大中型糧食烘干設施的選址和工藝設計

◎ 郭善輝，茅慧蓮

（無錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無錫 214000）

回顧近年我國烘干機市場的走勢，我國烘干機數量從2012年的1 500臺，猛增長至2016年的1.78萬臺。伴隨著農村土地流轉不斷深入，未來糧食烘干市場需求會越來越大，其中大中型的糧食烘干機將占主導地位。去年國家住建部順應市場和用戶需要組織研編糧食烘干設施通用規范，其中涉及烘干機的選址和工藝設計，本文就此展開論述。

1 烘干設施的選址

在有些地區建設的糧食烘干中心，由于選址建廠的各方面條件較差，不能滿足其附近區域用戶對糧食烘干服務的需求，造成資源浪費。有效的選址能夠大大提高糧食產品流通效率，并縮短流通時間，使用戶的資金快速回籠，增加用戶收益，同時為需要糧食烘干的用戶提供高效快捷的服務。因此，探討糧食烘干中心選址具有重要的實際意義。

烘干設施選址時，應注意以下幾點：①符合國家及當地現行的有關規范、標準、規程及規定。②符合當地總體規劃要求，并與節能、環境保護、勞動保護和安全衛生保持一致。③所選地址盡量避開自然保護區、風景名勝區、生活飲用水源地和其他特別需要保護的敏感性區域。④應與居民區環境污染敏感點有足夠的防護距離。⑤節約土地資源，充分利用空閑地、非耕地或者荒地，盡可能不占良田和或少占耕地。⑥廠址選擇應提供足夠的場地以滿足工藝及輔助生產設施的建設需要。⑦廠址應具備良好的生產基礎條件，水源、電力、運輸等生產要素供應充裕，能源供應有可靠的保障。⑧廠址應靠近交通主干道，具備便利的交通條件，有利于原糧和烘后糧的運輸。⑨地址平緩，便于排除雨水。

2 工藝設計

糧食烘干線是一個較為復雜的烘干系統，除了具備基本的糧食烘干功能外，根據需求還需配置各種不同的輔助設備，以滿足不同用戶的工藝需求。設計一套合理、完整的生產工藝，不僅可以提高生產工效，減少輔助用工，而且可以降低設備的能源消耗。標準的糧食烘干工藝系統由原糧進行篩選雜質后，通過輸送設備進入烘前暫存倉中暫存，或者通過輸送設備直接進去烘干機本體，烘干至安全水分后，由輸送設備輸送至烘后暫存倉來通風暫存，或者經過烘干機通風循環后，直接排出。

2.1 烘干機的選擇

2.1.1 從烘干機干燥原理分類

從烘干機干燥原理分類，可以分為橫流、混流、順流、逆流、順逆流、混逆流和順混流等多種型式的烘干機[1]。對不同的糧食，其烘干加熱時間、緩蘇時間、熱風溫度、糧食溫度和熱風風量等參數不同，所選用的烘干機也就不同。如以小麥為主產糧區可選擇混流、順混流和混逆流形式的烘干機；如以玉米為主產區可選多級順流烘干機；如以水稻為主產區可選擇混流、順混流等低溫、大風量的循環式烘干機。其中，橫流、順流、逆流、混流工藝圖如圖1～圖4所示。

圖1 橫流工藝圖

圖2 順流工藝圖

圖3 逆流工藝圖

圖4 混流工藝圖

2.1.2 從烘干機的裝機容量及作業來分類

從烘干機的裝機容量及作業來分類，可以分為低溫循環式和高溫連續式。低溫循環式烘干機常用單臺的裝機容量一般在30～60 t/p，小于30 t/p的一般是農戶單機使用，或者專業的種子烘干，但可多臺串聯靈活使用；高溫連續式烘干機日產量在300～800 t。如糧食品種多，數量少或者分散存放，對烘后品質要求較高的，應選用小型分批次循環式低溫烘干機；如品種單一、數量大、烘干期短，對烘干品質要求不高的，應選用大型連續式烘干機。對于烘干機使用的總體分布，一般南方地區以水稻為主，因水稻對破碎率及爆腰率要求較高，以循環式低溫烘干機為主；北方地區以小麥和玉米為主，產量大，品種單一，多以連續式高溫烘干機為主。其中，種子烘干多選用循環式低溫烘干機。連續式高溫烘干機和循環式低溫烘干機分別如圖5、6所示。

