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新型混流式油菜籽干燥烘干机的应用
发布时间：2013-06-05 07:45 来源：未知
0、引言
油菜是当今世界上发展最快的多用途作物，也是中国最重要的油料作物，长江流域是中国油菜生产四大产业带之一，其产量占到全国的90%左右。据统计，目前中国油菜生产亩用工量12～14个，而发达国家仅需1个。这种差距严重影响到中国油菜的产业化生产及国际竞争力。而在油菜机械化及产业化生产过程中，产后烘干是一个重要的环节；但长期以来，油菜的产地烘干并没有引起足够的重视，目前普遍采用的干燥方式是自然晾晒，完全依赖天气。因收获不及时或收获后干燥不到位所造成的霉变损失极其严重，据2002年湖北省的统计，仅此损失超过总产量的30%，造成资源的巨大浪费。此外，由于自然晾晒后的油菜籽含水量偏高，不易保存，导致其商品价值大打折扣。
目前上海三久公司等企业生产的低温循环式干燥烘干机已在水稻干燥中得到普遍推广和应用：北方许多企业和科研单位研制的大型塔式干燥烘干机成功解决了东部地区玉米的干燥问题。由于油菜籽物料本身的特殊性（颗粒小、流动性好、易燃等特性）以及生产规模的局限性，将现有机型完全照搬用来干燥油菜籽是不可行的。此外，中国粮食干燥烘干机在南方及华北地区推广不普遍的原因在于干燥烘干机用途单一，年使用期太短，运行成本较高，投入产出效益差。解决这些问题的一个有效方法是通过采用新的干燥工艺和新型结构，实现粮食干燥烘干机的一机多用。如在长江流域，须研制出既适合水稻、又适合油菜及小麦等于燥的干燥烘干机：在东北地区，须研制出首先解决玉米的干燥，其次还可用于水稻、甚至油菜籽等干燥的干燥烘干机，富通新能源生产销售木屑气流式烘干机，木屑颗�；壬镏嗜剂铣尚秃娓苫瞪璞浮�
目前利用薄层干燥实验台对油菜籽干燥工艺进行研究。韩宝柱等认为用干燥烘干机进行油菜籽干燥时，温度不宜太高，且不能进行缓苏处理。本机型采用了缓苏换向结构对油菜籽进行干燥，且干燥风温最高达130℃。
1、系统构成、工作原理及主要技术指标
1.1系统构成
该油菜籽干燥烘干机由混流式粮食干燥塔、热风炉、粮食循环搅龙、热风风机、冷却风机和提升机等部件所组成，系统布置如图1所示。该干燥烘干机有效容积约为30.3 1113，截面为1.5 mX 2.0m。干燥塔由储粮段、干燥段、缓苏换向段和冷却段构成。其自上而下共设有1个储粮段，高度为1.5m;8个干燥段，高度为8.0 m;1个缓苏换向段，高度为2m;3个冷却段，高度为3m。每个干燥（冷却）段内有两进两排共4排角状盒，角状盒截面积为0.0136m2。干燥风机型号：4-72-No8C，30 kW．风量为4 012～7 419m3/h，谷物流速为10 t/h。
1.2工作原理
干燥烘干机准备作业时，干燥烘干机底座内的排粮机构处于关闭状态。首先由提升机将油菜籽（或其他物料）输送到干燥塔内，在塔内装满物料后，热风机启动，干燥过程开始。启动位于干燥烘干机底座内的排料机构，被干燥的油菜籽依次经过干燥·缓苏·干燥．缓苏．冷却的作业流程，完成干燥作业。循环搅龙的目的主要是将塔内未达到干燥要求（水分未达标）的油菜籽输送到提升机进行二次干燥。
1.3主要技术经济指标
本项目是国家“十五”科技攻关项目“油菜生产机械化成套装备研究”中的子项目“多功能油菜籽干燥烘干机的研究”。由于目前中国还缺少油菜籽干燥的行业标准，有关干燥烘干机的技术经济指标是参照《GB/T 16714-2007连续式粮食干燥烘干机》中的相关指标给出，如表l所示。
2、结构特点
2.1 角状盒排列采用小盒小间距
国内外学者针对角状盒的大小和布局对混流式粮食干燥烘干机性能的影响进行了大量的研究，目前形成比较一致的结论是：对单一物料，随着角状盒横截面积增大，生产率、水分蒸发量将明显减少；反之，随着角状盒横截面积减小，生产率、水分蒸发量将明显增加�？杉�，采用较小的角状盒有利于提高干燥烘干机的干燥强度．角状盒的纵向和横向间距加大，其生产率、水分蒸发量将明显减少，且粮层阻力加大，系统所需电耗也随之增加；角状盒的纵向和横向间距减少，其生产率、水分蒸发量将明显增加，且粮层阻力减小，系统所需电耗也随之减小，但能量消耗增加�？杉�，根据干燥烘干机的用途不同，角状盒大小和布局有一个合理的范围．
根据农业部规划设计研究院多年来在粮食干燥中的实践，利用中国农业大学开发的混流式谷物干燥烘干机模拟软件，对玉米、小麦等物料在干燥过程中角状盒的大小和布局对干燥烘干机综合性能的影响进行了模拟研究，并结合对干燥烘干机多功能性的要求，确定了本干燥烘干机角状盒的大小和布局如图2所示．
2.2缓苏换向结构
