糧食干燥降水是糧食生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)。我國每年都有一些地方由于缺少干燥設(shè)備,造成糧食霉?fàn)損失。據(jù)有關(guān)部門測算,一般年景因不能及時干燥造成的糧食損失高達50億kg。目前我國生產(chǎn)和應(yīng)用的干燥設(shè)備與先進國家相比,在制造質(zhì)量、應(yīng)用數(shù)量、自動控制水平、干燥工藝以及干燥烘干機的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化等方面還存在著較大差距,我國糧食干燥
烘干機械化程度還不到3%,研究、分析和借鑒國外先進干燥技術(shù)對我國干燥設(shè)備的發(fā)展具有重要意義。國外現(xiàn)在使用的干燥烘干機按結(jié)構(gòu)及干燥原理分,主要有橫流、逆流、順流、混流和循環(huán)式干燥烘干機,現(xiàn)將其發(fā)展趨勢歸納如下。
1、橫流式谷物干燥烘干機
橫流式谷物干燥烘干機是目前美國最流行的一種干燥烘干機,具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便及使用可靠等優(yōu)點。國外生產(chǎn)橫流式干燥烘干機的主要廠家有Berico. Zim-merman.Airstream. Superb、Behlen. FF、GSI、M-C等公司。目前橫流式谷物干燥烘干機的發(fā)展主要放在提高干燥后糧食水分均勻性上,各國研究機構(gòu)進行了大量的研究,歸納起來有以下幾種措施。
a.谷物換位。為克服橫流式干燥烘干機的干燥不均勻性,可在干燥烘干機網(wǎng)柱中部安裝谷物換流器,使網(wǎng)柱內(nèi)側(cè)的糧食流到外側(cè),外側(cè)的糧食流到內(nèi)側(cè),可降低干燥后糧食水分不均勻性。美國Thompson的研究表明,采用谷物流換位,不僅可大大減少糧食的水分梯度,而且可以降低糧溫;Jones利用模擬方法研究了換流器對谷物水分差的影響,當(dāng)谷層厚度為31cm時,采用1、2、3個換流器可使谷物水分差分別減少53%、48%、63%。采用換流器后熱耗略有增加,但糧食溫度可降低5℃。
b.差速排糧。為改善干燥均勻性,美國Blount公司在橫流式干燥烘干機的糧食出口處設(shè)置了兩個轉(zhuǎn)速不同的排糧輪(進風(fēng)側(cè)的排糧輪轉(zhuǎn)速高,排風(fēng)側(cè)的排糧輪轉(zhuǎn)速低),這就使得高溫側(cè)糧食受熱時間縮短,可使干燥后的糧食水分均勻一致。Blount公司的試驗表明,兩個排糧輪轉(zhuǎn)速比為4:1時,干燥效果較好。最近Sukup公司在循環(huán)式橫流干燥烘干機上也采用了差速排糧機構(gòu)。
c.熱風(fēng)換向。采用熱風(fēng)改變方向方法,可使干燥均勻,即沿橫流干燥烘干機網(wǎng)柱方向分成兩段或多段,使熱風(fēng)先由內(nèi)向外吹送,再從外向內(nèi)吹送,糧食在向下流動的過程中受熱比較均勻,干燥質(zhì)量得以改善。
d.多級橫流干燥。利用多級或多塔結(jié)構(gòu),采用不同的風(fēng)溫和風(fēng)向,可大大改善橫流干燥烘干機的干燥不均勻性。
e.增設(shè)緩蘇段。最近國外一些橫流式干燥烘干機設(shè)置了緩蘇段。
2、順流式谷物干燥烘干機
在順流式谷物干燥烘干機中,熱風(fēng)與糧食的流動方向相同,糧食靠重力向下流動(糧層厚度一般為0.6~0.9m),最熱的空氣先與最濕的糧食接觸,故可使用較高熱風(fēng)。干燥烘干機內(nèi)沒有網(wǎng)篩,一個單級的順流干燥烘干機一般均有一個熱風(fēng)機和一個冷風(fēng)機,廢氣直接排入大氣。干燥段風(fēng)量一般為30~45m3/( minIT12),冷卻段風(fēng)量為15~23m3/( min m2);由于糧層較厚,氣流阻力大,靜壓一般為1.8~3.8kPa。大多數(shù)順流干燥烘干機設(shè)有二級或三級順流干燥段和一級逆流冷卻段,并在兩個干燥段間設(shè)有緩蘇段。國外生產(chǎn)順流式谷物干燥的廠家有美國的York、Farrell -Rose. Bird公司和加拿大的Westlaken公司。目前國外順流式谷物干燥烘干機的發(fā)展有以下幾方面。
