[科普中国]-逆流式谷物干燥机

简介

谷物干燥是我国农产品收获后处理中一个非常重要的环节。我国大部分农村谷物收获后水分较高，不通过干燥不能安全贮存。七十年代以后，我国的谷物干燥技术和设备得到了较大的发展，目前一些大型农场和粮库已装备了一些干操设备，但是能够适应大部分地区农业生产规模和农村购买力，宜于在农村、农户中大量推广使用的干燥机还很少。研究、开发和利用适于农村使用的、性能良好、经济可行的干燥设备，对农业增产增收，节省农时，减少损失，改善农产品的质量，提高农业生产经济效益，无疑具有十分重要的意义2。

逆流干燥工艺和逆流谷物干燥机在许多情况下，收获下来的粮食水分是很不均匀的，要求降水幅度也大不一致;在农村和中小型使用单位，难以保证对干燥机连续不断的喂入，喂入是时断时续，喂入量也是随时变化的;有时还要求处理完一批粮食，排空后再处理下一批粮食，尤其对分散经营集中服务(或轮流使用)更是如此，即要求批式干燥和连续流动干燥两种方式兼有。在这样的情况下，逆流干操是一种最简单，也是适用的工艺2。

在逆流干燥过程中，潮湿谷物由干燥机上部喂入，往下流动，热风由底部送入，穿过粮层由上部空间排出，干燥以后的谷物由干燥机底部排粮机构排出机外。在这个过程中，最接近干燥的谷物最先接触到温度最高、湿度最低的热风，因而可以干燥到较低的水分;而排出的废气穿过了最潮湿的谷层，达到近似饱和状态，因而在相同的排气温度下可最大限度地带走粮食中的水分。出机水分主要是在接近干燥机底部处决定的，可以实现较为精确的控制，且这一控制不受机内粮层高度及初始水分变化的影响。
逆流干操机在国外已有几十年的历史，并且在农场中得到了广泛的应用。Bakker-Arkema教授1981年曾对Shiwers仓式逆流干燥系统作了试验，得出了以下结论:

1)仓式逆流烘干的粮食质量高于其它的高温干燥方法。

2)与其它的高温干燥方法比较，仓式逆流烘干的费用低。

3)热风温度为120时，干燥的种子的发芽率不受影响。

4)根据所测的能耗及工本费等评价，仓式逆流干燥系统最实用。

经过多年的不断发展完善，目前较先进的逆流干燥机采用了成熟的抛撒布粮器，提高了喂入的均匀性;锥形变截面/变螺距扫仓搅龙，可保证排粮的均匀;测定仓内温度而不是排气温度以控制出机水分，随后又装备了水分控制电脑，进一步保证精确的水分控制。这种类型的干燥机，因其易于操作，烘后品质好、水分控制精确，受到农场的欢迎，在美国市场上始终旺销。

我国在八十年代初期由吉林种子公司等单位引进了几台低温烘贮两用仓，其烘干通风采用的是逆流工艺；中国农机院、黑龙江农垦科学院等单位先后开发了低温逆流烘干仓用于种子和小麦的烘干。但是使用的数量很少，没有大范围的使用推广。为了适应广大农村对谷物干燥的特殊要求，我们有必要对逆流干燥工艺及逆流干燥机的性能进行分析。

逆流干燥机工作原理与工艺流程下面以美国Shiwers公司的Dri-Flow烘干机为例，介绍逆流烘干机的工作原理与工艺流程3。

逆流烘干机由烘干仓、联锁通风板、扫仓搅龙、卸粮搅龙、抛撒器、提升器、传动装置、控制装置及热源、风机等部分组成。潮粮由仓顶喂入，通过抛撒器均匀地散布在仓内。热风由仓底进入，利用风机的正压，穿过通风孔板进入粮堆内，与谷物进行湿、热交换，蒸发并带走水分。随着空气的上升，风温逐步下降，湿度迅速增高，最后从粮堆上表面逸出，通过仓顶排气口排出机外。已干燥的谷物用自由公转的扫仓搅龙均匀的一层层地推到仓底的中心，落入卸粮搅龙内排出仓外。在离仓底半米高处安有温度传感器，根据空气到达此点的温度控制扫仓搅龙，以控制终水分。在卸粮部件上还装有水分传感器，在线测量出机水分，信号输入到水分控制电脑中，根据预先设定的要求水分值，控制干燥机的工作，以保证出机水分的精确。

