论文部分内容阅读
粮食干燥是一个以对流方式将热量传递给粮食的复杂过程，能够有效降低粮食的损耗。根据玉米的热敏特性、物质的干燥特性以及市场化的需求，公司于2020年将燃煤炉改造为燃气炉，并对整个干燥过程的设计工艺进行探讨。依据生产性应用结果，本文分析了玉米的含水率、干燥介质的温度、玉米温度、干燥时间、汽化温度等参数之间的相互联系和相互作用。结果表明，采用顺逆流粮食干燥机烘干玉米既保证了玉米的品质，又具有降水速度较快、产量高、耗能低、操作方便、经济性价比较高等优点。
一、顺逆流粮食烘干系统简介
1.工艺流程。结合运用“预热——干燥——缓苏——干燥——缓苏——冷却”等工艺流程，并设置干燥机高度为23m。具体流程是：高水分玉米——地沟皮带输送——斗式提升机——圆筒清理筛——斗式提升机——湿粮仓——皮带输送——斗式提升机——干燥塔——皮带输送——斗式提升机——干粮仓——入仓保管。
2.操作过程。顺逆流玉米干燥机能够对粮食进行顺流干燥作业，此时介质流向应与玉米流向一致，在进入干燥段最热部分时，应将干燥介质与最潮湿和温度最低的玉米进行接触。在进行逆流干燥作业时，应保持干燥介质与玉米方向相反，使最热干燥介质先与含水量最低的玉米进行接触。
为了满足降水要求，要分为多个干燥段以及一个冷却段。在干燥段内，介质将进入干燥机的内部，直接与玉米接触，并且在整个接触过程中应使湿含量较低的干燥介质与温度较低的玉米发生水汽和热量转移反应，这时玉米的温度将上升，水分逐步减少，干燥介质的温度降低，湿含量则增加，并逐步汽化为气体而排出干燥机。在冷却段，低温干燥介质进入到干燥机内并与温度较低的玉米接触，介质逐步向上运行并吸收玉米热量，促使其温度逐步上升，这样玉米温度将由下层到上层逐步上升，避免热量较高的玉米瞬间冷却。
干燥机的主要原理就是将顺流与逆流相结合，进而降低粮食的水分，要保证玉米籽粒与干燥介质的充分混合，这样才能最大程度地保证干燥介质的热量转移到玉米中。在干燥机的底部设置一个逆流冷却装置，这样可以在冷却过程中促使温度较高的玉米与低温介质接触，将玉米热量转移到介质中，促使低温介质温度上升，并且和温度较高的玉米接触后也将有效实现对玉米温度的降低。因此在对玉米进行冷却时，整个降温过程是循序渐进的，避免了急剧冷却产生爆腰。
二、应用DM510在线快速水分检测仪，全程监测烘干过程
DM510是一种专门用于干燥粮食的自动化控制系统，除了将干燥设备与电脑进行连接，还具有强大的自动计算能力，在干燥过程中能不断优化数学模型，把控人为操作无法把握的参数，从而精确地控制烘干机将玉米烘干到所预定的水分值。
DM510系统采用了在线的水分测量与控制技术，在塔的顶部与塔的出口分别布置了水分及温度传感器，检测入机水分、出机水分、热风温度、粮食温度、目标水分等，每秒钟都将相关数据传送至计算机，然后自动调整最优化的排粮以适应当前的情況。在本地模式下，通过主控机中的控制面板对变频器发出指令进而改变排粮速度，系统也能在出料传感器附近进行取样和水分测定，再将结果输入控制系统，保证系统测定精度。在此过程中，系统始终通过不断学习和适应来对干燥过程进行很好的控制，并在显示屏上显示已准备好的信息，我们可在系统中设定目标水分值，将系统转换到自动控制状态，使系统进入自控过程。在自动控制状态下，系统的入料水分传感器对粮食水分进行检测时，不用反复分析运算变频器转速以及什么时候改变转速的指令，在受到其他因素影响时也能应用这个原理进行调节和控制。所以，DM510能及时结合其他因素的影响而作出调整，很好地保持了粮食水分数值的一致性。
三、顺逆流玉米烘干的特点
1.干燥时间长，干燥品质好，干燥后玉米的色泽接近原始晾晒的水平。玉米在干燥机内停留约6个小时，高水分的玉米则需要更多的干燥时间，并将玉米颗粒放置在温和的干燥环境中。玉米受热温度一般在50℃以上，这样才能保证玉米在烘干后期其品质也能达到最理想的状态，避免干燥过程导致玉米品质受损。同时，还需要保证玉米在进机和出机过程中的破碎率保持在0.4%以下，这样干燥机才会有良好的冷却效果。若是出机温度低于5℃左右的玉米，可直接送入仓库进行保存。
2.分段进行干燥的玉米其水分可以保持高度的均匀。玉米进入干燥机时应从上到下依次接触高、中、低三个不同的温度等级，高水分玉米进入干燥机内部时由于自身温度较低，大多处于冰冻状态，此时需要接触高温的介质，这样才能促使玉米冰块快速溶化，玉米表面的水分也能快速蒸发。变温干燥符合玉米的干燥特性，保证了玉米烘后的品质良好。
