多级连续滚筒式粮食烘干机的研发

马保聪+田相克+庄少林

【摘 要】针对现有部分粮食烘干机结构及工艺设计存在问题，且不能适合农机大户、种粮大户及村组使用的中小型烘干机械的需求，借鉴国内外现有粮食烘干机的研究成果，结合项目单位生产茶叶烘干机械的经验、技术和粮食干燥的技术要求，设计了一款多级滚筒连续式粮食烘干机，并对该粮食烘干机的样机进行试制和试验，通过对样机试验，验证了方案的可行性和需要改进之处。该产品的推广不仅给企业带来更好的经济效益，还具有良好的社会效益。

【关键词】粮食烘干机；多级；滚筒式；连续式

中国是全球最大的粮食生产国和消费国，据统计，每年因气候原因，粮食来不及晒干或未达到安全水分储存而造成霉变、发芽等损失的粮食高达5%左右，若按国家统计局公布的2014年全国粮食总产量60709.9万吨计算[1]，相当于每年损失3000多万吨粮食，其中山东省每年大约损失200多万吨。粮食干燥问题越来越突出，干燥机的发展潜在市场很大。目前我国烘干机技术和设备整体水平与世界烘干技术比较发达的丹麦、日本、美国、加拿大等国相比，仍处在中低档水平。我国烘干机种类较多，粮库根据自身情况选择不一，大型粮库主要选择产量大、烘后品质较好的烘干机，但造价相对较高，对于适合农机大户、种粮大户及村组使用的中小型烘干机械比较缺乏。该项目是针对上述需求而开发的一款小型粮食烘干设备，该设备顺应粮食干燥高品质、低能耗、损失少、绿色、保鲜烘干的设计理念[2]。

1 烘干机主要结构和设计特点

1.1 烘干机的主要结构

本机由底座、热风炉、引凤风道、引风风机、三个烘干滚筒、烘干滚筒外壳、两个缓苏滚筒，强制排湿除尘装置、附属设施有滚筒支重滚轮、驱动电机、三角带、粮食喂入装置、输出装置、灌装设备及电气自动控制系统等组成，如图1所示。

烘干滚筒桶身由带圆孔的不锈钢板卷制而成，滚筒外均设有外壳，使烘干滚筒与外壳之间形成一个相对的密闭空间，外壳顶部均设强制排湿除尘装置；缓苏滚筒分别位于1级烘干滚筒与2级烘干滚筒、2级烘干滚筒与3级烘干筒之间，缓苏滚筒桶身是由带长孔眼的不锈钢板卷制而成，长孔纵向与滚筒轴线方向一致，桶身外，沿轴线方向均匀设计6个兜风板，兜风板的设计角度沿切线方向且与缓苏滚筒运转方向一致，兜风板两端加固定；烘干滚筒、缓苏滚筒内均涉及导流板；烘干滚筒外壳、驱动电机及缓苏滚筒支重轮底座均安装在底座上，烘干滚筒由支撑架、滚轮支撑固定烘干滚筒外壳上。

