全事故。

4 烘干質量的提升途徑

4.1 優(yōu)化機械結構設計

從現(xiàn)階段我國應用的谷物烘干機來看，無論是順流式、橫流式還是混流式烘干機，其對糧食作物的烘干質量均存在一定不足之處，主要質量影響因素在于烘干后糧食的含水率不均勻，導致位于烘干機中間位置的糧食過于干燥，而角落位置的糧食含水率過高[5]。為進一步提高糧食烘干后的均勻性，應從機械性能的角度出發(fā)，進行技術升級與改造，例如優(yōu)化振動提升機升運邏輯或改變帶式輸送機輸送軌跡，也可以考慮改變現(xiàn)有的氣流流通方式，通過不斷試驗和優(yōu)化，探索提升糧食烘干的均勻性[6]。

4.2 優(yōu)化智能檢測與調控能力

從發(fā)達國家的糧食烘干機發(fā)展的過程來看，到目前為止，其主要經(jīng)歷了四個技術階段，分別為基礎烘干階段、自動烘干階段、低功耗烘干階段、大功率智能烘干階段。而從我國現(xiàn)階段應用的糧食烘干技術來看，大體位于發(fā)達國家的第二階段與第三階段之間，現(xiàn)有設備的智能化程度仍不盡人意。例如，不同谷物無法實現(xiàn)智能識別，也不能根據(jù)谷物含水率、比重等自動應用合理的烘干程序，對于烘干過程的監(jiān)測合理性不足，且對烘干質量的自動監(jiān)控不準確，導致國產設備對于谷物烘干質量仍與進口機型存在一定差距。據(jù)統(tǒng)計，不同的控制策略對于同標準下的谷物烘干機能耗影響在5%～30%。因此，我國谷物烘干機的產品研發(fā)應重視與計算機、傳感器、邏輯判斷等先進技術相結合，提高烘干機自主作業(yè)過程中對于糧食烘干品質的智能把控，逐漸實現(xiàn)根據(jù)不同糧食特征自主且合理地選擇烘干邏輯，實現(xiàn)無人管理的全智能作業(yè)。

4.3 新能源技術的應用

現(xiàn)階段使用的谷物烘干機主要以不可再生資源為能源，在烘干糧食的過程中，伴隨著嚴重的煤炭和燃油等資源浪費，而從國際谷物烘干機的發(fā)展趨勢來看，相關產品逐漸與無污染的新能源技術相結合。而相關技術在我國的應用仍較少，未來的谷物烘干機技術應重視如太陽能干燥、紅外干燥、微波干燥、冷凍干燥、地熱干燥、低溫干燥等技術相結合，從新能源的角度重新對谷物烘干機展開研發(fā)，利用新形式進行烘干作業(yè)，或采用“傳統(tǒng)技術+新能源技術”的復合式干燥模式，在降低資源消耗與環(huán)境污染的同時，提升糧食烘干的均勻性與效率。

5 結語

綜上所述，谷物烘干機在我國經(jīng)過長時間的應用和發(fā)展，國產設備的技術水平已經(jīng)得到顯著提高，干燥技術、工藝、能耗都得到了有效的優(yōu)化提升，對于更先進技術的探索也開展了大量科研工作。目前來看，我國谷物烘干機技術要縮短與發(fā)達國家先進機型的差距，未來應從以下幾方面開展工作：1)利用政策支持科研，為谷物烘干機的節(jié)能、新能源、烘干品質優(yōu)化等研究提供資金、設備等支持；2)加強新設備的推廣，設置專項資金加大高技術、新機型的推廣支持，幫助優(yōu)勢產品實現(xiàn)推廣，并在市場檢驗下逐步升級；3)加強烘干機技術本土化研究，提高使用過程中的適用性。