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引言
    糧食谷物的干燥應根據烘后的用途和糧食谷物類別品種及環境條件、原始水分的不同，采用不同的干燥工藝，對于目前我國常用的幾種（橫流、順流、混流、逆流）干燥工藝，在一定條件下，應該說是各有所長，但是從發展大量推廣使用上看，糧食谷物干燥的重點首先是節能，提高烘后品質和降低生產成本，在此原則上，盡可能的提高干燥烘干機的通用性和適用性，用于不同條件的各種谷物的干燥，提高產品系列化和標準化，提高干燥烘干機的自動檢測及自動控制程度，設備本身在防腐耐用的基礎上應給人以美感。
    5HSH型（組合式）糧食谷物干燥烘干機正是以此為基點，是在物料干燥過程中自身具有的水分擴散、轉移規律基礎上，結合多年實際經驗設計的一種性能優良的干燥烘干機。
    糧食谷物本身是一種復雜的生物化學物質，其干燥又是一種復雜的熱質交換傳遞過程，對其影響的因素很多，大量的學術論文及試驗報告對各種干燥工藝，在一定條件下各參數變化對干燥效果、能耗的影響都做了定性及定量的討論和分析，這就給干燥烘干機的設計人員帶來了很大的指導作用，本文就是以此為依據，結合多年實際經驗，談談5HSH型（組合式）干燥烘干機設計過程中主要結構的組成、確定及功能，富通新能源銷售木屑烘干機、木屑顆粒機等生物質成型機械設備。
1  組合形式、特點及主要結構
    5HSH型糧食谷物干燥烘干機是采用組合干燥工藝，主要針對東北地區低溫、高水分玉米兼顧其它谷物的干燥而考慮設計的機型，其主要結構的組成依次為儲糧逆流予熱段一順流干燥段一緩蘇換向段一混流干燥一緩蘇段一逆流冷卻段一機械排糧段。
    干燥段采用的是順流干燥與混流干燥的組合工藝，這是由于兩者都有著許多優點及相同之處，兩者的組合干燥工藝，對高寒地區低溫高水分的糧食烘干有著極其優越的性能及特點。
    (1)順流及混流干燥烘干機均可以采用積木式結構，進氣、排氣均通過角狀盒完成，外形結構及尺寸兼容，機型可以放大或縮小，便于系列化和標準化。
    (2)兩者均采用整機保溫，同時均可以采用較高的熱風溫度。可以充分發揮熱源效率。烘干玉米商品糧時，順流干燥最高可達180～200℃，混流干燥糧層較薄，氣流阻力小，單位生產率的電耗、熱耗低。兩者是最佳的節能組合工藝。
    (3)通用性及適用性好，可以適用于各種谷物的干燥。
    (4)干燥質量好，這是由于在整個干燥過程中，谷物始終都是在不受外界低溫的影響下，在一定的風溫、風壓范圍內，有著充分的時間進行熱質傳遞。烘后谷物水分均勻，烘糧品質高。
    (5)工作可靠，操作方便，有利于自動檢測和自動控制，是使用高新技術最為廣泛的機型。
    5HSH型干燥烘干機，由燃煤熱風爐供應熱源介質，單機工作，干燥、緩蘇、換向、冷卻、排糧一次完成。干燥烘干機中間為主風道，兩側為獨立的工作倉。谷物由溜糧管經緩沖器流入儲糧段，在由儲糧段平均分配給兩個工作倉。干燥介質入工作倉采用中間與（對于大噸位）兩側交叉進熱風的形式，這就較好的解決了大噸位單機工作的干燥烘干機由于截面大、角狀盒長、單側進熱風，谷層表面沿角狀盒長度方向風壓不均，如圖1，造成干燥烘干機內外谷層表面受熱不均，  烘后谷物降水不均勻的問題。
