我国粮食干燥机械设备技术分析

1粮食机械化干燥的方法以机械为主要手段，采用相应的工艺和技术措施，人为地控制温度、湿度等因素，在不损害粮食品质的前提下，降低谷物中的含水量，使其达到国家安全贮存标准称为粮食干燥技术。一个完整的粮食干燥过程通常包含粮食预热、水分汽化、缓苏和冷却等4个阶段。
在干燥作业中，应用较广泛的是通过加热使粮食中的水分蒸发掉，此方式属于热力干燥的范畴。根据供热方式的不同，这种干燥方法又可分为以下几种：对流干燥法：将加热的空气或烟气与冷空气的混合气以对流的方式传递给粮食，使粮食水分汽化，从而达到干燥的目的。这种方法的主要特点是干燥介质的温度和湿度容易控制，可避免因粮食发生过热而降低品质。
传导干燥法：物料与热表面直接接触获得热量，蒸发水分。若物料层薄或物料很潮湿，则采用传导干燥较为适宜。因为蒸发水的热量是从热表面经过物料的，热经济性好。
辐射干燥法：这种方法是利用阳光或红外辐射器发射的辐射热能来干燥物料。当辐射能被粮食吸收后，转化成热能使粮食升温，水分汽化，从而达到干燥的目的。
高频电场干燥法：高频干燥时，通过电场直接作用于被干燥粮食，使其自身运动发热而产生温度梯度推动水分子移动，达到干燥的目的。粮食高频烘干机使用电场的频率在110MHz之间（100万Hz为1MHz）。电场频率在300MHz以上的粮食烘干机，通常称为微波烘干机。
联合干燥法：将两种不同的干燥方法联合起来使用，能取得更好的工艺效果和经济效益。
2粮食烘干机的分类粮食烘干机械的种类繁多，功能不一，所以分类方法也不统一。根据粮食在烘干机内停留状态的不同，将粮食烘干机分成粮食连续流动式和粮食分批式；根据干燥介质在烘干机内流动的方向与粮食流动方向的不同，将干燥机分成横流、混流、顺流式、逆流式及顺逆流、混逆流和顺混流式；按干燥时选择的热风温度高低不同，可将其分为低温干燥和快速干燥；按烘干机械生产能力的大小，将所有粮食烘干机分为大、中、小3类；按粮食干燥机的安装形式，将干燥机分为固定式及移动式；按粮食烘干机干燥室内的干燥介质的压力状态，将烘干机分为吸入式和压出式；根据粮食烘干机内的粮层的厚薄，将烘干机分成薄粮层烘干机和厚粮层烘干机。
按粮食干燥法进行分类，即分为对流热力烘干机、传导干燥粮食烘干机、辐射粮食烘干机、高频电场粮食烘干机和联合烘干机。
3干燥机的设备特点及性能分析3.1气流式干燥机气流干燥是对流干燥的一种。其烘干原理：空气自鼓风机鼓入后，经过加热器加热与粮食汇合，粮食在干燥管中被高速的热气流强制扩散并悬浮在气流中，由于被加热吸收一定的热量，使粮食表面的水分蒸发。然后，进入缓苏室，这时粮食中的水分从内部以液态或气态扩散到粮食表面，粮食靠自重进入余热干燥室，被余热空气加热干燥。
性能特点：该机结构简单，干燥强度大，时间短，热效率高，处理量大，但降水幅度不大。干燥介质一般采用不饱和热空气和烟道气。目前，较先进的技术是采用过热蒸汽干燥，它具有节能、热效率高、产品品质好、传质阻力小、蒸汽用量少以及利于环保等优点。
3.2流化床干燥机流化床干燥机又名沸腾床干燥机。流化干燥是指通过干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥的过程。其烘干原理：空气加热后被送入流化床底部经分布板与湿粮接触，此时热风将湿粮层吹成流化状态，湿粮依靠重力的分力作用沿分布板向前缓缓流动并逐步得到干燥。干燥后的废气由排湿风机排出机外。本机的大特点是冷却后的废气可被利用，降低了热能的消耗。
性能特点：设备结构简单；由于谷层较薄，气流围绕谷粒分布较均匀，其干燥时间较短，均匀度好（因为干燥时间一般是4050s，所以降水幅度一般在1.5）；流化床内温度分布均匀，从而避免了任何局部的过热；由于物料和干燥介质接触面积大，同时物料在床内不断地进行激烈搅动，所以传热效果良好，热容量系数大；在同一设备内可以进行连续操作，也可进行间歇操作。但是该机一般没有冷却装置，因此需要自然冷却，且对被干燥物料颗粒度有一定的要求。
另外，根据用户需要将流化床干燥机加振动，即构成振动流化床式烘干机。其工作原理：热风由进风口进入，形成一定的压力，将通过流化室的气体分布均匀，由振动电机驱动，以某一固定频率沿一定方向做周期振动，这样粮食在激振力与热空气的共同作用下形成流化状态，从而使粮食颗粒与热空气充分接触，完成传热传质过程，达到干燥、冷却、增温的目的。
振动流化床和普通流化床相比，具有以下优点：一是采用振动电机驱动，运行平稳、噪声小、寿命长、维修方便；二是振动使物料达到流化状态，增大了有效传热系数，故热效率高；三是振动起输送作用，也有利于节约能量，比一般干燥机装置可节能30以上；四是通过调节振动的频率和振幅，容易控制物料的停留时间分布，可实现连续操作；五是低床层操作，颗粒的破碎、磨损较少；六是振动促进流态化，使介质需要量减少、颗粒夹带率降低。
