大中型粮食烘干设施的选址和工艺设计

时间：2024-07-28

◎ 郭善辉，茅慧莲

（无锡中粮工程科技有限公司，江苏无锡 214000）

回顾近年我国烘干机市场的走势，我国烘干机数量从2012年的1 500台，猛增长至2016年的1.78万台。伴随着农村土地流转不断深入，未来粮食烘干市场需求会越来越大，其中大中型的粮食烘干机将占主导地位。去年国家住建部顺应市场和用户需要组织研编粮食烘干设施通用规范，其中涉及烘干机的选址和工艺设计，本文就此展开论述。

1 烘干设施的选址

在有些地区建设的粮食烘干中心，由于选址建厂的各方面条件较差，不能满足其附近区域用户对粮食烘干服务的需求，造成资源浪费。有效的选址能够大大提高粮食产品流通效率，并缩短流通时间，使用户的资金快速回笼，增加用户收益，同时为需要粮食烘干的用户提供高效快捷的服务。因此，探讨粮食烘干中心选址具有重要的实际意义。

烘干设施选址时，应注意以下几点：①符合国家及当地现行的有关规范、标准、规程及规定。②符合当地总体规划要求，并与节能、环境保护、劳动保护和安全卫生保持一致。③所选地址尽量避开自然保护区、风景名胜区、生活饮用水源地和其他特别需要保护的敏感性区域。④应与居民区环境污染敏感点有足够的防护距离。⑤节约土地资源，充分利用空闲地、非耕地或者荒地，尽可能不占良田和或少占耕地。⑥厂址选择应提供足够的场地以满足工艺及辅助生产设施的建设需要。⑦厂址应具备良好的生产基础条件，水源、电力、运输等生产要素供应充裕，能源供应有可靠的保障。⑧厂址应靠近交通主干道，具备便利的交通条件，有利于原粮和烘后粮的运输。⑨地址平缓，便于排除雨水。

2 工艺设计

粮食烘干线是一个较为复杂的烘干系统，除了具备基本的粮食烘干功能外，根据需求还需配置各种不同的辅助设备，以满足不同用户的工艺需求。设计一套合理、完整的生产工艺，不仅可以提高生产工效，减少辅助用工，而且可以降低设备的能源消耗。标准的粮食烘干工艺系统由原粮进行筛选杂质后，通过输送设备进入烘前暂存仓中暂存，或者通过输送设备直接进去烘干机本体，烘干至安全水分后，由输送设备输送至烘后暂存仓来通风暂存，或者经过烘干机通风循环后，直接排出。

2.1 烘干机的选择

2.1.1 从烘干机干燥原理分类

从烘干机干燥原理分类，可以分为横流、混流、顺流、逆流、顺逆流、混逆流和顺混流等多种型式的烘干机[1]。对不同的粮食，其烘干加热时间、缓苏时间、热风温度、粮食温度和热风风量等参数不同，所选用的烘干机也就不同。如以小麦为主产粮区可选择混流、顺混流和混逆流形式的烘干机；如以玉米为主产区可选多级顺流烘干机；如以水稻为主产区可选择混流、顺混流等低温、大风量的循环式烘干机。其中，横流、顺流、逆流、混流工艺图如图1～图4所示。

图1 横流工艺图

图2 顺流工艺图

图3 逆流工艺图

图4 混流工艺图

2.1.2 从烘干机的装机容量及作业来分类

从烘干机的装机容量及作业来分类，可以分为低温循环式和高温连续式。低温循环式烘干机常用单台的装机容量一般在30～60 t/p，小于30 t/p的一般是农户单机使用，或者专业的种子烘干，但可多台串联灵活使用；高温连续式烘干机日产量在300～800 t。如粮食品种多，数量少或者分散存放，对烘后品质要求较高的，应选用小型分批次循环式低温烘干机；如品种单一、数量大、烘干期短，对烘干品质要求不高的，应选用大型连续式烘干机。对于烘干机使用的总体分布，一般南方地区以水稻为主，因水稻对破碎率及爆腰率要求较高，以循环式低温烘干机为主；北方地区以小麦和玉米为主，产量大，品种单一，多以连续式高温烘干机为主。其中，种子烘干多选用循环式低温烘干机。连续式高温烘干机和循环式低温烘干机分别如图5、6所示。

图5 连续式高温烘干机图（郑州中粮）

图6 循环式低温烘干机图（无锡中粮）

2.2 热源选择

热源的选择是关系粮食烘干效果和作业成本的关键环节，用户选择热源考虑的主要因素是使用成本、用工量、劳动强度及当地的能源。

目前，市场常用热源有以燃油、燃气、燃煤、木材、砻糠、生物质为燃料的燃油炉、热风炉、蒸汽锅炉、悬浮砻糠炉等，也有近年投放市场的新型热源空气源热泵烘干。经多次试验测试，根据不同的热源，其烘干成本差距较大，烘干成本为0.03～0.12元/kg[2]，其中以砻糠为燃料的烘干成本最低，次之是煤，但是煤的废气排放高、污染大，部分地区已将其列为禁烧燃料；砻糠的使用量大，一般考虑厂区内有大米车间配套。电负荷大，涉及当地供电增容问题，并且热泵制造成本高，需要考虑前期投入的成本，且受环境温度的影响，一般适用于南方的小中型烘干机；使用天然气会涉及开户入户投资问题；蒸汽需要附近有配套的蒸汽管道等设施，并能满足烘干车间蒸汽的使用量的要求，其属于压力容器，每年定期需要专业安检部门进行安检，手续较为繁琐；油可分为直燃式和间接式，直燃式使用成本高，一般用于种子烘干。总之，清洁能源是未来烘干机热源燃料的发展方向。用户可以根据使用地能源条件、使用成本及自身情况进行合理选择。