由于在逆流干燥中最干燥的谷物接触到的是温度最高、湿度最低的热风，为防止粮温过高，一般采用较低温度干燥。热风的温度一般保持在允许最高粮温附近。

逆流干燥排出干燥仓的粮温较高，为了能够安全贮藏，不需要进行缓苏冷却。缓苏冷却通常是在另外的通风仓中实现的。可以采用1+2(一台烘干仓带二台缓苏冷却仓)或1+4配备。烘干仓中排出的谷物依次装入各缓苏冷却仓。缓苏冷却仓内装到一定高度后开始通风，仓下部进行冷却，仓上部粮温、风温差别很小，可视为缓苏。装满一仓后，再开始装下一仓。待通风一段时间后，将仓内谷物卸出，再等待下一周期装粮。图2所示为1十2缓苏冷却时的装卸与通风周期过程。通过缓苏冷却，一般还可降水1-2%左右。

逆流干燥机的性能生产能力逆流干燥一般为低温的干燥，所以单位面积干燥强度要低于各种塔式的高温干燥机。但由于逆流干燥系统可装在粮仓内，而粮仓一般都有足够的面积，所以逆流干燥仍可达到比较大的生产能力。Shiwers干燥系统对玉米每吨/时处理量(按降水5%计)需要5一6 m2的干燥仓面积，即7.3m干燥仓处理能力约为160t/日，9.1m仓处理能力约为280t/日，仓处理能力可达400t/日。当用于水稻烘干时，实际处理能力比上述指标降低约43%4。

降水速率与降水幅度根据9.1m仓日处理280吨，降水5%，可以计算出粮食在干燥仓内通过速度平均为0.25m/h。仓内粮层厚度可在0.75米至5米之间，以粮层厚1米计，停留时间平均为4小时。因此可求出粮食在仓内降水速率约为1.25%/h。

由于逆流干燥仓内粮食为低温慢速干燥，在保证同样的粮食品质的前提下，允许较大的降水幅度。如降水10%时，日处理量由280t降至160t，同时降水速率仅略增至1.43%/h。

热效率逆流干燥由于排出机外的废气湿度已达到或接近饱和，热空气的全部干燥能力得到了充分的利用，此外由于逆流干燥粮食水分均匀，减少了因过度烘干所消耗的热量，因此有较高的热效率。根据测定数据对比，逆流干燥机比塔式干燥机热效率高43%

粮温与品质逆流干燥机采用较低温度空气作为介质，并且从理论上来讲，通过干燥仓的粮食受热均匀，不存在塔式干燥机中的干燥不均匀现象，因此粮温可以可靠地控制在允许界限以下。

由于逆流干燥粮粒不会过热、过干，因此烘后粮食的质量优于其它干燥工艺，无焦糊粒，干燥均匀，水分精确，对发芽几乎无影响，尤其明显的是粮粒表面应力裂纹率仅为塔式干燥机的16%，易碎性比塔式干燥机降低了32 %，这对提高烘后粮食的商品等级，优质优价俏销，具有十分明显的经济价值。

操作性能逆流干燥机操作简单。仓内粮食高度没有严格的限制，只要风机可以正常工作即可，因此入粮可以是时断时续的，也可是批式的，无需因粮位稍低即中断工作;粮食烘干到规定水分即可排出机外。不需要十分复杂的操作技术。特别是装有水分控制电脑的逆流干燥系统，可自动地控制干燥过程，操作更容易。

逆流干燥机的应用前景与发展趋势从上面对逆流干燥机性能所作的分析可以看出，这种机型适于在农场、农村条件下使用。在粮库、饲料加工厂、种子加工厂中使用也很方便，具有大面积推广应用的前景4。

目前逆流烘干机价格相对其它机型比较并不算高，但考虑到大多数生产、经营单位，尤其是农村、农户的经济条件和承受能力，要开辟广大的市场，逆流干燥机还需要精心选择配套设备，简化工艺流程，使成套设备一次性投资降至最低。在广大农村要开发小型的逆流干燥设备，使其生产能力与生产规模相匹配，方便操作，节省作业成本费用。在开发新设备时，对其中的关键部件如抛撒布粮装置和卸粮机构要通过试验进行研究，确定合理参数，以保证工作性能良好、可靠。