5HB-10A種子包衣成膜干燥機(jī)的研究

趙國福

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 佳木斯分院，黑龍江 佳木斯 154004)

0 引言

隨著我國大農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展與進(jìn)步，對繁種育種及種子加工技術(shù)要求越來越高，越來越嚴(yán)格。在此背景下種子加工設(shè)備用量及種子加工技術(shù)也得到迅猛發(fā)展，種子包衣量逐年增加。我國地域廣闊，在北方種子包衣時(shí)間通常為每年10月至下一年3月，由于在這期間環(huán)境溫度及種子溫度低，包衣后種子成膜時(shí)間長質(zhì)量不好、表面水分蒸發(fā)慢黏性大，如果不盡快脫去種子經(jīng)包衣處理后表面的水分,將給下一步的種子處理工作帶來不便，如種子計(jì)量不準(zhǔn)確、種子包裝后粘結(jié)等，而且還會影響種子發(fā)芽率及后期的儲存問題，對后續(xù)加工過程造成影響，甚至不能工作。因此，種子包衣后快速成膜及干燥就成為種子包衣環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。5HB-10A種子包衣成膜干燥機(jī)，解決低溫條件下種子包衣后成膜慢和表面水分干燥速度慢的問題，提高包衣后種子成膜質(zhì)量及水分干燥速度，使包衣后的種子能夠連續(xù)進(jìn)行在線稱量、包裝、處理。解決了種子工廠化加工流水線中的技術(shù)難題。該種子包衣成膜干燥機(jī)可與種子加工生產(chǎn)線其他設(shè)備配套使用,也可單獨(dú)作為烘干設(shè)備為包衣后的種子進(jìn)行烘干處理。

1 主要結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 主要結(jié)構(gòu)

5HB-10A種子包衣成膜干燥機(jī)主要由喂入口、進(jìn)氣室、烘干滾筒、排氣室、調(diào)整機(jī)構(gòu)、出料口、熱源、風(fēng)機(jī)及溫度電器控制等部分組成(圖1)。包衣成膜干燥機(jī)控制系統(tǒng)由電器控制系統(tǒng)及溫度控制系統(tǒng)兩部分組成，電控系統(tǒng)采用繼電器、變頻器控制；溫控系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度控制器、電動(dòng)執(zhí)行器和中間繼電器組成，保證主風(fēng)道溫度在設(shè)定范圍變化，使包衣物料溫度保持在40 ℃左右。

1.進(jìn)氣室；2.調(diào)速電機(jī)；3.喂入口；4.主機(jī)架；5.烘干滾筒；6.調(diào)整機(jī)構(gòu)；7.出料口；8.排氣室圖1 種子包衣成膜干燥機(jī)示意圖

1.2 工作原理

包衣后成膜干燥機(jī)是連續(xù)式干燥機(jī)，包衣過的物料經(jīng)由喂入口進(jìn)入干燥滾筒，打開總電源，通過控制系統(tǒng)設(shè)定好傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，再設(shè)定風(fēng)機(jī)的適宜風(fēng)速和加熱最佳溫度。物料在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)作用下被內(nèi)部抄板帶起至滾筒上部時(shí)自由落下，包衣物料連續(xù)在自上而下的流動(dòng)中與熱源提供的熱氣流接觸且不斷地改變受熱狀態(tài)，從而使物料達(dá)到安全水分后排出。熱風(fēng)經(jīng)由進(jìn)氣室、烘干滾筒、排氣室，由風(fēng)機(jī)排出。滾筒固定在副機(jī)架上，滾筒角度可以通過調(diào)整機(jī)構(gòu)來調(diào)整。根據(jù)物料的種類、烘干溫度、生產(chǎn)率來調(diào)整烘干滾筒的轉(zhuǎn)數(shù)和角度，以達(dá)到最佳烘干效果。

2 主要技術(shù)參數(shù)

生產(chǎn)率：10 t·h-1；

降水幅度：1%～2%；

滾筒轉(zhuǎn)數(shù)：50 r·min-1；

滾筒直徑：φ750 mm；

風(fēng)機(jī)功率：5.5 kW；

風(fēng)機(jī)流量：5 500 m3·h-1；

風(fēng)壓：1 850 Pa；

配套動(dòng)力：電加熱25.74 kW，油爐加熱2.94 kW；

風(fēng)溫：40～50 ℃；

外形尺寸(長×寬×高)：4 090 mm×1 250 mm×1 450 mm

3 成膜干燥機(jī)的特點(diǎn)

