大中型糧食烘干設(shè)施的選址和工藝設(shè)計(jì)

◎ 郭善輝，茅慧蓮

（無(wú)錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

回顧近年我國(guó)烘干機(jī)市場(chǎng)的走勢(shì)，我國(guó)烘干機(jī)數(shù)量從2012年的1 500臺(tái)，猛增長(zhǎng)至2016年的1.78萬(wàn)臺(tái)。伴隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)不斷深入，未來(lái)糧食烘干市場(chǎng)需求會(huì)越來(lái)越大，其中大中型的糧食烘干機(jī)將占主導(dǎo)地位。去年國(guó)家住建部順應(yīng)市場(chǎng)和用戶需要組織研編糧食烘干設(shè)施通用規(guī)范，其中涉及烘干機(jī)的選址和工藝設(shè)計(jì)，本文就此展開(kāi)論述。

1 烘干設(shè)施的選址

在有些地區(qū)建設(shè)的糧食烘干中心，由于選址建廠的各方面條件較差，不能滿足其附近區(qū)域用戶對(duì)糧食烘干服務(wù)的需求，造成資源浪費(fèi)。有效的選址能夠大大提高糧食產(chǎn)品流通效率，并縮短流通時(shí)間，使用戶的資金快速回籠，增加用戶收益，同時(shí)為需要糧食烘干的用戶提供高效快捷的服務(wù)。因此，探討糧食烘干中心選址具有重要的實(shí)際意義。

烘干設(shè)施選址時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①符合國(guó)家及當(dāng)?shù)噩F(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程及規(guī)定。②符合當(dāng)?shù)乜傮w規(guī)劃要求，并與節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)保護(hù)和安全衛(wèi)生保持一致。③所選地址盡量避開(kāi)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、生活飲用水源地和其他特別需要保護(hù)的敏感性區(qū)域。④應(yīng)與居民區(qū)環(huán)境污染敏感點(diǎn)有足夠的防護(hù)距離。⑤節(jié)約土地資源，充分利用空閑地、非耕地或者荒地，盡可能不占良田和或少占耕地。⑥廠址選擇應(yīng)提供足夠的場(chǎng)地以滿足工藝及輔助生產(chǎn)設(shè)施的建設(shè)需要。⑦廠址應(yīng)具備良好的生產(chǎn)基礎(chǔ)條件，水源、電力、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)要素供應(yīng)充裕，能源供應(yīng)有可靠的保障。⑧廠址應(yīng)靠近交通主干道，具備便利的交通條件，有利于原糧和烘后糧的運(yùn)輸。⑨地址平緩，便于排除雨水。

2 工藝設(shè)計(jì)

糧食烘干線是一個(gè)較為復(fù)雜的烘干系統(tǒng)，除了具備基本的糧食烘干功能外，根據(jù)需求還需配置各種不同的輔助設(shè)備，以滿足不同用戶的工藝需求。設(shè)計(jì)一套合理、完整的生產(chǎn)工藝，不僅可以提高生產(chǎn)工效，減少輔助用工，而且可以降低設(shè)備的能源消耗。標(biāo)準(zhǔn)的糧食烘干工藝系統(tǒng)由原糧進(jìn)行篩選雜質(zhì)后，通過(guò)輸送設(shè)備進(jìn)入烘前暫存?zhèn)}中暫存，或者通過(guò)輸送設(shè)備直接進(jìn)去烘干機(jī)本體，烘干至安全水分后，由輸送設(shè)備輸送至烘后暫存?zhèn)}來(lái)通風(fēng)暫存，或者經(jīng)過(guò)烘干機(jī)通風(fēng)循環(huán)后，直接排出。

2.1 烘干機(jī)的選擇

2.1.1 從烘干機(jī)干燥原理分類(lèi)