圖5 連續式高溫烘干機圖（鄭州中糧）

圖6 循環式低溫烘干機圖（無錫中糧）

2.2 熱源選擇

熱源的選擇是關系糧食烘干效果和作業成本的關鍵環節，用戶選擇熱源考慮的主要因素是使用成本、用工量、勞動強度及當地的能源。

目前，市場常用熱源有以燃油、燃氣、燃煤、木材、礱糠、生物質為燃料的燃油爐、熱風爐、蒸汽鍋爐、懸浮礱糠爐等，也有近年投放市場的新型熱源空氣源熱泵烘干。經多次試驗測試，根據不同的熱源，其烘干成本差距較大，烘干成本為0.03～0.12元/kg[2]，其中以礱糠為燃料的烘干成本最低，次之是煤，但是煤的廢氣排放高、污染大，部分地區已將其列為禁燒燃料；礱糠的使用量大，一般考慮廠區內有大米車間配套。電負荷大，涉及當地供電增容問題，并且熱泵制造成本高，需要考慮前期投入的成本，且受環境溫度的影響，一般適用于南方的小中型烘干機；使用天然氣會涉及開戶入戶投資問題；蒸汽需要附近有配套的蒸汽管道等設施，并能滿足烘干車間蒸汽的使用量的要求，其屬于壓力容器，每年定期需要專業安檢部門進行安檢，手續較為繁瑣；油可分為直燃式和間接式，直燃式使用成本高，一般用于種子烘干。總之，清潔能源是未來烘干機熱源燃料的發展方向。用戶可以根據使用地能源條件、使用成本及自身情況進行合理選擇。

2.3 進出糧設備選擇

在烘干生產工藝選擇中，需要重點考慮的是烘干能力和進出糧設備生產能力的銜接，不能偏小造成供應不足，也不能偏大使產能浪費。進出糧設備由輸送和提升兩大類組成，現常用設備包含皮帶輸送機、刮板輸送機、攪龍、提升機這4種，其中攪龍容易增加稻谷的破碎率，沒有特殊情況一般不建議采用；刮板機輸送機建議采用U型，殘留少，對種子和多品種的糧食更換清理方便。

2.4 前后暫存倉選擇

烘干作業一般為季節性的，在烘干季節需要24 h進行烘干，烘前暫存倉容的配置至少滿足烘干主機一個批次的糧，從而保證系統連續作業。與此同時，烘前暫存倉應該能夠實現不同批次、品質的原糧分開暫存，避免同一批次潮糧因含水率差異較大導致烘干不均勻、烘干不到位或過分烘干等問題。另外，烘前暫存倉為保證高水分的糧食安全暫存，應配置循環通風系統，適當通風能夠降低高水分原糧中的部分水分，提高烘干效率，同時防止高水分糧食發熱腐爛，并延長潮糧的堆放倉儲時間，進而保證潮糧在烘前暫存倉中安全等待烘干。

烘干后的糧食溫度要比外界高，特別是在冬季，烘干倉內外溫差較大。在烘干緊張的排隊期，烘干后的糧食沒有更多的時間在烘干機本體內進行循環通風冷卻，這就需要烘后暫存并配置通風循環系統提高烘干作業能力，以保證烘干的連續性，也便于夜間烘干作業，比如夜間烘干結束后，少量的作業人員輪班就可以把糧食切換到烘后暫存倉中暫存，不需要夜間規模化出糧，保證大部分的作業人員夜間休息時間充足。

