節(jié)能環(huán)保型糧食干燥機(jī)的設(shè)計研究

李秀琴

（山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，山西 太原 030031）

糧食干燥機(jī)是糧食存儲的主要機(jī)械設(shè)備，在美國、德國等發(fā)達(dá)國家，糧食干燥機(jī)的機(jī)械化水平在95%以上，同時兼具節(jié)能和環(huán)保的功能。秋季氣溫比較潮濕，水稻、玉米等糧食作物含水量比較高，如果不進(jìn)行干燥處理，很難在冬季達(dá)到安全水分，也就無法進(jìn)行倉儲和投入市場銷售。

目前糧食干燥機(jī)在運行中普遍存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）熱效率比較低，余熱難以回收再利用，排出廢氣溫度比較高。（2）糧食干燥過程中，產(chǎn)生的玉米屑會直接排放到空氣中，從而對造成嚴(yán)重的空氣污染。（3）部分糧食干燥機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理，存在一定的先天缺陷。（4）在熱風(fēng)爐中沒有設(shè)置脫硫裝置，在煤炭燃燒過程中，二氧化硫等有害氣體會直接排放到空氣中。（5）糧食干燥理念相對比較了落后，過于重視干燥產(chǎn)量，而忽略了糧食干燥機(jī)的節(jié)能環(huán)保效果。針對這些問題，需要對糧食干燥機(jī)進(jìn)行試驗和設(shè)計改造，才能在保證糧食烘干的效率的基礎(chǔ)，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

1 節(jié)能環(huán)保型糧食干燥機(jī)的研究內(nèi)容與目標(biāo)

HGT—50連續(xù)式糧食干燥機(jī)由卸糧、提升、清理、輸送、烘前倉、烘干機(jī)、烘后倉、熱源、電器及控制單元組成，可以露天安裝使用，也可以安裝在廠房中使用。

此類糧食干燥機(jī)結(jié)構(gòu)具有以下特點：（1）烘糧品質(zhì)好，成本低。在順逆流谷物干燥機(jī)內(nèi)，干燥介質(zhì)首先與低溫潮濕的谷粒接觸，并向同一方向流動，這不僅使高溫?zé)犸L(fēng)得到充分利用，而且使每一谷粒都能得到同樣溫度的干燥處理，谷粒本身最高受熱溫度低于55℃。有利于下一階段的干燥，并確保烘糧品質(zhì)。（2）降水幅度大，由于采用了多級干燥工藝一次降水率可高達(dá)15%～18%。（3）節(jié)能明顯，經(jīng)實踐證明與其它烘干機(jī)型相比，可節(jié)能20%～25%左右。（4）適應(yīng)范圍廣、組合方便，可根據(jù)谷粒降水量的不同，設(shè)置不同干燥段滿足降水和產(chǎn)量要求。（5）自動化程度高，采用無級調(diào)整排糧，配有監(jiān)控系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)熱風(fēng)，操作簡便可靠。

1.1 研究內(nèi)容與指標(biāo)

本設(shè)計項目規(guī)模：占地10畝，擬建100t濕糧倉2個，50t干糧倉2個，配套地坑1個，滾筒篩1個，輸送機(jī)3臺，HGT—50型連續(xù)式糧食干燥機(jī)1臺，日工作量50t。技術(shù)指標(biāo)：烘干量50t/d；減水幅度16%；烘干后玉米水分≤14%；整機(jī)功率22.05kW。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：耗煤節(jié)約量為：100kg/h-75kg/h=25kg/h。

1.2 項目預(yù)期的效益

經(jīng)濟(jì)效益：促使原來煤耗100kg/h下降到75kg/h，每月節(jié)約燃煤20t，每年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益30萬。生態(tài)效益：此設(shè)計項目實施以后，可有效節(jié)約煤炭資源，減少二氧化硫等有害氣體的排放量，改善環(huán)境質(zhì)量。社會效益：可安排農(nóng)村剩余勞動力就近就業(yè)，并能帶動運輸業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 節(jié)能環(huán)保型糧食干燥機(jī)的設(shè)計

