1、第十章 高温快速粮食干燥机第一节、移动床烘干机第一节、移动床烘干机 我国主要烘干机型之一，机身较高，外形象塔，故称为塔式烘干机，产量高，降水幅度大，广泛用于玉米、小麦、稻谷、大豆等多种粮食的干燥，是大型粮库或农场理想的干燥设备。粮食在干燥室内依靠自重，由上自下缓慢地从进口向出口移动，同时与干燥介质进行湿热交换，逐渐得到干燥。任何一台单独的烘干机都不可能使粮食一次降水10%以上，这除了受烘干机高度限制外，还受到粮粒本身水分转移规律的制约。为了一次干燥去除较多的水分，生产中常将结构相同的若干台烘干机串联起来使用，俗称“串塔”进行干燥；移动床烘干机的主体部分一般由储粮柜、烘干室、冷却室和进、排粮机构
2、等组成；按烘干室结构不同，可分为筛网柱式、角状管式，顺流式和汽力烘干机等几种形式。一、角状管式烘干机（混流式烘干塔）一、角状管式烘干机（混流式烘干塔）带角状通风盒(简称角状管)式烘干机属于混流式，是我国北方的主要烘干设备；我国原有设备大都为砖砌结构，内部安装钢制角状管，它结构简单，操作维修方便，一次性投资不大；使用性能差，热耗较高，灰尘大，一次降水率低，不适应高水分玉米降水要求；80年代后对设备进行多项改进，塔体全钢结构，炉灶增设换热器，提高冷却段的高度或另设冷却设施，提高热效率，延长干燥时间，降低风温，提高生产能力、降水均匀性；日处理能力可达300500吨/日，降水幅度达1015。热风从与热
3、风室相通的进气角状管进入干燥室，加热粮食，汽化水分，并以废气的形式将汽化的水分从上一排或下一排相邻的排气角状管经废气室排出机外；塔内粮食靠自重缓慢朝下移动，在经过干燥室或冷却室的同时，与干燥介质或冷空气进行湿热交换，逐渐得到干燥或冷却。最后经排粮机构排出，由输送机将干燥粮食送至储藏库或加工车间。主要构件角状管 形状：三角形、五角形、菱形、带鱼鳞孔的五角形角状管，等截面与变截面。排列：以一定的规则在塔内交错排列，从底层起，奇数排为排气角状管，偶数排为进气角状管，各相邻角状管之间装满粮食，上下相邻两排角状管的间距为干燥介质穿过粮层的厚度二、筛网柱式烘干机 （横流式烘干机）一种古老而又普通的机型，属
4、于错流式，在原理上与径向通风装置一样，只是粮层较薄，只有100300mm厚。按烘干机截面分，它有矩形和圆形两种形式 具有结构简单，工作可靠，热效率高，较易实现自动化控制等特点，但干燥程度不均匀，烘后水分差可达4%，如烘干机风装有粮食转向器，烘后水分差可降至1%。主要构件 矩形截面烘干机的烘干室内有两个左右对称的装粮柱体，两粮柱内侧为热风室，两粮柱外侧为废气室；粮柱顶部有一个储粮柜，粮柜必须保持一定厚度的粮食，防止热风从上部泄漏；粮柱两侧面用编织筛网或冲孔钢板制成，允许气流通过；干燥介质由热风室穿过粮柱，加热粮食汽化水分，然后携带水分以废气的形式排到机外；烘干机日处理能力从200800吨不等。矩
5、形截面烘干机的结构特点 1.在干燥过程中，根据不同粮食的水分含量对干燥介质的需求量不同的特点，把粮柱做成上窄下宽的形式，进行干燥介质的合理分配。2.通过废气温度控制排粮叶轮的转速，延长或缩短粮食在干燥室内的停留时间，达到控制粮食烘后水分的目的。3.在烘干机的中部安装粮食转向器，改善烘后粮食的水分不均匀性，烘后水分的不均匀性可从4下降到1。4.回收废气量占总气量的三分之二，可有效地提高烘干机的热效率，降低干燥能耗。5.采用高强度的耐磨筛网，延长筛网更换时间。6.组合装配式全钢结构可以全天候工作，不受气候条件影响。7.在烘干机内安装一个可动隔板，调整干燥工艺。圆形筛网柱式烘干机 圆形截面烘干机的主
