史德才，孫艷輝，史乾軍，王海鷗

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

0 引言

產(chǎn)地烘干是糧食生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié)，但目前我國(guó)糧食烘干機(jī)械化水平不足10%，是農(nóng)業(yè)全程機(jī)械化的發(fā)展瓶頸[1-2]。糧食產(chǎn)地烘干機(jī)械化通常采用干燥設(shè)備人為控制熱風(fēng)溫度、利用對(duì)流干燥原理去除收獲糧食中的水分，以達(dá)到糧食安全貯藏的要求[3-4]。市場(chǎng)上廣泛采用連續(xù)式、低溫循環(huán)式2種糧食烘干機(jī)[5]。連續(xù)式糧食烘干機(jī)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(gè)干燥段、多個(gè)緩蘇段、冷卻段、儲(chǔ)糧段和排糧段，其干燥段熱風(fēng)和糧層溫度高、熱風(fēng)在糧層停留時(shí)間短，糧食爆腰率高、干燥不均勻，其風(fēng)道采用網(wǎng)孔板通風(fēng)槽，網(wǎng)孔易被粉塵和谷粒堵塞，無(wú)法適應(yīng)油菜籽等細(xì)小顆粒作物，該類型干燥機(jī)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(jī)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(fù)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(gè)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(jī)的作業(yè)性能，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機(jī)，采用多層分散熱風(fēng)壓入式結(jié)構(gòu)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(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機(jī)結(jié)構(gòu)

主要包括主干燥塔、熱風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)箱、進(jìn)風(fēng)槽、排風(fēng)箱、排風(fēng)槽、排風(fēng)管、排糧輪、排料絞龍、提升機(jī)、送料絞龍及均分撒糧裝置等。由圖1可知，熱風(fēng)機(jī)位于主干燥塔右后方底部，進(jìn)風(fēng)箱位于干燥塔右側(cè)，排風(fēng)箱位于主干燥塔左側(cè)，提升機(jī)位于主干燥塔前側(cè)。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(jìn)風(fēng)槽層和排風(fēng)槽層，其中9層未布置進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽，而5，8，12層僅布置排風(fēng)槽，其他層均交錯(cuò)布置進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽。進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽均橫向左右貫穿干燥塔，其中進(jìn)風(fēng)槽右側(cè)與進(jìn)風(fēng)箱連通、左側(cè)閉合，排風(fēng)槽左側(cè)與排風(fēng)箱連通、右側(cè)閉合。

熱風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)箱連通，排風(fēng)管與排風(fēng)箱連通，進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽均為底部開(kāi)口的屋脊形薄板結(jié)構(gòu)，因此熱風(fēng)在熱風(fēng)機(jī)的正壓作用下，從進(jìn)入右側(cè)的熱風(fēng)箱再分配進(jìn)入橫向貫穿布置，在干燥塔中的進(jìn)風(fēng)槽層，再由進(jìn)風(fēng)槽開(kāi)口底部逸出穿過(guò)干燥塔內(nèi)的糧層進(jìn)入上、下方布置的排風(fēng)槽，最后進(jìn)入左側(cè)的排風(fēng)箱經(jīng)排風(fēng)管排出。干燥塔在緩蘇段未布置進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽，僅作為谷物緩蘇和暫存的空間。提升機(jī)將底部排料絞龍和頂部送料絞龍相連通，實(shí)現(xiàn)物料在干燥塔內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。

其工作過(guò)程為：烘干機(jī)完成一批次進(jìn)料后，熱風(fēng)機(jī)將控制在60℃左右的熱風(fēng)，壓入布置在干燥-緩蘇交替段的進(jìn)風(fēng)槽內(nèi)，并從槽底逸出，穿過(guò)進(jìn)風(fēng)槽周邊向下流動(dòng)的糧層；由于熱風(fēng)氣流壓力高，對(duì)糧層產(chǎn)生一定的流態(tài)化作用，使得熱風(fēng)與糧層充分進(jìn)行熱質(zhì)交換，溫度下降后的濕空氣再由排風(fēng)槽排出。在設(shè)有進(jìn)風(fēng)槽各層（4，6，7，10，11層） 糧溫相對(duì)較高，主要以高強(qiáng)度脫水干燥為主，而在5，8，9，12層僅設(shè)有排風(fēng)槽或未設(shè)有風(fēng)道，風(fēng)溫和糧溫均相對(duì)較低，以通風(fēng)緩蘇為主。因此，糧層流經(jīng)干燥塔中部（4～12層） 時(shí)，實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)干燥與通風(fēng)緩蘇交替作用，脫水干燥相對(duì)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(cāng)體內(nèi)，糧食由排料絞龍推送進(jìn)入前部的提升機(jī)，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(kāi)設(shè)的2個(gè)下料口落至轉(zhuǎn)動(dòng)的均分撒糧裝置上，離心拋撒到干燥塔的緩蘇倉(cāng)中，經(jīng)過(guò)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(guò)程中，谷粒內(nèi)外水分逐漸達(dá)到平衡，經(jīng)過(guò)充分緩蘇后再次進(jìn)入干燥-緩蘇交替段，開(kāi)始新一輪循環(huán)干燥。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽組配

該干燥機(jī)采用的進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽均為無(wú)底邊、無(wú)網(wǎng)孔、單端開(kāi)口的屋脊形條形槽，有別于傳統(tǒng)糧食烘干機(jī)所采用的網(wǎng)孔狀條形槽，熱風(fēng)氣流均只能從底部進(jìn)出。排風(fēng)槽與排風(fēng)箱連通，在進(jìn)風(fēng)箱端閉合，兩端開(kāi)口尺寸相同。