2.1 廢氣回收利用設(shè)計

HGT—50型連續(xù)式糧食干燥機(jī)在運行中產(chǎn)生的廢棄尾部干燥廢氣和冷卻廢氣2種，為提升回收再利用率，需要對現(xiàn)有糧食干燥機(jī)產(chǎn)生的廢氣溫度、濕度等指標(biāo)進(jìn)行全面檢測，檢測結(jié)果表明，尾部干燥段排出廢氣的溫度在50～65℃之間，相對濕度在30%～40%之間。冷卻段排除的氣體溫度在20～40℃之間，相對濕度在20%～40%之間。廢氣余熱回收再利用的方法2種，一種是對工件進(jìn)行預(yù)熱處理，另一種是預(yù)熱空氣進(jìn)行助燃，在HGT—50型連續(xù)式糧食干燥機(jī)中可以采用第二種方法，將其配置在加熱爐上，提升加熱爐的升溫速度和熱工性能，既能有效滿足工藝需求，還具有良好的節(jié)能效果。

2.2 熱風(fēng)爐煙氣余熱回收再利用

大量實例表明，HGT—50型連續(xù)式糧食干燥機(jī)在運行中，熱風(fēng)爐煙氣帶走的熱量是整個糧食干燥機(jī)熱量的主要部分，溫度測量結(jié)果表明，熱風(fēng)爐煙氣的溫度普遍在120～150℃之間，而1臺HGT—50型連續(xù)式糧食干燥機(jī)如果持續(xù)工作24h，可釋放出40～45萬m3煙氣。實現(xiàn)對熱風(fēng)爐煙氣余熱的回收再利用，可大幅度節(jié)約煤炭消耗量。因此，在具體設(shè)計時，可以在熱風(fēng)爐的引風(fēng)機(jī)和煙道之間設(shè)置換熱器，并配置1臺小型風(fēng)機(jī)輔助進(jìn)風(fēng)，則可實現(xiàn)對熱風(fēng)爐煙氣余熱的回收再利用。或者采用無底火多風(fēng)道煤粉燃燒裝置，此種裝置的燃燒方式為懸浮式，可大幅度提升煤粉和空氣的接觸面積，提升進(jìn)氧量，促使煤粉充分燃燒，減少對環(huán)境污染，粉塵也可以回收再利用，不會造成大氣污染。

2.3 設(shè)備保溫效果設(shè)計

在糧食干燥機(jī)設(shè)計，要注重對設(shè)備保溫效果的設(shè)計，常用的設(shè)計方法有以下3種：第一種，在熱風(fēng)機(jī)和風(fēng)門處用角鋼做骨架，巖棉作為保溫材料，在最外側(cè)用彩鋼板密封，即可達(dá)到保溫節(jié)能效果，也具有一定的防雨作用；第二種，目前很多糧食干燥機(jī)的熱風(fēng)爐和換熱器頂蓋的表面積在40～50m2之間，只采用爐渣進(jìn)行覆蓋保溫，其保溫效果比較差，導(dǎo)致大量熱量無故損失，新設(shè)計方案是：先清除爐渣，覆蓋上2層60mm的硅酸鋁板，再用經(jīng)過篩選爐灰覆蓋壓實，最后在爐灰上方鋪設(shè)一層耐火土；第三種，針對砌筑式熱風(fēng)室，增加換熱器外墻，以降低熱量的損失。

2.4 調(diào)整煙道走向

目前很多糧食干燥機(jī)在運行中，煙氣除塵主要以沉降法為主，就HGT—50型連續(xù)式糧食干燥機(jī)而言，需要設(shè)置3～5個沉降室才能滿足實際需求。煙氣需要經(jīng)過換熱器、沉降室、地下煙道才能排放空氣中。為實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保效果，可根據(jù)糧食干燥機(jī)運行的實際情況，適當(dāng)增加煙道截面積，確保產(chǎn)生的煙塵能全部沉降，才能在提升除塵效率的同時減少煙塵排放量。如果糧食干燥機(jī)附近空間足夠大，則還可以調(diào)整煙道走向，針對更換換熱器的干燥系統(tǒng)，則可適當(dāng)增加沉降室的深度，可有效提升干燥系統(tǒng)清爐的效率，既能有效保證糧食干燥機(jī)運行的連續(xù)性，還能提升節(jié)能環(huán)保效果。