5HB-10A種子包衣成膜干燥機(jī)有以下特點(diǎn)：1)該機(jī)的喂入系統(tǒng)，烘干滾筒，排料系統(tǒng)均由不銹鋼材質(zhì)制造，能保證接觸包衣物料的部件不被種衣劑腐蝕，更易清理，更加經(jīng)久耐用；2)溫控系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度控制器、溫度顯示儀表、電動(dòng)執(zhí)行器和中間繼電器組成，可實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制；3) 該機(jī)的核心部件是烘干滾筒，采用封閉式箱體設(shè)計(jì)，既保證了種子包衣劑不對加工現(xiàn)場環(huán)境無污染，又減少包衣劑對現(xiàn)場生產(chǎn)工人身體的影響，可保證熱風(fēng)的有效利用；4)烘干滾筒內(nèi)設(shè)有不繡鋼抄板，部分抄板角度可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)對物料的翻轉(zhuǎn)，使種子干燥均勻，有效減少翻轉(zhuǎn)過程導(dǎo)致的種衣劑脫落或破碎，提高種子干燥效率；5)根據(jù)不同的種類，調(diào)整干燥溫度、烘干滾筒的轉(zhuǎn)數(shù)和角度，達(dá)到最佳烘干效果參數(shù)；6)設(shè)置了檢視窗口，可以觀察和檢測種子包衣后干燥的過程，也可以打開檢視窗口，對滾筒內(nèi)殘留物進(jìn)行清理；7)該機(jī)采用負(fù)壓排風(fēng)除塵裝置，進(jìn)氣和排氣均采用密閉裝置，保證干燥過程中環(huán)境無污染，有效防止包衣藥霧擴(kuò)散，達(dá)到種子加工線環(huán)保要求；8)該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可進(jìn)行低溫?zé)犸L(fēng)控制調(diào)節(jié)，滾筒轉(zhuǎn)速和氣流沖擊速度調(diào)節(jié)，干燥速度快，干燥均勻，無破碎，粘結(jié)率低，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)干燥作業(yè)；9)電加熱熱源采用電子數(shù)字式控溫,熱源的加熱管為電阻式熱合金介質(zhì)，升溫快,可靠耐用。滾筒內(nèi)通過熱風(fēng)的沖擊與對流,實(shí)現(xiàn)對包衣種子的干燥。油爐加熱采用自動(dòng)燃燒機(jī)，兩級大小雙火力控制，安全可靠,調(diào)控方便。

4 主要工作部件

4.1 烘干滾筒

烘干滾筒、內(nèi)部抄板、導(dǎo)流板及滾筒內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)均由不銹鋼材質(zhì)制造，使接觸包衣物料的部件不被種衣劑腐蝕。滾筒是烘干的核心部件，滾筒與主軸通過內(nèi)部支撐架連接，抄板和導(dǎo)流板在滾筒內(nèi)呈螺旋線式排列，抄板和導(dǎo)流板邊緣均采用圓柱形并光滑處理，不會導(dǎo)致種子破碎，也不會造成包衣種子表面的種衣劑脫落。烘干滾筒安裝在支架上，通過支架調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可適當(dāng)調(diào)節(jié)滾筒角度，滾筒角度的改變可改變種子烘干時(shí)間，從而改變烘干效果。當(dāng)滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)，種子由抄板從底部帶到上部，靠重力自由下落形成均勻的物料簾，使熱風(fēng)與種子充分接觸，快速成膜。

4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)是烘干滾筒的動(dòng)力部件，變頻調(diào)速電機(jī)通過鏈輪鏈條來驅(qū)動(dòng)烘干滾筒，為滾筒輸出動(dòng)力。通過變頻器控制可對滾筒轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳動(dòng)系統(tǒng)由變頻器、電機(jī)、減速器、鏈條、大小鏈輪和機(jī)座組成。小鏈輪固定在減速器上，大鏈輪固定在滾筒中間軸上，采用鏈傳動(dòng)相比皮帶傳動(dòng)效率高，且更穩(wěn)定。

4.3 熱源系統(tǒng)

熱源系統(tǒng)是包衣成膜干燥機(jī)的關(guān)鍵部件。常用的熱源系統(tǒng)主要有電加熱系統(tǒng)和油爐加熱系統(tǒng)兩種。電加熱系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、加熱室、電加熱管、進(jìn)風(fēng)管道、排風(fēng)系統(tǒng)和控溫系統(tǒng)組成。加熱室內(nèi)布置多列加熱管，加熱管采用電阻式熱合金介質(zhì)導(dǎo)熱升溫，控溫系統(tǒng)采用數(shù)字顯示系統(tǒng)更方便控溫，通過溫度控制加熱管工作的數(shù)量。油爐加熱系統(tǒng)由自動(dòng)燃燒機(jī)、燃燒混合筒、勻風(fēng)網(wǎng)、風(fēng)機(jī)等組成。自動(dòng)燃燒機(jī)可自動(dòng)點(diǎn)火，采用兩級大小火力控制，通過溫控器自動(dòng)調(diào)節(jié)，在微型風(fēng)機(jī)的助燃下，在燃燒室內(nèi)充分燃燒。燃燒室的熱空氣經(jīng)燃燒混合筒通過均風(fēng)網(wǎng)使冷熱風(fēng)混合達(dá)到設(shè)定溫度要求。

4.4 排風(fēng)系統(tǒng)

排風(fēng)系統(tǒng)由排風(fēng)管道、引風(fēng)機(jī)、除塵器等組成。排風(fēng)除塵裝置風(fēng)機(jī)和除塵器一般配置安裝在種子加工間外。排風(fēng)系統(tǒng)管道為鍍鋅結(jié)構(gòu)，均采用密封處理，有效防止包衣藥霧擴(kuò)散，除塵器布袋采用加密無紡布袋，除塵效果更好，完全達(dá)到環(huán)保要求。

