Technical Analysis and Development Suggestion of Low Temperature Batch Circulating Grain Dryer in China

◎陳 蓮1，李小化2（1.河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450042；2.中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450052）

Chen Lian1， Li Xiaohua2（1.Henan Vocational College of Applied Technology， Zhengzhou 450042， China；2.COFCO Engineering & Technology （Zhengzhou） Co. Ltd.， Zhengzhou 450053， China）

我國(guó)低溫批循環(huán)式谷物干燥機(jī)的技術(shù)分析及發(fā)展建議

Technical Analysis and Development Suggestion of Low Temperature Batch Circulating Grain Dryer in China

◎陳 蓮1，李小化2
（1.河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450042；
2.中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450052）

Chen Lian1， Li Xiaohua2
（1.Henan Vocational College of Applied Technology， Zhengzhou 450042， China；
2.COFCO Engineering & Technology （Zhengzhou） Co. Ltd.， Zhengzhou 450053， China）

通過(guò)對(duì)低溫循環(huán)式谷物干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程進(jìn)行研究，深入分析這種干燥機(jī)存在的缺陷和弊端。根據(jù)與逆流谷物干燥機(jī)的對(duì)比分析，提出具體的技術(shù)提升措施以及我國(guó)谷物干燥機(jī)的發(fā)展建議。

低溫循環(huán)；谷物干燥機(jī)；糧食干燥技術(shù)

我國(guó)是世界上最大的糧食生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，年總產(chǎn)糧食約5億t。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運(yùn)輸、加工和消費(fèi)等過(guò)程中的損失高達(dá)18%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織規(guī)定的5%的標(biāo)準(zhǔn)。在這些損失中，每年因氣候原因，谷物來(lái)不及曬干或未達(dá)到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食高達(dá)5%，若按年產(chǎn)5億t糧食計(jì)算，相當(dāng)于2 500萬(wàn)t糧食，若每人每天食用500 g糧食，可供6.8萬(wàn)人食用一年。這一數(shù)字是驚人的，把收到手的谷物損失降低到最低點(diǎn)，從這一意義上說(shuō)，谷物干燥的機(jī)械化是谷物豐產(chǎn)、豐收的最后一道保障。

糧食干燥機(jī)械化技術(shù)是以機(jī)械為主要手段，采用相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為地控制溫度、濕度等因素，在不損害糧食品質(zhì)的前提下，降低糧食中的含水量，使其達(dá)到國(guó)家安全貯存標(biāo)準(zhǔn)的干燥技術(shù)。其除了能有效地防止連綿陰雨等災(zāi)害性天氣所造成的損失外，還具有明顯的優(yōu)勢(shì)：一是減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化和集約化提供有效手段；二是提高了糧食品質(zhì)，耐貯性和加工性；三是可以防止自然干燥對(duì)糧食造成的污染，以及杜絕農(nóng)民占用公路晾曬造成的交通傷亡事故。糧食干燥機(jī)械化技術(shù)改變了長(zhǎng)期以來(lái)糧食干燥單純依靠自然陽(yáng)光在曬場(chǎng)上翻曬的傳統(tǒng)方法，為全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化、現(xiàn)代化又邁進(jìn)了一步。

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推進(jìn)，我國(guó)國(guó)內(nèi)干燥機(jī)保有量以年均50%左右的增幅快速攀升，這其中不乏各種形式的干燥機(jī)械在國(guó)內(nèi)發(fā)展壯大。其中，低溫循環(huán)式谷物干燥機(jī)是發(fā)展最快的一種機(jī)型，也是水稻產(chǎn)區(qū)最常見(jiàn)的機(jī)型。

1　低溫循環(huán)式谷物干燥機(jī)的技術(shù)分析

國(guó)內(nèi)低溫循環(huán)式谷物干燥機(jī)以“三久”“金子”“山本”“太陽(yáng)”等品牌為代表。1996年起，臺(tái)灣獨(dú)資企業(yè)上海三久機(jī)械有限公司生產(chǎn)的循環(huán)式低溫干燥機(jī)、日本獨(dú)資金子農(nóng)機(jī)（無(wú)錫）有限公司經(jīng)銷的種子專用干燥機(jī)和通用型干燥機(jī)等也進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，并帶動(dòng)了南方水稻產(chǎn)區(qū)干燥機(jī)械化技術(shù)發(fā)展。這些品牌的干燥機(jī)均為舶來(lái)品，雖然這些干燥機(jī)在水分控制、電控等方面的確相對(duì)穩(wěn)定，但這些洋品牌的批循環(huán)干燥機(jī)的原理實(shí)際上就是一種類似我國(guó)20世紀(jì)八九十年代時(shí)期建設(shè)的圓形橫流干燥機(jī)的小型化產(chǎn)品，只是塔體外形由圓筒變?yōu)榉叫巍?/p>

