節能環保型糧食干燥機的設計研究

李秀琴

（山西省農業機械化科學研究院，山西 太原 030031）

糧食干燥機是糧食存儲的主要機械設備，在美國、德國等發達國家，糧食干燥機的機械化水平在95%以上，同時兼具節能和環保的功能。秋季氣溫比較潮濕，水稻、玉米等糧食作物含水量比較高，如果不進行干燥處理，很難在冬季達到安全水分，也就無法進行倉儲和投入市場銷售。

目前糧食干燥機在運行中普遍存在的問題主要體現在以下幾個方面：（1）熱效率比較低，余熱難以回收再利用，排出廢氣溫度比較高。（2）糧食干燥過程中，產生的玉米屑會直接排放到空氣中，從而對造成嚴重的空氣污染。（3）部分糧食干燥機結構設置不合理，存在一定的先天缺陷。（4）在熱風爐中沒有設置脫硫裝置，在煤炭燃燒過程中，二氧化硫等有害氣體會直接排放到空氣中。（5）糧食干燥理念相對比較了落后，過于重視干燥產量，而忽略了糧食干燥機的節能環保效果。針對這些問題，需要對糧食干燥機進行試驗和設計改造，才能在保證糧食烘干的效率的基礎，實現節能環保。

1 節能環保型糧食干燥機的研究內容與目標

HGT—50連續式糧食干燥機由卸糧、提升、清理、輸送、烘前倉、烘干機、烘后倉、熱源、電器及控制單元組成，可以露天安裝使用，也可以安裝在廠房中使用。

此類糧食干燥機結構具有以下特點：（1）烘糧品質好，成本低。在順逆流谷物干燥機內，干燥介質首先與低溫潮濕的谷粒接觸，并向同一方向流動，這不僅使高溫熱風得到充分利用，而且使每一谷粒都能得到同樣溫度的干燥處理，谷粒本身最高受熱溫度低于55℃。有利于下一階段的干燥，并確保烘糧品質。（2）降水幅度大，由于采用了多級干燥工藝一次降水率可高達15%～18%。（3）節能明顯，經實踐證明與其它烘干機型相比，可節能20%～25%左右。（4）適應范圍廣、組合方便，可根據谷粒降水量的不同，設置不同干燥段滿足降水和產量要求。（5）自動化程度高，采用無級調整排糧，配有監控系統，自動調節熱風，操作簡便可靠。

1.1 研究內容與指標

本設計項目規模：占地10畝，擬建100t濕糧倉2個，50t干糧倉2個，配套地坑1個，滾筒篩1個，輸送機3臺，HGT—50型連續式糧食干燥機1臺，日工作量50t。技術指標：烘干量50t/d；減水幅度16%；烘干后玉米水分≤14%；整機功率22.05kW。經濟指標：耗煤節約量為：100kg/h-75kg/h=25kg/h。

1.2 項目預期的效益

經濟效益：促使原來煤耗100kg/h下降到75kg/h，每月節約燃煤20t，每年產生經濟效益30萬。生態效益：此設計項目實施以后，可有效節約煤炭資源，減少二氧化硫等有害氣體的排放量，改善環境質量。社會效益：可安排農村剩余勞動力就近就業，并能帶動運輸業等相關產業的發展。

2 節能環保型糧食干燥機的設計

2.1 廢氣回收利用設計

HGT—50型連續式糧食干燥機在運行中產生的廢棄尾部干燥廢氣和冷卻廢氣2種，為提升回收再利用率，需要對現有糧食干燥機產生的廢氣溫度、濕度等指標進行全面檢測，檢測結果表明，尾部干燥段排出廢氣的溫度在50～65℃之間，相對濕度在30%～40%之間。冷卻段排除的氣體溫度在20～40℃之間，相對濕度在20%～40%之間。廢氣余熱回收再利用的方法2種，一種是對工件進行預熱處理，另一種是預熱空氣進行助燃，在HGT—50型連續式糧食干燥機中可以采用第二種方法，將其配置在加熱爐上，提升加熱爐的升溫速度和熱工性能，既能有效滿足工藝需求，還具有良好的節能效果。

2.2 熱風爐煙氣余熱回收再利用

大量實例表明，HGT—50型連續式糧食干燥機在運行中，熱風爐煙氣帶走的熱量是整個糧食干燥機熱量的主要部分，溫度測量結果表明，熱風爐煙氣的溫度普遍在120～150℃之間，而1臺HGT—50型連續式糧食干燥機如果持續工作24h，可釋放出40～45萬m3煙氣。實現對熱風爐煙氣余熱的回收再利用，可大幅度節約煤炭消耗量。因此，在具體設計時，可以在熱風爐的引風機和煙道之間設置換熱器，并配置1臺小型風機輔助進風，則可實現對熱風爐煙氣余熱的回收再利用。或者采用無底火多風道煤粉燃燒裝置，此種裝置的燃燒方式為懸浮式，可大幅度提升煤粉和空氣的接觸面積，提升進氧量，促使煤粉充分燃燒，減少對環境污染，粉塵也可以回收再利用，不會造成大氣污染。

