双段批式循环粮食烘干机的开发

李留胜，邵利国，殷金龙

(一拖(洛阳)搬运机械有限公司，河南 洛阳 471822)

双段批式循环粮食烘干机的开发

李留胜，邵利国，殷金龙

(一拖(洛阳)搬运机械有限公司，河南 洛阳 471822)

批式循环粮食烘干机通常只有一个烘干段，粮食需要经过干燥、缓苏多次循环才可降到规定水分。在此过程中，粮食不断被输送、提升、抛洒，进一步增加了粮食的破碎率。针对批式循环粮食烘干机每批干燥时间长、效率低的情况，设计了一种具有两个混流烘干段的烘干机，以提高烘干效率，减少循环次数，降低谷物的破碎率。

双段；批式；低温循环；混流；粮食烘干机；破碎率

玉米是我国主要粮食作物之一，玉米的特点是收获后的水分高。适宜玉米收获的水分在20%～24%，通常收获时在25%～30%，个别情况下可高达35%以上。目前市场上推出的粮食烘干机降水速率普遍在0.6～1.0个百分点/h，比较适合南方稻谷的烘干，若用于烘干高水分的玉米，则干燥时间长、效率低。如果遇上连续阴雨天气，现有机型的干燥效率将难以满足生产需要，农民辛苦半年的劳动成果将遭受严重损失[1]。因此研发一种新型高效、干燥品质好、适合烘干高水分玉米的粮食烘干机显得尤为重要。

1 干燥工艺及结构形式

1.1 干燥工艺

玉米是难以干燥的粮食品种之一，其籽粒大，表皮结构紧密、光滑，不利于水分自籽粒内部向外部转移。特别是在高温干燥介质作用下，其表面水分急剧汽化，而表皮之下的水分不能及时转移出来，造成压力升高，致使表皮胀裂或使籽粒发胀变形，品质下降。干燥介质温度过高，还会引起玉米胚乳呈褐色或深褐色，造成玉米的品相下降[2-3]。

干燥玉米较好的工艺条件是，热风温度100℃，玉米籽粒温度不超过50℃。但是由于玉米水分较高，往往在干燥作业时，设法提高干燥介质温度，这就会造成干燥后玉米的品质下降。

在循环式干燥机中，采用烘干→缓苏多次循环的间歇干燥工艺，即将玉米加热到一定程度，然后放入缓苏仓保温一段时间，使籽粒内部的水分向表面扩散，降低籽粒内部的水分梯度，然后再进行烘干循环，是保证玉米品质的有效方法[4]。

目前循环式烘干机按干燥原理分主要有两种类型：一种是采用横流式干燥工艺的烘干机，另一种是采用混流式干燥工艺的烘干机。横流式干燥机在干燥过程中，谷物流动的方向与干燥气流的方向垂直，这种干燥工艺往往会造成谷物的内外层干燥不均匀[5]。混流式干燥机克服了横流式干燥机干燥不均匀的缺点，但烘干效率仍显较低。为获得较高的干燥速率，同时又要保证玉米干燥均匀，我们采用了双段混流循环干燥工艺，即烘干→缓苏→烘干→缓苏为1个循环，烘干效率是单段烘干的2倍。

1.2 双段混流循环式烘干机主要结构特点和关键措施

双段混流循环式烘干机结构见图1。该机主要由塔式主机、自动控温装置、热风炉、振动筛及上粮机组成。塔式主机包括上混流烘干段、下混流烘干段、上缓苏仓、下缓苏仓和提升输送装置等，若粮食不需要清理，则不用配置振动筛。

图1 双段混流粮食烘干机结构图

该机的主要结构特点如下：

(1)干燥主机采用积木式塔型结构，运输及安装方便。

(2)进、排气角盒采用交替错落排列，即一排为进气，下一排为排气[6]。

(3)热源采用热风炉。空气经过燃烧和换热转换为干净热空气进入烘干段，避免了燃烧器燃烧不充分对粮食造成的污染。

(4)干燥过程采用智能控制，实时监测热风温度、粮食温度、谷物水分。当控制系统监测到粮温高于设定值时，会给控温装置发脉冲信号，进风口开启一定角度让外界空气进入热风管道，直至粮温降到设定范围。

(5)一机多用。该烘干机主要用于玉米的烘干作业，若用于稻谷、小麦、高粱、油菜籽及谷子的烘干，则只需更换振动筛的清选筛片。由于烘干段采用的是角盒排列而非筛网型式，因此烘干段无需调整，即可满足不同收获季节、不同作物的烘干，提高了其利用率，减少了设备的闲置时间。由于稻谷是一种热敏性作物，如烘干速度过快、温度过高、受热时间过长等均会造成稻谷爆腰，从而影响到它的经济价值[7]。因此，烘干稻谷时可将通往上烘干段的风门关闭，只用下烘干段烘干，并通过调整烘干工艺来确保稻谷烘后的品质。