目前，混流式粮食干燥烘干机已成为国内外粮食烘干行业的主流机型。众所周知，在现有的混流式粮食干燥烘干机内，自上而下均匀连续地排列着许多全五角型和半五角型的通风道，保证了在烘干过程中对粮食的持续干燥，因此混流式粮食干燥烘干机具有干燥强度大、一次性降水幅度大及综合性能好的优点。在实际生产中，用户出于经济效益方面的考虑在粮食烘干时一次降水幅度都超过8%，最高时甚至超过15%。这种快速干燥一方面导致粮食颗粒收缩较大，影响到粮食的色泽、外形，并使成品粮的水分不均匀度变大，容易导致储存期间粮食变质；另一方面，靠热风通道侧的粮食颗粒由于在于燥过程中一直与高温的钢板相接触，造成这些颗粒产生表面裂纹甚至当热风温度较高时产生焦糊。上述情况造成粮食烘干后的品质下降，影响加工企业的经济效益。
该干燥烘干机型很好地解决了上述问题．该机采用缓苏换向结构，不仅能保证烘干后粮食的品质，而且还能简化现有干燥烘干机的结构，省去半五角型的通风道，降低制造成本�；核栈幌虻氖迪止倘缤�3所示。
图3为缓苏换向段换向原理图，该图表示了粮食自上而下流经缓苏换向段时的换向过程。利用钢板将干燥烘干机横截面从左到右分为大小一致的4个矩形区域，分别用a、β、y、θ区表示，干燥烘干机中粮食的换向过程通过三次不同的换向过程实现，分别为一次换向区A-A、二次换向区B-B和三次换向区c-c。经过一次换向后，位于a、β、y、θ区的粮食自左向右变动到β、a、θ和y区；二次换向只改变位于a和θ区的粮食位置，换向后自左向右粮食的位置变为p. o、a和y；三次换向后最终粮食的位置变为θp、y和a，实现了两侧粮食位置的互换。
2.3脉冲气动排粮机构
为了找到适合油菜耔干燥的排粮机构，通过试验分别采用往复式排粮机构和脉冲气动捧粮机构进行比较筛选。
在第一轮试验时干燥烘干机采用了机械捧粮机构——往复式排粮机构，为了确保捧粮机构既能畅通地捧科，又能精确控制捧料量，采用的排料间隙为3～5mm．但由于油菜籽原料含杂率普遍较高，清理设备无法清理干净，易造成捧粮机构堵塞、排料平面上各点捧料不均匀、局部流量偏大或偏小的现象比较突出，烘干质量难以得到有效控制，
为此，在第二轮试验时调整了排料机构，将往复式捧粮机构改为脉冲气动排粮机构。图4是脉冲气动捧粮机构的结构示意图．由图可以看出，固定挡粮板3的牵引框架在气缸7的牵引下该排粮机构处于全闭的工作状态。
这种排粮机构出料口可完全打开，捧粮量的调整可通过改变气缸的开合时间实现，因而不需要通过调整出料口与排粮板间的间隙来改变排粮量，排粮间隙一般为2～3mm，保证牵引框架水平运动时不与分粮锥下端发生摩擦，可满足不同粒径物料的干燥需求．
2.4干燥段与缓苏段比例快速调整结构
为了能够同时适应水稻的干燥，在本机型的设计过程中，将干燥段与缓苏段设计成比例可快速调整结构．
为此，设计了宽度尺寸与干燥段进风口高度尺寸相同的镀锌板条．需进行水稻干燥时按照干燥缓苏比1：4的比例将干燥段热风进风侧的进风口封死，使原有的部分干燥段调整为缓苏段．而在烘干油菜籽及其他作物时，可以将封板拿开，恢复原来的干燥段功能．
3、性能试验结果与分析
3.1试验原料、方法
2007年5月，在湖北省荆门市沙洋县的湖北日月油脂股份有限公司黄土坡分公司进行了油菜籽干燥试验；之后，经过对干燥烘干机进行局部调整后进行了水稻的干燥试验，两次试验期间，分别委托农业部农机鉴定总站对样机烘干油菜籽和水稻的性能指标进行了全面检测．
油菜籽原料的初始水分为l1%～l3%；干燥时所采用的燃料为煤，热风温度为110～130℃。
由于试验时间较晚，水稻原料的含水率仅为12%～14%，明显偏低，正是干燥过程中能耗比较高的区段，干燥时采用的燃料为稻壳，热风温度为50℃。
按照GB/T 16714-1996‘连续式粮食干燥烘干机》规定进行取样；样品处理；含水率、含杂率、破碎率的测定：干燥不均匀度的测定及稻谷爆腰率测量。
3.2试验结果
2007年5月和10月，农业部农机鉴定总站对SHYH油菜籽干燥烘干机烘干油菜耔和水稻的性能指标进行了全面检测，试验结果见表2．
3.3结果分析
1)从表2的检测结果可以看出，该机型既可以很好地进行油菜籽的干燥，也可以成功地用于水稻的干燥，且能保证水稻干燥后的爆腰率低于国家标准要求的3%．该机型一机多用的效果明显。
2)由于采用了缓苏换向工艺，在油菜籽的干燥中即使采用了较高的风温，其干燥不匀度仍然低于国家标准的规定值。且能耗指标无论是干燥油菜籽，还是干燥水稻，均十分理想。
3)虽然从干燥能力上来看，油菜籽的检测值为设计值的97.6%，水稻的检测值为设计值的90.32%。但考虑到两种物料检测期间的含水率均低于正常设计值，且水稻含水率接近安全水分，因此完全可以认为整机干燥能力达到了设计值。
4、结论
该新型混流式油菜籽干燥烘干机在用于油菜籽的干燥作业时，可采用较高的热风温度（最高风温达130℃），干燥速度快且干燥能耗指标先进。
同时，通过结构的快速调整，该机还能满足水稻的干燥，且技术经济指标均优于现有国家标准的规定值，避免了现有连续式干燥烘干机除了可烘干小麦、玉米及油菜籽外，无法烘干水稻的弊端，实现了一机多用的功能。