這種小型低溫循環(huán)式谷物干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)由供熱裝置、糧溫自動(dòng)控制裝置和主機(jī)三大部分組成。主機(jī)部分結(jié)構(gòu)主要包括儲(chǔ)糧箱、干燥箱、定時(shí)排糧機(jī)構(gòu)、底部出糧攪龍、提升機(jī)、頂部入糧攪龍、引風(fēng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。低溫循環(huán)式谷物干燥機(jī)的工作過(guò)程（見(jiàn)圖1）。

圖1　循環(huán)式干燥機(jī)干燥工藝流程圖

糧食裝入料斗，經(jīng)提升機(jī)送至干燥機(jī)頂部，經(jīng)頂部入糧攪龍裝糧，直至裝滿整個(gè)干燥機(jī)。干燥過(guò)程中，隨著排糧機(jī)構(gòu)的排糧，干燥機(jī)內(nèi)的谷物緩慢向下流動(dòng)，流經(jīng)干燥箱，在干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥后經(jīng)由排糧進(jìn)入底部出糧攪龍，由底部出糧攪龍輸送至提升機(jī)料斗，再由提升機(jī)向上輸送入頂部入糧攪龍，通過(guò)頂部入糧攪龍橫向輸送并均勻撒入干燥機(jī)料倉(cāng)，經(jīng)過(guò)一次干燥后的谷物在儲(chǔ)糧箱貯留并緩蘇一段時(shí)間后，再次進(jìn)入干燥箱，再次受熱干燥，如此反復(fù)循環(huán)直至達(dá)到設(shè)定的水分值。這類干燥機(jī)的容量1～10 t/批。為了獲得較大處理量，還可將數(shù)臺(tái)以至數(shù)十臺(tái)干燥機(jī)并列配置，組成大規(guī)模谷物干燥中心。干燥機(jī)的控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)供熱裝置的燃燒器的開(kāi)閉。最新的干燥機(jī)采用電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制干燥速度，自動(dòng)測(cè)定谷物水分，達(dá)到設(shè)定的水分時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)排出干糧并停機(jī)。

由于這種小型干燥機(jī)與圓形橫流干燥機(jī)有著共同的缺陷—能耗高，干燥不均勻等特點(diǎn)，于是這種干燥機(jī)運(yùn)用了2種變通的方式，即：①降低熱風(fēng)溫度，使用低溫進(jìn)行干燥，避免高溫產(chǎn)生焦煳粒；②使用多次循環(huán)改善烘干水分均勻性問(wèn)題。

雖然使用上述兩種變通方式改變了前述兩個(gè)弊端，但又形成另外4個(gè)問(wèn)題，即：①處理量小，單次干燥時(shí)間短，需要分批進(jìn)行干燥，不能連續(xù)進(jìn)行干燥；②降水幅度小，只能干燥低水分糧，需要多次循環(huán)才能把高水分糧的水分降下來(lái)；③破碎率高，因?yàn)樾枰啻窝h(huán)，提升機(jī)和螺旋攪龍的多次沖擊破碎進(jìn)行了累加，總破碎率大幅增加；④熱效率低，因?yàn)檫@種批循環(huán)干燥機(jī)的熱風(fēng)只有一次干燥機(jī)會(huì)，剩余的熱量直接排空，無(wú)形中浪費(fèi)了大量的熱量，導(dǎo)致燃料成本高。

通過(guò)以上分析不難看出，這種批循環(huán)干燥機(jī)干燥原理導(dǎo)致了其具有以下缺陷：①這種干燥機(jī)干燥工藝不優(yōu)；②干燥溫度不能高；③干燥速率?。虎芫徧K時(shí)間長(zhǎng)，超出了正常緩蘇需要的時(shí)間，造成時(shí) 間的浪費(fèi)；⑤碎米率升高；⑥熱量利用率低，沒(méi)有余熱回收，能耗高。

以上海三久NEWPRO系列批循環(huán)干燥機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明。NEWPRO批循環(huán)干燥機(jī)熱風(fēng)溫度40～60 ℃，干燥時(shí)間6～11 min，緩蘇時(shí)間60 min左右，每次降水幅度0.6%～1.5%，總降水幅度3.0%，循環(huán)次數(shù)4～5次。

2　稻谷干燥的技術(shù)要求

由于稻谷自身生物學(xué)特性決定了稻谷是較難干燥的谷物，干燥技術(shù)提升必須以稻谷的干燥特性為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際生產(chǎn)中不僅要求稻谷干燥機(jī)生產(chǎn)率高，烘后稻谷爆腰率低，還要保證稻米品質(zhì)。因此，要探索稻谷干燥的新工藝，既要去除水分，又要保持其營(yíng)養(yǎng)成分和口味，試驗(yàn)表明含水率在24.0%以上的稻谷放置10 h后再干燥，其口味開(kāi)始下降；另外，稻谷應(yīng)干燥到水分含量14.0%以下才可進(jìn)行安全貯存。因此，需要對(duì)現(xiàn)有工藝及工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，對(duì)現(xiàn)有機(jī)型的原理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)新型干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的改進(jìn)和提升，并借助計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)和模擬技術(shù)改進(jìn)稻谷干燥機(jī)械。

3　谷物干燥技術(shù)提升措施

3.1發(fā)展中小型順逆流谷物干燥機(jī)