3.设置多段缓苏。缓苏能够使玉米自身水分重新达到新的平衡，玉米在温度的作用下其表面将有细小的水珠，这将为下一步干燥做足准备。
4.设置逆流段。玉米干燥机设置逆流干燥主要有两个优势：一是节省能源。第一个逆流段一般设置在干燥机的末端，能使玉米水分干燥到18%以下，这个干燥过程较为困难，需要用相对温度较高的介质接触热玉米，减少玉米与介质之间的温差，为干燥提供动力。二是逆流干燥改变了介质流动方向，也能促使干燥过程热量的均匀分布。
5.燃气炉烘干作业做到了清洁环保，大大节省了以往使用燃煤锅炉的人力成本，同时提高了各种烘干数据的稳定性，提高了烘干效率。
四、经济效益分析
1.能耗。从2020年10月15日至12月29日历时74天，公司共烘干潮粮玉米22506t，烘后数量为20917t，耗电量为137760kwh，按当地电价0.85元计算，共计117096元；消耗燃气203726方，按当地燃气价2.45元/方计算，共计499104.45元。电量和燃气的两项费用共计616200.45元，由此得出吨粮成本是：616200.45元÷22506吨=27.38元。
2.费用。由于顺逆流烘干机是连续作业的，需要不间断地向塔内注入潮粮，这就需要装卸人员配合进粮，按共入潮粮22506t和当地的装卸费用3.0元/t计算，产生的装卸费用共计67518元。人工费用方面，每天需要职工3人，按当地零工工价140元/人计算，共计31080元。以上两项费用共计98598元。
3.对比分析。对比公司10年的燃煤烘干数据和改造后燃气烘干费用，使用燃煤的吨粮成本费用为36.45元，采用燃气的吨粮费用为31.76元，燃气烘干比燃煤烘干费用节省4.69元/吨，为公司节约费用约11万元。
4.总体情况。经过74天的烘干，几项费用（电费、燃气费、装卸费、人工费）共计714798元，吨粮干燥费用为31.76元；平均干燥降水11个百分点，则吨粮降水费用为2.89元。经过以上数据的生产性试验和对比证明，采用顺逆流干燥机可实现快速干燥，对含水率26.0%的潮粮进行干燥，可获得15.0%的干粮，达到了干燥要求。
五、结论
通过生产实践证明，顺逆流玉米干燥机配合DM510快速水分检测和燃气炉烘干完全适合西北地区使用，只要合理安排粮食烘干的时间，就能够延长烘干机的使用率，从而扩大粮食企业的业务量，为企业创造出更多的经济效益。
作者简介：许发兵（1974-5-6），男，汉族，甘肃酒泉，南交工业园区中央储备粮酒泉直属库有限公司，大专，技师；研究方向：科技储粮。
一、顺逆流粮食烘干系统简介
1.工艺流程。结合运用“预热——干燥——缓苏——干燥——缓苏——冷却”等工艺流程，并设置干燥机高度为23m。具体流程是：高水分玉米——地沟皮带输送——斗式提升机——圆筒清理筛——斗式提升机——湿粮仓——皮带输送——斗式提升机——干燥塔——皮带输送——斗式提升机——干粮仓——入仓保管。
2.操作过程。顺逆流玉米干燥机能够对粮食进行顺流干燥作业，此时介质流向应与玉米流向一致，在进入干燥段最热部分时，应将干燥介质与最潮湿和温度最低的玉米进行接触。在进行逆流干燥作业时，应保持干燥介质与玉米方向相反，使最热干燥介质先与含水量最低的玉米进行接触。
为了满足降水要求，要分为多个干燥段以及一个冷却段。在干燥段内，介质将进入干燥机的内部，直接与玉米接触，并且在整个接触过程中应使湿含量较低的干燥介质与温度较低的玉米发生水汽和热量转移反应，这时玉米的温度将上升，水分逐步减少，干燥介质的温度降低，湿含量则增加，并逐步汽化为气体而排出干燥机。在冷却段，低温干燥介质进入到干燥机内并与温度较低的玉米接触，介质逐步向上运行并吸收玉米热量，促使其温度逐步上升，这样玉米温度将由下层到上层逐步上升，避免热量较高的玉米瞬间冷却。
干燥机的主要原理就是将顺流与逆流相结合，进而降低粮食的水分，要保证玉米籽粒与干燥介质的充分混合，这样才能最大程度地保证干燥介质的热量转移到玉米中。在干燥机的底部设置一个逆流冷却装置，这样可以在冷却过程中促使温度较高的玉米与低温介质接触，将玉米热量转移到介质中，促使低温介质温度上升，并且和温度较高的玉米接触后也将有效实现对玉米温度的降低。因此在对玉米进行冷却时，整个降温过程是循序渐进的，避免了急剧冷却产生爆腰。
二、应用DM510在线快速水分检测仪，全程监测烘干过程
DM510是一种专门用于干燥粮食的自动化控制系统，除了将干燥设备与电脑进行连接，还具有强大的自动计算能力，在干燥过程中能不断优化数学模型，把控人为操作无法把握的参数，从而精确地控制烘干机将玉米烘干到所预定的水分值。
