機(jī)采棉帶式與塔式氣流烘干工藝比較

谷國(guó)富

摘要：因機(jī)采棉回潮率高，為了提高生產(chǎn)效率，子棉在加工前需要烘干。在烘干的同時(shí)，子棉被輸送到下道工序。對(duì)塔式氣流烘干與帶式烘干兩種烘干工藝及輸送方式的主要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和比較，希望在降低機(jī)采棉加工成本、減少除塵風(fēng)量、降低噪音、降低環(huán)境污染等方面找到新的突破方向。

關(guān)鍵詞：機(jī)采棉；子棉；塔式氣流干燥；帶式干燥

中圖分類(lèi)號(hào)：S226.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2018）15-0095-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.15.024 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（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(chǎn)業(yè)一直以來(lái)都是關(guān)系國(guó)家國(guó)計(jì)民生的重大生產(chǎn)力[1]，新疆地區(qū)是中國(guó)的主要產(chǎn)棉區(qū)，機(jī)采棉種植面積占全國(guó)機(jī)采棉種植總面積的90%～95%[2]，棉花回潮率的高低直接影響生產(chǎn)效率及皮棉質(zhì)量[3]。當(dāng)子棉回潮率超過(guò)8.5%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行烘干[4]。目前國(guó)內(nèi)子棉烘干工藝普遍采用塔式氣流烘干設(shè)備，能耗高、造價(jià)也高，還產(chǎn)生了大量需要除塵的風(fēng)量，急需改進(jìn)。而帶式子棉烘干設(shè)備節(jié)能，產(chǎn)生的除塵風(fēng)量少，工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低。國(guó)內(nèi)至今還沒(méi)有帶式子棉烘干設(shè)備，美國(guó)有過(guò)這方面的研究[5]。本研究希望通過(guò)比較帶式子棉烘干機(jī)與目前普遍使用的塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝及主要參數(shù)，來(lái)說(shuō)明研究帶式子棉烘干設(shè)備的必要性。

以每小時(shí)加工24 t機(jī)采子棉生產(chǎn)線(xiàn)為例，采用塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝時(shí)，子棉由氣流輸送，子棉的干燥也是由熱空氣在烘干塔內(nèi)輸送子棉的同時(shí)完成的。輸送子棉總共需要的風(fēng)量是134 000 m3/h。在環(huán)境溫度0 ℃時(shí)，空氣的密度是1.293 kg/m3，計(jì)算出這些空氣的質(zhì)量是173 t。子棉重量占輸送物料重量的比例是24/（24+173）=12.2%，空氣重量占87.8%。說(shuō)明87.8%的電能都用于輸送空氣了，浪費(fèi)非常大。這些浪費(fèi)的能量增加了生產(chǎn)成本，還產(chǎn)生了含塵量非常高的臟空氣、噪音和震動(dòng)，加重了除塵負(fù)荷，增加了除塵設(shè)備投資，也惡化了工作環(huán)境及軋花廠(chǎng)周?chē)h(huán)境。

本研究認(rèn)為可以通過(guò)使用帶式子棉烘干機(jī)，在保障子棉輸送能力及烘干效果的前提下，簡(jiǎn)化烘干工藝、減少子棉輸送風(fēng)量、降低能耗，進(jìn)而改進(jìn)子棉處理工藝。以下是帶式子棉烘干機(jī)工藝與目前加工機(jī)采棉時(shí)普遍采用的塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝及主要指標(biāo)的比較。

1 塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝

塔式氣流子棉烘干機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。由于塔式氣流子棉烘干機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，故障率低，易維護(hù)，因而被廣泛采用。但塔式氣流子棉烘干機(jī)烘棉時(shí)間短且固定，一次烘干不能滿(mǎn)足要求，所以需要二次烘干。

帶式子棉烘干機(jī)烘棉時(shí)間可以根據(jù)需要而延長(zhǎng)[5]，這就有可能做到一次烘干就能達(dá)到要求。在烘干子棉的同時(shí)，還起到輸送子棉的作用。

如果帶式子棉烘干機(jī)達(dá)到一次烘干就能滿(mǎn)足要求，就可以簡(jiǎn)化烘干工藝，降低能耗，極大減少除塵風(fēng)量，進(jìn)而減少設(shè)備投資，降低加工成本，提高環(huán)境質(zhì)量。

表1是在假設(shè)帶式子棉烘干機(jī)一次烘干子棉就能滿(mǎn)足要求的前提下，塔式氣流子棉烘干機(jī)的工藝及主要參數(shù)。

2 帶式子棉烘干機(jī)工藝（1）

從圖2可以看出，與塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝比較，保留了外吸子棉部分，只是把兩道4臺(tái)塔式氣流子棉烘干機(jī)合并為一道2臺(tái)帶式子棉烘干機(jī)。省去了“一清內(nèi)吸棉分離器、一清內(nèi)吸棉風(fēng)機(jī)、一清沙克龍、一清排雜絞龍”。帶式子棉烘干機(jī)（1）的工藝及主要參數(shù)見(jiàn)表2。

