谷物干燥设备grain dryer

降低谷物籽粒含水量的机械和设备。干燥的目的是防止谷物变质，保障安全贮存和适应加工要求。用机械干燥谷物，速度快，质量好。
谷物干燥设备的工作原理是利用干燥介质促使谷物放出水气而进行干燥的。在常温通风干燥过程中，干燥介质是相对湿度较低的空气，以它通过谷物带走谷物表面部分的水分，达到干燥的目的。在热力对流干燥过程中，干燥介质（热空气）与谷物接触，以对流方式将热量传导给谷物，使其升温，水分汽化，然后将这部分水分带走。这时干燥介质起着载热体和载湿体的双重作用。在微波和远红外线干燥过程中，通过介质（电磁波）对谷物加热升温，使水分汽化，介质仅起载湿体作用。干燥介质在接触谷物时能带走水分的量，取决于谷物的含水率、介质的温度、流速、相对湿度及介质通过谷物时的方式。提高空气的温度，可以降低空气的相对湿度，以提高对谷物的干燥能力。加热气流的温度应根据作物籽粒的生物学特性(谷物种类、品种、原始含水率)、谷物的用途、干燥机的结构及干燥时间的长短而定。干燥种子时最高粮温一般为43℃；干燥磨面用的谷物，粮温不应超过60℃；干燥饲料粮最高粮温为88℃。气流温度随干燥工艺而异。根据不同的干燥原理，常用的谷物干燥设备有常温通风干燥仓、热力对流干燥机、远红外辐射干燥机和太阳能集热干燥仓等。其中应用最广的是热力对流干燥机。
热力对流干燥机 按气流温度的高低可分为低温慢速干燥机和高温快速干燥机；按干燥室内谷物的状态可分为固定床、移动床、流化床和喷动床等型式；按干燥室的结构可分为平床式、圆筒（仓）式、柱式、塔式、转筒式等类型；按作业方式可分为连续式、间歇式和循环式。
选用干燥机时应考虑谷物的物理特性(粒度、粒形、耐温性、对湿含量的敏感性、散落性)，要求谷物干燥后的含水率和质量，干燥批量的大小，气候条件，能源及各种经济因素等。
固定床谷物干燥机 谷物在干燥过程中处于静止状态进行分批干燥的干燥机。
堆放式简易谷物干燥机 一种固定床间歇式干燥机。主要用于烘干稻谷、小麦和玉米。其特点是结构简单，操作技术要求低，但干燥均匀性差，劳动强度较大。每平方米床面每小时约可使谷物水分减少0.7～0.75千克。能耗率为6 279焦耳/千克水。在干燥小批量不同品种时比较经济，并可避免混杂。
整机由烘床、风机及炉灶构成，烘床多为砖木结构，以编织的细竹篾垫作矩形床面，面积约为15～25平方米。在烘油菜籽等小粒种子时，可另加一层7～8孔/厘米²的塑料网、铁丝网或蚊帐布。常用气流温度为50～70℃，风量应根据粮层堆放厚度、谷物种类和谷物含水率而定，每平方米谷物至少在0.2米³/秒以上，粮层堆放高度一般为20～40厘米。
炉灶用砖砌成，以无烟煤块作燃料，如用烟煤或木柴、谷糠等，必须增加热交换器，以免污染谷物。
圆筒仓干燥机 各国使用较广的一种谷物干燥机。主要由加热器、风机、圆筒型干燥室及输送器等部分组成(图1)，属低温慢速干燥设备。加热器、风机和输送器采用移动式，以便一机多用。干燥室中央设有带孔镀锌铁皮制作的竖立通风管。管的锥形顶端可使进料均匀分布到圆仓的四周。在中央通风管内，设有限位阀，阀的位置可根据装粮的高度进行调节，以免干燥气流未经谷层而逸出。加热器加热的热风，由风机经带孔底座及中央通风管的小孔穿过仓内的谷物后，自仓顶及仓壁排出。仓壁由木条和带百叶窗孔的铝条组合而成。木条透气性好，可防止潮气凝结；铝条耐蚀性强，自洁能力好。由于仓壁采用标准构件，可根据需要改变圆仓尺寸及高度。最大仓径可达2.7米、仓高可达6.6米，每批处理的小麦最大量为27吨。根据干燥谷物水分的不同，每批干燥时间从几小时到24小时。卸粮口上方装有木制梯形状卸粮器，能减少卸粮时谷物对仓壁造成的侧压力，并使干燥后的谷物一层层均匀地由卸粮口排出。同时还能使靠近通风管的较干谷物和靠近仓壁的较湿谷物交替排出，改善谷物的干燥均匀性。