目前我國(guó)的大型順逆流糧食干燥技術(shù)已達(dá)世界領(lǐng)先水平，應(yīng)借鑒大型干燥機(jī)的技術(shù)，把順逆流干燥原理設(shè)計(jì)到中小型干燥機(jī)中。順、逆流連續(xù)式谷物干燥機(jī)與臺(tái)灣、日本的批循環(huán)干燥機(jī)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　順、逆流連續(xù)式谷物干燥機(jī)與臺(tái)灣、日本的批循環(huán)干燥機(jī)對(duì)比結(jié)果表

3.2優(yōu)化現(xiàn)有批循環(huán)干燥機(jī)的工藝結(jié)構(gòu)

優(yōu)化現(xiàn)有批循環(huán)干燥機(jī)的工藝結(jié)構(gòu)，提升現(xiàn)有批循環(huán)干燥機(jī)的技術(shù)水平。增加干燥時(shí)間，減少循環(huán)次數(shù)，即減少提升機(jī)的提升次數(shù)，從而降低破碎率。

4　我國(guó)谷物干燥機(jī)的發(fā)展建議

4.1不能片面強(qiáng)調(diào)低溫干燥

低溫干燥，谷物品質(zhì)能保持良好狀態(tài)，發(fā)芽率不受影響暴腰、破損率很小，是理想的干燥方式。但是生產(chǎn)率低，直接影響經(jīng)濟(jì)效益。為此，發(fā)展適合現(xiàn)在農(nóng)村使用的干燥機(jī)，溫度控制范圍加大，農(nóng)戶可以根據(jù)需要來(lái)選擇溫度進(jìn)行干燥。

4.2重點(diǎn)發(fā)展中小型干燥機(jī)械

機(jī)型大小是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件決定的。農(nóng)戶種植規(guī)模小，就不會(huì)獨(dú)戶或聯(lián)戶購(gòu)置干燥機(jī)。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)逐步形成的種糧大戶目前以建立烘干中心為模式。為此，發(fā)展中小型干燥機(jī)械，由村鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)服務(wù)組織根據(jù)烘干量多少選擇購(gòu)買何種干燥機(jī)械并進(jìn)行烘干經(jīng)營(yíng)，面向廣大沒(méi)有購(gòu)買干燥機(jī)的農(nóng)戶提供有償烘干服務(wù)。

4.3開(kāi)發(fā)多種國(guó)產(chǎn)機(jī)型和多種能源干燥機(jī)

進(jìn)口機(jī)由于價(jià)格高、生產(chǎn)率低，很難有使用經(jīng)濟(jì)效益。因此，開(kāi)發(fā)好適合我國(guó)國(guó)情的中小型谷物干燥機(jī)和多種熱源的機(jī)型，綜合考慮使用經(jīng)營(yíng)模式及跨區(qū)流動(dòng)作業(yè)的發(fā)展方向，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，熱效率高，生產(chǎn)率高的谷物干燥機(jī)具有很好的推廣應(yīng)用前景。

5　結(jié)語(yǔ)

要依據(jù)上述對(duì)比分析，吸取外來(lái)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，克服其弱點(diǎn)，自主研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的實(shí)用的中小型高效環(huán)保保質(zhì)干燥機(jī)。與“三久”“金子”“山本”“臺(tái)灣三升太陽(yáng)牌”和“辰宇機(jī)械”等循環(huán)干燥機(jī)相比，目前我國(guó)制造工藝已有很大的提高，可以研制出工藝比其更優(yōu)化，性能比其好，功能比其全，烘出的谷物質(zhì)量比其好，破碎率比其低，比其更節(jié)能的國(guó)產(chǎn)干燥機(jī)，以提高我國(guó)的谷物烘干技術(shù)水平，為我國(guó)廣大農(nóng)民朋友、土地流轉(zhuǎn)種植大戶、農(nóng)業(yè)合作社等提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉性能先進(jìn)的谷物干燥機(jī)械，以完善我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的最后一公里。

另外，要大力推廣我國(guó)的谷物干燥機(jī)械化，宣傳其優(yōu)勢(shì)，盡量減少制約因素的影響，并不斷完善投入機(jī)制。吸收各種社會(huì)資金，建立以國(guó)家投入為導(dǎo)向，農(nóng)村集體和農(nóng)民投入為主體的多元化、多渠道和多層次的投入機(jī)制，走社會(huì)化、產(chǎn)業(yè)化和服務(wù)化的道路，這樣谷物干燥機(jī)械化才能有較為廣闊的發(fā)展前景。

This article studied working process and structure of low temperature recirculating grain dryer， analyzed the defects and shortcomings about this grain dryer. According to the comparison with the parallel&counter-flow grain dryer， the author putted forward the specific measures to improve technology and development suggestions for China's grain dryer.

Low temperature cycle； Grain dryer； Grain drying technology

S226.6

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.06.006

陳蓮（1971-），女，碩士研究生，講師，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)；李小化（1972-），男，本科，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榧Z食儲(chǔ)運(yùn)與干燥。