◎ 王 猛，姚會玲，黃施凱，王棟梁

（中糧工程裝備無錫有限公司，江蘇 無錫 214064）

隨著糧食生產(chǎn)全程機械化水平的提高，糧食產(chǎn)后的糧食烘干工段成為打通糧食全程機械化的關鍵環(huán)節(jié)。糧食機械化烘干需要熱源提供熱量，通過加熱除去糧食中的水分，從而降低糧食的含水率，達到烘干糧食的目的。稻谷與干燥介質(zhì)之間進行濕熱交換，由于是處在降速干燥階段，稻谷顆粒內(nèi)部存在溫度梯度與水分梯度，使稻谷不同部位之間存在不均勻收縮，導致應力產(chǎn)生[1]。因此稻谷合理干燥工藝參數(shù)的選擇一直是我國谷物干燥研究的重點和難點。稻谷是由不同成分組成的復合體，又是熱敏性物料，干燥速度過快或參數(shù)選擇不當很容易產(chǎn)生爆腰[2-3]。CNOSSEN等[4]論述了稻谷烘干和緩蘇工藝的操作要求、干燥介質(zhì)溫度和降水速率對稻米品質(zhì)的影響。烘干后的糧食品質(zhì)是檢驗糧食烘干工藝及設備好壞的一項關鍵指標，影響糧食烘后品質(zhì)的因素有多種，其中進入烘干機和糧食接觸的熱風溫度是最關鍵的一種。如果進風溫度過高，糧食內(nèi)部的結(jié)合水滲透不出來，會造成稻谷爆腰或者裂紋，影響稻谷的出米率，甚至影響種子的發(fā)芽率等指標。如果進風溫度過低，糧食烘干速率會大幅降低，影響烘干效率，特別是陰雨天氣會使更多糧食來不及烘干而發(fā)生霉變，造成糧食豐產(chǎn)不豐收。進入烘干機的熱風溫度要求比較嚴格，烘干種子時，進入烘干機的熱風溫度一般要求40～45 ℃；烘干商品糧時，進入烘干機的熱風溫度一般要求55～60 ℃。此外，烘干的整個過程進入烘干機的熱風溫度精度要控制在±3 ℃。本文將設計一種循環(huán)式烘干機用的熱風混合裝置，確保進入烘干機的熱風溫度合適并長期穩(wěn)定，滿足糧食烘干的基本需求。

1 糧食烘干機用冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置

1.1 結(jié)構(gòu)與工作原理

熱風混合調(diào)節(jié)裝置的基本構(gòu)造見圖1，該裝置主要由比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器、熱風管道、熱風調(diào)節(jié)門、冷風管道、冷風調(diào)節(jié)門、擋風錐帽、溫度傳感器以及控制系統(tǒng)（與烘干系統(tǒng)融合）組成。熱風調(diào)節(jié)門1位于熱風管道4頂端，熱風調(diào)節(jié)門1與熱風管道的頂端固定連接；擋風錐帽5位于熱風管道4底端；熱風管道4底端和擋風錐帽5插入冷風管道7中；冷風調(diào)節(jié)門3位于冷風管道7頂端，冷風調(diào)節(jié)門3分別與冷風管道7頂端和熱風管道4外壁固定連接；比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器2固定安裝熱風管道4的外壁上；比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器2連接控制熱風調(diào)節(jié)門1；溫度傳感器6通信連接比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器2；溫度傳感器6位于冷風管道7底端的內(nèi)壁上。熱風通道上端設有導風板；導風板8一端與熱風通道口上端連接，導風板8的另一端向熱風管道5外壁一側(cè)伸展，可以使熱風在導風板8的導流下向下流動。冷風調(diào)節(jié)門3上設有手動調(diào)節(jié)把手，在熱風調(diào)節(jié)閥門1自動調(diào)節(jié)的過程中，可以通過手動的方式調(diào)節(jié)冷風調(diào)節(jié)門3的風量大小，配合熱風調(diào)節(jié)閥門1工作，熱風調(diào)節(jié)門1的閥門為蝶閥。

圖1 冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置簡圖

當烘干機開啟烘干作業(yè)后，控制系統(tǒng)向冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置發(fā)出指令，比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器2接收到指令，立即將熱風調(diào)節(jié)門1全部打開，熱風爐提供的熱風通過熱風管道4進入冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置，熱風從熱風調(diào)節(jié)門1中的蝶閥進入，從熱風管道4導向經(jīng)裝有擋風錐帽5的熱風通道，從熱風通道四周的出風口向四周噴出，與從冷風調(diào)節(jié)門3進入的冷風充分混合，混合后的冷熱風吹向溫度傳感器6，比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器2根據(jù)溫度傳感器的反饋數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)熱風調(diào)節(jié)門1的開度，使混合后的冷熱風達到并穩(wěn)定在設定溫度，進行烘干作業(yè)，待一批次的烘干作業(yè)結(jié)束后，烘干機控制系統(tǒng)將對比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器2發(fā)出指令，比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器2將立即關閉熱風調(diào)節(jié)門1，阻斷熱風繼續(xù)進入烘干機，防止糧食過度烘干，影響糧食品質(zhì)。若一臺熱風爐僅為一臺烘干機提供熱量，這時熱風爐隨之停止熱量供應；若一臺熱風爐向多臺烘干機提供熱量，則僅需關閉單臺熱風混合裝置的熱風調(diào)節(jié)門1即可，其他冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置正常工作。