6、要部件是一个双层筛网的同心圆筒，粮食在两层筛网面之间移动，干燥介质进入内圆筒，径向穿过粮层，带走水分，使粮食干燥。如用液体或气体燃料时，直接把炉灶建在内筒中部，回收烘干机下部冷却段的废气进行加热，用于烘干机上部的干燥段，可大大节约能源。但该烘干机没有废气室，废气直接排放到大气中，受外界气温影响。另外，烘后粮水分不均匀性较大。三、鱼鳞孔板式烘干机三、鱼鳞孔板式烘干机 该设备国外多，国内较少，目前已很难见到，如五十年代设计的中柴式烘干机；该设备干燥室为多排组合，干燥室由左右两排相错的倾斜淌板或在倾斜淌板上加一段直边所组成，其特点是结构简单，但粮食受热不均匀，粮柱进气面降水多于排气面。四、汽力烘干机
7、四、汽力烘干机 汽力烘干机以吉林省居多，被用来干燥高水分玉米和大豆。该机特点：采用煤烟作燃料，蒸汽作热源，传导方式加热湿粮，不存在污染问题；对粮食采用多次重复加热和排潮的工艺流程，干燥过程长，烘后粮水分均匀，粮食易储存，烘后粮食品质好；处理量大，一次降水多；负压操作，室内灰尘少；蒸汽烘干系统便于实现自控管理。一次投资大，消耗钢材多；多塔串联使附属设备增加，对粮食破碎也增加；加热段的蒸汽排管子锈蚀后要大量更换，维修费用很高。与角状管烘干机不同之处：用蒸汽排管代替部分角状管；载热介质是蒸汽，载湿介质是空气；粮食在加热段被加热升温，在排潮段蒸发水分。烘干机一般由“三热一冷”串塔形式组成，每座热塔由三
8、个加热段、三个排潮段和两个缓苏段构成。从锅炉制备的热蒸汽流经加热段的蒸汽排管，加热与蒸汽管相接触的粮食；湿粮在蒸气管外自上而下流动的同时，与热管接触而被加热，加热后热粮继续向下移动到排潮段。空气从进气角状管进入粮层，与粮食进行湿热交换，并带走粮食汽化的水分，由排气角状管排出机外。干燥后粮食由排粮机构排到机外，送去冷却或再干燥。生产中常采用串塔干燥高水分玉米。五、顺逆流式烘干机五、顺逆流式烘干机 我国在八十年代未研制成功的一种新型烘干机，采用顺流干燥，逆流冷却的工艺流程。与角状管烘干机主要区别：用漏斗形通风结构代替角状管，热风均匀分布到粮层上，粮粒受热均匀；粮层较其它设备厚，约为0.71.0m。
9、潮粮从溜管流入储粮柜，进入干燥段，热风与湿粮自上而下地流动，最高热风与最湿粮均匀混合在一起，使每粒粮都有均等受热机会和干燥处理，保证了粮食干燥质量均匀一致。随着粮流向下运动，风温降低，粮粒本身升温较低，对粮食品质影响小，适合干燥稻谷和豆类等热敏感性品种。在多段式设备中采用干燥缓苏工艺，使粮粒在下次干燥前有一缓苏过程，干燥过程形成的应力有效缓解，对提高烘后品质有利，同时为后续干燥创造了条件；在冷却段，冷风与粮流方向相反，温度最低的冷风接触温度最低的热粮，有利于减少粮粒因温度骤变所产生的应力裂纹。为节省能耗，两段式和三段式干燥机的冷却废气都可循环使用，这样使该机在燃料消耗方面要比角状管低1Kg煤/
10、t.%，比传统烘干机节能2030%顺逆流式烘干机为螺栓联接的积木式结构，有三种型号，通常由三个顺流干燥段和一个逆流冷却段组成，所有型号的构件可互换，根据水分、产量需要，在原有安装基础上，轻易地在多段式之间转换。对干燥水分无严格限制，既可干燥低水分粮，又可干燥高水分玉米，无需多次反复进行干燥，最大降水率可达15。即使在气温高、湿度大时，较高风温也能保证最大的产量与干燥效率。烘干机在操作不当时易着火，干燥强度较低，降水幅度比角状管的低，要达到相同降水和生产能力，其容积几乎要大一倍。六、进粮与排粮装置六、进粮与排粮装置 1进粮机构（P97）自流式、绞龙式（光杆）、刮板式（东北使用不理想）。2排粮机构
11、 栅板式（P98）（由漏粮斗、排粮栅板、曲柄连杆等部件组成）四叶轮（P102）。第二节、疏松床烘干机第二节、疏松床烘干机（106）分为传导式、对流式和双热式三种。现我国常用双热式滚筒烘干机，用于南方稻谷的烘干。具有操作简单，生产平稳可靠，烘粮均匀，受烘粮质量有保证，热效率较高，但结构复杂，耗用钢材多，一次投资较大。三种类型：对流式是通过粮食与干燥介质在筒内的直接接触，以对流换热方式传热；传导式是粮食与加热的筒壁直接接触，以传导方式传热；双热式烘干机则以传导和对流的两种方式加热粮食。对流式烘干机的效能较差，干燥强度低，只有610 Kg/m3h；60年代初的简易滚筒烘干机，风行一时；为提高烘干机生