2.5 合理設(shè)置分層給煤裝置

在HGT—50型連續(xù)式糧食干燥機(jī)中熱風(fēng)爐主要為鏈條爐排，在運行中要求煤塊粒徑不能超過40mm，而小于3mm的煤塊則超過煤塊總量的30%。但在具體應(yīng)用中，仍然有很多煤沫通過爐排片進(jìn)入風(fēng)道中，難以實現(xiàn)充分燃燒。而如果采用分層給煤裝置，則可以有效解決這一問題，通過分層給煤，既能有效確保較大顆粒的煤塊更加貼近爐排，又能確保粒徑較小的煤塊附著在大煤塊上方，增加煤炭燃燒的透氣性，降低風(fēng)阻。大量應(yīng)用實例表明，通過此種設(shè)計方法，不但可以有效改善燃煤條件，而且還能提升煤炭的燃燒效率，降低漏煤量，提升連續(xù)式糧食干燥機(jī)的熱效率。

2.6 合理更換換熱器

當(dāng)糧食干燥機(jī)使用年限超過5年后，列管堵塞非常嚴(yán)重，換熱器功能大幅度降低，從而影響整個糧食干燥機(jī)的換熱效果。此時可以通過更換換熱器的方法來提升糧食干燥機(jī)換熱效果。同時把砌筑式換熱器更改為鋼結(jié)構(gòu)換熱，提升其保溫性和換熱效率。按照以上設(shè)計后的糧食干燥機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)測試，當(dāng)天的環(huán)境溫度為8.6℃。生產(chǎn)效率為14.6t/h，耗煤514.6kg/h，煤炭發(fā)熱為19710KJ/kg，熱風(fēng)機(jī)輸送風(fēng)量為75000m3/h，冷卻機(jī)的風(fēng)量為34000m3/h。回收干燥廢氣的平均溫度為50℃，回收到的熱量為1.24×106KJ/h，相當(dāng)于42kg標(biāo)準(zhǔn)燃煤。通過換熱器以后，溫度下降到60℃左右，比較環(huán)境溫度升高大約12℃，回收熱量為2.42×106KJ/h，現(xiàn)對于6kg標(biāo)準(zhǔn)燃煤。共節(jié)約率為28.6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)期25%的節(jié)煤率，超出節(jié)煤指標(biāo)3.6%。在不增加外在動力的條件下，換熱器進(jìn)口風(fēng)溫比環(huán)境溫度高處30%左右，同時排放出粉塵和皮屑超過85%得到沉降回收，通過這樣的設(shè)計，既大幅度節(jié)約了資源，而且對周圍自然生態(tài)環(huán)境的影響也比較低，值得大范圍推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語

綜上所述，本文通過實際的設(shè)計項目，研究了節(jié)能環(huán)保型糧食干燥機(jī)的設(shè)計方法，得出以下幾點結(jié)論。

（1）通過設(shè)計改造，煤炭節(jié)煤率下降到28.6%，超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)3.6個百分點，而且有效控制了對周圍生態(tài)環(huán)境的影響，如果可以實現(xiàn)大范圍應(yīng)用，必將取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（2）在綠色、低碳、環(huán)保理念的倡導(dǎo)下，糧食干燥機(jī)實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保是為未來的主要趨勢，各大生產(chǎn)廠家，要想在激烈的市場競爭中占得一席之地，就必須通過一系列先進(jìn)、科學(xué)的設(shè)計方法，提升糧食干燥機(jī)運行效率，降低能源消耗量，避免對周圍的自然生態(tài)環(huán)境造成更加嚴(yán)重的危害。

（3）在具體設(shè)計中可以從：廢氣回收利用、熱風(fēng)爐煙氣余熱回收再利用、提升設(shè)備保溫效果、調(diào)整煙道走向、設(shè)置分層給煤裝置、合理更換換熱器等多方面同時入手，才能提升糧食干燥機(jī)節(jié)能環(huán)保的效果。