機采棉帶式與塔式氣流烘干工藝比較

谷國富

摘要：因機采棉回潮率高，為了提高生產效率，子棉在加工前需要烘干。在烘干的同時，子棉被輸送到下道工序。對塔式氣流烘干與帶式烘干兩種烘干工藝及輸送方式的主要參數進行了計算和比較，希望在降低機采棉加工成本、減少除塵風量、降低噪音、降低環境污染等方面找到新的突破方向。

關鍵詞：機采棉；子棉；塔式氣流干燥；帶式干燥

中圖分類號：S226.6 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）15-0095-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.15.024 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Comparison on the Process of Harvesting Cotton Belt Type Drying

with Tower Type Airflow Drying

GU Guo-fu

（Zhengzhou Cotton & Jute Engineering Technology and Design Research Institute，

All-China Federation of Supply and Marketing Cooperatives，Zhengzhou 450004，China）

Abstract： Due to the high moisture regain in harvesting cotton，in order to improve the production efficiency， the seed cotton needs to be dried before processing. While drying， the seed cotton is transported to the next procedure. In this paper， the two drying process of the tower type airflow drying and belt type drying， and the transportation way and the main parameters are calculated and compared， hope to reduce the cost of harvesting cotton machine processing， the dust air volume， the noise， the environmental pollution and so on， to find new breakthrough direction.

Key words： harvesting cotton； seed cotton； tower type airflow drying； belt type drying

棉花產業一直以來都是關系國家國計民生的重大生產力[1]，新疆地區是中國的主要產棉區，機采棉種植面積占全國機采棉種植總面積的90%～95%[2]，棉花回潮率的高低直接影響生產效率及皮棉質量[3]。當子棉回潮率超過8.5%時，應進行烘干[4]。目前國內子棉烘干工藝普遍采用塔式氣流烘干設備，能耗高、造價也高，還產生了大量需要除塵的風量，急需改進。而帶式子棉烘干設備節能，產生的除塵風量少，工藝簡單，造價低。國內至今還沒有帶式子棉烘干設備，美國有過這方面的研究[5]。本研究希望通過比較帶式子棉烘干機與目前普遍使用的塔式氣流子棉烘干機工藝及主要參數，來說明研究帶式子棉烘干設備的必要性。

以每小時加工24 t機采子棉生產線為例，采用塔式氣流子棉烘干機工藝時，子棉由氣流輸送，子棉的干燥也是由熱空氣在烘干塔內輸送子棉的同時完成的。輸送子棉總共需要的風量是134 000 m3/h。在環境溫度0 ℃時，空氣的密度是1.293 kg/m3，計算出這些空氣的質量是173 t。子棉重量占輸送物料重量的比例是24/（24+173）=12.2%，空氣重量占87.8%。說明87.8%的電能都用于輸送空氣了，浪費非常大。這些浪費的能量增加了生產成本，還產生了含塵量非常高的臟空氣、噪音和震動，加重了除塵負荷，增加了除塵設備投資，也惡化了工作環境及軋花廠周圍環境。

本研究認為可以通過使用帶式子棉烘干機，在保障子棉輸送能力及烘干效果的前提下，簡化烘干工藝、減少子棉輸送風量、降低能耗，進而改進子棉處理工藝。以下是帶式子棉烘干機工藝與目前加工機采棉時普遍采用的塔式氣流子棉烘干機工藝及主要指標的比較。

1 塔式氣流子棉烘干機工藝

塔式氣流子棉烘干機結構見圖1。由于塔式氣流子棉烘干機結構簡單，無傳動機構，故障率低，易維護，因而被廣泛采用。但塔式氣流子棉烘干機烘棉時間短且固定，一次烘干不能滿足要求，所以需要二次烘干。

帶式子棉烘干機烘棉時間可以根據需要而延長[5]，這就有可能做到一次烘干就能達到要求。在烘干子棉的同時，還起到輸送子棉的作用。

如果帶式子棉烘干機達到一次烘干就能滿足要求，就可以簡化烘干工藝，降低能耗，極大減少除塵風量，進而減少設備投資，降低加工成本，提高環境質量。

表1是在假設帶式子棉烘干機一次烘干子棉就能滿足要求的前提下，塔式氣流子棉烘干機的工藝及主要參數。

2 帶式子棉烘干機工藝（1）

從圖2可以看出，與塔式氣流子棉烘干機工藝比較，保留了外吸子棉部分，只是把兩道4臺塔式氣流子棉烘干機合并為一道2臺帶式子棉烘干機。省去了“一清內吸棉分離器、一清內吸棉風機、一清沙克龍、一清排雜絞龍”。帶式子棉烘干機（1）的工藝及主要參數見表2。