2.3 設備保溫效果設計

在糧食干燥機設計，要注重對設備保溫效果的設計，常用的設計方法有以下3種：第一種，在熱風機和風門處用角鋼做骨架，巖棉作為保溫材料，在最外側用彩鋼板密封，即可達到保溫節能效果，也具有一定的防雨作用；第二種，目前很多糧食干燥機的熱風爐和換熱器頂蓋的表面積在40～50m2之間，只采用爐渣進行覆蓋保溫，其保溫效果比較差，導致大量熱量無故損失，新設計方案是：先清除爐渣，覆蓋上2層60mm的硅酸鋁板，再用經過篩選爐灰覆蓋壓實，最后在爐灰上方鋪設一層耐火土；第三種，針對砌筑式熱風室，增加換熱器外墻，以降低熱量的損失。

2.4 調整煙道走向

目前很多糧食干燥機在運行中，煙氣除塵主要以沉降法為主，就HGT—50型連續式糧食干燥機而言，需要設置3～5個沉降室才能滿足實際需求。煙氣需要經過換熱器、沉降室、地下煙道才能排放空氣中。為實現節能環保效果，可根據糧食干燥機運行的實際情況，適當增加煙道截面積，確保產生的煙塵能全部沉降，才能在提升除塵效率的同時減少煙塵排放量。如果糧食干燥機附近空間足夠大，則還可以調整煙道走向，針對更換換熱器的干燥系統，則可適當增加沉降室的深度，可有效提升干燥系統清爐的效率，既能有效保證糧食干燥機運行的連續性，還能提升節能環保效果。

2.5 合理設置分層給煤裝置

在HGT—50型連續式糧食干燥機中熱風爐主要為鏈條爐排，在運行中要求煤塊粒徑不能超過40mm，而小于3mm的煤塊則超過煤塊總量的30%。但在具體應用中，仍然有很多煤沫通過爐排片進入風道中，難以實現充分燃燒。而如果采用分層給煤裝置，則可以有效解決這一問題，通過分層給煤，既能有效確保較大顆粒的煤塊更加貼近爐排，又能確保粒徑較小的煤塊附著在大煤塊上方，增加煤炭燃燒的透氣性，降低風阻。大量應用實例表明，通過此種設計方法，不但可以有效改善燃煤條件，而且還能提升煤炭的燃燒效率，降低漏煤量，提升連續式糧食干燥機的熱效率。

2.6 合理更換換熱器

當糧食干燥機使用年限超過5年后，列管堵塞非常嚴重，換熱器功能大幅度降低，從而影響整個糧食干燥機的換熱效果。此時可以通過更換換熱器的方法來提升糧食干燥機換熱效果。同時把砌筑式換熱器更改為鋼結構換熱，提升其保溫性和換熱效率。按照以上設計后的糧食干燥機進行生產測試，當天的環境溫度為8.6℃。生產效率為14.6t/h，耗煤514.6kg/h，煤炭發熱為19710KJ/kg，熱風機輸送風量為75000m3/h，冷卻機的風量為34000m3/h。回收干燥廢氣的平均溫度為50℃，回收到的熱量為1.24×106KJ/h，相當于42kg標準燃煤。通過換熱器以后，溫度下降到60℃左右，比較環境溫度升高大約12℃，回收熱量為2.42×106KJ/h，現對于6kg標準燃煤。共節約率為28.6%，遠遠大于預期25%的節煤率，超出節煤指標3.6%。在不增加外在動力的條件下，換熱器進口風溫比環境溫度高處30%左右，同時排放出粉塵和皮屑超過85%得到沉降回收，通過這樣的設計，既大幅度節約了資源，而且對周圍自然生態環境的影響也比較低，值得大范圍推廣應用。

3 結語

綜上所述，本文通過實際的設計項目，研究了節能環保型糧食干燥機的設計方法，得出以下幾點結論。

（1）通過設計改造，煤炭節煤率下降到28.6%，超過設計標準3.6個百分點，而且有效控制了對周圍生態環境的影響，如果可以實現大范圍應用，必將取得更大的經濟效益和社會效益。

（2）在綠色、低碳、環保理念的倡導下，糧食干燥機實現節能環保是為未來的主要趨勢，各大生產廠家，要想在激烈的市場競爭中占得一席之地，就必須通過一系列先進、科學的設計方法，提升糧食干燥機運行效率，降低能源消耗量，避免對周圍的自然生態環境造成更加嚴重的危害。

（3）在具體設計中可以從：廢氣回收利用、熱風爐煙氣余熱回收再利用、提升設備保溫效果、調整煙道走向、設置分層給煤裝置、合理更換換熱器等多方面同時入手，才能提升糧食干燥機節能環保的效果。