多級連續滾筒式糧食烘干機的研發

馬保聰+田相克+莊少林

【摘 要】針對現有部分糧食烘干機結構及工藝設計存在問題，且不能適合農機大戶、種糧大戶及村組使用的中小型烘干機械的需求，借鑒國內外現有糧食烘干機的研究成果，結合項目單位生產茶葉烘干機械的經驗、技術和糧食干燥的技術要求，設計了一款多級滾筒連續式糧食烘干機，并對該糧食烘干機的樣機進行試制和試驗，通過對樣機試驗，驗證了方案的可行性和需要改進之處。該產品的推廣不僅給企業帶來更好的經濟效益，還具有良好的社會效益。

【關鍵詞】糧食烘干機；多級；滾筒式；連續式

中國是全球最大的糧食生產國和消費國，據統計，每年因氣候原因，糧食來不及曬干或未達到安全水分儲存而造成霉變、發芽等損失的糧食高達5%左右，若按國家統計局公布的2014年全國糧食總產量60709.9萬噸計算[1]，相當于每年損失3000多萬噸糧食，其中山東省每年大約損失200多萬噸。糧食干燥問題越來越突出，干燥機的發展潛在市場很大。目前我國烘干機技術和設備整體水平與世界烘干技術比較發達的丹麥、日本、美國、加拿大等國相比，仍處在中低檔水平。我國烘干機種類較多，糧庫根據自身情況選擇不一，大型糧庫主要選擇產量大、烘后品質較好的烘干機，但造價相對較高，對于適合農機大戶、種糧大戶及村組使用的中小型烘干機械比較缺乏。該項目是針對上述需求而開發的一款小型糧食烘干設備，該設備順應糧食干燥高品質、低能耗、損失少、綠色、保鮮烘干的設計理念[2]。

1 烘干機主要結構和設計特點

1.1 烘干機的主要結構

本機由底座、熱風爐、引鳳風道、引風風機、三個烘干滾筒、烘干滾筒外殼、兩個緩蘇滾筒，強制排濕除塵裝置、附屬設施有滾筒支重滾輪、驅動電機、三角帶、糧食喂入裝置、輸出裝置、灌裝設備及電氣自動控制系統等組成，如圖1所示。

烘干滾筒桶身由帶圓孔的不銹鋼板卷制而成，滾筒外均設有外殼，使烘干滾筒與外殼之間形成一個相對的密閉空間，外殼頂部均設強制排濕除塵裝置；緩蘇滾筒分別位于1級烘干滾筒與2級烘干滾筒、2級烘干滾筒與3級烘干筒之間，緩蘇滾筒桶身是由帶長孔眼的不銹鋼板卷制而成，長孔縱向與滾筒軸線方向一致，桶身外，沿軸線方向均勻設計6個兜風板，兜風板的設計角度沿切線方向且與緩蘇滾筒運轉方向一致，兜風板兩端加固定；烘干滾筒、緩蘇滾筒內均涉及導流板；烘干滾筒外殼、驅動電機及緩蘇滾筒支重輪底座均安裝在底座上，烘干滾筒由支撐架、滾輪支撐固定烘干滾筒外殼上。