1.2 烘干机的设计特点

该机能够用于烘干小麦、玉米、稻谷等主要粮食作物，也可用于烘干花生、大豆、瓜子等油料作物，同时也可烘干茶叶、金银花、人参叶、银杏叶、牛蒡等经济作物。主要特点如下：

①多级、连续烘干、缓苏有利于保证烘干质量；

②针对烘干不同的粮食品种及干湿程度，滚筒转速、热风量、热风温度均可调整，同时滚筒可组合使用，以利于节省能源；

③缓苏滚筒筒体外设6个兜风板，能够强制引凤，以利于粮食冷却缓苏，保证烘干效果；

④滚筒内导流板既有导流作用，又有拌合作用，使热冷风能够与粮食充分接触，热交换快，水分布均匀度低；

⑤烘干滚筒外设有外壳，使烘干滚筒与外壳之间形成一个相对密闭的空间，有利于烘干温度的保持和气体的交换；

⑥强制排湿除尘装置有利于迅速排出湿气和灰尘。

2 烘干机工作原理

在电机、传动三角带的作用下，烘干滚筒、缓苏滚筒运转，热风炉热风在引风机的作用下，分别引入三个烘干滚筒，热风经烘干滚筒筒体圆孔进入滚筒内，待烘干的粮食在喂入输送装置的作用下，进入第一级烘干滚筒，在烘干滚筒导流板的作用下，粮食被抛洒起来，使被烘干的粮食与热风充分拌合，湿气、灰尘经保温层顶部的排湿除尘装置强制排出机体外，粮食经第一级烘干后在导流板的作用下进入第一级缓苏滚筒，缓苏滚筒外没有外层，暴露在空中，缓苏筒运转转速比烘干筒快，运转时兜风板将外界的冷空气经缓苏筒筒体上的长条孔强制压入缓苏筒内，在缓苏滚筒导流板的作用下，与缓苏筒内的粮食充分拌合，以此来降低粮食的表面温度，使粮食内部水分得到一个相对理想的交换时间，第一级缓苏筒后的粮食在导流板的作用下进入第二级烘干滚筒，以此类推，经第三级烘干滚筒烘干后的粮食，就可基本达到贮藏标准，如不符合储藏要求，可通过电气自动控制系统调整引风量、热风温度及滚筒转速，使其达到贮藏条件。烘干后达到贮藏标准的粮食经输送装置输入灌装设备，进行灌装。

3 主要技术参数和性能指标

该款小型粮食烘干机主要技术参数和性能指标如下：

①日处理量：50t-80t/d；

②降水幅度：3%-8%；

③干燥机破碎率増值：≤0.3%；

④爆腰率增值：≤1%；

⑤单位热耗： 2000kJ/kgH20；

⑥水分不均匀度：≤2%。

4 烘干机样机性能试验和检测

项目组依据《连续式粮食烘干机》（GB/T16714-2007）和《粮食干燥机试验方法》（GB/T6970-2007）等有关标准，就小麦进行了烘干试验测试。

4.1 试验的方法和步骤

4.1.1 样机试验

分别进行材质试验、动平衡试验和部件或结构使用可靠性试验。材质试验在采购环节由原材料供应商根据国家有关标准出具质量检验报告，或者由原材料生产厂家提供的产品合格证明文件，本产品属于非标产品，进厂材质检验在原材料随带合格证明文件的前提下忽略。动平衡试验在动平衡试验台上进行，滚筒由支架及支架两端的张紧装置把滚筒支起（张紧装置中心位置有轴承），使滚筒能够在调速电动机的作用下自由转动，试验转速最高100N/min，每个滚筒试验次数多次，根据试验效果，在滚筒圆周上相应位置及时增减材料，以达到整个滚筒相对平衡。

主要工作部件可靠性试验，主要试验滚筒内导流板的夹角和高度，看是否满足设计要求，另外试验滚筒的材质厚度和强度是否能够承载粮食装填后的强度，经试验滚筒采用国产优质304不锈钢冲孔板，孔径2mm，板材厚度3mm。

4.1.2 性能试验

分别进行烘干能力测定、降水幅度参数测定、破碎率、爆腰率、水分布均匀度参数测定及单位热耗参数测定。性能试验严格按照国家标准就该烘干机设计主要用途烘干小麦、玉米、稻谷分别进行了试验，试验粮食总重量达到180余吨，试验时间达到8天，总试验有效时间超过185h，故障时间小于120min，机器保养时间约300min左右，除电气系统个别情况下因电器配件质量原因导致故障外，其它故障基本可忽略。

4.2 试验结果汇总及分析

4.2.1 试验结果汇总（表1）

4.2.2 试验结果分析

1）烘干降水效果

我们试验设定进机热风温度分别为85℃、95℃、80℃，降水幅度分别为5.4、12、4.2，符合国家标准，能够达到安全储藏水分。但如果原粮水分比较高的情况下，难以一次性达到安全贮藏水分。

2）烘干除杂效果

由于我们设计的烘干机结构，粮食里面的小砂子、虫卵、草种等可经过滚筒筛网进入杂余回收装置，碎草颖糠经机器尾部的清选装置在负压的作用下吹出机体外，故粮食的清选效果很好，含杂率很低，试验结果为0.7%、0.5%、0.6%。

3）烘干质量评价

粮食烘干后干燥不均匀度、破碎率增加值、下麦湿面筋降低值、稻谷重度裂纹、玉米热损粒、玉米裂纹率增加值等参数完全符合国家标准，粮食的色泽、气味均正常。

5 结束语

按照山东省农机装备研发创新计划项目申报（合同）书深入开展各项研究，一款滚筒式粮食烘干机已研制成功，各项参数、性能指标等符合申报书的要求，本产品具有广阔的发展空间和市场前景。这款滚筒式粮食烘干机存在主要问题是自动化程度较低，温度和适度的控制参数精度不高，在以后的生产中需要加以改进，增加先进的自动控制系统，对温度等参数实现智能控制，提高烘干质量和效率。

【参考文献】

[1]国家统计局.国家统计局关于2014 年粮食产量的公告[EB/OL].（2014-12-04）[2015-02-02].http：//www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201412/t20141204_648275.html.

[2]郭桂霞，张来林.连续和批次循环小型粮食烘干机的研发[J].粮食与饲料工业，2015（8）：14-21.

[责任编辑：杨玉洁]