节能环保型粮食干燥机的设计研究

李秀琴

（山西省农业机械化科学研究院，山西 太原 030031）

粮食干燥机是粮食存储的主要机械设备，在美国、德国等发达国家，粮食干燥机的机械化水平在95%以上，同时兼具节能和环保的功能。秋季气温比较潮湿，水稻、玉米等粮食作物含水量比较高，如果不进行干燥处理，很难在冬季达到安全水分，也就无法进行仓储和投入市场销售。

目前粮食干燥机在运行中普遍存在的问题主要体现在以下几个方面：（1）热效率比较低，余热难以回收再利用，排出废气温度比较高。（2）粮食干燥过程中，产生的玉米屑会直接排放到空气中，从而对造成严重的空气污染。（3）部分粮食干燥机结构设置不合理，存在一定的先天缺陷。（4）在热风炉中没有设置脱硫装置，在煤炭燃烧过程中，二氧化硫等有害气体会直接排放到空气中。（5）粮食干燥理念相对比较了落后，过于重视干燥产量，而忽略了粮食干燥机的节能环保效果。针对这些问题，需要对粮食干燥机进行试验和设计改造，才能在保证粮食烘干的效率的基础，实现节能环保。

1 节能环保型粮食干燥机的研究内容与目标

HGT—50连续式粮食干燥机由卸粮、提升、清理、输送、烘前仓、烘干机、烘后仓、热源、电器及控制单元组成，可以露天安装使用，也可以安装在厂房中使用。

此类粮食干燥机结构具有以下特点：（1）烘粮品质好，成本低。在顺逆流谷物干燥机内，干燥介质首先与低温潮湿的谷粒接触，并向同一方向流动，这不仅使高温热风得到充分利用，而且使每一谷粒都能得到同样温度的干燥处理，谷粒本身最高受热温度低于55℃。有利于下一阶段的干燥，并确保烘粮品质。（2）降水幅度大，由于采用了多级干燥工艺一次降水率可高达15%～18%。（3）节能明显，经实践证明与其它烘干机型相比，可节能20%～25%左右。（4）适应范围广、组合方便，可根据谷粒降水量的不同，设置不同干燥段满足降水和产量要求。（5）自动化程度高，采用无级调整排粮，配有监控系统，自动调节热风，操作简便可靠。

1.1 研究内容与指标

本设计项目规模：占地10亩，拟建100t湿粮仓2个，50t干粮仓2个，配套地坑1个，滚筒筛1个，输送机3台，HGT—50型连续式粮食干燥机1台，日工作量50t。技术指标：烘干量50t/d；减水幅度16%；烘干后玉米水分≤14%；整机功率22.05kW。经济指标：耗煤节约量为：100kg/h-75kg/h=25kg/h。

1.2 项目预期的效益

经济效益：促使原来煤耗100kg/h下降到75kg/h，每月节约燃煤20t，每年产生经济效益30万。生态效益：此设计项目实施以后，可有效节约煤炭资源，减少二氧化硫等有害气体的排放量，改善环境质量。社会效益：可安排农村剩余劳动力就近就业，并能带动运输业等相关产业的发展。

2 节能环保型粮食干燥机的设计

2.1 废气回收利用设计

HGT—50型连续式粮食干燥机在运行中产生的废弃尾部干燥废气和冷却废气2种，为提升回收再利用率，需要对现有粮食干燥机产生的废气温度、湿度等指标进行全面检测，检测结果表明，尾部干燥段排出废气的温度在50～65℃之间，相对湿度在30%～40%之间。冷却段排除的气体温度在20～40℃之间，相对湿度在20%～40%之间。废气余热回收再利用的方法2种，一种是对工件进行预热处理，另一种是预热空气进行助燃，在HGT—50型连续式粮食干燥机中可以采用第二种方法，将其配置在加热炉上，提升加热炉的升温速度和热工性能，既能有效满足工艺需求，还具有良好的节能效果。

2.2 热风炉烟气余热回收再利用

大量实例表明，HGT—50型连续式粮食干燥机在运行中，热风炉烟气带走的热量是整个粮食干燥机热量的主要部分，温度测量结果表明，热风炉烟气的温度普遍在120～150℃之间，而1台HGT—50型连续式粮食干燥机如果持续工作24h，可释放出40～45万m³烟气。实现对热风炉烟气余热的回收再利用，可大幅度节约煤炭消耗量。因此，在具体设计时，可以在热风炉的引风机和烟道之间设置换热器，并配置1台小型风机辅助进风，则可实现对热风炉烟气余热的回收再利用。或者采用无底火多风道煤粉燃烧装置，此种装置的燃烧方式为悬浮式，可大幅度提升煤粉和空气的接触面积，提升进氧量，促使煤粉充分燃烧，减少对环境污染，粉尘也可以回收再利用，不会造成大气污染。

