烘干搅拌输送新闻动态
富通新能源 > 动态 > 烘干搅拌输送新闻动态 > > 详细
浅谈5HSH型（组合式）粮食谷物干燥烘干机设计中主要结构的确定及
发布时间：2013-06-30 07:53 来源：未知
引言
粮食谷物的干燥应根据烘后的用途和粮食谷物类别品种及环境条件、原始水分的不同，采用不同的干燥工艺，对于目前我国常用的几种（横流、顺流、混流、逆流）干燥工艺，在一定条件下，应该说是各有所长，但是从发展大量推广使用上看，粮食谷物干燥的重点首先是节能，提高烘后品质和降低生产成本，在此原则上，尽可能的提高干燥烘干机的通用性和适用性，用于不同条件的各种谷物的干燥，提高产品系列化和标准化，提高干燥烘干机的自动检测及自动控制程度，设备本身在防腐耐用的基础上应给人以美感。
5HSH型（组合式）粮食谷物干燥烘干机正是以此为基点，是在物料干燥过程中自身具有的水分扩散、转移规律基础上，结合多年实际经验设计的一种性能优良的干燥烘干机。
粮食谷物本身是一种复杂的生物化学物质，其干燥又是一种复杂的热质交换传递过程，对其影响的因素很多，大量的学术论文及试验报告对各种干燥工艺，在一定条件下各参数变化对干燥效果、能耗的影响都做了定性及定量的讨论和分析，这就给干燥烘干机的设计人员带来了很大的指导作用，本文就是以此为依据，结合多年实际经验，谈谈5HSH型（组合式）干燥烘干机设计过程中主要结构的组成、确定及功能，富通新能源销售木屑烘干机、木屑颗粒机等生物质成型机械设备。
1 组合形式、特点及主要结构
5HSH型粮食谷物干燥烘干机是采用组合干燥工艺，主要针对东北地区低温、高水分玉米兼顾其它谷物的干燥而考虑设计的机型，其主要结构的组成依次为储粮逆流予热段一顺流干燥段一缓苏换向段一混流干燥一缓苏段一逆流冷却段一机械排粮段。
干燥段采用的是顺流干燥与混流干燥的组合工艺，这是由于两者都有着许多优点及相同之处，两者的组合干燥工艺，对高寒地区低温高水分的粮食烘干有着极其优越的性能及特点。
(1)顺流及混流干燥烘干机均可以采用积木式结构，进气、排气均通过角状盒完成，外形结构及尺寸兼容，机型可以放大或缩小，便于系列化和标准化。
(2)两者均采用整机保温，同时均可以采用较高的热风温度�？梢猿浞址⒒尤仍葱�。烘干玉米商品粮时，顺流干燥最高可达180～200℃，混流干燥粮层较薄，气流阻力小，单位生产率的电耗、热耗低。两者是最佳的节能组合工艺。
(3)通用性及适用性好，可以适用于各种谷物的干燥。
(4)干燥质量好，这是由于在整个干燥过程中，谷物始终都是在不受外界低温的影响下，在一定的风温、风压范围内，有着充分的时间进行热质传递。烘后谷物水分均匀，烘粮品质高。
(5)工作可靠，操作方便，有利于自动检测和自动控制，是使用高新技术最为广泛的机型。
5HSH型干燥烘干机，由燃煤热风炉供应热源介质，单机工作，干燥、缓苏、换向、冷却、排粮一次完成。干燥烘干机中间为主风道，两侧为独立的工作仓。谷物由溜粮管经缓冲器流入储粮段，在由储粮段平均分配给两个工作仓。干燥介质入工作仓采用中间与（对于大吨位）两侧交叉进热风的形式，这就较好的解决了大吨位单机工作的干燥烘干机由于截面大、角状盒长、单侧进热风，谷层表面沿角状盒长度方向风压不均，如图1，造成干燥烘干机内外谷层表面受热不均， 烘后谷物降水不均匀的问题。