    緩沖器起著減小谷物入塔的動能，改變其流動方向的作用。緩沖器由緩沖管及導向管兩部分組成，其夾角為40～450，導向部分的長度應L＜3D，D為導向管直徑或寬度。谷物由緩沖器減速后，沿導向管垂直下落，再由儲糧段內錐體平均分配給兩個獨立的工作倉，如圖2所示。
2  儲糧段容積的確定與逆流予熱設置的作用
    儲糧段為兩個工作倉的公用部分，也是干燥烘干機必不可少的重要組成部分，其容積的大小對干燥烘干機的性能及烘糧質量有一定的影響。儲糧段的容積應能保證干燥烘干機因故停止上糧后30～40min內，仍能正常工作。這樣，一、可以保證干燥過程中不產生對烘干質量影響較大的工作波動，穩定干燥烘干機的性能。二、可以避免熱能外逸，而造成熱量的損失，同時也給前續輸送設備一個緩解時間。另外，干燥烘干機正常工作時儲糧段內與外界有一定的溫差，外溫越低、溫差越大，這就意味著高水分、冰凍的谷物在儲糧段內停留的時間越長，吸收熱量的機會就越多，冰凍的表層被融化的可能就越大。冰凍表層融化后，谷物表皮被軟化，這就形成和加大了谷粒內外層的溫度梯度，這樣不僅使谷物增加了吸收熱量的能力，縮短了谷物升溫時間，同時也避免了由于低溫、冰凍的谷物與高溫熱風接觸，而造成谷物品質的損傷，從一定意義上講，增加儲糧段的容積是提高谷物初始溫度的一種有效途徑。
    但是，干燥烘干機儲糧段的容積不可能過大，這是由于干燥烘干機的規格一旦確定，其橫截面也基本確定，在加大儲糧段容積的同時，是必要增加儲糧段的高度，這將增加干燥烘干機的整體高度，加大了設備的制造成本和安裝費用，加大了用戶的投資。一般情況下，儲糧段的容積應從兩方面考慮，一是從緩解和提高谷物初始溫度考慮，谷物在儲糧段內停留時間應不少于40～50min。二是從谷物自然流動特性考慮，  儲糧段的高度應H＜2Btan a，a為濕谷的休止角，B為干燥烘干機工作倉寬度。
    谷物的初始溫度，對谷物的降水率、烘糧品質、單位熱耗的影響很大，雖然通過增大儲糧段的容積，在一定程度上可以有效的提高谷物的初始溫度，但這很有限，同時也受到一些其它條件的限制。為了更好的解決這一問題，在干燥烘干機的設計上，將儲糧段設計成儲糧予熱段，就是在儲糧段的末端，在谷物進入干燥段之前，以逆流的形式將谷物予熱，這會非常有效地提高谷物的初始溫度。
    逆流予熱的進氣角狀盒（這里應稱角狀管）是由孔板制成，底面除在進氣末端留一個排雜物口之外，全部用冷板盲死，使熱風壓頭直接向上，與谷物流動方向相反，角狀盒采用0.013mz小截面單排密集形排列，以靠近儲糧段末端為最佳。考慮到有壓氣流的特性，在進氣角狀盒上方，設有卸截角狀盒，它可以起到兩個作用，一、卸截：即對熱風壓頭起一個引導作用，井可加大熱風穿透谷層的厚度；二、谷物受熱后產生的潮氣可由此排出。
    逆流予熱的設置，對提高谷物的初始溫度，對谷物的干燥都起到了意想不到的效果，這是由于予熱段與順流干燥段采用的是同一高溫、高壓熱源介質，在干燥烘干機正常工作中，其入口風溫、風壓值在某一范圍是不變的，也就是說熱風穿透谷層的厚度是一定的。但風溫、風壓沿壓頭方向卻隨著谷層的增厚而越來越低，谷物在干燥過程中是至上而下流動，與熱風壓頭方向正相反，這實際上就等于在流動的糧柱的橫截面上形成了一個位置固定不變、厚度一定的熱風幕，谷物進入予熱區后首先與低溫熱風先接觸，越往下運動接觸的風溫越高，谷物在運動中被逐漸加熱，當運動到儲糧段末端已基本完成物料加熱升溫階段。儲糧段的末端就是順流干燥段的開始，進入干燥段后谷物繼續集中高溫受熱，谷物的水分開始大量向外排出，其實這就等于將排潮濕度最大的點的位置上移了。提高了干燥烘干機的性能、提高了谷物的降水率、降低單位熱耗，為后續谷物的干燥，起到了關鍵性作用。在予熱段熱風的熱量幾乎沒有任何損失。