2.3 进出粮设备选择

在烘干生产工艺选择中，需要重点考虑的是烘干能力和进出粮设备生产能力的衔接，不能偏小造成供应不足，也不能偏大使产能浪费。进出粮设备由输送和提升两大类组成，现常用设备包含皮带输送机、刮板输送机、搅龙、提升机这4种，其中搅龙容易增加稻谷的破碎率，没有特殊情况一般不建议采用；刮板机输送机建议采用U型，残留少，对种子和多品种的粮食更换清理方便。

2.4 前后暂存仓选择

烘干作业一般为季节性的，在烘干季节需要24 h进行烘干，烘前暂存仓容的配置至少满足烘干主机一个批次的粮，从而保证系统连续作业。与此同时，烘前暂存仓应该能够实现不同批次、品质的原粮分开暂存，避免同一批次潮粮因含水率差异较大导致烘干不均匀、烘干不到位或过分烘干等问题。另外，烘前暂存仓为保证高水分的粮食安全暂存，应配置循环通风系统，适当通风能够降低高水分原粮中的部分水分，提高烘干效率，同时防止高水分粮食发热腐烂，并延长潮粮的堆放仓储时间，进而保证潮粮在烘前暂存仓中安全等待烘干。

烘干后的粮食温度要比外界高，特别是在冬季，烘干仓内外温差较大。在烘干紧张的排队期，烘干后的粮食没有更多的时间在烘干机本体内进行循环通风冷却，这就需要烘后暂存并配置通风循环系统提高烘干作业能力，以保证烘干的连续性，也便于夜间烘干作业，比如夜间烘干结束后，少量的作业人员轮班就可以把粮食切换到烘后暂存仓中暂存，不需要夜间规模化出粮，保证大部分的作业人员夜间休息时间充足。

2.5 清理设备选择

现在，随着农业的机械化程度越来越高，粮食的收割基本实现联合收割机收割。但是，原粮在收割过程中会产生大量的掺入物，如若不及时清理，过高的含杂率容易造成烘干机本体的排粮轮堵塞，缩短排粮轮寿命，影响正常烘干的流畅性。所以，在正式烘干前必须要对原粮进行清理，筛除大小杂。现常用的清理设备有圆筒筛（单筒或双筒）、振动筛、组合清理筛。一般在原料进入进粮设备的第一道工序后，应先配置和前后产量匹配的1台圆筒筛用于清理大杂，后道配置2台振动筛（振动筛的单台产量小）负责小杂清理，或者选用体积较大的1～2组组合清理筛后，再进入后道工序中，确保杂质的含量不影响烘干工艺，顺利烘干。

2.6 除尘设备选择

粮食在收割、运输、暂存过程中都会夹杂一些灰尘。而在进出粮、清理和烘干让粮食流通的过程中，这些灰尘极易飞扬到空气中，影响工作环境，对作业人员产生危害，并且在密闭的空间内，扬尘达到一定浓度会引起爆炸。因而进出粮和清理系统的扬尘，需要在输送和清理设备进口设计吸尘点，避免弯头过多，考虑主导管道和分管道的阻力平衡，合理设计除尘风网以实现扬尘统一收集，再通过专业过滤设备或者过滤系统达到排放标准；烘干机作业中通过通风风机排出的粉尘，也是通过专业的过滤设备或者过滤系统达到排放标准。常见的除尘方式有物理沉降式、喷淋式、旋风除尘器式和布袋除尘式，其中布袋除尘式包含特殊设计的脉冲除尘器、手动敲打布袋及电动敲打式布袋。

①物理沉降形式简单，无动力消耗，投资成本低，但是排放达不到环保要求。②喷淋式使用具备喷淋功能的喷淋沉降室处理，喷淋沉降投资成本低，除尘效果基本满足要求，用电量小。缺点是占地面积大、处理过程中产生的废水需要进行再次处理。③旋风除尘器是使含尘气流作旋转运动，灰尘因离心力从气流中分离碰到壁后靠重力作用大部分落入灰斗，小部分含尘空气上旋到出口排出，后道建议接入除尘间，或者脉冲除尘器中，如果直接排放很难达到环保要求。④布袋除尘器是利用纤维物的过滤作用对含尘气体进行过滤的装置，但是随着粉尘在滤袋内表面或者外表面的积累，需要手动或者电动将其敲到布袋里，再或者脉冲循环喷吹布袋，不管哪一种方式目的都是清理布袋，不影响在线除尘效果。经过布袋过滤后排放的空气，完全满足国家环保排放要求，所以在粮食系统中，在投资成本充足的情况下，优选布袋除尘。

2.7 附属设备的配套考虑

烘干机要完成烘干作业，需要配套一些附属设备，烘干操作过程如果机械化程度高，自动控制可靠，工人劳动强度就会大大降低。电机应有过载保护装置，并能实现手动和自动连锁控制；对供热热源智能控制，使温控仪能精确控制干燥温度，减小误差，并能实现高温报警或自动切断热源；应配有在线水分仪，精确测量水分；在烘干本体相应位置设置料位器；进出粮设备应设有自动停机及堵料报警装置。总之，烘干中心的控制应向智能化、信息化方向发展，实现一键操作和远程集中控制。