缓冲器起着减小谷物入塔的动能，改变其流动方向的作用�；撼迤饔苫撼骞芗暗枷蚬芰讲糠肿槌桑浼薪俏�40～450，导向部分的长度应L＜3D，D为导向管直径或宽度。谷物由缓冲器减速后，沿导向管垂直下落，再由储粮段内锥体平均分配给两个独立的工作仓，如图2所示。
2 储粮段容积的确定与逆流予热设置的作用
储粮段为两个工作仓的公用部分，也是干燥烘干机必不可少的重要组成部分，其容积的大小对干燥烘干机的性能及烘粮质量有一定的影响。储粮段的容积应能保证干燥烘干机因故停止上粮后30～40min内，仍能正常工作。这样，一、可以保证干燥过程中不产生对烘干质量影响较大的工作波动，稳定干燥烘干机的性能。二、可以避免热能外逸，而造成热量的损失，同时也给前续输送设备一个缓解时间。另外，干燥烘干机正常工作时储粮段内与外界有一定的温差，外温越低、温差越大，这就意味着高水分、冰冻的谷物在储粮段内停留的时间越长，吸收热量的机会就越多，冰冻的表层被融化的可能就越大。冰冻表层融化后，谷物表皮被软化，这就形成和加大了谷粒内外层的温度梯度，这样不仅使谷物增加了吸收热量的能力，缩短了谷物升温时间，同时也避免了由于低温、冰冻的谷物与高温热风接触，而造成谷物品质的损伤，从一定意义上讲，增加储粮段的容积是提高谷物初始温度的一种有效途径。
但是，干燥烘干机储粮段的容积不可能过大，这是由于干燥烘干机的规格一旦确定，其横截面也基本确定，在加大储粮段容积的同时，是必要增加储粮段的高度，这将增加干燥烘干机的整体高度，加大了设备的制造成本和安装费用，加大了用户的投资。一般情况下，储粮段的容积应从两方面考虑，一是从缓解和提高谷物初始温度考虑，谷物在储粮段内停留时间应不少于40～50min。二是从谷物自然流动特性考虑， 储粮段的高度应H＜2Btan a，a为湿谷的休止角，B为干燥烘干机工作仓宽度。
谷物的初始温度，对谷物的降水率、烘粮品质、单位热耗的影响很大，虽然通过增大储粮段的容积，在一定程度上可以有效的提高谷物的初始温度，但这很有限，同时也受到一些其它条件的限制。为了更好的解决这一问题，在干燥烘干机的设计上，将储粮段设计成储粮予热段，就是在储粮段的末端，在谷物进入干燥段之前，以逆流的形式将谷物予热，这会非常有效地提高谷物的初始温度。
逆流予热的进气角状盒（这里应称角状管）是由孔板制成，底面除在进气末端留一个排杂物口之外，全部用冷板盲死，使热风压头直接向上，与谷物流动方向相反，角状盒采用0.013mz小截面单排密集形排列，以靠近储粮段末端为最佳�？悸堑接醒蛊鞯奶匦裕诮亲春猩戏�，设有卸截角状盒，它可以起到两个作用，一、卸截：即对热风压头起一个引导作用，井可加大热风穿透谷层的厚度；二、谷物受热后产生的潮气可由此排出。
逆流予热的设置，对提高谷物的初始温度，对谷物的干燥都起到了意想不到的效果，这是由于予热段与顺流干燥段采用的是同一高温、高压热源介质，在干燥烘干机正常工作中，其入口风温、风压值在某一范围是不变的，也就是说热风穿透谷层的厚度是一定的。但风温、风压沿压头方向却随着谷层的增厚而越来越低，谷物在干燥过程中是至上而下流动，与热风压头方向正相反，这实际上就等于在流动的粮柱的横截面上形成了一个位置固定不变、厚度一定的热风幕，谷物进入予热区后首先与低温热风先接触，越往下运动接触的风温越高，谷物在运动中被逐渐加热，当运动到储粮段末端已基本完成物料加热升温阶段。储粮段的末端就是顺流干燥段的开始，进入干燥段后谷物继续集中高温受热，谷物的水分开始大量向外排出，其实这就等于将排潮湿度最大的点的位置上移了。提高了干燥烘干机的性能、提高了谷物的降水率、降低单位热耗，为后续谷物的干燥，起到了关键性作用。在予热段热风的热量几乎没有任何损失。
