5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機設計

史德才，孫艷輝，史乾軍，王海鷗

（1.全椒金竹機械制造有限公司，安徽全椒 239520；2.滁州學院生物與食品工程學院，安徽滁州 239000；3.南京曉莊學院食品科學學院，江蘇南京 211171）

0 引言

產(chǎn)地烘干是糧食生產(chǎn)過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)，但目前我國糧食烘干機械化水平不足10%，是農(nóng)業(yè)全程機械化的發(fā)展瓶頸[1-2]。糧食產(chǎn)地烘干機械化通常采用干燥設備人為控制熱風溫度、利用對流干燥原理去除收獲糧食中的水分，以達到糧食安全貯藏的要求[3-4]。市場上廣泛采用連續(xù)式、低溫循環(huán)式2種糧食烘干機[5]。連續(xù)式糧食烘干機一般采用順逆流、混流和順混流的形式連續(xù)干燥，一般包括多個干燥段、多個緩蘇段、冷卻段、儲糧段和排糧段，其干燥段熱風和糧層溫度高、熱風在糧層停留時間短，糧食爆腰率高、干燥不均勻，其風道采用網(wǎng)孔板通風槽，網(wǎng)孔易被粉塵和谷粒堵塞，無法適應油菜籽等細小顆粒作物，該類型干燥機常用于北方糧食產(chǎn)區(qū)玉米、小麥等作物的烘干處理[6-9]。低溫循環(huán)式糧食烘干機主要用于南方糧食產(chǎn)區(qū)的高水分谷物的產(chǎn)地烘干處理，采用“提升→緩蘇→干燥→排糧”反復循環(huán)烘干工藝，干燥塔上部為緩蘇段，下部為干燥段，緩蘇段空間占近2/3，每個循環(huán)批次降低水分0.5%～1.0%，循環(huán)次數(shù)多，干燥效率低[10-11]。為了提高糧食烘干機的作業(yè)性能，創(chuàng)新設計了5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機，采用多層分散熱風壓入式結構和批次循環(huán)工作原理，可用于不同種類的高、低水分糧食產(chǎn)地高效均勻干燥。

1 整機結構及工作原理

5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機結構見圖1。

圖1 5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機結構

主要包括主干燥塔、熱風機、進風箱、進風槽、排風箱、排風槽、排風管、排糧輪、排料絞龍、提升機、送料絞龍及均分撒糧裝置等。由圖1可知，熱風機位于主干燥塔右后方底部，進風箱位于干燥塔右側，排風箱位于主干燥塔左側，提升機位于主干燥塔前側。主干燥塔由19層箱板組合而成，其中4～12層為干燥-緩蘇交替段，12層以上僅為緩蘇段。干燥塔在干燥-緩蘇交替段（4～12層） 上下交替布置若干組進風槽層和排風槽層，其中9層未布置進風槽和排風槽，而5，8，12層僅布置排風槽，其他層均交錯布置進風槽和排風槽。進風槽和排風槽均橫向左右貫穿干燥塔，其中進風槽右側與進風箱連通、左側閉合，排風槽左側與排風箱連通、右側閉合。

熱風機、熱風箱連通，排風管與排風箱連通，進風槽和排風槽均為底部開口的屋脊形薄板結構，因此熱風在熱風機的正壓作用下，從進入右側的熱風箱再分配進入橫向貫穿布置，在干燥塔中的進風槽層，再由進風槽開口底部逸出穿過干燥塔內(nèi)的糧層進入上、下方布置的排風槽，最后進入左側的排風箱經(jīng)排風管排出。干燥塔在緩蘇段未布置進風槽和排風槽，僅作為谷物緩蘇和暫存的空間。提升機將底部排料絞龍和頂部送料絞龍相連通，實現(xiàn)物料在干燥塔內(nèi)循環(huán)流動。

其工作過程為：烘干機完成一批次進料后，熱風機將控制在60℃左右的熱風，壓入布置在干燥-緩蘇交替段的進風槽內(nèi)，并從槽底逸出，穿過進風槽周邊向下流動的糧層；由于熱風氣流壓力高，對糧層產(chǎn)生一定的流態(tài)化作用，使得熱風與糧層充分進行熱質交換，溫度下降后的濕空氣再由排風槽排出。在設有進風槽各層（4，6，7，10，11層） 糧溫相對較高，主要以高強度脫水干燥為主，而在5，8，9，12層僅設有排風槽或未設有風道，風溫和糧溫均相對較低，以通風緩蘇為主。因此，糧層流經(jīng)干燥塔中部（4～12層） 時，實現(xiàn)了熱風干燥與通風緩蘇交替作用，脫水干燥相對溫和。布置在2層的若干組排糧輪將其上部糧層下?lián)苤僚帕辖g龍所處倉體內(nèi)，糧食由排料絞龍推送進入前部的提升機，再垂直提升至位于頂部的送料絞龍，糧食從送料絞龍下方開設的2個下料口落至轉動的均分撒糧裝置上，離心拋撒到干燥塔的緩蘇倉中，經(jīng)過一輪干燥脫水的糧食在緩蘇段隨著整體糧層緩慢下移的過程中，谷粒內(nèi)外水分逐漸達到平衡，經(jīng)過充分緩蘇后再次進入干燥-緩蘇交替段，開始新一輪循環(huán)干燥。

2 關鍵部件設計

2.1 進風槽和排風槽組配

該干燥機采用的進風槽和排風槽均為無底邊、無網(wǎng)孔、單端開口的屋脊形條形槽，有別于傳統(tǒng)糧食烘干機所采用的網(wǎng)孔狀條形槽，熱風氣流均只能從底部進出。排風槽與排風箱連通，在進風箱端閉合，兩端開口尺寸相同。

