新型原糧入倉清理設備的研制與應用*

毛根武 張明友 張光輝 唐國晨

(1 中儲糧成都儲藏研究院有限公司 610091) (2 中央儲備糧宜昌直屬庫有限公司 443000) (3 中央儲備糧合肥直屬庫有限公司 231121)

隨著社會的發展、科技的進步和農業勞動力人口的轉移，糧食收獲的方式已向機械化方向轉變,機械化收獲所占比例逐年增大。報道顯示，2018年至2021年，全國農作物耕種收儲綜合機械化率分別提高至67%、69%、70%、80%，其中全國小麥機收比例分別為95.5%、96.0%、97.0%、98.0%。機械化收獲后的糧食不再進行雜質清理而直接銷售的情況較多，入倉前原糧中雜質含量超標的情況大量存在。收購稻谷中雜質含量在2.5%較為普遍，有時會高達5.0%，有的輕型雜質(如稻梗、莖、葉等)約占雜質體積的60%～70%，有的有機雜質(如根、莖、葉、細灰、空稻殼等)約占雜質總重量的75%[1～2]。

入倉原糧的雜質含量不宜大于1.0%,雜質含量較高時應進行清理[3]。原糧雜質含量的大幅超標，常規單臺清理設備不能滿足清理質量和基本作業效率的要求[2]，需增加外部風力輔助分離設備[4]，“兩篩兩吹”多臺設備串聯工作[5～6]才能保證清理后入倉原糧的質量，給實際工作增加了很多困難。入倉清理作業現場設備數量多，作業面積大，揚塵點多，粉塵污染問題突出、作業效率不高的情況當前普遍存在[2][6][7]。

為解決此問題，國內外相關的研究較多，但目前還未見比較徹底、高效、環保的解決辦法。本文通過分析糧食儲備庫原糧入倉清理所使用的主流移動式設備的特點和存在的問題，結合相關研究，提出解決“兩篩兩吹”清理存在問題的解決思路，介紹一種新型高效環保組合清理設備的研制路線和應用測試情況。

1 現有主流移動式清理設備的特點和問題分析

糧食雜質的清理主要有風選、篩選、精選等方式，每種方式的處理量、清理效果各不相同。其中風選和篩選的清理能力較高，能分離出多數輕雜和細雜，但不能分離出并肩雜質。比重分選和精選清理效果好，能分離并肩雜質，但單位時間的處理量小，難以滿足原糧出入庫清理速度的要求[8]。當前，原糧入倉雜質清理主要使用的移動式設備類型有振動組合清理篩，圓筒組合清理篩，風選組合清理篩3種。各類設備根據使用定位不同，其結構、技術參數也有差異。

1.1 振動組合清理篩

振動組合清理篩(圖1)一般由振動篩體1、垂直風選器2、離心風機3、旋風分離器4、螺旋排料絞龍5、機架6和(自)行走系統7等部分組成。設備篩面大，分離大雜、細雜和輕雜清理能力高，產量大。設備的篩理面積一般為7.2 m2～9.2 m2，風選寬度一般為180 cm～230 cm。清理稻谷時，振動篩體上層大雜篩面易被柔性雜質堵塞，堵塞后作業效率大大降低，需要人工進行篩面清理，雜質含量越高清理間隔時間越短；清理小麥時，為確保產量，上層篩面篩孔一般在Φ18 mm～Φ25 mm，對麥桔桿的清理效果不佳。

圖1 振動組合清理篩

1.2 風選振動組合篩

風選振動組合篩(圖2)一般由均料機構1、風選室2、重力沉降室3、振動篩4、除(雜)塵器5、離心風機6、機架7等部分組成。設備的篩理面積一般為4.5 m2～6.5 m2，風選寬度一般為300 cm～360 cm。風選振動組合篩清理工藝上采用先風選后振動清理的雙風選串聯結構，風選面積大于振動組合清理篩，但篩理面積小于振動組合清理篩，清理稻谷的效果較好，清理小麥和玉米的大雜清理效果不如振動組合清理篩。

圖2 風選振動組合篩

1.3 圓筒組合清理篩

圓筒組合清理篩(圖3)一般由圓筒篩1、振動篩2、垂直風選器3、離心風機4、除雜除塵裝置5、機架6和行走系統7等部分組成。設備的篩面理積一般在10.5 m2左右，風選寬度一般為180 cm。設備篩理面積一般較振動組合清理篩大，風選面積基本相當，對大雜、小雜、輕雜的清理能力得以增加，先清理長(大)雜后振動篩不易堵塞，作業效率和清理效果穩定，近年來應用逐步增多。

圖3 圓筒組合清理篩

1.4 主流清理設備問題分析

主流清理設備不能滿足大產量、高含雜率情況下清理效果的主要原因有：設備的篩理面積和風選面積不足；雜質清理工藝不合理；結構不合理，性能參數不佳。

篩理面積和風選面積不足造成糧流厚度太大，使大雜和小(細)雜的過篩分離率、氣流穿透糧層分離輕雜的分離率不高。

先振動篩選分離大雜和細雜，再風選分離輕雜的清理工藝，高含雜或柔性大雜較多時，短時間內會使篩面篩孔大量堵塞，造成清理效率大量下降。先圓筒篩選再振動清理，最后再風選的清理工藝，輕雜風選的作用面積小，輕雜分離效率不符合實際條件。