3 帶式子棉烘干機(jī)工藝（2）

從圖3可以看出，與“帶式子棉烘干機(jī)（1）”的區(qū)別是，由1臺(tái)24 t/h喂花機(jī)取代了2臺(tái)12 t/h喂花機(jī)，該喂花機(jī)需要增加清理重雜物的功能。由1臺(tái)24 t/h傾斜帶式子棉烘干機(jī)取代了2臺(tái)12 t/h 傾斜帶式子棉烘干機(jī)。由帶式輸棉機(jī)取代了外吸子棉部分。省去了“重雜物分離器、外吸棉分離器、外吸棉風(fēng)機(jī)、外吸棉沙克龍、外吸棉排雜絞龍”。在“帶式子棉烘干機(jī)工藝（1）”實(shí)現(xiàn)后，“帶式子棉烘干機(jī)工藝（2）”就有實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)了。帶式子棉烘干機(jī)（2）的工藝及主要參數(shù)見(jiàn)表3。

4 表中部分參數(shù)的計(jì)算過(guò)程

中國(guó)配置的熱源多是燃煤熱風(fēng)爐，熱效率低于燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，此時(shí)額定熱量R計(jì)算如下：

設(shè)：環(huán)境空氣溫度t1=0 ℃。

對(duì)應(yīng)的空氣比熱Cp1=1.005 kJ/kg℃，空氣密度 ρ1=1.293 kg/m3。

烘干機(jī)入口熱風(fēng)溫度t2，烘干機(jī)入口熱風(fēng)比熱Cp2。

因比熱變化很小，故取平均比熱Cp=（Cp1+Cp2）/2=Cp1。

已知：燃煤熱風(fēng)爐熱效率η=0.74。

取t2=148.8 ℃，此時(shí)，ρ2=0.83 kg/m3。

求“帶式子棉烘干機(jī)工藝（1）”的額定熱量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“帶式子棉烘干機(jī)工藝（2）”的額定熱量R。

根據(jù)“帶式子棉烘干機(jī)參數(shù)（美國(guó)資料）”，知道烘干機(jī)入口風(fēng)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

驗(yàn)算“帶式子棉烘干機(jī)工藝（1）及（2）”配置的供熱吹風(fēng)機(jī)Y5-48-8C 30 kW是否滿(mǎn)足風(fēng)量要求。

設(shè)：環(huán)境溫度0 ℃時(shí)，進(jìn)入供熱吹風(fēng)機(jī)Y5-48-8C 30 kW的風(fēng)量是q1：

由：Q×ρ2=q1×ρ1

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

查風(fēng)機(jī)Y5-48-8C 30 kW參數(shù)得知，能滿(mǎn)足風(fēng)量要求。

在“帶式子棉烘干機(jī)工藝（1）及（2）”中，估計(jì)的除塵風(fēng)量q2=20 000 m3/h，驗(yàn)算如下。

此時(shí)的空氣密度設(shè)為ρ，溫度設(shè)為t。

由：Q×ρ2=q2×ρ

得：ρ=Q×ρ2/q2

=25 000×0.91/（20 000）=1.138 kg/m3

對(duì)應(yīng)的溫度t=37 ℃，與實(shí)際情況相符。

計(jì)算“塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝”烘干機(jī)入口熱風(fēng)能達(dá)到的最高溫度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 主要指標(biāo)節(jié)省率計(jì)算

5.1 帶式子棉烘干機(jī)工藝（1）與塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝比較

1）節(jié)省功率：（363.7-237.7）/363.7=34.6%。

2）節(jié)省熱量：（240-160）/240=33.3%。

3）節(jié)省除塵風(fēng)量：（84 000-64 000）/84 000=23.8%。

4）節(jié)省設(shè)備投資：（141.1-99.78）/141.1=29.3%。

5.2 帶式子棉烘干機(jī)工藝（2）與塔式氣流子棉烘干機(jī)工藝比較

1）節(jié)省功率：（363.7-118.6）/363.7=67.4%。

2）節(jié)省熱量：（240-100）/240=58.3%。

3）節(jié)省除塵風(fēng)量：（84 000-20 000）/84 000=76.2%。

4）節(jié)省設(shè)備投資：（141.1-86.24）/141.1=38.9%。

可以看出，帶式子棉烘干機(jī)工藝有以下好處：降低能耗，節(jié)省熱量，節(jié)省除塵風(fēng)量，節(jié)省設(shè)備投資，并且節(jié)省的幅度較大。如果烘干后的子棉到“二清、軋花”車(chē)間的輸送也由目前的氣流輸送改為帶式機(jī)輸送，主要指標(biāo)節(jié)省率會(huì)更高。所以，開(kāi)發(fā)帶式子棉烘干機(jī)及帶式子棉輸送機(jī)意義很大。

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