3、干燥段的設置與功能及角狀盒的排布
    5HSH型干燥烘干機在干燥段采用兩種組合式干燥工藝，谷物的恒速干燥及部分減速干燥過程在順流段完成，混流段全程為減速干燥，這主要是考慮到谷物干燥降水過程中的特點，及充分利用順流及混流干燥工藝各自的優點和長處。
    實際谷物在干燥過程中降水率的高低，單位熱耗的大小，絕大部分取決于熱風溫度的高低，風溫越高、降水率越高、單位熱耗越低。對各種干燥工藝比較來看，即使采用較高的熱風溫度，又不至于使糧溫過高，而損傷糧食，順流干燥工藝恰好能滿足這種要求。尤其對低溫、高水分的谷物干燥效果尤為突出。這是因為順流干燥時，谷物與熱風沿同一方向運動，溫度低，濕度大的谷物首先與高溫熱空氣接觸，進行激烈的熱質交換，隨著谷物不停的運動，熱量很快被吸收，使熱空氣溫度降低，并以飽和載體被排出，而糧溫不會增加很快，因此順流干燥，熱風溫度一般情況最好高于120℃，烘干玉米商品糧時，最高熱風可采用180～200℃。
    低溫高水分的谷物，在干燥之初，所需要的熱量較大，所以在順流干燥段采用0. 032m2截面較大的角狀盒，進氣角狀盒雙排交錯排列，其目的是盡可能使谷物受熱集中又均勻。角狀盒雙排布置的另～個目的是加大了谷層受熱厚度，減小谷床深度，高溫熱風由壓力較高的風機送入。
    順流干燥第一級的谷層厚度相對要薄一些，這是由于干燥烘干機采用逆流予熱，被軟化的谷物進入干燥段時己基本達到表面水分蒸發的臨界狀態，在第一級順流干燥段內熱空氣很快會達到飽和狀態。如果谷層過厚，熱空氣在達到穿透谷層排放之前，已失去載濕能力。在之后每級順流干燥過程中的谷層厚度也一定要合理，否則，非但不能起到干燥作用，反而會使谷物濕化，增加干燥的單位熱耗。
    順流干燥段（一般情況下）采用三級，谷物經儲糧予熱段予熱及～、二級順流干燥后，對于高水分玉米商品糧，降水率可達6%—8%。這部分水分基本上是非結合水及谷物表層水分。進入第三級或最末級時，谷物以逐漸開始對內部結合水進行干燥，這時可完成降水率8%～9%左右，之后谷物的降水將全部進入減速干燥階段。
    在順流干燥段中，熱風溫度在谷層內會逐級增加，谷物的水分在逐級降低的同時，糧溫也逐級升高，這從干燥過程中的風溫曲線及糧溫曲線上可以明顯看到。隨著順流干燥級數的增加，糧粒內外水分梯度在逐級加大，每一級都為下一級干燥創造了有利條件。但是高溫順流過多，糧溫會很高，而谷物外層水分被蒸發后，若繼續高溫干燥，對糧質會有所損傷，所以谷物進入減速干燥階段后，應馬上進行緩蘇。
    谷物干燥降水難度最大應是在干燥后期，因為谷物水分越低，越是谷物內部的結合水，蒸發越困難，也就是干燥難度越大，而糧食谷物干燥降水的關鍵是發生在后期的減速干燥階段。從谷物質量角度看，谷物含水量愈低承受熱風溫度的能力愈高，或者說，谷物水分愈低，干燥時愈需要高溫熱風。僅就這一點．采用逆流干燥應該是很理想的，但它不能很好的保證烘后糧品質，而混流干燥工藝卻能很好的滿足這～要求。