a.因順流干燥烘干機糧層較厚,氣流阻力大,熱風(fēng)入口位置高熱損失大,故能耗較高,應(yīng)在結(jié)構(gòu)參數(shù)上進行優(yōu)化,研究其降低能耗的措施。
b.對多級順流干燥烘干機的級數(shù)進行優(yōu)選,并研究順流干燥烘干機的自動控制。
c.在順流干燥烘干機的入口處,漏糧斗采用特殊的隔熱材料。
d.進行緩蘇段參數(shù)選擇和效益分析的研究。
e.順流干燥烘干機采用熱風(fēng)溫度很高,安全防火是一個正在研究的問題。
3、逆流倉式谷物干燥烘干機
在逆流倉式谷物干燥烘干機中,熱風(fēng)與糧食的流動方向相反,最熱的空氣首先與最干的糧食接觸,糧溫接近熱風(fēng)溫度,故使用的熱風(fēng)溫度不可太高,而低溫潮濕的糧食則與溫度較低的濕空氣接觸,因而易產(chǎn)生飽和現(xiàn)象。逆流式干燥烘干機一般由一個圓倉和多孔底板組成。國外生產(chǎn)逆流倉式干燥烘干機的公司有美國的Shivvers、Sukup、Stormore. Behlen等公司和日本的金子、山本制機株式會社等。目前國外逆流倉式干燥烘干機的發(fā)展有以下幾方面。
a.采用多段變螺距變直徑的掃倉螺旋,以使糧層表面保持平整,透風(fēng)均勻。
b.增設(shè)糧食攪拌裝置,提高生產(chǎn)效率,降低風(fēng)阻,提高干燥的均勻性,促進上下層糧食的混合。
c.改進通風(fēng)底板結(jié)構(gòu)設(shè)計,如提高有效通風(fēng)面積、增加支撐板強度、利用特殊材料等。
4、混流式谷物干燥烘干機
混流式谷物干燥烘干機是目前國外應(yīng)用最廣泛的一種干燥設(shè)備,其內(nèi)部設(shè)有多排進、排氣角狀盒,且進、排氣角狀盒上下交錯排列,谷物靠重力向下流動,受到以順流、逆流、橫流方式的熱風(fēng)加熱。由于混流式干燥烘干機的通用強,電耗低,干燥質(zhì)量好而日益得到發(fā)展。國外生產(chǎn)大型混流式干燥烘干機的廠家很多,主要有丹麥的Cimbria.加拿大的Vertec.法國的Law和Fao、英國的Carier、德國的Stela和Sirocco.瑞典的Svegma、意大利的Mulmix.美國蘆州大學(xué)的Lsu和Neco等,俄羅斯生產(chǎn)的干燥烘干機幾乎全是混流式的,五種國外混流式干燥烘干機性能參數(shù)見表1。
混流式干燥烘干機的角狀盒通常用0.8~1.5mm的薄鋼板制成,不同的糧食可采用不同尺寸的角狀盒,且角狀盒的布置要注意糧食流動順利和受熱均勻。角狀盒的截面尺寸有寬、斜邊高、垂直邊高、頂角等,角狀盒的水平間距為20~ 25cm,垂直間距17~ 25cm(美國和丹麥生產(chǎn)的干燥烘干機也有采用大間距角狀盒的,水平間距達40cm,且角狀盒的截面尺寸也較大)。混流式干燥烘干機的角狀盒參數(shù)見表2。
目前國外混流式干燥烘干機的發(fā)展有以下幾方面。
a.采用脈動排糧機構(gòu)。為使通過干燥烘干機的糧食均勻等速向下流動,排糧機構(gòu)起著決定性作用,傳統(tǒng)干燥烘干機的排糧部分為錐形底倉和葉板式排糧輪,造成中心部位糧食流速過快.邊緣部位流速過慢,引起糧食干燥不均勻。新型的混流式干燥烘干機如Cimbria、Law - denis、Svena等均采用了脈動排糧機構(gòu)。
b.采用變溫干燥工藝。歐洲一些國家如法國的混流式干燥烘干機采用了變風(fēng)溫干燥工藝,氣流溫度自上而下逐漸降低,糧食由高溫區(qū)逐漸向低溫區(qū)流動,使糧食不易因受熱而降低品質(zhì),并可降低能耗。
c.采用可變冷卻段。Svegma. Cimbria、Law等公司生產(chǎn)的干燥烘干機都具有可變的冷卻段,通過調(diào)節(jié)板可改變冷卻段長度,提高干燥冷卻效率。
d.設(shè)有余熱回收裝置。歐美國家生產(chǎn)的一些混流式干燥烘干機設(shè)置了余熱回收裝置,使熱能得到充分利用,如Svena.Stela. Law等公司生產(chǎn)的干燥烘干機。
e.在原有理論分析的基礎(chǔ)上(一維模擬模型)開發(fā)二維混流式干燥烘干機模型,使混流干燥模擬技術(shù)提高一步。
f.對角狀盒的設(shè)計進行深入分析研究,開展角狀盒形狀、尺寸、配置和干燥性能關(guān)系的研究,如糧食品質(zhì)、干燥效率、單位熱耗與角狀盒的關(guān)系。