3、干燥段的设置与功能及角状盒的排布
5HSH型干燥烘干机在干燥段采用两种组合式干燥工艺，谷物的恒速干燥及部分减速干燥过程在顺流段完成，混流段全程为减速干燥，这主要是考虑到谷物干燥降水过程中的特点，及充分利用顺流及混流干燥工艺各自的优点和长处。
实际谷物在干燥过程中降水率的高低，单位热耗的大小，绝大部分取决于热风温度的高低，风温越高、降水率越高、单位热耗越低。对各种干燥工艺比较来看，即使采用较高的热风温度，又不至于使粮温过高，而损伤粮食，顺流干燥工艺恰好能满足这种要求。尤其对低温、高水分的谷物干燥效果尤为突出。这是因为顺流干燥时，谷物与热风沿同一方向运动，温度低，湿度大的谷物首先与高温热空气接触，进行激烈的热质交换，随着谷物不停的运动，热量很快被吸收，使热空气温度降低，并以饱和载体被排出，而粮温不会增加很快，因此顺流干燥，热风温度一般情况最好高于120℃，烘干玉米商品粮时，最高热风可采用180～200℃。
低温高水分的谷物，在干燥之初，所需要的热量较大，所以在顺流干燥段采用0. 032m2截面较大的角状盒，进气角状盒双排交错排列，其目的是尽可能使谷物受热集中又均匀。角状盒双排布置的另～个目的是加大了谷层受热厚度，减小谷床深度，高温热风由压力较高的风机送入。
顺流干燥第一级的谷层厚度相对要薄一些，这是由于干燥烘干机采用逆流予热，被软化的谷物进入干燥段时己基本达到表面水分蒸发的临界状态，在第一级顺流干燥段内热空气很快会达到饱和状态。如果谷层过厚，热空气在达到穿透谷层排放之前，已失去载湿能力。在之后每级顺流干燥过程中的谷层厚度也一定要合理，否则，非但不能起到干燥作用，反而会使谷物湿化，增加干燥的单位热耗。
顺流干燥段（一般情况下）采用三级，谷物经储粮予热段予热及～、二级顺流干燥后，对于高水分玉米商品粮，降水率可达6%—8%。这部分水分基本上是非结合水及谷物表层水分。进入第三级或最末级时，谷物以逐渐开始对内部结合水进行干燥，这时可完成降水率8%～9%左右，之后谷物的降水将全部进入减速干燥阶段。
在顺流干燥段中，热风温度在谷层内会逐级增加，谷物的水分在逐级降低的同时，粮温也逐级升高，这从干燥过程中的风温曲线及粮温曲线上可以明显看到。随着顺流干燥级数的增加，粮粒内外水分梯度在逐级加大，每一级都为下一级干燥创造了有利条件。但是高温顺流过多，粮温会很高，而谷物外层水分被蒸发后，若继续高温干燥，对粮质会有所损伤，所以谷物进入减速干燥阶段后，应马上进行缓苏。
谷物干燥降水难度最大应是在干燥后期，因为谷物水分越低，越是谷物内部的结合水，蒸发越困难，也就是干燥难度越大，而粮食谷物干燥降水的关键是发生在后期的减速干燥阶段。从谷物质量角度看，谷物含水量愈低承受热风温度的能力愈高，或者说，谷物水分愈低，干燥时愈需要高温热风。仅就这一点．采用逆流干燥应该是很理想的，但它不能很好的保证烘后粮品质，而混流干燥工艺却能很好的满足这～要求。