    混流段谷層較薄采用的是O，013m2小截面角狀盒，進氣角狀盒頭兩級采用雙排密集形交錯排列，這是由于經過緩蘇換向后的谷物內外層溫度及水分近乎于平衡。進氣角狀盒采用雙排交錯排列，其目的是使谷物受熱集中、又均勻，加速谷物遷移到外層水分的排出。谷物此刻又形成了一定的水分梯度，之后各級混流干燥進氣角狀盒將采用單排密集形排列，用以增加谷物受熱頻率。角狀盒采用小截面、密集形排列，是使谷物在混流干燥過程中相互調向，改變位置，翻動的機會增多。這與谷物在晴天、強日光下，薄層鋪場，勤翻動自然晾曬的道理很相近，谷物每經過一級混流干燥都將重復～次上述過程。谷物在每一級混流干燥糧溫由高到低都發生一次變化，也就是造成溫度梯度的變化，每一溫度梯度的變化過程，也就是促使谷物水分梯度的變化過程，也就是使谷物水分由內向外擴散轉移增加能量的過程，谷物降水就是通過如此周而復始反復變化來完成的。
    混流段同樣采用多級，一般情況，原則上從結構上考慮一般是為順流級數的2倍，從干燥時間上考慮最好是與順流段干燥時間相等或略高一點。這是由于谷物需要干燥的接近55%～65%的水分雖然在順流段被蒸發，但剩余的近40%的水分屬于谷物內部的結合水分，它必須有一個擴散和轉移過程，所以干燥難度大，干燥時間將成倍增加。
混流段入口風溫一般應控制在80～100℃以下，這是因為谷物進入混流段后，糧溫仍較高，過高的熱風溫度會損傷糧質。在混流段谷物降水基本上是在恒溫排水階段，在頭一、二級風溫會略高于物料溫度，之后兩者的溫度差幾乎降為零，物料不再升溫，水分繼續向外擴散、轉移。在此段內谷物內外層的水分梯度則繼續增大，所以谷物在完成混流干燥后，進入冷卻段之前，仍必須進入一次緩蘇。
    角狀盒是順流干燥、混流干燥（或逆流干燥）乃至冷卻過程的關鍵性部件，在谷物干燥過程中起著相當重要的作用。進氣、排氣均由其完成，它的截面大小、排列的縱橫間距，對谷物降水、能耗、生產率、烘后品質有一定的影響。角狀盒過大或過小，這都不好，但這也是相對而言的。它的大小與干燥烘干機橫截面，谷層厚度，進風量等因素有關。研究起來很復雜，在干燥烘干機設計上不必過多的去考慮，因為我們可通過角狀盒的排布形式及縱橫間距的大小來減小或彌補這方面對干燥烘干機性能的影響，有一條可肯定，角狀盒的縱橫間距越小，對提高干燥烘干機的性能越有利。
    5HSH型干燥烘干機由于各工作段的作用不同，角狀盒的大小，排布的形式也不同。在予熱段要求谷物受熱均勻，所以采用的是小截面單排密集形排布形式。順流段谷層厚，要求進氣量大，采用的是大截面角狀盒。混流段谷層薄，不要求風量過大，采用小截面角狀盒。谷物受熱是否均勻，對干燥質量影響相當大，這就要求角狀盒排布間距越小越好。而要想使谷物流動暢通，角狀盒的排布間距又不能過小。為解決這一問題，在順流段及混流段頭兩級角狀盒均采用雙排叉錯排列。這樣不僅有效的減小了角狀盒的間距，使谷物受熱均勻又集中，同時也增加了谷物受熱帶的寬度。也就是說，與單排排布的角狀盒相比，谷物受熱的時間加長了，從風溫曲線及糧溫曲線上看，峰值部位比較平坦，有一個較長近乎水平的過渡段，曲線下降的斜率減小了。這對提高谷物的干燥效果大有好處。
    混流段的末級（末端）進氣角狀盒的數量相應減少，有意的減小了進風量，為后續谷物冷卻做好準備。
    角狀盒應根據所處的工作段的功能不同，其排布的形式、大小、間距有所不同，但無論是在任何工作段角狀盒應遵循如下原則：
    (1)在每一個工作段內，角狀盒與干燥烘干機內側間距以谷物順利流動，不堵塞為原則，其間距最好不大于0. 07～0. 08m，角狀盒與角狀盒的之間的間距通過雙排交錯布置，也基本保持這個范圍．
