5HY-50型低温循环粮食烘干机设计

史德才，孙艳辉，史乾军，王海鸥

（1.全椒金竹机械制造有限公司，安徽全椒 239520；2.滁州学院生物与食品工程学院，安徽滁州 239000；3.南京晓庄学院食品科学学院，江苏南京 211171）

0 引言

产地烘干是粮食生产过程中必不可少的重要环节，但目前我国粮食烘干机械化水平不足10%，是农业全程机械化的发展瓶颈[1-2]。粮食产地烘干机械化通常采用干燥设备人为控制热风温度、利用对流干燥原理去除收获粮食中的水分，以达到粮食安全贮藏的要求[3-4]。市场上广泛采用连续式、低温循环式2种粮食烘干机[5]。连续式粮食烘干机一般采用顺逆流、混流和顺混流的形式连续干燥，一般包括多个干燥段、多个缓苏段、冷却段、储粮段和排粮段，其干燥段热风和粮层温度高、热风在粮层停留时间短，粮食爆腰率高、干燥不均匀，其风道采用网孔板通风槽，网孔易被粉尘和谷粒堵塞，无法适应油菜籽等细小颗粒作物，该类型干燥机常用于北方粮食产区玉米、小麦等作物的烘干处理[6-9]。低温循环式粮食烘干机主要用于南方粮食产区的高水分谷物的产地烘干处理，采用“提升→缓苏→干燥→排粮”反复循环烘干工艺，干燥塔上部为缓苏段，下部为干燥段，缓苏段空间占近2/3，每个循环批次降低水分0.5%～1.0%，循环次数多，干燥效率低[10-11]。为了提高粮食烘干机的作业性能，创新设计了5HY-50型低温循环粮食烘干机，采用多层分散热风压入式结构和批次循环工作原理，可用于不同种类的高、低水分粮食产地高效均匀干燥。

1 整机结构及工作原理

5HY-50型低温循环粮食烘干机结构见图1。

图1 5HY-50型低温循环粮食烘干机结构

主要包括主干燥塔、热风机、进风箱、进风槽、排风箱、排风槽、排风管、排粮轮、排料绞龙、提升机、送料绞龙及均分撒粮装置等。由图1可知，热风机位于主干燥塔右后方底部，进风箱位于干燥塔右侧，排风箱位于主干燥塔左侧，提升机位于主干燥塔前侧。主干燥塔由19层箱板组合而成，其中4～12层为干燥-缓苏交替段，12层以上仅为缓苏段。干燥塔在干燥-缓苏交替段（4～12层） 上下交替布置若干组进风槽层和排风槽层，其中9层未布置进风槽和排风槽，而5，8，12层仅布置排风槽，其他层均交错布置进风槽和排风槽。进风槽和排风槽均横向左右贯穿干燥塔，其中进风槽右侧与进风箱连通、左侧闭合，排风槽左侧与排风箱连通、右侧闭合。

热风机、热风箱连通，排风管与排风箱连通，进风槽和排风槽均为底部开口的屋脊形薄板结构，因此热风在热风机的正压作用下，从进入右侧的热风箱再分配进入横向贯穿布置，在干燥塔中的进风槽层，再由进风槽开口底部逸出穿过干燥塔内的粮层进入上、下方布置的排风槽，最后进入左侧的排风箱经排风管排出。干燥塔在缓苏段未布置进风槽和排风槽，仅作为谷物缓苏和暂存的空间。提升机将底部排料绞龙和顶部送料绞龙相连通，实现物料在干燥塔内循环流动。

其工作过程为：烘干机完成一批次进料后，热风机将控制在60℃左右的热风，压入布置在干燥-缓苏交替段的进风槽内，并从槽底逸出，穿过进风槽周边向下流动的粮层；由于热风气流压力高，对粮层产生一定的流态化作用，使得热风与粮层充分进行热质交换，温度下降后的湿空气再由排风槽排出。在设有进风槽各层（4，6，7，10，11层） 粮温相对较高，主要以高强度脱水干燥为主，而在5，8，9，12层仅设有排风槽或未设有风道，风温和粮温均相对较低，以通风缓苏为主。因此，粮层流经干燥塔中部（4～12层） 时，实现了热风干燥与通风缓苏交替作用，脱水干燥相对温和。布置在2层的若干组排粮轮将其上部粮层下拨至排料绞龙所处仓体内，粮食由排料绞龙推送进入前部的提升机，再垂直提升至位于顶部的送料绞龙，粮食从送料绞龙下方开设的2个下料口落至转动的均分撒粮装置上，离心抛撒到干燥塔的缓苏仓中，经过一轮干燥脱水的粮食在缓苏段随着整体粮层缓慢下移的过程中，谷粒内外水分逐渐达到平衡，经过充分缓苏后再次进入干燥-缓苏交替段，开始新一轮循环干燥。