2.5 清理設備選擇

現在，隨著農業的機械化程度越來越高，糧食的收割基本實現聯合收割機收割。但是，原糧在收割過程中會產生大量的摻入物，如若不及時清理，過高的含雜率容易造成烘干機本體的排糧輪堵塞，縮短排糧輪壽命，影響正常烘干的流暢性。所以，在正式烘干前必須要對原糧進行清理，篩除大小雜。現常用的清理設備有圓筒篩（單筒或雙筒）、振動篩、組合清理篩。一般在原料進入進糧設備的第一道工序后，應先配置和前后產量匹配的1臺圓筒篩用于清理大雜，后道配置2臺振動篩（振動篩的單臺產量小）負責小雜清理，或者選用體積較大的1～2組組合清理篩后，再進入后道工序中，確保雜質的含量不影響烘干工藝，順利烘干。

2.6 除塵設備選擇

糧食在收割、運輸、暫存過程中都會夾雜一些灰塵。而在進出糧、清理和烘干讓糧食流通的過程中，這些灰塵極易飛揚到空氣中，影響工作環境，對作業人員產生危害，并且在密閉的空間內，揚塵達到一定濃度會引起爆炸。因而進出糧和清理系統的揚塵，需要在輸送和清理設備進口設計吸塵點，避免彎頭過多，考慮主導管道和分管道的阻力平衡，合理設計除塵風網以實現揚塵統一收集，再通過專業過濾設備或者過濾系統達到排放標準；烘干機作業中通過通風風機排出的粉塵，也是通過專業的過濾設備或者過濾系統達到排放標準。常見的除塵方式有物理沉降式、噴淋式、旋風除塵器式和布袋除塵式，其中布袋除塵式包含特殊設計的脈沖除塵器、手動敲打布袋及電動敲打式布袋。

①物理沉降形式簡單，無動力消耗，投資成本低，但是排放達不到環保要求。②噴淋式使用具備噴淋功能的噴淋沉降室處理，噴淋沉降投資成本低，除塵效果基本滿足要求，用電量小。缺點是占地面積大、處理過程中產生的廢水需要進行再次處理。③旋風除塵器是使含塵氣流作旋轉運動，灰塵因離心力從氣流中分離碰到壁后靠重力作用大部分落入灰斗，小部分含塵空氣上旋到出口排出，后道建議接入除塵間，或者脈沖除塵器中，如果直接排放很難達到環保要求。④布袋除塵器是利用纖維物的過濾作用對含塵氣體進行過濾的裝置，但是隨著粉塵在濾袋內表面或者外表面的積累，需要手動或者電動將其敲到布袋里，再或者脈沖循環噴吹布袋，不管哪一種方式目的都是清理布袋，不影響在線除塵效果。經過布袋過濾后排放的空氣，完全滿足國家環保排放要求，所以在糧食系統中，在投資成本充足的情況下，優選布袋除塵。

2.7 附屬設備的配套考慮

烘干機要完成烘干作業，需要配套一些附屬設備，烘干操作過程如果機械化程度高，自動控制可靠，工人勞動強度就會大大降低。電機應有過載保護裝置，并能實現手動和自動連鎖控制；對供熱熱源智能控制，使溫控儀能精確控制干燥溫度，減小誤差，并能實現高溫報警或自動切斷熱源；應配有在線水分儀，精確測量水分；在烘干本體相應位置設置料位器；進出糧設備應設有自動停機及堵料報警裝置。總之，烘干中心的控制應向智能化、信息化方向發展，實現一鍵操作和遠程集中控制。

3 結語

糧食烘干的選址和工藝需立足用戶實際情況，因地制宜。科學選址，在合理的烘干量、熱源形式、烘干形式基礎上進行系統工藝設計，從糧食循環、熱力循環和除塵系統等方面，構建一個設計合理、實用、科學減排的糧食烘干系統。