從烘干機(jī)干燥原理分類(lèi)，可以分為橫流、混流、順流、逆流、順逆流、混逆流和順混流等多種型式的烘干機(jī)[1]。對(duì)不同的糧食，其烘干加熱時(shí)間、緩蘇時(shí)間、熱風(fēng)溫度、糧食溫度和熱風(fēng)風(fēng)量等參數(shù)不同，所選用的烘干機(jī)也就不同。如以小麥為主產(chǎn)糧區(qū)可選擇混流、順混流和混逆流形式的烘干機(jī)；如以玉米為主產(chǎn)區(qū)可選多級(jí)順流烘干機(jī)；如以水稻為主產(chǎn)區(qū)可選擇混流、順混流等低溫、大風(fēng)量的循環(huán)式烘干機(jī)。其中，橫流、順流、逆流、混流工藝圖如圖1～圖4所示。

圖1 橫流工藝圖

圖2 順流工藝圖

圖3 逆流工藝圖

圖4 混流工藝圖

2.1.2 從烘干機(jī)的裝機(jī)容量及作業(yè)來(lái)分類(lèi)

從烘干機(jī)的裝機(jī)容量及作業(yè)來(lái)分類(lèi)，可以分為低溫循環(huán)式和高溫連續(xù)式。低溫循環(huán)式烘干機(jī)常用單臺(tái)的裝機(jī)容量一般在30～60 t/p，小于30 t/p的一般是農(nóng)戶單機(jī)使用，或者專(zhuān)業(yè)的種子烘干，但可多臺(tái)串聯(lián)靈活使用；高溫連續(xù)式烘干機(jī)日產(chǎn)量在300～800 t。如糧食品種多，數(shù)量少或者分散存放，對(duì)烘后品質(zhì)要求較高的，應(yīng)選用小型分批次循環(huán)式低溫烘干機(jī)；如品種單一、數(shù)量大、烘干期短，對(duì)烘干品質(zhì)要求不高的，應(yīng)選用大型連續(xù)式烘干機(jī)。對(duì)于烘干機(jī)使用的總體分布，一般南方地區(qū)以水稻為主，因水稻對(duì)破碎率及爆腰率要求較高，以循環(huán)式低溫烘干機(jī)為主；北方地區(qū)以小麥和玉米為主，產(chǎn)量大，品種單一，多以連續(xù)式高溫烘干機(jī)為主。其中，種子烘干多選用循環(huán)式低溫烘干機(jī)。連續(xù)式高溫烘干機(jī)和循環(huán)式低溫烘干機(jī)分別如圖5、6所示。

圖5 連續(xù)式高溫烘干機(jī)圖（鄭州中糧）

圖6 循環(huán)式低溫烘干機(jī)圖（無(wú)錫中糧）

2.2 熱源選擇

熱源的選擇是關(guān)系糧食烘干效果和作業(yè)成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用戶選擇熱源考慮的主要因素是使用成本、用工量、勞動(dòng)強(qiáng)度及當(dāng)?shù)氐哪茉础?/p>

目前，市場(chǎng)常用熱源有以燃油、燃?xì)?、燃煤、木材、礱糠、生物質(zhì)為燃料的燃油爐、熱風(fēng)爐、蒸汽鍋爐、懸浮礱糠爐等，也有近年投放市場(chǎng)的新型熱源空氣源熱泵烘干。經(jīng)多次試驗(yàn)測(cè)試，根據(jù)不同的熱源，其烘干成本差距較大，烘干成本為0.03～0.12元/kg[2]，其中以礱糠為燃料的烘干成本最低，次之是煤，但是煤的廢氣排放高、污染大，部分地區(qū)已將其列為禁燒燃料；礱糠的使用量大，一般考慮廠區(qū)內(nèi)有大米車(chē)間配套。電負(fù)荷大，涉及當(dāng)?shù)毓╇娫鋈輪?wèn)題，并且熱泵制造成本高，需要考慮前期投入的成本，且受環(huán)境溫度的影響，一般適用于南方的小中型烘干機(jī)；使用天然氣會(huì)涉及開(kāi)戶入戶投資問(wèn)題；蒸汽需要附近有配套的蒸汽管道等設(shè)施，并能滿足烘干車(chē)間蒸汽的使用量的要求，其屬于壓力容器，每年定期需要專(zhuān)業(yè)安檢部門(mén)進(jìn)行安檢，手續(xù)較為繁瑣；油可分為直燃式和間接式，直燃式使用成本高，一般用于種子烘干?？傊?，清潔能源是未來(lái)烘干機(jī)熱源燃料的發(fā)展方向。用戶可以根據(jù)使用地能源條件、使用成本及自身情況進(jìn)行合理選擇。