混流段谷层较薄采用的是O，013m2小截面角状盒，进气角状盒头两级采用双排密集形交错排列，这是由于经过缓苏换向后的谷物内外层温度及水分近乎于平衡。进气角状盒采用双排交错排列，其目的是使谷物受热集中、又均匀，加速谷物迁移到外层水分的排出。谷物此刻又形成了一定的水分梯度，之后各级混流干燥进气角状盒将采用单排密集形排列，用以增加谷物受热频率。角状盒采用小截面、密集形排列，是使谷物在混流干燥过程中相互调向，改变位置，翻动的机会增多。这与谷物在晴天、强日光下，薄层铺场，勤翻动自然晾晒的道理很相近，谷物每经过一级混流干燥都将重复～次上述过程。谷物在每一级混流干燥粮温由高到低都发生一次变化，也就是造成温度梯度的变化，每一温度梯度的变化过程，也就是促使谷物水分梯度的变化过程，也就是使谷物水分由内向外扩散转移增加能量的过程，谷物降水就是通过如此周而复始反复变化来完成的。
混流段同样采用多级，一般情况，原则上从结构上考虑一般是为顺流级数的2倍，从干燥时间上考虑最好是与顺流段干燥时间相等或略高一点。这是由于谷物需要干燥的接近55%～65%的水分虽然在顺流段被蒸发，但剩余的近40%的水分属于谷物内部的结合水分，它必须有一个扩散和转移过程，所以干燥难度大，干燥时间将成倍增加。
混流段入口风温一般应控制在80～100℃以下，这是因为谷物进入混流段后，粮温仍较高，过高的热风温度会损伤粮质。在混流段谷物降水基本上是在恒温排水阶段，在头一、二级风温会略高于物料温度，之后两者的温度差几乎降为零，物料不再升温，水分继续向外扩散、转移。在此段内谷物内外层的水分梯度则继续增大，所以谷物在完成混流干燥后，进入冷却段之前，仍必须进入一次缓苏。
角状盒是顺流干燥、混流干燥（或逆流干燥）乃至冷却过程的关键性部件，在谷物干燥过程中起着相当重要的作用。进气、排气均由其完成，它的截面大小、排列的纵横间距，对谷物降水、能耗、生产率、烘后品质有一定的影响。角状盒过大或过小，这都不好，但这也是相对而言的。它的大小与干燥烘干机横截面，谷层厚度，进风量等因素有关。研究起来很复杂，在干燥烘干机设计上不必过多的去考虑，因为我们可通过角状盒的排布形式及纵横间距的大小来减小或弥补这方面对干燥烘干机性能的影响，有一条可肯定，角状盒的纵横间距越小，对提高干燥烘干机的性能越有利。
5HSH型干燥烘干机由于各工作段的作用不同，角状盒的大小，排布的形式也不同。在予热段要求谷物受热均匀，所以采用的是小截面单排密集形排布形式。顺流段谷层厚，要求进气量大，采用的是大截面角状盒。混流段谷层薄，不要求风量过大，采用小截面角状盒。谷物受热是否均匀，对干燥质量影响相当大，这就要求角状盒排布间距越小越好。而要想使谷物流动畅通，角状盒的排布间距又不能过小。为解决这一问题，在顺流段及混流段头两级角状盒均采用双排叉错排列。这样不仅有效的减小了角状盒的间距，使谷物受热均匀又集中，同时也增加了谷物受热带的宽度。也就是说，与单排排布的角状盒相比，谷物受热的时间加长了，从风温曲线及粮温曲线上看，峰值部位比较平坦，有一个较长近乎水平的过渡段，曲线下降的斜率减小了。这对提高谷物的干燥效果大有好处。
混流段的末级（末端）进气角状盒的数量相应减少，有意的减小了进风量，为后续谷物冷却做好准备。
角状盒应根据所处的工作段的功能不同，其排布的形式、大小、间距有所不同，但无论是在任何工作段角状盒应遵循如下原则：
(1)在每一个工作段内，角状盒与干燥烘干机内侧间距以谷物顺利流动，不堵塞为原则，其间距最好不大于0. 07～0. 08m，角状盒与角状盒的之间的间距通过双排交错布置，也基本保持这个范围．