進(jìn)風(fēng)槽呈漸變擴(kuò)口結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 進(jìn)風(fēng)槽呈漸變擴(kuò)口結(jié)構(gòu)

條形槽兩端呈現(xiàn)大小頭形狀，一端開(kāi)口大，一端開(kāi)口小，大頭端與進(jìn)風(fēng)箱相通，小頭端則閉合。而傳統(tǒng)糧食烘干機(jī)風(fēng)槽均為兩端開(kāi)口大小相等的矩形或屋脊形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致熱風(fēng)在進(jìn)風(fēng)槽進(jìn)風(fēng)口處風(fēng)壓較大，遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)口風(fēng)壓逐漸減小，谷物糧層沿風(fēng)槽方向受熱不均勻。該干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)槽采用漸變擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，熱風(fēng)在進(jìn)風(fēng)槽內(nèi)流動(dòng)方向上槽體空間逐漸變小，風(fēng)壓損失相對(duì)較小，有利于實(shí)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)槽全寬幅糧層均衡通風(fēng)干燥。

進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽在干燥塔中分布見(jiàn)圖3。

圖3 進(jìn)風(fēng)槽和排風(fēng)槽在干燥塔中分布

二者在糧層中上下交替、左右錯(cuò)位排布，便于熱風(fēng)均勻穿透位于屋脊形風(fēng)槽外的糧層，實(shí)現(xiàn)全立體均衡通風(fēng)加熱。進(jìn)風(fēng)槽為無(wú)網(wǎng)孔薄板結(jié)構(gòu)，壓入進(jìn)風(fēng)槽的熱風(fēng)只能從進(jìn)風(fēng)槽底部開(kāi)口處逸出，穿過(guò)糧層后由排風(fēng)槽底部進(jìn)入排風(fēng)槽排出干燥塔體，高壓熱風(fēng)穿過(guò)進(jìn)風(fēng)槽與排風(fēng)槽之間糧層的過(guò)程中，可以對(duì)密實(shí)糧層起到一定的蓬松、流態(tài)化作用，提高熱風(fēng)與谷物之間的傳熱傳質(zhì)效果。

2.2 排糧裝置

排糧裝置見(jiàn)圖4。

圖4 排糧裝置

排糧裝置由4個(gè)結(jié)構(gòu)單元組合而成，安裝在排糧絞龍上方。其中，弧尾長(zhǎng)板與折彎短板構(gòu)成2個(gè)相對(duì)稱的“V”形的下料空間，排糧輪與長(zhǎng)板弧尾端及短板的折彎端相吻合，2個(gè)排糧輪按照相同轉(zhuǎn)速相向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(zhǎng)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(zhuǎn)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(jiàn)圖5。

圖5 均分撒糧裝置

本烘干機(jī)設(shè)有2個(gè)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(jié)構(gòu)如圖5所示，轉(zhuǎn)軸垂直安裝在干燥塔頂板上，通過(guò)帶輪和皮帶由排糧電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸端頭安裝有拋撒盤，拋撒盤外緣周向等分均布有若干個(gè)呈斜角安裝的拋撒板。設(shè)在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的大、小進(jìn)料口與其上方的送料絞龍相通，大進(jìn)料口和小進(jìn)料口位置按照送料絞龍物料輸送方向來(lái)設(shè)定，即大進(jìn)料口靠近送料絞龍的進(jìn)料端。工作時(shí)，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(jìn)料口落入高速旋轉(zhuǎn)的拋灑盤，在離心力和拋撒板的導(dǎo)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(duì)后續(xù)干燥的影響。

3 烘干機(jī)的特點(diǎn)與性能

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

（1）烘干機(jī)采用大緩蘇、多層分散進(jìn)風(fēng)干燥與通風(fēng)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(jī)和低溫循環(huán)糧食烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)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(jī)在干燥塔內(nèi)風(fēng)道系統(tǒng)采用了無(wú)網(wǎng)孔、底部開(kāi)口的屋脊形條形槽結(jié)構(gòu)，烘干對(duì)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(yīng)性強(qiáng)；

（3）采用正壓進(jìn)風(fēng)方式和漸變擴(kuò)口進(jìn)風(fēng)槽，干燥段熱風(fēng)分布均勻，使糧層呈蓬松態(tài)，保證干燥均勻性。

烘干機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：整機(jī)總質(zhì)量為10 100 kg；外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高） 為6 468 mm×8 780 mm×14 755 mm；電機(jī)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(jī)型式及消耗為無(wú)煙煤熱風(fēng)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(jié)論

創(chuàng)新設(shè)計(jì)了5HY-50型低溫循環(huán)糧食烘干機(jī)，采用頂部橫向送糧、均勻撒糧、上段大緩蘇、中段多層分散進(jìn)風(fēng)干燥與通風(fēng)緩蘇交替進(jìn)行、底部橫向排糧、垂直提糧等循環(huán)干燥工藝和結(jié)構(gòu)，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(jī)采用的壓入式進(jìn)風(fēng)原理和無(wú)網(wǎng)孔屋脊形條形槽風(fēng)道系統(tǒng)，提高干燥均勻性和物料適應(yīng)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(jī)技術(shù)創(chuàng)新提供參考。

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