图1 圆筒仓干燥机

1.卸粮口； 2.梯状卸粮器； 3.谷物； 4.装粮料斗； 5.限位阀； 6.中央通风管； 7.测温计和取样器； 8.仓壁；9.风机； 10.加热器； 11.带孔底座

谷物干燥贮存仓 干燥和贮存谷物的兼用设备。主要用于玉米、小麦、稻谷的低温加热干燥，也能用作其他农产品的常温通风干燥。它由干燥仓、风机和加热器等组成。按结构型式分为垂直气流通风干燥仓和径向通风干燥仓两种。
垂直气流通风干燥仓由带小孔的透风地板承受谷物，干燥气流由地板下的通风道经过地板小孔向上穿过谷物层，吸收水分后，空气由仓顶排出。径向通风干燥仓由透风圆筒仓壁和中央通风管构成，干燥气流由仓底进风口进入中央通风管，再径向穿过谷层，吸收水分后，从圆筒仓壁排出。由于此谷物干燥仓就是贮存仓，不需倒仓，节省了费用。这种常温通风干燥仓结构简单，使用成本低，对谷物无污染。但干燥速度受空气的湿度影响较大。
移动床谷物干燥机 谷物在干燥过程中处于连续流动状态。它具有进料速度与干燥能力一致的输送和提升装置，连续不断地将湿谷装入，通过干燥后，将干谷卸出。
基本型式 根据干燥气流和谷物在干燥机内相对流动方向，可分为： ❶横流型干燥机。干燥气流垂直于谷物的流动方向通过谷层。这种干燥机靠近气流入口的谷层温度高、干得快、水分低，谷粒的温度很快接近进口气流温度。而在气流出口处的谷层温度较低、干得慢、水分高，所以干燥均匀度差，谷层的厚度不能太大。在干燥过程中或干燥后需将谷物搅拌均匀。横流型谷物干燥机的进气温度一般为80～100℃，风量为0.25～0.4米³/米²·分，谷层厚度一般为0.3～0.46米。横流型也用于连续流动式干燥机的冷却部分。
❷顺流型干燥机。干燥气流与谷物的流动方向一致。由于进口气流一开始就遇到冷谷物，温度降低很快。因此，采用148～260℃的高温进行干燥尚不致使谷温过高，使开始阶段就有较高的干燥速度。在干燥最后阶段，气流和谷物的温度几乎相等，即最干的谷物温度较低，有利于减少应力裂纹和爆腰现象。顺流型干燥机可以采用较厚的谷层。
❸逆流型干燥机。干燥气流与谷物的流动方向相反，干燥终了谷物的温度最高，为了不致使谷物过热，气流温度不能太高。当气流流向排气口时，空气已接近饱和状态，由于被刚进入干燥机的冷谷冷却，会产生冷凝现象。因此，谷物在进入干燥机的初始阶段，可能会增加含水率。这种干燥机的干燥效率较高，适合干燥高水分时不能经受高温快速干燥而低水分时耐温性较强的谷物，如小麦和玉米等。
❹双向气流型干燥机。其干燥热气流在干燥过程中交替换向，从而可提高干燥均匀性和热量的利用率，有横向左右交替和顺流、逆流交替两种类型。
循环式干燥贮存仓 其结构如图2。仓内有谷物循环输送系统、通风系统和搅拌系统。循环系统的扫仓螺旋输送器绕仓的中心线回转，将仓内谷物不断地从地板表面刮扫到卸粮口，再经排粮输送器、斗式升运器、胶带输送器送向分布器，将谷物均匀撒入仓内。
通风系统由风机、风管和多孔地板组成。干燥气流由风机、风管送入仓底，经多孔地板向上穿过谷层。为了进一步降低干燥仓内粮食的水分梯度，有些干燥仓设有1～5个搅拌用垂直螺旋，仓径为4～7米时，配有3个螺旋；12～15米时配5个螺旋。工作时，垂直螺旋一面自转，一面又围绕圆仓中心线公转，同时沿径向臂来回运动。搅拌器的作用是：❶进一步降低仓内谷物的垂直水分梯度，消除仓底谷物的过干层，因而在干燥玉米时可采用较高温度(70℃)的干燥气流，缩短干燥时间；
❷将压实的湿谷区分散开，增加通过谷物的风量，加速去水，提高干燥效率。当谷物的原始含水率为18～20%时，谷层厚度可达4米左右。装有搅拌螺旋的干燥贮存仓干燥效率高，通过深床谷物的热空气，全部达到饱和，不浪费热能。特别适合低温或自然通风，通过干、湿谷层的混合，还可以延长贮存期限。

