机采棉带式与塔式气流烘干工艺比较

谷国富

摘要：因机采棉回潮率高，为了提高生产效率，子棉在加工前需要烘干。在烘干的同时，子棉被输送到下道工序。对塔式气流烘干与带式烘干两种烘干工艺及输送方式的主要参数进行了计算和比较，希望在降低机采棉加工成本、减少除尘风量、降低噪音、降低环境污染等方面找到新的突破方向。

关键词：机采棉；子棉；塔式气流干燥；带式干燥

中图分类号：S226.6 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）15-0095-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.15.024 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Comparison on the Process of Harvesting Cotton Belt Type Drying

with Tower Type Airflow Drying

GU Guo-fu

（Zhengzhou Cotton & Jute Engineering Technology and Design Research Institute，

All-China Federation of Supply and Marketing Cooperatives，Zhengzhou 450004，China）

Abstract： Due to the high moisture regain in harvesting cotton，in order to improve the production efficiency， the seed cotton needs to be dried before processing. While drying， the seed cotton is transported to the next procedure. In this paper， the two drying process of the tower type airflow drying and belt type drying， and the transportation way and the main parameters are calculated and compared， hope to reduce the cost of harvesting cotton machine processing， the dust air volume， the noise， the environmental pollution and so on， to find new breakthrough direction.

Key words： harvesting cotton； seed cotton； tower type airflow drying； belt type drying

棉花產业一直以来都是关系国家国计民生的重大生产力[1]，新疆地区是中国的主要产棉区，机采棉种植面积占全国机采棉种植总面积的90%～95%[2]，棉花回潮率的高低直接影响生产效率及皮棉质量[3]。当子棉回潮率超过8.5%时，应进行烘干[4]。目前国内子棉烘干工艺普遍采用塔式气流烘干设备，能耗高、造价也高，还产生了大量需要除尘的风量，急需改进。而带式子棉烘干设备节能，产生的除尘风量少，工艺简单，造价低。国内至今还没有带式子棉烘干设备，美国有过这方面的研究[5]。本研究希望通过比较带式子棉烘干机与目前普遍使用的塔式气流子棉烘干机工艺及主要参数，来说明研究带式子棉烘干设备的必要性。

以每小时加工24 t机采子棉生产线为例，采用塔式气流子棉烘干机工艺时，子棉由气流输送，子棉的干燥也是由热空气在烘干塔内输送子棉的同时完成的。输送子棉总共需要的风量是134 000 m3/h。在环境温度0 ℃时，空气的密度是1.293 kg/m3，计算出这些空气的质量是173 t。子棉重量占输送物料重量的比例是24/（24+173）=12.2%，空气重量占87.8%。说明87.8%的电能都用于输送空气了，浪费非常大。这些浪费的能量增加了生产成本，还产生了含尘量非常高的脏空气、噪音和震动，加重了除尘负荷，增加了除尘设备投资，也恶化了工作环境及轧花厂周围环境。

本研究认为可以通过使用带式子棉烘干机，在保障子棉输送能力及烘干效果的前提下，简化烘干工艺、减少子棉输送风量、降低能耗，进而改进子棉处理工艺。以下是带式子棉烘干机工艺与目前加工机采棉时普遍采用的塔式气流子棉烘干机工艺及主要指标的比较。

1 塔式气流子棉烘干机工艺

塔式气流子棉烘干机结构见图1。由于塔式气流子棉烘干机结构简单，无传动机构，故障率低，易维护，因而被广泛采用。但塔式气流子棉烘干机烘棉时间短且固定，一次烘干不能满足要求，所以需要二次烘干。

带式子棉烘干机烘棉时间可以根据需要而延长[5]，这就有可能做到一次烘干就能达到要求。在烘干子棉的同时，还起到输送子棉的作用。

如果带式子棉烘干机达到一次烘干就能满足要求，就可以简化烘干工艺，降低能耗，极大减少除尘风量，进而减少设备投资，降低加工成本，提高环境质量。

表1是在假设带式子棉烘干机一次烘干子棉就能满足要求的前提下，塔式气流子棉烘干机的工艺及主要参数。

2 带式子棉烘干机工艺（1）

从图2可以看出，与塔式气流子棉烘干机工艺比较，保留了外吸子棉部分，只是把两道4台塔式气流子棉烘干机合并为一道2台带式子棉烘干机。省去了“一清内吸棉分离器、一清内吸棉风机、一清沙克龙、一清排杂绞龙”。带式子棉烘干机（1）的工艺及主要参数见表2。