12、产效率，结合上述两种设备优点，研制出双热式滚筒烘干机。一、结构与工作原理一、结构与工作原理 该烘干机上部是转动的滚筒筒体，下部是炉灶，2/3筒体直接安装在炉墙内；炉灶产生的高温烟道气先加热筒体外壁，烟道气将部分热量传给滚筒壁后，风温有所降低，然后进入筒内直接与粮食混合；烘干时湿粮从滚筒进料端进入转动的筒体后，粮粒被筒内抄板举起又徐徐撒下，连续不断地在筒内翻动，并缓慢移向出料端；湿粮在筒内受到内筒壁及抄板的接触传热和干燥介质的对流传热，受热较均匀，粮温迅速提高，粮粒表面的水分开始汽化，汽化的水分被干燥介质带走。烘干机的热效率，干燥强度达到2030Kg/m3h。二、滚筒烘干机的主要构件二、滚筒烘干
13、机的主要构件 烘干机由头罩、筒体、滚圈、托轮、传动机构、卸料斗、砖夹套、炉灶、风机等组成：筒体。筒体是烘干机的关键部件，是粮食与干燥介质进行湿热交换的场所。托轮。托轮是承托转筒重量的，一个滚圈需要一对托轮，它安装在滚圈的两侧。当齿圈旋转时，滚圈便带动托轮转动。止推轮。安装在滚圈或齿圈的一侧，防止筒体作轴向位移。抄板。抄板有不同结构形式，是筒体主要构件之一，作用是不断搅动粮食，使粮食均匀撒落，增大与热风的接触面，强化热风与粮食间的湿热交换过程。传动形式。滚筒烘干机的传动形式有中心轴传动、外齿轮传动和磨擦轮传动等三种。炉灶：炉灶与砖夹套设计成一体，位置在出料端筒体下部，与滚筒轴线垂直而呈丁字形。烟
14、气与空气混合成为100200的炉气，可对筒壁加热，并通过倾斜烟道与滚筒的腰形导气孔相通。这样既有利于减少热量的散失，又使结构更为紧凑。炉灶可以根据当地的燃料供应情况选用大糠灶或燃煤灶。据试验：水分降低1时的耗煤量为1.52.8Kg/t1%，稻壳为34Kg/t1%。降低能耗的措施 无锡对滚筒烘干机的节能技术进行研究，采取三项节能技术，使滚筒烘干机单位热耗量从 1300 1700降至1080Kcal/KgH2O，达到国际先进水平，节约能源2030；在烘干中采用余热回收预热潮粮的工艺，预热时间约为20分钟，把粮温从20.2提高到47.8，有利于干燥去水过程；对烘干机炉灶采用双层夹套保温技术措施，由双
15、层红砖砌筑的夹套留有50mm宽的夹缝，内外层砖壁上均留有4个导气孔；改进缓苏冷却塔的结构，把烘后粮的缓苏冷却的时间延长到5小时，提高冷却降水效果。第三节、流化烘干机第三节、流化烘干机 现在流态化技术是现代广泛采用的一种技术，能大大强化生产过程，已在几十个工业部门得到应用。是我国目前烘干机数量最多、分布最广的机型之一，主要用来烘干稻谷、玉米；特点：结构简单，制作、维修方便，造价低廉，容易推广；但粮食受烘时间基本不变，单层孔板流程单一，烘干过程降水幅度较小。一、流态化的基本原理一、流态化的基本原理（P114）“固体颗粒流态化”简单说就是用一定方法使固体颗粒具有流体的一些性质，这个过程称作流化态，这
16、项技术就是固体颗粒流态化技术，其形成过程可在实验装置上试验得到。当气流速度较小时，一般为0.30.5m/s，粮粒不动，气流从粮粒间的孔隙中穿过，粮层高度不发生变化。气流v增大，粮层阻力P随之增大，风速v与压差P成正比关系。这时通冷风为机械通风降温，通热风为固定床干燥。当气流继续增大时，如到A点，粮粒企图活动，但不能自由活动，则床层开始膨胀，床面要升高。当气流速度达到vl时，即B点，粮层膨胀，粮粒间出现明显的相对运动，粮粒间的摩擦力基本消失，整个床层的压力降达到最大值。这时的气流速度称为临界速度，此区为膨胀区。当流速达到vl1时，由于粮粒处于自由状态，有沟流现象产生，粮层阻力也不稳定，随着流速增