2.3 進(jìn)出糧設(shè)備選擇

在烘干生產(chǎn)工藝選擇中，需要重點(diǎn)考慮的是烘干能力和進(jìn)出糧設(shè)備生產(chǎn)能力的銜接，不能偏小造成供應(yīng)不足，也不能偏大使產(chǎn)能浪費(fèi)。進(jìn)出糧設(shè)備由輸送和提升兩大類(lèi)組成，現(xiàn)常用設(shè)備包含皮帶輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、攪龍、提升機(jī)這4種，其中攪龍容易增加稻谷的破碎率，沒(méi)有特殊情況一般不建議采用；刮板機(jī)輸送機(jī)建議采用U型，殘留少，對(duì)種子和多品種的糧食更換清理方便。

2.4 前后暫存?zhèn)}選擇

烘干作業(yè)一般為季節(jié)性的，在烘干季節(jié)需要24 h進(jìn)行烘干，烘前暫存?zhèn)}容的配置至少滿足烘干主機(jī)一個(gè)批次的糧，從而保證系統(tǒng)連續(xù)作業(yè)。與此同時(shí)，烘前暫存?zhèn)}應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)不同批次、品質(zhì)的原糧分開(kāi)暫存，避免同一批次潮糧因含水率差異較大導(dǎo)致烘干不均勻、烘干不到位或過(guò)分烘干等問(wèn)題。另外，烘前暫存?zhèn)}為保證高水分的糧食安全暫存，應(yīng)配置循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)，適當(dāng)通風(fēng)能夠降低高水分原糧中的部分水分，提高烘干效率，同時(shí)防止高水分糧食發(fā)熱腐爛，并延長(zhǎng)潮糧的堆放倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間，進(jìn)而保證潮糧在烘前暫存?zhèn)}中安全等待烘干。

烘干后的糧食溫度要比外界高，特別是在冬季，烘干倉(cāng)內(nèi)外溫差較大。在烘干緊張的排隊(duì)期，烘干后的糧食沒(méi)有更多的時(shí)間在烘干機(jī)本體內(nèi)進(jìn)行循環(huán)通風(fēng)冷卻，這就需要烘后暫存并配置通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)提高烘干作業(yè)能力，以保證烘干的連續(xù)性，也便于夜間烘干作業(yè)，比如夜間烘干結(jié)束后，少量的作業(yè)人員輪班就可以把糧食切換到烘后暫存?zhèn)}中暫存，不需要夜間規(guī)模化出糧，保證大部分的作業(yè)人員夜間休息時(shí)間充足。

2.5 清理設(shè)備選擇

現(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)的機(jī)械化程度越來(lái)越高，糧食的收割基本實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收割機(jī)收割。但是，原糧在收割過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的摻入物，如若不及時(shí)清理，過(guò)高的含雜率容易造成烘干機(jī)本體的排糧輪堵塞，縮短排糧輪壽命，影響正常烘干的流暢性。所以，在正式烘干前必須要對(duì)原糧進(jìn)行清理，篩除大小雜?，F(xiàn)常用的清理設(shè)備有圓筒篩（單筒或雙筒）、振動(dòng)篩、組合清理篩。一般在原料進(jìn)入進(jìn)糧設(shè)備的第一道工序后，應(yīng)先配置和前后產(chǎn)量匹配的1臺(tái)圓筒篩用于清理大雜，后道配置2臺(tái)振動(dòng)篩（振動(dòng)篩的單臺(tái)產(chǎn)量小）負(fù)責(zé)小雜清理，或者選用體積較大的1～2組組合清理篩后，再進(jìn)入后道工序中，確保雜質(zhì)的含量不影響烘干工藝，順利烘干。