1.2 主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)

列出的性能參數(shù)根據(jù)30 t/批次循環(huán)式糧食烘干機設計，計算依據(jù)見表1。通過計算并結(jié)合經(jīng)驗值[5]，得出冷風調(diào)節(jié)門進風面積設計最大值約為0.537 m2，開啟大小根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。根據(jù)匹配的烘干機尺寸，本文的冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置外形尺寸為Φ1 200 mm×950 mm（高度）。

表1 計算及性能參數(shù)表

1.3 現(xiàn)場使用情況及使用效果

熱風混合調(diào)節(jié)裝置已經(jīng)在江蘇農(nóng)墾、安徽農(nóng)墾、糧食儲備庫等多個項目中使用，其中江蘇農(nóng)墾黃海農(nóng)場用于種子烘干線，共12臺烘干機配套使用，設定溫度為48 ℃，使用效果如圖2所示。使用過程中，烘干機控制系統(tǒng)根據(jù)反饋的信息，通過比例調(diào)節(jié)執(zhí)行器動態(tài)控制熱風量大小，每臺烘干機混合后熱風溫度控制在設定值，偏差值為±0.5 ℃?？刂品奖憧旖荨囟确€(wěn)定，烘后的種子發(fā)芽率符合客戶要求，得到客戶一致好評?，F(xiàn)場使用照片見圖3，聯(lián)動控制見圖4。

圖2 冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置的實時反饋數(shù)值圖

圖3 現(xiàn)場使用照片圖

圖4 聯(lián)動控制圖

2 冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置使用注意事項

①冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置在工藝方案中被設置在熱風爐和烘干機之間，一般與熱風爐出風輸送管道和烘干機進風管道連接，故冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置需根據(jù)匹配的機型設計連接方式。②根據(jù)烘干機配置的風機風量、風壓大小，選擇是否在熱風爐出風處配置熱風送風風機，且保證輸送的熱風到達烘干機進口處是微正壓狀態(tài)。③冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置與烘干機的控制系統(tǒng)聯(lián)動作業(yè)，在冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置電氣接線完成后，一定要在現(xiàn)場進行熱風調(diào)節(jié)門的動作檢查，查看當烘干機控制系統(tǒng)發(fā)出開機指令時，熱風調(diào)節(jié)門是否處于開啟狀態(tài)。當烘干機控制系統(tǒng)發(fā)出關機指令時，熱風調(diào)節(jié)門是否處于關閉狀態(tài)，并檢查熱風調(diào)節(jié)門處于關閉狀態(tài)時的密封情況，是否有漏風情況。如果開關動作連接線接反或者熱風調(diào)節(jié)門密封情況不好，當烘干作業(yè)結(jié)束后，繼續(xù)有熱風進入烘干機本體，因為雨天來不及排出或者暫存于烘干機機內(nèi)的干燥糧食一直處于再烘干狀態(tài)，損害糧食品質(zhì)，甚至會因為糧食溫度過高而引起火災，在實際使用中發(fā)生過類似情況，使用者一定要引起重視。④檢測混合后熱風溫度的傳感器，可根據(jù)實際情況進行位置調(diào)整。在開機調(diào)試時，選擇合適位置靜置2 h左右，溫度波動在±3 ℃，即認為位置合適。⑤夏季小麥烘干季的室外溫度高，最高可超過30 ℃，秋季稻谷烘干季的室外溫度低，最低可達0 ℃，所以冷風調(diào)節(jié)門的開啟面積要根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)，保證進入烘干機的熱風溫度及風量能滿足烘干作業(yè)的要求。⑥調(diào)節(jié)冷風進風面積時，可同時調(diào)節(jié)對角線上兩扇開關的開閉程度，保證四周的進風量均勻，且混合效果佳。⑦為了降低熱量損失，熱風管道及冷風管道外壁均需采取保溫措施，保溫材料及保溫方法均參照熱風爐熱風輸出管道選材和制作，在明顯位置張貼防燙傷警示標識。

3 結(jié)語

烘干溫度直接影響烘干品質(zhì)，糧食品質(zhì)要求的提高對烘干機的烘干溫度控制有了更高的要求。冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置可以取代過去人工控制溫度的方式，降低工人工作強度，節(jié)約人工成本，實時監(jiān)測調(diào)節(jié)溫度，比人工控制更加可靠。冷熱風混合調(diào)節(jié)裝置主要與熱風型烘干機配套使用，使烘干機能在設定溫度下安全可靠地工作，從而保障糧食安全。