(2)角状盒斜面与水平之间的夹角应大于湿谷的休止角，以保证谷物沿角状盒斜面流动顺利、畅通。
(3)排气角状盒排出的气流速度（对玉米而言），不应大于5～6m/s或再小一点，否则排出气流可能会将谷物带走。
(4)进气角状盒与排气角状盒的开孔率，也就是两者的数量应该有一个差值，除保证排气角状盒有一定的排气速度外，更主要的是保证干燥烘干机内有一定的压力使谷物受热均匀。
4冷却段的形式及角状盒排布
冷却段角状盒采用小截面单排密集形排列，其每排的数量由上至下逐渐增多，而谷层厚度则逐
渐减薄。谷物在冷却段内接触的冷风量是逐渐增加的，冷却形式采用逆流，处在高温状态的谷物首
先接触的并不是温度最低的冷风。这就形成先慢后快的冷却速度。冷却介质向上移动与向下流动的
谷物有一个充分的冷热交换过程，谷物不是强行冷却而是逐渐降温的，确保了烘粮品质。
5 缓苏段及排粮机构设置
5HSH型干燥烘干机采用两次缓苏，第一次设在顺流与混流干燥段之间，称为缓苏换向段。谷物经过顺流干燥后，粮温较高，外层水分基本得到蒸发。谷物进入缓苏段后不再受热，中心水分有充分的时间扩散到表面，粮粒之间和粮粒内外部之间的温度和水分梯度得以均衡一致的转化，粮粒内外温度和水分趋于一致，谷物表皮变软，毛细孔扩张，这样不仅可改善谷物烘后品质，降低单位热耗，节省能源，更为下步烘干奠定了良好的基础。另外由于在缓苏段内加设了换向结构，使干燥烘干机内中间粮�；恢亮讲啵讲嗔噶；恢林屑洌徊教岣吡私邓木刃�。
在顺流与混流干燥之间的缓苏时间，一般情况下不应低于40～60min。
同样道理，在混流段与冷却段之间又设一个缓苏段，尽管在混流段热风温度有所降低，但粮温却不会降低，反而会略有升高。烘后的粮粒内外层水分梯度会变得很大，若立即冷却，粮粒易产生裂纹，出机的粮粒仍存在内外层水分、温度差，储藏时会出现返潮结露现象。此刻的缓苏时间最好不低于30min。
两次缓苏均设在流程的过渡段，这就保证了谷物在整个干燥过程中是在比较温和状态下进行的，在上一个工作段过渡到下一个工作段谷物都有一个充分的缓解时间，对谷物整个干燥过程而言，这也是降低单位热耗提高烘后品质的有效措施。
排粮机构采用无级调速机械传动四叶轮结构。从而确保了物料同速向下流动，即可以保证加热烘干谷物时间相同，保证了物料干燥降水幅度的均匀一致，同时也容易操作及远程自动化控制。
6结束语
终上所述，本文之所采用组合式干燥工艺，其实就是充分利用了谷物干燥降水过程中的特点，针对谷物在干燥过程中不同阶段所处的不同状态，采用不同的干燥形式。5HSH型干燥烘干机在结构上，并没有完全的遵守顺流干燥及混流干燥工艺固有的结构模式，而是根据谷物从予热、干燥到冷却其状态每时每刻都在变化，干燥烘干机的每一干燥段（或其它工作段）的结构也随之变化。不同干燥工艺的组合形式、各工作段合理的设置、严格按谷物每阶段降水规律确定的结构，正是本文所述5HSH型（组合式）粮食谷物干燥烘干机所独有的特点，从而具各了比较完善的性能。
然而，粮食谷物的干燥是一个受多种因素影响的复杂过程，干燥烘干机结构及性能的好与坏，固然很重要，但所采用的操作工艺，操作人员的熟练程度及素质也十分关键，它与干燥烘干机的结构及性能～样，不容忽视。所以研制各种不同结构的干燥烘干机，研究探讨新的组合谷物干燥工艺，提高操作人员的熟练程应及素质是目前发展粮食谷物干燥事业的必然趋势。