1.2 烘干機的設計特點

該機能夠用于烘干小麥、玉米、稻谷等主要糧食作物，也可用于烘干花生、大豆、瓜子等油料作物，同時也可烘干茶葉、金銀花、人參葉、銀杏葉、牛蒡等經濟作物。主要特點如下：

①多級、連續烘干、緩蘇有利于保證烘干質量；

②針對烘干不同的糧食品種及干濕程度，滾筒轉速、熱風量、熱風溫度均可調整，同時滾筒可組合使用，以利于節省能源；

③緩蘇滾筒筒體外設6個兜風板，能夠強制引鳳，以利于糧食冷卻緩蘇，保證烘干效果；

④滾筒內導流板既有導流作用，又有拌合作用，使熱冷風能夠與糧食充分接觸，熱交換快，水分布均勻度低；

⑤烘干滾筒外設有外殼，使烘干滾筒與外殼之間形成一個相對密閉的空間，有利于烘干溫度的保持和氣體的交換；

⑥強制排濕除塵裝置有利于迅速排出濕氣和灰塵。

2 烘干機工作原理

在電機、傳動三角帶的作用下，烘干滾筒、緩蘇滾筒運轉，熱風爐熱風在引風機的作用下，分別引入三個烘干滾筒，熱風經烘干滾筒筒體圓孔進入滾筒內，待烘干的糧食在喂入輸送裝置的作用下，進入第一級烘干滾筒，在烘干滾筒導流板的作用下，糧食被拋灑起來，使被烘干的糧食與熱風充分拌合，濕氣、灰塵經保溫層頂部的排濕除塵裝置強制排出機體外，糧食經第一級烘干后在導流板的作用下進入第一級緩蘇滾筒，緩蘇滾筒外沒有外層，暴露在空中，緩蘇筒運轉轉速比烘干筒快，運轉時兜風板將外界的冷空氣經緩蘇筒筒體上的長條孔強制壓入緩蘇筒內，在緩蘇滾筒導流板的作用下，與緩蘇筒內的糧食充分拌合，以此來降低糧食的表面溫度，使糧食內部水分得到一個相對理想的交換時間，第一級緩蘇筒后的糧食在導流板的作用下進入第二級烘干滾筒，以此類推，經第三級烘干滾筒烘干后的糧食，就可基本達到貯藏標準，如不符合儲藏要求，可通過電氣自動控制系統調整引風量、熱風溫度及滾筒轉速，使其達到貯藏條件。烘干后達到貯藏標準的糧食經輸送裝置輸入灌裝設備，進行灌裝。

3 主要技術參數和性能指標

該款小型糧食烘干機主要技術參數和性能指標如下：

①日處理量：50t-80t/d；

②降水幅度：3%-8%；

③干燥機破碎率増值：≤0.3%；

④爆腰率增值：≤1%；

⑤單位熱耗： 2000kJ/kgH20；

⑥水分不均勻度：≤2%。

4 烘干機樣機性能試驗和檢測

項目組依據《連續式糧食烘干機》（GB/T16714-2007）和《糧食干燥機試驗方法》（GB/T6970-2007）等有關標準，就小麥進行了烘干試驗測試。

4.1 試驗的方法和步驟

4.1.1 樣機試驗

分別進行材質試驗、動平衡試驗和部件或結構使用可靠性試驗。材質試驗在采購環節由原材料供應商根據國家有關標準出具質量檢驗報告，或者由原材料生產廠家提供的產品合格證明文件，本產品屬于非標產品，進廠材質檢驗在原材料隨帶合格證明文件的前提下忽略。動平衡試驗在動平衡試驗臺上進行，滾筒由支架及支架兩端的張緊裝置把滾筒支起（張緊裝置中心位置有軸承），使滾筒能夠在調速電動機的作用下自由轉動，試驗轉速最高100N/min，每個滾筒試驗次數多次，根據試驗效果，在滾筒圓周上相應位置及時增減材料，以達到整個滾筒相對平衡。

主要工作部件可靠性試驗，主要試驗滾筒內導流板的夾角和高度，看是否滿足設計要求，另外試驗滾筒的材質厚度和強度是否能夠承載糧食裝填后的強度，經試驗滾筒采用國產優質304不銹鋼沖孔板，孔徑2mm，板材厚度3mm。

4.1.2 性能試驗

分別進行烘干能力測定、降水幅度參數測定、破碎率、爆腰率、水分布均勻度參數測定及單位熱耗參數測定。性能試驗嚴格按照國家標準就該烘干機設計主要用途烘干小麥、玉米、稻谷分別進行了試驗，試驗糧食總重量達到180余噸，試驗時間達到8天，總試驗有效時間超過185h，故障時間小于120min，機器保養時間約300min左右，除電氣系統個別情況下因電器配件質量原因導致故障外，其它故障基本可忽略。

4.2 試驗結果匯總及分析

4.2.1 試驗結果匯總（表1）

4.2.2 試驗結果分析

1）烘干降水效果

我們試驗設定進機熱風溫度分別為85℃、95℃、80℃，降水幅度分別為5.4、12、4.2，符合國家標準，能夠達到安全儲藏水分。但如果原糧水分比較高的情況下，難以一次性達到安全貯藏水分。

2）烘干除雜效果

由于我們設計的烘干機結構，糧食里面的小砂子、蟲卵、草種等可經過滾筒篩網進入雜余回收裝置，碎草穎糠經機器尾部的清選裝置在負壓的作用下吹出機體外，故糧食的清選效果很好，含雜率很低，試驗結果為0.7%、0.5%、0.6%。

3）烘干質量評價

糧食烘干后干燥不均勻度、破碎率增加值、下麥濕面筋降低值、稻谷重度裂紋、玉米熱損粒、玉米裂紋率增加值等參數完全符合國家標準，糧食的色澤、氣味均正常。

5 結束語

按照山東省農機裝備研發創新計劃項目申報（合同）書深入開展各項研究，一款滾筒式糧食烘干機已研制成功，各項參數、性能指標等符合申報書的要求，本產品具有廣闊的發展空間和市場前景。這款滾筒式糧食烘干機存在主要問題是自動化程度較低，溫度和適度的控制參數精度不高，在以后的生產中需要加以改進，增加先進的自動控制系統，對溫度等參數實現智能控制，提高烘干質量和效率。

【參考文獻】

[1]國家統計局.國家統計局關于2014 年糧食產量的公告[EB/OL].（2014-12-04）[2015-02-02].http：//www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201412/t20141204_648275.html.

[2]郭桂霞，張來林.連續和批次循環小型糧食烘干機的研發[J].糧食與飼料工業，2015（8）：14-21.

[責任編輯：楊玉潔]