17、大，P显著下降，一直达到最低点，此时风速称为第一流化速度。当v继续增大，P略的回升，然后趋向稳定。而粮层膨胀，粮粒的相对运动加大，粮堆已具有明显的流体性质。如果筛孔板倾斜安放，物料会象水一样流下来。此区称第一流化区。如流化烘干机，流化槽输送。当风速增至vl2（D点）时，再增大v，P增加不多，粮食处于“沸腾”状态，粮粒上下翻动，有的还跳出粮面。此时风速称为第二流化速度，此区称第二流化区（沸腾区），如沸腾床烘干机。当风速再增加，超过粮食的悬浮速度（E点）时，气流能鼗粮食带走，此时属于气流干燥或气体输送的范围，超出本书的讲课范围。当粮层由固定床转变为流化床后，物料已具有流体的一些性质，其表现在：1具
18、有浮力。将一比重很小的轻物料压入床层，一旦外力消失，则物料就会浮出床面，就像木头浮在水面上一样；2将容器斜放，流化床上的物料面会自动找平，如果容器是一长方形槽，当多孔板略有倾斜时，床层上的物料会像流体一样，从高处流向低处，如流化输送；3在流化床的容器壁上开一小孔，物料会从小孔内喷流而出；4流化床层中任意两点间的压力差大致等于这两点间床层高度所产生的静压力。二、烘干机的工作过程二、烘干机的工作过程 烘干机内有一斜放的孔板，倾角为35；以孔板为界上部为干燥室，下部为热风室；干燥室一端与进粮斗相通，另一端与出粮口相连，废气出口在干燥室上方。风机将热风吹入流化床底部的空气分配室里，以较高的风速穿过孔板
19、和粮层，粮食在气流作用下呈现腾起、翻动而形成流化状态。由于粮食静止角减小，流动性增强，在倾斜的孔板上，借助重力作用而持续不断地向前翻动，同时与干燥介质进行湿热交换，粮温迅速而均匀地增高，水分气化，干粮经出粮口流出机外。携带着水蒸汽的废气上升至排气口，进入沉降室将气体中的杂质与灰尘沉降下来后，成为废气排出，亦可将部分废气重新加热后使用。烘后粮食需要缓苏一段时间，减缓粮粒内部的应力，待粮粒内外温度、水分趋于一致后，再进行通风冷却，使粮温达到安全储藏的要求。对高水分粮需要进行多次干燥。流化床干燥具有热容量系数大、流化层内对流传热快的特点，是一种快速连续干燥设备。但干燥时间只有4080秒，一次降水幅度
20、较小，一般只有11.5，出口粮温达5060；干燥后的高温粮需输至缓苏仓通风降温，在冷却过程再降水11.5。高水分粮需要重复多次通过流化床干燥，或增加孔板数目以取得较大的降水幅度。在一些组合式大型干燥系统中，流化床可用作预热机，再配上移动床烘干机，以保证干燥粮食质量良好，避免发生过干现象，这是较合理的组合形式。流化床不适应干燥低水分粮(1416)。三、烘干机的三、烘干机的基本结构与分类结构与分类 基本结构：由槽体、燃烧炉、沉降室、风机等部分组成，为使干燥过程实现机械化，还应设置提升机、清理筛等配套设备。分类 吸入式、压出式；单层、双层、多层，瑞典16层，新疆3层；砖砌、钢板。四、烘干机的主要部件
21、 烘干机的槽体 由进料斗、干燥室、卸料口、空气分配室、孔板、废气出口、压力门及管道、观察窗、进出料闸板等主要部件组成。废气出口位于烘干机的顶部，并尽量靠近槽体的出粮口一端，这样可避免停机时正对废气出口下方孔板上积存粮食。废气口的大小以控制排气速度不大于5m/s为宜，以防粮粒被气流带走。卸料口处要有足够的高度，一般为孔板上粮层厚度的1.52倍，尤其是吸出式流化床烘干机，更要严格保证这一尺寸，以免热气流走“短路”。进出料闸板用于控制进入烘干机的粮食量和控制并保持均匀的流化粮层厚度与流化粮食的量，它要求能方便操作、灵活，调整后位置不变，并保证有良好密封性而避免漏气、漏粮。进出料闸门目前有齿轮齿条式、