3 帶式子棉烘干機工藝（2）

從圖3可以看出，與“帶式子棉烘干機（1）”的區別是，由1臺24 t/h喂花機取代了2臺12 t/h喂花機，該喂花機需要增加清理重雜物的功能。由1臺24 t/h傾斜帶式子棉烘干機取代了2臺12 t/h 傾斜帶式子棉烘干機。由帶式輸棉機取代了外吸子棉部分。省去了“重雜物分離器、外吸棉分離器、外吸棉風機、外吸棉沙克龍、外吸棉排雜絞龍”。在“帶式子棉烘干機工藝（1）”實現后，“帶式子棉烘干機工藝（2）”就有實現的基礎了。帶式子棉烘干機（2）的工藝及主要參數見表3。

4 表中部分參數的計算過程

中國配置的熱源多是燃煤熱風爐，熱效率低于燃氣熱風爐，此時額定熱量R計算如下：

設：環境空氣溫度t1=0 ℃。

對應的空氣比熱Cp1=1.005 kJ/kg℃，空氣密度 ρ1=1.293 kg/m3。

烘干機入口熱風溫度t2，烘干機入口熱風比熱Cp2。

因比熱變化很小，故取平均比熱Cp=（Cp1+Cp2）/2=Cp1。

已知：燃煤熱風爐熱效率η=0.74。

取t2=148.8 ℃，此時，ρ2=0.83 kg/m3。

求“帶式子棉烘干機工藝（1）”的額定熱量R。

由：R×η=Q×ρ1×Cp（t2-t1）/10 000

得：R=Q×ρ1×Cp（t2-t1）/10 000×η

=22 000×1.293×1.005×（148.8-0）/10 000×0.74≈6.698×106 kJ/h

求“帶式子棉烘干機工藝（2）”的額定熱量R。

根據“帶式子棉烘干機參數（美國資料）”，知道烘干機入口風量Q=25 000 m3/h[5]。

由：R×η=Q×ρ2×Cp（t2-t1）/10 000

得：R=Q×ρ2×Cp（t2-t1）/10 000×η

=25 000×0.83×1.005×（148.8-0）/10 000×0.74≈4.186×106 kJ/h

驗算“帶式子棉烘干機工藝（1）及（2）”配置的供熱吹風機Y5-48-8C 30 kW是否滿足風量要求。

設：環境溫度0 ℃時，進入供熱吹風機Y5-48-8C 30 kW的風量是q1：

由：Q×ρ2=q1×ρ1

得：q1=Q×ρ2/ρ1=25 000×0.91/1.293=17 595 m3/h

查風機Y5-48-8C 30 kW參數得知，能滿足風量要求。

在“帶式子棉烘干機工藝（1）及（2）”中，估計的除塵風量q2=20 000 m3/h，驗算如下。

此時的空氣密度設為ρ，溫度設為t。

由：Q×ρ2=q2×ρ

得：ρ=Q×ρ2/q2

=25 000×0.91/（20 000）=1.138 kg/m3

對應的溫度t=37 ℃，與實際情況相符。

計算“塔式氣流子棉烘干機工藝”烘干機入口熱風能達到的最高溫度t2。

由：R×0.74=Q×ρ1×Cp（t2-t1）/（4.186×10 000）

得：t2=R×0.74×（4.186×10 000）/（Q×ρ1×Cp）+t1

=240×0.74×4.186×10 000/（50 000×1.293×1.005）+0=114.4 ℃。

5 主要指標節省率計算

5.1 帶式子棉烘干機工藝（1）與塔式氣流子棉烘干機工藝比較

1）節省功率：（363.7-237.7）/363.7=34.6%。

2）節省熱量：（240-160）/240=33.3%。

3）節省除塵風量：（84 000-64 000）/84 000=23.8%。

4）節省設備投資：（141.1-99.78）/141.1=29.3%。

5.2 帶式子棉烘干機工藝（2）與塔式氣流子棉烘干機工藝比較

1）節省功率：（363.7-118.6）/363.7=67.4%。

2）節省熱量：（240-100）/240=58.3%。

3）節省除塵風量：（84 000-20 000）/84 000=76.2%。

4）節省設備投資：（141.1-86.24）/141.1=38.9%。

可以看出，帶式子棉烘干機工藝有以下好處：降低能耗，節省熱量，節省除塵風量，節省設備投資，并且節省的幅度較大。如果烘干后的子棉到“二清、軋花”車間的輸送也由目前的氣流輸送改為帶式機輸送，主要指標節省率會更高。所以，開發帶式子棉烘干機及帶式子棉輸送機意義很大。

參考文獻：

[1] 唐黎標.加速棉花纖維檢驗技術在整個棉花產業中的運用[J].中國棉花加工，2017（1）：32-33.

[2] 馬愛琴.淺論新疆機采棉質量提升路徑[J].中國纖檢，2017（7）：56-57.

[3] 許彥亭，李宏志.棉花含水率在軋花工藝中的重要地位[J].中國棉花加工，2000（1）：12，21.

[4] 張 勃.籽棉烘干設備使用經濟效果分析[J].中國棉花加工，2005（1）：27-28.

[5] 林 起.美國對帶式烘棉機的開發研究[J].新疆農機化，2003（6）：37-41.