2 关键部件设计

2.1 进风槽和排风槽组配

该干燥机采用的进风槽和排风槽均为无底边、无网孔、单端开口的屋脊形条形槽，有别于传统粮食烘干机所采用的网孔状条形槽，热风气流均只能从底部进出。排风槽与排风箱连通，在进风箱端闭合，两端开口尺寸相同。

进风槽呈渐变扩口结构见图2。

图2 进风槽呈渐变扩口结构

条形槽两端呈现大小头形状，一端开口大，一端开口小，大头端与进风箱相通，小头端则闭合。而传统粮食烘干机风槽均为两端开口大小相等的矩形或屋脊形结构，导致热风在进风槽进风口处风压较大，远离进风口风压逐渐减小，谷物粮层沿风槽方向受热不均匀。该干燥机进风槽采用渐变扩口结构，热风在进风槽内流动方向上槽体空间逐渐变小，风压损失相对较小，有利于实现进风槽全宽幅粮层均衡通风干燥。

进风槽和排风槽在干燥塔中分布见图3。

图3 进风槽和排风槽在干燥塔中分布

二者在粮层中上下交替、左右错位排布，便于热风均匀穿透位于屋脊形风槽外的粮层，实现全立体均衡通风加热。进风槽为无网孔薄板结构，压入进风槽的热风只能从进风槽底部开口处逸出，穿过粮层后由排风槽底部进入排风槽排出干燥塔体，高压热风穿过进风槽与排风槽之间粮层的过程中，可以对密实粮层起到一定的蓬松、流态化作用，提高热风与谷物之间的传热传质效果。

2.2 排粮装置

排粮装置见图4。

图4 排粮装置

排粮装置由4个结构单元组合而成，安装在排粮绞龙上方。其中，弧尾长板与折弯短板构成2个相对称的“V”形的下料空间，排粮轮与长板弧尾端及短板的折弯端相吻合，2个排粮轮按照相同转速相向转动，将上方“V”形空间中粮食以一定流量排入下方的排粮绞龙。采用长板弧尾端与短板折弯端配合形成的排粮通道，可有效防止因排粮轮叶片高速旋转而造成谷物颗粒的挤压破损。

2.3 均分撒粮装置

均分撒粮装置见图5。

图5 均分撒粮装置

本烘干机设有2个均分撒粮装置，安装在干燥塔顶部送料绞龙的正下方，位于缓苏段上方。均分撒粮装置结构如图5所示，转轴垂直安装在干燥塔顶板上，通过带轮和皮带由排粮电机驱动旋转，转轴端头安装有抛撒盘，抛撒盘外缘周向等分均布有若干个呈斜角安装的抛撒板。设在转轴两侧的大、小进料口与其上方的送料绞龙相通，大进料口和小进料口位置按照送料绞龙物料输送方向来设定，即大进料口靠近送料绞龙的进料端。工作时，干燥塔顶部送料绞龙将粮食向前输送，粮食料流分别由大、小进料口落入高速旋转的抛洒盘，在离心力和抛撒板的导向作用，粮食被连续抛撒到周边，落入干燥塔的缓苏段，采用该均分撒粮装置能够有效防止物料在干燥塔缓苏段形成驼峰堆型，避免了对后续干燥的影响。

3 烘干机的特点与性能

与现有广泛应用的传统粮食烘干机相比，多层分散热风压入式低温循环粮食烘干机具有以下显著特点。

（1）烘干机采用大缓苏、多层分散进风干燥与通风缓苏交替、横向排粮、垂直提升、横向送粮及均匀撒粮等循环干燥工艺，将传统的连续式粮食烘干机和低温循环粮食烘干机的结构和工艺特点集成与一体，适合于高、低水分谷物的产地烘干处理；

（2）烘干机在干燥塔内风道系统采用了无网孔、底部开口的屋脊形条形槽结构，烘干对象不受谷物颗粒粒径的影响，稻谷、小麦、玉米、油菜籽等均可适用，物料适应性强；

（3）采用正压进风方式和渐变扩口进风槽，干燥段热风分布均匀，使粮层呈蓬松态，保证干燥均匀性。

烘干机主要技术参数：整机总质量为10 100 kg；外形尺寸（长×宽×高） 为6 468 mm×8 780 mm×14 755 mm；电机总功率为30.3 kW；批处理量稻谷为50 000 kg，小麦58 000 kg；燃烧机型式及消耗为无烟煤热风炉，燃料消耗75～85 kg/h；降水能力为稻谷 0.5%/h～2.0%/h，小麦 0.8%/h～2.0%/h。

4 结论

创新设计了5HY-50型低温循环粮食烘干机，采用顶部横向送粮、均匀撒粮、上段大缓苏、中段多层分散进风干燥与通风缓苏交替进行、底部横向排粮、垂直提粮等循环干燥工艺和结构，适用于不同种类的高水分粮食产地高效均匀低温干燥处理。该机采用的压入式进风原理和无网孔屋脊形条形槽风道系统，提高干燥均匀性和物料适应性，可用于不同种类的高、低水分粮食产地高效均匀干燥，为粮食烘干机技术创新提供参考。

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