22、滑轮式、压力门式以及叶轮式等多种形式。在槽体烘干室侧壁上设有观察孔或检查孔，前者便于观察流化粮层厚度及粮食流动、翻动、沸腾情况，后者便于清扫堵塞在闸门处的秆叶杂质以及清理孔板上的残留的粮食。孔板：是烘干机干燥室的关键构件，它的结构是否合理影响到粮食的流化状态和烘干效果。我国孔板是采用非均布的开孔率，上面设有流化区和沸腾区；孔眼较疏的为流化区，主要作用是移动粮食，加热粮食，开孔率为10；孔眼较密的为沸腾区，也称为“喷带”，主要作用是混合粮食，使粮食均匀加热，开孔率为22.4。孔板上可有57条喷带，首条在进粮口下部，末条在出粮端。孔板采用12mm的薄钢板，宽度一般为250400mm，长度2000m
23、m，宽度与长度的比值为1 610，但为1 89时对均匀送风有利。孔板孔形有圆形、长圆形和鱼鳞孔三种，排列为错排。孔板安装角度为35，角度过大使粮食流动过快，粮层厚薄不均，过小使粮食流不动，粮层增厚，烘干不均等现象。提升机：用于把清理过的湿粮送入烘干机的进粮斗，烘干机的进粮斗也可以与清理设备的出粮口相接。进粮斗与诸设备相接时，中间应设一小粮斗，缓冲或调节粮食流速。风机：风机配置是流化干燥技术的关键，一要有足够的压力克服干燥系统阻力，二要有足够的风量使粮食的流化，三、输送足够的热量使粮食水分汽化，否则就会影响到烘干效果。根据孔板面积确定烘干机的风量，单位孔板面积的风量一般为720012600m3/
24、m2h，风压在2500Pa左右，可选用47211型离心风机。五、烘干机的主要设计参数五、烘干机的主要设计参数 流化烘干机的主要参数都是由经验公式得出，生产中应根据实际情况加以修正。1.由G产量F孔板，一般取G5t/m2h，在160180的风温下，降水幅度为w1.82.0。2.保证一定的空气量和足够的热量，由v流化V风量，流化速度v是指流化干燥时气流穿过孔板时的空床速度，它与粮种有关，一般选在第二速度左右。3.风机H风机足够，粮层阻力与气流穿过粮层时风速和粮层厚度有关，生产中一般取10Pa/cm粮层(包括孔板阻力)，生产时粮食流化层的总厚度为100150mm，流化层的总阻力为10001500Pa
25、，系统全压为2000Pa，风机H风机为2500Pa。第四节、冷却设备第四节、冷却设备 一、从理论上讲，所有烘干机都能作冷却设备，实际中并非是这样，还要考虑设备的冷却效果与经济效益。二、通风冷却仓 与中小型滚筒或流化床烘干机配套使用的冷却仓，为间歇式工作形式，需3 4个小仓与1台烘干机配套。三、缓苏逆流冷却塔 冷却塔的结构由热缓苏与逆流冷却两部分构成。热缓苏就是烘干后的粮食在冷却之前，先堆放一段时间，使得籽粒内外水分有所平衡，这样即可较好地保持粮食品质，还可以较多地冷却降水；逆流冷却是粮食与冷风流向成逆向流动状态的一种冷却方式，它是一种较为缓慢的冷却过程。在冷却段粮食温度自下而上逐渐降低，而冷却
26、介质由下而上穿过粮层，其温度逐渐升高。在冷却段内任一点粮温与冷却介质温度间的温差较小。这种冷却方式对烘后稻谷的冷却非常适宜，其它粮种亦可。缓苏逆流冷却塔的操作与使用 开机。生产前检查各设备，使整个冷却系统都处于良好工作状态。生产时，待烘干机进粮的同时，打开冷却设备的提升机，于是烘后热粮开始进入冷却塔。冷却。待冷却塔内的粮位高度超过冷却段时，空载启动风机，风机运行正常后，适当打开冷风闸门，进行冷却。待冷却塔内的粮位继续上升到塔顶料位时，启动塔底排粮电机，开始排粮。同时接通塔顶料位信号电路。在塔顶装有上下两个薄膜料位器。当粮位高度超过上料位时，提升机暂停工作而排粮电机自动接通电源运转排粮。当粮位下降到低于下料位时，提升机继续工作，排粮电机又会自动断电而排粮。粮位在两个料位器之间，提升机、排粮电机运转正常，下部排粮不断。停机。当烘干机停止工作后，冷却塔还要继续工作一段时间。当冷却塔内的粮位下降到低于下料位器以前，切断料位器电源，停止料位器的控制作用。可用手动开关将粮食排完。当冷却塔内的粮食全部出空之后，关闭风机闸门及电机，关闭排粮电机，清扫塔内及辅助设备中的残粮。