g.最近研究表明,在混流干燥塔內(nèi)不同位置糧食的滯留時間是不同的,應(yīng)開展滯留時間與糧食在機內(nèi)位置關(guān)系的研究。
5、圓筒內(nèi)循環(huán)式谷物干燥烘干機
圓筒內(nèi)循環(huán)式谷物干燥烘干機具有生產(chǎn)率高、干燥速度快、使用方便、谷物循環(huán)速度快等特點。一個直徑2.4m.高度僅5m.重1.5t的圓筒內(nèi)循環(huán)式干燥烘干機1h可干燥玉米2t(降水5個百分點),谷物15min就完成一個循環(huán),循環(huán)20次就可降水10個百分點;用29.4kW拖拉機,既可牽引又可驅(qū)動,方便進行流動作業(yè);糧食循環(huán)速度快,比混流、橫流式干燥烘干機的谷物流速快5、3倍,可使用較高的風(fēng)溫,而不致使糧溫過高,且干燥均勻。國外生產(chǎn)的圓筒內(nèi)循環(huán)式干燥烘干機有美國的GT - 380、Moridge8330、GSI620 B,英國的Master、Opic0380、Lely550、Alvan Blanch,法國的Law- denis,意大利的Mecmar9/90,德國Agrex等,主要技術(shù)性能參數(shù)見表3。
近年來國外許多干燥公司對內(nèi)循環(huán)移動式干燥烘干機進行了大量研究和改進,使干燥烘干機的效率、干燥質(zhì)量、操作方便性以及對不同糧食的適應(yīng)性大大提高,并出現(xiàn)了不少新結(jié)構(gòu)和新設(shè)計,歸納起來有以下幾個方面。
a.為提高糧食的干燥質(zhì)量,在機內(nèi)立式螺旋上方設(shè)置清糧部件,可在糧食循環(huán)過程中清除細雜物、草籽和穎糠,干燥后的糧食清潔整齊,如美國Moridge干燥烘干機。
b.采用伸縮式外篩筒和絞盤式傳動裝置,以適應(yīng)不同批量的糧食,改變干燥稻谷時的緩蘇比,如英國干燥烘干機。
e.采用大風(fēng)量、低噪音雙軸流風(fēng)機,以提高干燥速率,改善機內(nèi)氣流的均勻性。
d.采用折疊式卸糧螺旋,改進糧食通過性能。
e.在熱風(fēng)室設(shè)置導(dǎo)流板,使熱風(fēng)室內(nèi)風(fēng)量分布均勻,溫度一致;在糧道內(nèi)設(shè)置導(dǎo)糧板,可保證糧食均勻向下流動,各處的糧食均能受到相同溫度熱風(fēng)的作用,如英國Lely公司的干燥烘干機。
f.國外所有公司生產(chǎn)的圓筒形內(nèi)循環(huán)式干燥烘干機均為移動式,既可用拖拉機動力輸出軸驅(qū)動,也可用電機驅(qū)動。
6、批循環(huán)式水稻干燥烘干機
目前日本、韓國及東南亞一些國家主要使用方形循環(huán)式干燥烘干機干燥稻谷,其特點是大風(fēng)量、薄層干燥、間歇式加熱、干燥和緩蘇交替進行且緩蘇時間較長,其目的是減少稻谷在干燥過程中的爆腰現(xiàn)象。幾種不同國家和地區(qū)生產(chǎn)的批循環(huán)式水稻干燥烘干機性能參數(shù)見表4。
目前國外循環(huán)式水稻干燥烘干機的發(fā)展趨勢有以下幾方面。
a.研制遠紅外與熱風(fēng)組合循環(huán)式水稻干燥烘干機。日本主要干燥烘干機生產(chǎn)廠家(金子、山本、靜岡、佐竹等公司)最近開發(fā)了一種新型遠紅外與熱風(fēng)組合的循環(huán)式干燥烘干機,其最主要特點是不用電而是利用油爐的煙道氣產(chǎn)生遠紅外線對稻谷進行輻射加熱。再配以熱風(fēng),不僅提高了干燥烘干機的干燥效率,而且改善了稻谷品質(zhì),節(jié)省能源。這種干燥烘干機的優(yōu)點是干燥速率大大提高,在環(huán)境溫度20℃、環(huán)境濕度70%的條件下,干燥速率可達到1.2個百分點/h,而不影響稻谷的品質(zhì);風(fēng)量減少,遠紅外與熱風(fēng)組合式干燥烘干機的風(fēng)量為傳統(tǒng)干燥烘干機的70%:能耗降低,試驗證明,遠紅外與熱風(fēng)組合式水稻干燥烘干機可以節(jié)電40%,節(jié)油15%;稻谷的爆腰率下降,品質(zhì)改善,食味提高。
b.研制橫置多槽式循環(huán)干燥烘干機。為提高循環(huán)式干燥烘干機的生產(chǎn)能力,日本的一些公司開發(fā)了8通道(八槽式)稻谷循環(huán)式干燥烘干機,提高了干燥烘干機的效率。