3 带式子棉烘干机工艺（2）

从图3可以看出，与“带式子棉烘干机（1）”的区别是，由1台24 t/h喂花机取代了2台12 t/h喂花机，该喂花机需要增加清理重杂物的功能。由1台24 t/h倾斜带式子棉烘干机取代了2台12 t/h 倾斜带式子棉烘干机。由带式输棉机取代了外吸子棉部分。省去了“重杂物分离器、外吸棉分离器、外吸棉风机、外吸棉沙克龙、外吸棉排杂绞龙”。在“带式子棉烘干机工艺（1）”实现后，“带式子棉烘干机工艺（2）”就有实现的基础了。带式子棉烘干机（2）的工艺及主要参数见表3。

4 表中部分参数的计算过程

中国配置的热源多是燃煤热风炉，热效率低于燃气热风炉，此时额定热量R计算如下：

设：环境空气温度t1=0 ℃。

对应的空气比热Cp1=1.005 kJ/kg℃，空气密度 ρ1=1.293 kg/m3。

烘干机入口热风温度t2，烘干机入口热风比热Cp2。

因比热变化很小，故取平均比热Cp=（Cp1+Cp2）/2=Cp1。

已知：燃煤热风炉热效率η=0.74。

取t2=148.8 ℃，此时，ρ2=0.83 kg/m3。

求“带式子棉烘干机工艺（1）”的额定热量R。

由：R×η=Q×ρ1×Cp（t2-t1）/10 000

得：R=Q×ρ1×Cp（t2-t1）/10 000×η

=22 000×1.293×1.005×（148.8-0）/10 000×0.74≈6.698×106 kJ/h

求“带式子棉烘干机工艺（2）”的额定热量R。

根据“带式子棉烘干机参数（美国资料）”，知道烘干机入口风量Q=25 000 m3/h[5]。

由：R×η=Q×ρ2×Cp（t2-t1）/10 000

得：R=Q×ρ2×Cp（t2-t1）/10 000×η

=25 000×0.83×1.005×（148.8-0）/10 000×0.74≈4.186×106 kJ/h

验算“带式子棉烘干机工艺（1）及（2）”配置的供热吹风机Y5-48-8C 30 kW是否满足风量要求。

设：环境温度0 ℃时，进入供热吹风机Y5-48-8C 30 kW的风量是q1：

由：Q×ρ2=q1×ρ1

得：q1=Q×ρ2/ρ1=25 000×0.91/1.293=17 595 m3/h

查风机Y5-48-8C 30 kW参数得知，能满足风量要求。

在“带式子棉烘干机工艺（1）及（2）”中，估计的除尘风量q2=20 000 m3/h，验算如下。

此时的空气密度设为ρ，温度设为t。

由：Q×ρ2=q2×ρ

得：ρ=Q×ρ2/q2

=25 000×0.91/（20 000）=1.138 kg/m3

对应的温度t=37 ℃，与实际情况相符。

计算“塔式气流子棉烘干机工艺”烘干机入口热风能达到的最高温度t2。

由：R×0.74=Q×ρ1×Cp（t2-t1）/（4.186×10 000）

得：t2=R×0.74×（4.186×10 000）/（Q×ρ1×Cp）+t1

=240×0.74×4.186×10 000/（50 000×1.293×1.005）+0=114.4 ℃。

5 主要指标节省率计算

5.1 带式子棉烘干机工艺（1）与塔式气流子棉烘干机工艺比较

1）节省功率：（363.7-237.7）/363.7=34.6%。

2）节省熱量：（240-160）/240=33.3%。

3）节省除尘风量：（84 000-64 000）/84 000=23.8%。

4）节省设备投资：（141.1-99.78）/141.1=29.3%。

5.2 带式子棉烘干机工艺（2）与塔式气流子棉烘干机工艺比较

1）节省功率：（363.7-118.6）/363.7=67.4%。

2）节省热量：（240-100）/240=58.3%。

3）节省除尘风量：（84 000-20 000）/84 000=76.2%。

4）节省设备投资：（141.1-86.24）/141.1=38.9%。

可以看出，带式子棉烘干机工艺有以下好处：降低能耗，节省热量，节省除尘风量，节省设备投资，并且节省的幅度较大。如果烘干后的子棉到“二清、轧花”车间的输送也由目前的气流输送改为带式机输送，主要指标节省率会更高。所以，开发带式子棉烘干机及带式子棉输送机意义很大。

参考文献：

[1] 唐黎标.加速棉花纤维检验技术在整个棉花产业中的运用[J].中国棉花加工，2017（1）：32-33.

[2] 马爱琴.浅论新疆机采棉质量提升路径[J].中国纤检，2017（7）：56-57.

[3] 许彦亭，李宏志.棉花含水率在轧花工艺中的重要地位[J].中国棉花加工，2000（1）：12，21.

[4] 张 勃.籽棉烘干设备使用经济效果分析[J].中国棉花加工，2005（1）：27-28.

[5] 林 起.美国对带式烘棉机的开发研究[J].新疆农机化，2003（6）：37-41.