补风阀在子棉烘干工艺中的应用

谷国富+陈生超+史书伟

摘要：随着机采棉技术在新疆地区的应用，机采棉在中国所占比重增加，而机采棉由于回潮率高，需要在整个棉花加工过程中设置合理的子棉烘干工艺。分析了不同子棉回潮率下采用的子棉烘干最佳热风温度，并设计了一款补风阀来根据喂入子棉回潮率的不同调整补风程度。

关键词：机采棉；回潮率；热风温度；补风阀

中图分类号：S237 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）23-4601-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.046

Abstract： In recent years， with the application of the technology of harvesting cotton by cotton-picker in Xinjiang region， the machine-harvested cotton account for the larger proportion in China. But due to the high moisture regain in machine-harvested cotton， it needs to set reasonable process of seed cotton drying during the whole cotton processing. The best hot air temperature during the process of seed cotton drying under the different seed cotton moisture regain was explored， and design a air valve which can adjust the fill degree of the wind according to the different seed cotton moisture regain.

Key words： machine-harvested cotton；moisture regain；hot air temperature；the valve for makeup air

子棉烘干工藝作为棉花加工工艺中的主要组成部分，主要应用在子棉清理前，以保证对子棉的清理效果[1，2]。在子棉烘干工艺中，最主要的控制热空气的温度，过低的温度起不到相应的烘干效果，而过高的温度会损害棉纤维[3，4]，以往的研究表明，进入子棉清理机的子棉回潮率最好应该在6%左右[5-10]，这就要求热风炉提供的热风温度应根据喂入子棉回潮率的不同进行相应的调节。中国棉花烘干工艺中普遍采用的是燃煤热风炉，温度调节滞后性比较强[11]，这就很难根据需求来调整热风温度。

本研究通过现场试验测得不同子棉回潮率下的最佳烘干热风温度，并开发了一种补风阀，通过试验测试了该补风阀不同开合下的补风程度，进而计算不同补风程度下的混合热风温度，这样在棉花加工厂就可以根据喂入子棉回潮率的不同来调节补风阀的补风程度，从而起到调节热风温度的目的。

1 补风阀的设计

根据热风炉热风输出管道尺寸的大小，设计补风阀的尺寸如图1所示。

补风阀外壳的进风口为直径600 mm的圆孔，圆孔与热风管道连接，两侧为2个500 mm×300 mm的方孔补风入口，补风入口直接对向室外；补风阀外壳出口为直径710 mm的圆孔，圆孔与吸风机接口连接。补风阀内部是3块钢板，其中宽度为600 mm的钢板嵌入到热风入口，宽度为300 mm的钢板嵌入到补风入口，300 mm宽度钢板与600 mm宽钢板垂直焊接到轴上，并随轴一起转动。补风阀安装实物如图2所示。

2 试验方法

2.1 不同角度下转子补风试验

仪器：Y5-48 N0 8C型引风机（郑州中环风机厂）、VS310型风量测量仪（南京能兆科技有限公司）。设定当补风阀转子为0 °时，为完全进风，补风量为0；当补风阀转子为90 °时，为完全补风，补风量为100%。在补风阀进风口管道和出风口管道上分别安装风量测量仪，如图3所示，测得的数据分别为Q1、Q2，分别测量转子转动角度为0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°时补风阀进风口和出风口管道上风量，测得结果如表1所示。

2.2 不同子棉回潮率下最佳烘干温度的测试

为了使子棉进清理机前的回潮率达到最佳的6%左右，就要找到不同烘干热风温度对子棉回潮率的影响规律。因此，在新疆兵团129团棉花加工厂进行了相关试验，在烘干前后安装了子棉回潮率在线检测装置，如图4所示。

目前，棉花加工厂收取的棉花回潮率一般控制在13%以下，所以分别选取回潮率在6%～7%、7%～8%、8%～9%、9%～10%、10%～11%、11%～12%、12%～13%几个区间内的子棉，在不同区间子棉喂入过程中，不断调整烘干热风温度，测试不同区间内使子棉回潮率烘干达到6%左右的热风温度，结果如表2所示。

3 结果与分析

图5为补风阀转子不同开合角度下进风口和出风口风量变化趋势，从图5中可以看出，随着补风阀转子的转动，出风口内风量没有明显的变化，这说明该补风阀的应用不影响进风总体的进风量，对后面子棉的输送不会造成影响。当补风阀转子从0 °转到90 °的过程中，进风口风量从最大的19 600 m3/h，降低到0 m3/h，而且整个变化过程呈直线。

由于中国目前子棉调湿工艺中基本采用的是燃煤型热风炉，提供的最高热风温度不超过180 ℃，假设热风炉为子棉调湿提供的是稳定的160 ℃热风，新疆室外空气为0 ℃，那么根据补风程度，补风阀转子不同开合角度下，子棉烘干工艺提供的热风温度如表3所示。根据子棉回潮率变化和烘干热风温度之间的关系可以推出，当热风炉提供的热风温度为160 ℃时，不同子棉回潮率下，要想达到最佳的子棉回潮率，补风阀转子的开合角度如表4所示。

4 小结

通过一系列的试验和分析，可以得出以下结论。

1）补风阀结构设计合理，可以做到100%补风，且补风过程中不影响出风口总体的出风量，对后面子棉的输送不会造成影响。

2）当补风阀转子从0 °转到90 °的过程中，进风口风量从最大降低到0 m3/h，且进风口风量的变化与补风阀转子的转动角度成正比。

3）回潮率分别在6%～7%、7%～8%、8%～9%、9%～10%、10%～11%、11%～12%、12%～13%区间内的子棉对应的最佳烘干温度为50、60、70、90、105、130、160 ℃。

4）回潮率分别在6%～7%、7%～8%、8%～9%、9%～10%、10%～11%、11%～12%、12%～13%区间内的子棉对应的转子转动角度分别为60°、55°、50°、40°、30°、20°、0°。

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