進風槽呈漸變擴口結構見圖2。

圖2 進風槽呈漸變擴口結構

條形槽兩端呈現(xiàn)大小頭形狀，一端開口大，一端開口小，大頭端與進風箱相通，小頭端則閉合。而傳統(tǒng)糧食烘干機風槽均為兩端開口大小相等的矩形或屋脊形結構，導致熱風在進風槽進風口處風壓較大，遠離進風口風壓逐漸減小，谷物糧層沿風槽方向受熱不均勻。該干燥機進風槽采用漸變擴口結構，熱風在進風槽內(nèi)流動方向上槽體空間逐漸變小，風壓損失相對較小，有利于實現(xiàn)進風槽全寬幅糧層均衡通風干燥。

進風槽和排風槽在干燥塔中分布見圖3。

圖3 進風槽和排風槽在干燥塔中分布

二者在糧層中上下交替、左右錯位排布，便于熱風均勻穿透位于屋脊形風槽外的糧層，實現(xiàn)全立體均衡通風加熱。進風槽為無網(wǎng)孔薄板結構，壓入進風槽的熱風只能從進風槽底部開口處逸出，穿過糧層后由排風槽底部進入排風槽排出干燥塔體，高壓熱風穿過進風槽與排風槽之間糧層的過程中，可以對密實糧層起到一定的蓬松、流態(tài)化作用，提高熱風與谷物之間的傳熱傳質效果。

2.2 排糧裝置

排糧裝置見圖4。

圖4 排糧裝置

排糧裝置由4個結構單元組合而成，安裝在排糧絞龍上方。其中，弧尾長板與折彎短板構成2個相對稱的“V”形的下料空間，排糧輪與長板弧尾端及短板的折彎端相吻合，2個排糧輪按照相同轉速相向轉動，將上方“V”形空間中糧食以一定流量排入下方的排糧絞龍。采用長板弧尾端與短板折彎端配合形成的排糧通道，可有效防止因排糧輪葉片高速旋轉而造成谷物顆粒的擠壓破損。

2.3 均分撒糧裝置

均分撒糧裝置見圖5。

圖5 均分撒糧裝置

本烘干機設有2個均分撒糧裝置，安裝在干燥塔頂部送料絞龍的正下方，位于緩蘇段上方。均分撒糧裝置結構如圖5所示，轉軸垂直安裝在干燥塔頂板上，通過帶輪和皮帶由排糧電機驅動旋轉，轉軸端頭安裝有拋撒盤，拋撒盤外緣周向等分均布有若干個呈斜角安裝的拋撒板。設在轉軸兩側的大、小進料口與其上方的送料絞龍相通，大進料口和小進料口位置按照送料絞龍物料輸送方向來設定，即大進料口靠近送料絞龍的進料端。工作時，干燥塔頂部送料絞龍將糧食向前輸送，糧食料流分別由大、小進料口落入高速旋轉的拋灑盤，在離心力和拋撒板的導向作用，糧食被連續(xù)拋撒到周邊，落入干燥塔的緩蘇段，采用該均分撒糧裝置能夠有效防止物料在干燥塔緩蘇段形成駝峰堆型，避免了對后續(xù)干燥的影響。

3 烘干機的特點與性能

與現(xiàn)有廣泛應用的傳統(tǒng)糧食烘干機相比，多層分散熱風壓入式低溫循環(huán)糧食烘干機具有以下顯著特點。

（1）烘干機采用大緩蘇、多層分散進風干燥與通風緩蘇交替、橫向排糧、垂直提升、橫向送糧及均勻撒糧等循環(huán)干燥工藝，將傳統(tǒng)的連續(xù)式糧食烘干機和低溫循環(huán)糧食烘干機的結構和工藝特點集成與一體，適合于高、低水分谷物的產(chǎn)地烘干處理；

（2）烘干機在干燥塔內(nèi)風道系統(tǒng)采用了無網(wǎng)孔、底部開口的屋脊形條形槽結構，烘干對象不受谷物顆粒粒徑的影響，稻谷、小麥、玉米、油菜籽等均可適用，物料適應性強；

（3）采用正壓進風方式和漸變擴口進風槽，干燥段熱風分布均勻，使糧層呈蓬松態(tài)，保證干燥均勻性。

烘干機主要技術參數(shù)：整機總質量為10 100 kg；外形尺寸（長×寬×高） 為6 468 mm×8 780 mm×14 755 mm；電機總功率為30.3 kW；批處理量稻谷為50 000 kg，小麥58 000 kg；燃燒機型式及消耗為無煙煤熱風爐，燃料消耗75～85 kg/h；降水能力為稻谷 0.5%/h～2.0%/h，小麥 0.8%/h～2.0%/h。

4 結論

創(chuàng)新設計了5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機，采用頂部橫向送糧、均勻撒糧、上段大緩蘇、中段多層分散進風干燥與通風緩蘇交替進行、底部橫向排糧、垂直提糧等循環(huán)干燥工藝和結構，適用于不同種類的高水分糧食產(chǎn)地高效均勻低溫干燥處理。該機采用的壓入式進風原理和無網(wǎng)孔屋脊形條形槽風道系統(tǒng)，提高干燥均勻性和物料適應性，可用于不同種類的高、低水分糧食產(chǎn)地高效均勻干燥，為糧食烘干機技術創(chuàng)新提供參考。

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