2 干燥参数的确定

2.1 干燥时间

当确定了降水速率和降水幅度之后，则干燥时间t为：

(1)

式中,t为干燥时间，h；w1为原粮水分，%(湿基)；w2为干燥后要求的水分，%(湿基)；Rw为降水速率，个百分点/h。

取w1=30%，w2=14.5%，双段混流循环烘干机降水速率Rw为1.2～2.0个百分点/h，取Rw=1.6个百分点/h，则总干燥时间t≈10 h。

2.2 干燥能力

干燥能力是指在1 h内，经1次干燥过程，按降低1个百分点水分计算，干燥机对湿谷的处理量用公式(2)计算[8]：

(2)

式中,E为干燥能力，t·个百分点/h；P为装机谷物质量，t(湿谷)；w1为原粮水分，%(湿基)；w2为干燥后要求的水分，%(湿基)；t为干燥时间，h。

对于5H-20双段混流循环式烘干机，其装机谷物质量(湿谷)P=20 t，则E=32 t·个百分点/h。

2.3 缓苏时间

缓苏时间的选取直接关系到烘干机的效率，一般认为增加缓苏时间，会降低籽粒中心应力，减少籽粒表面裂纹。但当缓苏时间超过2 h时，再继续增加缓苏时间，对籽粒中心应力水平的影响已不明显。缓苏时间越长，需要的缓苏箱体就要越高。关于干燥玉米所需的缓苏时间目前尚无可靠的理论依据，通常是凭经验选取。在热风温度为100℃时，缓苏时间与干燥时间之比一般可取2∶1～4∶1。

3 试验结果

本研究开发的5H-20双段批式循环粮食烘干机于2016-10-通过了国家粮食局郑州粮仓机械质量监督检验测试中心的鉴定，试验条件及检测结果见表1、表2。

表1 5H-20型粮食烘干机试验条件

表2 5H-20型粮食烘干机检测结果

4 结论

(1)双段混流循环式粮食烘干机具有较高的干燥速率，最高可达2.0个百分点/h，各项指标均符合国家标准的要求。

(2)与设计值比较，5H-20型干燥机的实测干燥能力略大于设计干燥能力，干燥工艺参数设计合理。

[1] 毕文雅,张来林,郭桂霞.我国粮食干燥的现状及发展方向[J].粮食与饲料工业,2016(7):12-15.

[2] 张玉荣,周显青.热风和真空干燥玉米的品质评价与指标筛选[J].农业工程学报,2010,26(3):346-352.

[3] 肖红伟,高振江.干燥对玉米饲用和加工品质影响的研究进展[J].农业工程学报,2008,24(7):290-295.

[4] 张来林,高杏生,褚金林.低温循环式粮食干燥机降水能力生产性试验[J].粮食与饲料工业,2016(3):17-18.

[5] 孙 鹏,陈海涛,陈武东，等.国内外混流式干燥机现状、问题及发展趋势[J].农机使用与维修,2014(8):36-37.

[6] 李 臻,梅顺齐,孔令学，等.混流式粮食干燥机角状盒的优化设计[J].农业装备技术,2015,41(2):16-19.

[7] 赵学伟,李小化.稻谷干燥裂纹及破碎机理研究新进展[J].粮食与饲料工业,2007(4):1-4.

[8] 衣淑娟，侯雪坤.谷物干燥机械化技术[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,2008:133-136.

Developmentoftwo-stagebatchcirculatinggraindryer

LI Liu-sheng，SHAO Li-guo，YIN Jin-long

(YTO (Luoyang) Transportation Machinery Co. Ltd.,Luoyang 471822,China)

Batch circulating grain dryer usually has a one-stage drying chamber,the grain is dried and tempered for many times,so that the moisture content could be lowered to the specified value.During drying process,the grain is conveyed to the higher position and sprinkled constantly,which further increasing its damage rate.In view of long drying time and low efficiency of batch circulating grain dryer,a new two-stage mixed folw circulating grain dryer was designed to improve the drying efficiency,reduce the cycle times and lower the damage rate of grain.

two-stage; batch; hypothermal circulation; mixed flow; grain dryer；damage rate

2017-07-25;

2017-11-24

李留胜(1980-)，男，硕士研究生，研究方向为谷物干燥机的设计开发。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.004

S226.6

A

1003-6202(2017)12-0011-03

俞兰苓)