2.3 设备保温效果设计

在粮食干燥机设计，要注重对设备保温效果的设计，常用的设计方法有以下3种：第一种，在热风机和风门处用角钢做骨架，岩棉作为保温材料，在最外侧用彩钢板密封，即可达到保温节能效果，也具有一定的防雨作用；第二种，目前很多粮食干燥机的热风炉和换热器顶盖的表面积在40～50m2之间，只采用炉渣进行覆盖保温，其保温效果比较差，导致大量热量无故损失，新设计方案是：先清除炉渣，覆盖上2层60mm的硅酸铝板，再用经过筛选炉灰覆盖压实，最后在炉灰上方铺设一层耐火土；第三种，针对砌筑式热风室，增加换热器外墙，以降低热量的损失。

2.4 调整烟道走向

目前很多粮食干燥机在运行中，烟气除尘主要以沉降法为主，就HGT—50型连续式粮食干燥机而言，需要设置3～5个沉降室才能满足实际需求。烟气需要经过换热器、沉降室、地下烟道才能排放空气中。为实现节能环保效果，可根据粮食干燥机运行的实际情况，适当增加烟道截面积，确保产生的烟尘能全部沉降，才能在提升除尘效率的同时减少烟尘排放量。如果粮食干燥机附近空间足够大，则还可以调整烟道走向，针对更换换热器的干燥系统，则可适当增加沉降室的深度，可有效提升干燥系统清炉的效率，既能有效保证粮食干燥机运行的连续性，还能提升节能环保效果。

2.5 合理设置分层给煤装置

在HGT—50型连续式粮食干燥机中热风炉主要为链条炉排，在运行中要求煤块粒径不能超过40mm，而小于3mm的煤块则超过煤块总量的30%。但在具体应用中，仍然有很多煤沫通过炉排片进入风道中，难以实现充分燃烧。而如果采用分层给煤装置，则可以有效解决这一问题，通过分层给煤，既能有效确保较大颗粒的煤块更加贴近炉排，又能确保粒径较小的煤块附着在大煤块上方，增加煤炭燃烧的透气性，降低风阻。大量应用实例表明，通过此种设计方法，不但可以有效改善燃煤条件，而且还能提升煤炭的燃烧效率，降低漏煤量，提升连续式粮食干燥机的热效率。

2.6 合理更换换热器

当粮食干燥机使用年限超过5年后，列管堵塞非常严重，换热器功能大幅度降低，从而影响整个粮食干燥机的换热效果。此时可以通过更换换热器的方法来提升粮食干燥机换热效果。同时把砌筑式换热器更改为钢结构换热，提升其保温性和换热效率。按照以上设计后的粮食干燥机进行生产测试，当天的环境温度为8.6℃。生产效率为14.6t/h，耗煤514.6kg/h，煤炭发热为19710KJ/kg，热风机输送风量为75000m³/h，冷却机的风量为34000m³/h。回收干燥废气的平均温度为50℃，回收到的热量为1.24×106KJ/h，相当于42kg标准燃煤。通过换热器以后，温度下降到60℃左右，比较环境温度升高大约12℃，回收热量为2.42×106KJ/h，现对于6kg标准燃煤。共节约率为28.6%，远远大于预期25%的节煤率，超出节煤指标3.6%。在不增加外在动力的条件下，换热器进口风温比环境温度高处30%左右，同时排放出粉尘和皮屑超过85%得到沉降回收，通过这样的设计，既大幅度节约了资源，而且对周围自然生态环境的影响也比较低，值得大范围推广应用。

3 结语

综上所述，本文通过实际的设计项目，研究了节能环保型粮食干燥机的设计方法，得出以下几点结论。

（1）通过设计改造，煤炭节煤率下降到28.6%，超过设计标准3.6个百分点，而且有效控制了对周围生态环境的影响，如果可以实现大范围应用，必将取得更大的经济效益和社会效益。

（2）在绿色、低碳、环保理念的倡导下，粮食干燥机实现节能环保是为未来的主要趋势，各大生产厂家，要想在激烈的市场竞争中占得一席之地，就必须通过一系列先进、科学的设计方法，提升粮食干燥机运行效率，降低能源消耗量，避免对周围的自然生态环境造成更加严重的危害。

（3）在具体设计中可以从：废气回收利用、热风炉烟气余热回收再利用、提升设备保温效果、调整烟道走向、设置分层给煤装置、合理更换换热器等多方面同时入手，才能提升粮食干燥机节能环保的效果。