3.3管束干燥机管束干燥机是传导式干燥机，是目前大多数发达国家使用广泛、先进的干燥设备之一。该机物料的干燥可为顺流，也可为逆流。其工作原理：工作时，湿粮由进料绞龙送入机内，通过装在管束外周的抄板，一面将粮食抄起，使之均布筒体截面，同时推动湿粮沿轴向前进，使湿粮被连续地从干燥机的一端均匀推进到另一端，后由出料口排出。
与此同时，蒸汽从一端蒸汽接头进入蒸汽均布腔，热能通过管壁传递给湿粮，加热和干燥粮食。而蒸汽降温形成的冷凝水则从另一端冷凝水排除系统排出。近几年，国民经济的高速发展对干燥工程提出了越来越高的要求。一种新型的回转圆筒管束干燥机（简称回转管束干燥机）诞生了，其改变了传统管束干燥机的机械传动型式，采用回转圆筒干燥机的传动结构，在圆筒中设置与筒体同步旋转的换热蒸汽管束，使湿粮与管束接触加热得到干燥。
性能特点分析：采用管束作为干燥主件，可把热源直接通入机内，从而可减少一道中间换热设备；除减少设备投资外，至少可节约能源1015.该机优点：一是可连续运行，噪音小，运转平稳，干燥弹性大，蒸发水分范围大；二是采用间接干燥，热源和物料不接触，产品质量较好；三是操作简单，密封性好，自动化程度高，易损件少。但其缺点是设备自重大，制作成本高，运输安装不方便。
3.4内循环移动式干燥机本机为批次式循环干燥机，干燥与缓苏交替进行。将湿粮一次装入，使其在干燥过程中不断循环，干燥结束后排出。其烘干原理：湿粮连续地从干燥室上部加入，粮食靠自重从顶部连续向下流动进入干燥室，热风从燃烧室向上流动，通过干燥室的粮层，带走湿粮中多余的水分，使湿粮得到干燥。高温干燥后的粮食由立式螺旋送至上锥体上部，进行短时间的缓苏，然后再进入干燥室，如此反复循环至达到干燥要求。
性能特点：一是生产率高，干燥速度快；二是可移动，节省运输费用；三是干燥机设计为内外圆筒形，结构紧凑，占地面积小，热空气分布均匀；四是利用较短的干燥段和粮食高速循环流动，机身高度大大减小，且热损耗少。另外，由于采用内循环方式，省去了庞大的提升机，因此机器的质量和体积减小，节约钢材约50；其卸料速度快，进料方便，虽然是间歇作业，但卸粮只需15min；使得粮食始终处在不断的混合和流动状态，因此干燥均匀，水分蒸发速度快，烘干不受原粮食水分的影响。
但立式螺旋对谷粒有一定的破碎作用，工作过程中灰尘大，环境污染严重。
3.5带式干燥机该机是利用热空气作为干燥介质，与湿粮连续相互接触运动，使湿粮中所含的水分籍热能扩散、汽化和蒸发排除，达到干燥的目的。
性能特点：可持续作业、操作简便，物料与热空气接触面积大，在干燥过程中能自行翻动，有利于干燥的均匀性和提高干燥速度；输送网带带速由无级变速装置控制，作业时间可调；物料在同一干燥室内进行连续干燥，后期有冷却层，避免物料污染，容易达到卫生要求。
4粮食干燥设备的发展思考我国干燥机械的发展是从解放初期仿制日本、苏联等国外的干燥机开始的。2003年，我国烘干机数量已达0.7万台。但是，由于长期受国家政策和机械加工行业技术装备水平的影响，我国的粮食干燥机械发展与国外发达国家仍存在着一定的差距。
为此，借鉴于日本、台湾等发达地区的经验，我国粮食干燥机械的发展应注意以下几点：根据我国的国情和地理情况，研究并推广不同型号的中、小型烘干机，以适应不同地区、不同作物的干燥需求。综合考虑农村市场的购买能力，应大力发展烘干规模较小、操作简单、成本低的烘干机，例如滚筒式、逆流式、气流式、移动式的烘干机。
改进和完善已有设备的干燥工艺，强化干燥过程。如气流式干燥机由直管气流干燥改为脉冲气流干燥，以强化传热传质过程；厢式和带式干燥中物料与热风的流向由平流改为穿流，可显著缩短干燥时间，提高干燥均匀性；带式干燥机的热风参数由单温区改为多温区，以符合物料的干燥特性和要求，提高产品的质量和干燥效率；增添附属装置，改善干燥器的操作装置，扩大干燥设备的使用范围，提高自动化控制水平，如变频调速式烘干机、双向运输筛分烘干机等。
解决存在的能耗问题。改进干燥介质，如采用烟道气和过热蒸气做介质，可明显减少热损失，提高热效率；设有余热回收功能，以降低热能消耗；加强热能管理，增加保温措施，减少热能散发损失，如改进热风炉结构，使燃料充分燃烧及提高设备的保温隔热效果等。
采用新的干燥方法及联合干燥方法。近年来，高频干燥、微波干燥、红外线与远红外线干燥以及联合干燥发展较快。各种干燥机进行组合使用，如气流干燥和沸腾干燥组合、微波干燥和沸腾干燥组合使用等。