同樣結構、同樣尺寸的設備不同生產企業同一條件下的清理效率差異性較大。

2 “一篩”設備代替“兩篩兩吹”設備的思路

要滿足設定產量條件下能清理高含雜率原糧的要求，關鍵是要解決好提高篩理面積、提高篩面利用率以及選好篩分振動機制的問題[5][9]。作業場地需要經常性變更，使得設備的高度、長度、寬度受到一定的限制，設備的體積要符合實際使用要求。分析3種主流組合清理設備的技術特點和不足，如在圓筒組合清理篩設備基礎上以合理的方式、適當的體積增加風選裝置，提高風選面積，即可解決當前原糧中輕雜普遍偏高的問題，便可以以一臺設備代替兩篩作業三臺設備。

3 新型入倉清理設備研制的目標

適用對象:適用于小麥、稻谷、玉米原糧雜質的清理，清理的主要對象包括大雜、小雜、細雜、輕雜等比重、尺寸差異明顯的雜質。

清理效率和效果：≥50 t/h(以稻谷計)；綜合雜質清除率不低于70%。

環保：空轉噪音≤85dB(A)；粉塵濃度不超過30 mg/m3。

移動與操作：自動可控行走與轉向(不需人工輔助)。

4 新型入倉清理設備的設計要求和原則

新設備的研制需要在一定高度、體積下有足夠的篩理面積和風選面積，要有合理的工藝確保各部分能長期穩定工作，同時要便于使用和維護。

作業效率必須滿足設計最大雜質指標的需要，不能因為雜質含量的增高而使清理效率或清理效果降低，須按設計最大產量和最高雜質含量進行工藝選擇和結構設計。

在清理工藝方面，要遵循先大(長)雜，后小(短)雜，先輕雜，后重雜，多次輕雜分選的原則。

5 新型入倉清理設備的結構、工藝路線及參數

5.1 新設備的基本結構

新設備的基本結構包含進料密閉罩1、分料均料裝置2、第一風選裝置3、圓筒篩理裝置4、振動清理裝置5、第二風選裝置6、重力沉降裝置7、脈沖除塵裝置8與自行走裝置9等部分，如圖4。

進料密閉罩1為半密閉結構，將帶式輸送機頭部的出料口全部密封，減少輸送機與進料口之間的揚塵。

分料均料裝置2采用金字塔三角分料結構，帶式輸送機輸入的原糧被分6路向左右兩側分布，加上2道重力門的均料作用，原料均勻通過第一風選裝置3的吸風口，以此提高風選效果。

圓筒篩理裝置4為2組相同的圓筒清理裝置，相同體積下，清理面積較單筒圓筒清理篩提高50%左右。

振動清理裝置5采用振動清理篩結構，上層分離大雜，中層分離小(細)雜，下層收集小(細)雜。

第二風選裝置6為垂直風選器。第一風選裝置3和第二風選裝置6的出風口與重力沉降裝置7的進風口相連接，風選出的大雜先在重力沉降裝置7下部沉降，通過密閉式絞龍排出。

脈沖除塵裝置8采用高壓脈沖布袋除塵方式將輕雜和分離進行分離沉降，通過密閉式絞龍排出。

自行走裝置9采用電池驅動和無線搖控方式，斷電自剎車停車。

圖4 設備基本組成

5.2 新設備的工藝路線

圖5 設備工藝路線

6 新設備應用情況

新設備試制完成后在某收儲庫開展了實際應用測試，相關數據見表1。

從作業效率和清理效果看，含雜率在3.3%的稻谷，新設備在50 t/h條件下，一次性清理后原糧含雜率降低至1.0%，含雜率在3.0%的稻谷，新設備在50 t/h條件下，一次性清理后原糧含雜率降低至0.65%；含雜率在4.0%的稻谷，新設備在40 t/h條件下，一次性清理后原糧含雜率降低至0.92%，均達到相關入倉質量要求。在同一批次糧源條件下，兩篩作業線在清理含雜率在3.0%的稻谷時，在30 t/h條件下，一次性清理后原糧含雜率降低至0.92%，在清理含雜率在4.0%的稻谷時，在30 t/h條件下，一次性清理后原糧含雜率降低至1.95%。通過對比可以得出，新設備在作業效率和清理效果能夠滿足使用要求，替代現有兩篩作業線。

表1 新設備與兩篩清理作業線清雜情況數據對比(稻谷)

從環保效果看，新設備在作業效率不超過50 t/h、含雜率不超過4.0%時，作業設備四周1 m范圍內的粉塵濃度為6.20 mg/m3～7.73 mg/m3，符合國家環保標準要求，遠低于兩篩作業線中沒有采用環保處理的85.7 mg/m3～114.2 mg/m3的指標。

從使用操作和維護看，設備使用期間不需要人工清理設備篩面，相同條件下，兩篩作業線每天操作人員至少清理篩面6次。

7 新設備與常規兩篩清理作業線對比分析

通過新設備與常規兩篩清理作業線相關數據(表2)的對比分析可以看出，作業線設備的數量減少了2臺；使用新設備清理小麥的作業效率提高了1.71倍，清理稻谷的作業效率提高了1.67倍；清雜效率提高了0.5%；清理小麥的單位能耗降低了0.37 kW·h/t，同比下降66%，清理稻谷的單位能耗降低了0.96 kW·h/t，同比下降66%；作業線長度減小了16.6 m；作業面積減小了29.3 m2；作業環境明顯改善。

表2 與現有“兩篩”清理設備性能參數對比表

8 展望

在當前糧食集中收購窗口時間越來越短，環保要求越來越嚴，勞動力越來越少，糧食質量越來越不穩定的情況下，原糧入倉“卡脖子”的環節在清理，集高效率、低污染、少維護于一體的新型組合式清理設備的出現將解決這一難題，是實現高效入倉作業的關鍵，是大型收儲庫的必然選擇，擁有良好的市場前景。