DM510系统采用了在线的水分测量与控制技术，在塔的顶部与塔的出口分别布置了水分及温度传感器，检测入机水分、出机水分、热风温度、粮食温度、目标水分等，每秒钟都将相关数据传送至计算机，然后自动调整最优化的排粮以适应当前的情況。在本地模式下，通过主控机中的控制面板对变频器发出指令进而改变排粮速度，系统也能在出料传感器附近进行取样和水分测定，再将结果输入控制系统，保证系统测定精度。在此过程中，系统始终通过不断学习和适应来对干燥过程进行很好的控制，并在显示屏上显示已准备好的信息，我们可在系统中设定目标水分值，将系统转换到自动控制状态，使系统进入自控过程。在自动控制状态下，系统的入料水分传感器对粮食水分进行检测时，不用反复分析运算变频器转速以及什么时候改变转速的指令，在受到其他因素影响时也能应用这个原理进行调节和控制。所以，DM510能及时结合其他因素的影响而作出调整，很好地保持了粮食水分数值的一致性。
三、顺逆流玉米烘干的特点
1.干燥时间长，干燥品质好，干燥后玉米的色泽接近原始晾晒的水平。玉米在干燥机内停留约6个小时，高水分的玉米则需要更多的干燥时间，并将玉米颗粒放置在温和的干燥环境中。玉米受热温度一般在50℃以上，这样才能保证玉米在烘干后期其品质也能达到最理想的状态，避免干燥过程导致玉米品质受损。同时，还需要保证玉米在进机和出机过程中的破碎率保持在0.4%以下，这样干燥机才会有良好的冷却效果。若是出机温度低于5℃左右的玉米，可直接送入仓库进行保存。
2.分段进行干燥的玉米其水分可以保持高度的均匀。玉米进入干燥机时应从上到下依次接触高、中、低三个不同的温度等级，高水分玉米进入干燥机内部时由于自身温度较低，大多处于冰冻状态，此时需要接触高温的介质，这样才能促使玉米冰块快速溶化，玉米表面的水分也能快速蒸发。变温干燥符合玉米的干燥特性，保证了玉米烘后的品质良好。
3.设置多段缓苏。缓苏能够使玉米自身水分重新达到新的平衡，玉米在温度的作用下其表面将有细小的水珠，这将为下一步干燥做足准备。
4.设置逆流段。玉米干燥机设置逆流干燥主要有两个优势：一是节省能源。第一个逆流段一般设置在干燥机的末端，能使玉米水分干燥到18%以下，这个干燥过程较为困难，需要用相对温度较高的介质接触热玉米，减少玉米与介质之间的温差，为干燥提供动力。二是逆流干燥改变了介质流动方向，也能促使干燥过程热量的均匀分布。
5.燃气炉烘干作业做到了清洁环保，大大节省了以往使用燃煤锅炉的人力成本，同时提高了各种烘干数据的稳定性，提高了烘干效率。
四、经济效益分析
1.能耗。从2020年10月15日至12月29日历时74天，公司共烘干潮粮玉米22506t，烘后数量为20917t，耗电量为137760kwh，按当地电价0.85元计算，共计117096元；消耗燃气203726方，按当地燃气价2.45元/方计算，共计499104.45元。电量和燃气的两项费用共计616200.45元，由此得出吨粮成本是：616200.45元÷22506吨=27.38元。
2.费用。由于顺逆流烘干机是连续作业的，需要不间断地向塔内注入潮粮，这就需要装卸人员配合进粮，按共入潮粮22506t和当地的装卸费用3.0元/t计算，产生的装卸费用共计67518元。人工费用方面，每天需要职工3人，按当地零工工价140元/人计算，共计31080元。以上两项费用共计98598元。
3.对比分析。对比公司10年的燃煤烘干数据和改造后燃气烘干费用，使用燃煤的吨粮成本费用为36.45元，采用燃气的吨粮费用为31.76元，燃气烘干比燃煤烘干费用节省4.69元/吨，为公司节约费用约11万元。
4.总体情况。经过74天的烘干，几项费用（电费、燃气费、装卸费、人工费）共计714798元，吨粮干燥费用为31.76元；平均干燥降水11个百分点，则吨粮降水费用为2.89元。经过以上数据的生产性试验和对比证明，采用顺逆流干燥机可实现快速干燥，对含水率26.0%的潮粮进行干燥，可获得15.0%的干粮，达到了干燥要求。
五、结论
通过生产实践证明，顺逆流玉米干燥机配合DM510快速水分检测和燃气炉烘干完全适合西北地区使用，只要合理安排粮食烘干的时间，就能够延长烘干机的使用率，从而扩大粮食企业的业务量，为企业创造出更多的经济效益。
作者简介：许发兵（1974-5-6），男，汉族，甘肃酒泉，南交工业园区中央储备粮酒泉直属库有限公司，大专，技师；研究方向：科技储粮。