    (2)角狀盒斜面與水平之間的夾角應大于濕谷的休止角，以保證谷物沿角狀盒斜面流動順利、暢通。
    (3)排氣角狀盒排出的氣流速度（對玉米而言），不應大于5～6m/s或再小一點，否則排出氣流可能會將谷物帶走。
    (4)進氣角狀盒與排氣角狀盒的開孔率，也就是兩者的數量應該有一個差值，除保證排氣角狀盒有一定的排氣速度外，更主要的是保證干燥烘干機內有一定的壓力使谷物受熱均勻。
4冷卻段的形式及角狀盒排布
    冷卻段角狀盒采用小截面單排密集形排列，其每排的數量由上至下逐漸增多，而谷層厚度則逐
漸減薄。谷物在冷卻段內接觸的冷風量是逐漸增加的，冷卻形式采用逆流，處在高溫狀態的谷物首
先接觸的并不是溫度最低的冷風。這就形成先慢后快的冷卻速度。冷卻介質向上移動與向下流動的
谷物有一個充分的冷熱交換過程，谷物不是強行冷卻而是逐漸降溫的，確保了烘糧品質。
5  緩蘇段及排糧機構設置
    5HSH型干燥烘干機采用兩次緩蘇，第一次設在順流與混流干燥段之間，稱為緩蘇換向段。谷物經過順流干燥后，糧溫較高，外層水分基本得到蒸發。谷物進入緩蘇段后不再受熱，中心水分有充分的時間擴散到表面，糧粒之間和糧粒內外部之間的溫度和水分梯度得以均衡一致的轉化，糧粒內外溫度和水分趨于一致，谷物表皮變軟，毛細孔擴張，這樣不僅可改善谷物烘后品質，降低單位熱耗，節省能源，更為下步烘干奠定了良好的基礎。另外由于在緩蘇段內加設了換向結構，使干燥烘干機內中間糧粒換至兩側，兩側糧粒換至中間，進一步提高了降水的均勻性。
    在順流與混流干燥之間的緩蘇時間，一般情況下不應低于40～60min。
    同樣道理，在混流段與冷卻段之間又設一個緩蘇段，盡管在混流段熱風溫度有所降低，但糧溫卻不會降低，反而會略有升高。烘后的糧粒內外層水分梯度會變得很大，若立即冷卻，糧粒易產生裂紋，出機的糧粒仍存在內外層水分、溫度差，儲藏時會出現返潮結露現象。此刻的緩蘇時間最好不低于30min。
    兩次緩蘇均設在流程的過渡段，這就保證了谷物在整個干燥過程中是在比較溫和狀態下進行的，在上一個工作段過渡到下一個工作段谷物都有一個充分的緩解時間，對谷物整個干燥過程而言，這也是降低單位熱耗提高烘后品質的有效措施。
    排糧機構采用無級調速機械傳動四葉輪結構。從而確保了物料同速向下流動，即可以保證加熱烘干谷物時間相同，保證了物料干燥降水幅度的均勻一致，同時也容易操作及遠程自動化控制。
6結束語
    終上所述，本文之所采用組合式干燥工藝，其實就是充分利用了谷物干燥降水過程中的特點，針對谷物在干燥過程中不同階段所處的不同狀態，采用不同的干燥形式。5HSH型干燥烘干機在結構上，并沒有完全的遵守順流干燥及混流干燥工藝固有的結構模式，而是根據谷物從予熱、干燥到冷卻其狀態每時每刻都在變化，干燥烘干機的每一干燥段（或其它工作段）的結構也隨之變化。不同干燥工藝的組合形式、各工作段合理的設置、嚴格按谷物每階段降水規律確定的結構，正是本文所述5HSH型（組合式）糧食谷物干燥烘干機所獨有的特點，從而具各了比較完善的性能。
    然而，糧食谷物的干燥是一個受多種因素影響的復雜過程，干燥烘干機結構及性能的好與壞，固然很重要，但所采用的操作工藝，操作人員的熟練程度及素質也十分關鍵，它與干燥烘干機的結構及性能～樣，不容忽視。所以研制各種不同結構的干燥烘干機，研究探討新的組合谷物干燥工藝，提高操作人員的熟練程應及素質是目前發展糧食谷物干燥事業的必然趨勢。