2.6 除塵設(shè)備選擇

糧食在收割、運(yùn)輸、暫存過(guò)程中都會(huì)夾雜一些灰塵。而在進(jìn)出糧、清理和烘干讓糧食流通的過(guò)程中，這些灰塵極易飛揚(yáng)到空氣中，影響工作環(huán)境，對(duì)作業(yè)人員產(chǎn)生危害，并且在密閉的空間內(nèi)，揚(yáng)塵達(dá)到一定濃度會(huì)引起爆炸。因而進(jìn)出糧和清理系統(tǒng)的揚(yáng)塵，需要在輸送和清理設(shè)備進(jìn)口設(shè)計(jì)吸塵點(diǎn)，避免彎頭過(guò)多，考慮主導(dǎo)管道和分管道的阻力平衡，合理設(shè)計(jì)除塵風(fēng)網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵統(tǒng)一收集，再通過(guò)專(zhuān)業(yè)過(guò)濾設(shè)備或者過(guò)濾系統(tǒng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；烘干機(jī)作業(yè)中通過(guò)通風(fēng)風(fēng)機(jī)排出的粉塵，也是通過(guò)專(zhuān)業(yè)的過(guò)濾設(shè)備或者過(guò)濾系統(tǒng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)的除塵方式有物理沉降式、噴淋式、旋風(fēng)除塵器式和布袋除塵式，其中布袋除塵式包含特殊設(shè)計(jì)的脈沖除塵器、手動(dòng)敲打布袋及電動(dòng)敲打式布袋。

①物理沉降形式簡(jiǎn)單，無(wú)動(dòng)力消耗，投資成本低，但是排放達(dá)不到環(huán)保要求。②噴淋式使用具備噴淋功能的噴淋沉降室處理，噴淋沉降投資成本低，除塵效果基本滿足要求，用電量小。缺點(diǎn)是占地面積大、處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢水需要進(jìn)行再次處理。③旋風(fēng)除塵器是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，灰塵因離心力從氣流中分離碰到壁后靠重力作用大部分落入灰斗，小部分含塵空氣上旋到出口排出，后道建議接入除塵間，或者脈沖除塵器中，如果直接排放很難達(dá)到環(huán)保要求。④布袋除塵器是利用纖維物的過(guò)濾作用對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾的裝置，但是隨著粉塵在濾袋內(nèi)表面或者外表面的積累，需要手動(dòng)或者電動(dòng)將其敲到布袋里，再或者脈沖循環(huán)噴吹布袋，不管哪一種方式目的都是清理布袋，不影響在線除塵效果。經(jīng)過(guò)布袋過(guò)濾后排放的空氣，完全滿足國(guó)家環(huán)保排放要求，所以在糧食系統(tǒng)中，在投資成本充足的情況下，優(yōu)選布袋除塵。

2.7 附屬設(shè)備的配套考慮

烘干機(jī)要完成烘干作業(yè)，需要配套一些附屬設(shè)備，烘干操作過(guò)程如果機(jī)械化程度高，自動(dòng)控制可靠，工人勞動(dòng)強(qiáng)度就會(huì)大大降低。電機(jī)應(yīng)有過(guò)載保護(hù)裝置，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)連鎖控制；對(duì)供熱熱源智能控制，使溫控儀能精確控制干燥溫度，減小誤差，并能實(shí)現(xiàn)高溫報(bào)警或自動(dòng)切斷熱源；應(yīng)配有在線水分儀，精確測(cè)量水分；在烘干本體相應(yīng)位置設(shè)置料位器；進(jìn)出糧設(shè)備應(yīng)設(shè)有自動(dòng)停機(jī)及堵料報(bào)警裝置?？傊娓芍行牡目刂茟?yīng)向智能化、信息化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一鍵操作和遠(yuǎn)程集中控制。

3 結(jié)語(yǔ)

糧食烘干的選址和工藝需立足用戶實(shí)際情況，因地制宜?？茖W(xué)選址，在合理的烘干量、熱源形式、烘干形式基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)，從糧食循環(huán)、熱力循環(huán)和除塵系統(tǒng)等方面，構(gòu)建一個(gè)設(shè)計(jì)合理、實(shí)用、科學(xué)減排的糧食烘干系統(tǒng)。