4.5 溫電控制系統(tǒng)

溫電控制系統(tǒng)由溫度控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成，主要包括測溫傳感器、溫控器、溫度顯示表、變頻器和一些常規(guī)電氣元件組成，集中在電氣控制柜中，主要是控制烘干介質(zhì)溫度和氣流速度、烘干滾筒轉(zhuǎn)數(shù)。通過傳感器、溫度顯示儀表，溫控器等實(shí)現(xiàn)對溫度的自動(dòng)控制。控制系統(tǒng)有溫控調(diào)節(jié)裝置、風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置。電氣控制系統(tǒng)通過熱保護(hù)、過載保護(hù)、變頻器控制和程序控制實(shí)現(xiàn)對電器的保護(hù)和控制。

5 成膜干燥機(jī)與包衣機(jī)配置

種子包衣加工質(zhì)量是種子包衣技術(shù)的核心指標(biāo)，成膜干燥機(jī)是提高種子包衣加工質(zhì)量關(guān)鍵所在。5HB-10A種子包衣成膜干燥機(jī)主要是和種子包衣機(jī)配套使用的設(shè)備。該成膜干燥機(jī)與包衣機(jī)的布置形式，主要有水平布置和立式布置兩種。

5.1 水平布置

水平布置(圖2)包衣成膜環(huán)節(jié)主要設(shè)備有提升機(jī)1、暫存?zhèn)}、包衣機(jī)、提升機(jī)2、成膜干燥機(jī)、除塵系統(tǒng)和溫電控系統(tǒng)組成。水平布置對加工廠房高度要求比較低，對包衣機(jī)調(diào)整維修方便，也是種子加工中常用的一種布置形式。

1.提升機(jī)1;2.暫存?zhèn)};3.包衣機(jī);4.提升機(jī)2;5.成膜干燥機(jī)圖2 成膜干燥機(jī)與包衣機(jī)水平布置示意圖

5.2 立式布置

立式布置形式(圖3)包衣成膜環(huán)節(jié)主要設(shè)備有提升機(jī)、暫存?zhèn)}、包衣機(jī)、成膜干燥機(jī)、除塵系統(tǒng)和溫電控系統(tǒng)組成。立式布置形式一般種子包衣機(jī)和種子成膜干燥機(jī)之間加裝平臺，這樣更有利于包衣加藥和調(diào)整包衣作業(yè)。立式布置形式少用了一套提升設(shè)備，降低了設(shè)備的使用功率，提升機(jī)使用數(shù)量少，從而降低了設(shè)備能耗。同時(shí)立式布置形式包衣后種子直接喂入給種子包衣成膜干燥機(jī)，避免了種子包衣后，因種子表面水分過大、黏度高，在種子又一次提升過程中有粘連及流動(dòng)性差等問題。立式布置形式包衣后種子直接進(jìn)入種子成膜干燥機(jī)進(jìn)行干燥，更有利于種子快速成膜。

6 性能檢測及結(jié)果

該種子包衣成膜干燥機(jī)分別以玉米、小麥、水稻為原料，以國產(chǎn)種衣劑為包衣劑，藥種比設(shè)定為1∶80。對包衣后的種子成膜進(jìn)行不同品種包衣成膜烘干試驗(yàn)，考查生產(chǎn)率、破損率、干燥均勻度等性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1)該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，制作成本低；2)實(shí)測各項(xiàng)指標(biāo)生產(chǎn)效率、破損率、干燥均勻度等均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)；3)該機(jī)生產(chǎn)能力能與相應(yīng)生產(chǎn)率的包衣機(jī)配套使用，滿足實(shí)際生產(chǎn)需要；4)種子成膜干燥后種子發(fā)芽率前后不變；5)種子成膜干燥后不破壞包衣劑特性和種子包衣表面膜層；6)通過除塵系統(tǒng)使種子包衣和成膜作業(yè)場所環(huán)境無污染，完全達(dá)到種子加工工藝流程的要求；7)通過對包衣后成膜干燥機(jī)的性能檢測和作業(yè)效果進(jìn)行綜合分析，驗(yàn)證了低溫快速成膜的可行性。

1.提升機(jī);2.暫存?zhèn)};3.包衣機(jī);4.成膜干燥機(jī)圖3 成膜干燥機(jī)與包衣機(jī)立式布置示意圖

7 結(jié)論

5HB-10A種子包衣成膜干燥機(jī)，通過多家種子公司加工成套設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用操作方便、適合成套設(shè)備配置、能使種子包衣后快速成膜等特點(diǎn)，提高包衣后種子成膜質(zhì)量及水分快速干燥的問題，使包衣后的種子能夠連續(xù)進(jìn)行后續(xù)加工處理。突出的效果是加溫均勻、成膜質(zhì)量好、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用可靠且保養(yǎng)方便，適用于大中型種子加工成套設(shè)備及單機(jī)使用。該機(jī)的研制，有效解決了種子包衣后的成膜關(guān)鍵技術(shù)，提高了種子加工質(zhì)量。