图2 装有搅拌器的循环式干燥贮存仓

1.风机； 2.风管； 3.仓壁； 4.搅拌装置； 5.排气口；6.分布器； 7.胶带输送器； 8.斗式升运器； 9.仓顶；10.通风管； 11.排粮输送器； 12.扫仓螺旋输送器；13.穿孔地板

循环式圆筒分批干燥机 装有使谷物进入和排出干燥机的循环装置(图3)。进入干燥机的每批谷物通过干燥、冷却后从排粮口排出，由升运器、进料管再次送入干燥室干燥、冷却，周而复始，直至水分达到要求为止。循环式干燥机干燥谷物的均匀性，比固定床式分批干燥机高。

图3 循环式干燥机

柱式干燥机一种高温快速横流型连续流动式干燥机，结构如图4。立柱形干燥室的柱壁由两层编织或冲孔筛网或折流板组成，分上、下两段，上部为干燥段，下部为冷却段（烘稻谷时不用冷却段）。工作时，谷物靠自重在柱壁间下流，柱体底部装有卸粮轮，改变卸粮轮的转速可以控制物料在柱体内停留时间。在柱体内还装有谷物换向器，以改善柱体内外壁谷物干燥的均匀性。为了充分利用热能，还可将干燥段下部及冷却段全部废气重新回收到热风机的吸气口，废气回收量最多可达热风机进气量的2/3。柱式干燥机的优点是生产率高，干燥质量好，机械化程度高。但需要配置装卸设备，价格较昂贵。
塔式干燥机 与柱式干燥机的不同在于干燥室内装的是许多横向配置的角状管通气道（管道下方敞开）。谷物由干燥机顶部喂入烘干塔，靠自重向下流动，由风机送来的热气流分散进入各进气角管，从管底逸出进入谷物流动层加热谷物并汽化谷物水分，然后经排气角管由抽风机排出。向下流动的谷物从谷层进气角管和排气角管之间流过，接触加热气流获得干燥，进入干燥室下部的冷却段冷却，再由卸料装置卸出。

图4 柱式干燥机结构

转筒式干燥机属连续移动床型，根据加热方式及进风方向的不同，有多种结构型式。图5所示为中国常见机型之一，主要用来烘干水稻，也可用于干燥小麦、玉米、大豆、菜籽等。它的干燥室是直径1.2～1.7米，长5～15米的薄钢板圆筒，转速为15～25转/分。湿谷由转筒的一端加入，经过转筒内部时与通过筒内的热风加热的简壁有效地接触而被干燥。在筒体内设有抄板，能将谷粒提起并自由撒落。以便热风与谷粒充分接触。筒体与水平面倾斜3°～5°角，谷粒借圆筒的旋转和倾角流向排粮口。炉灶直接砌在筒体下部，烟道气先直接加热筒体外壁，然后由进粮端与粮食一起进入筒内，在筒内直接与粮食混合，使其升温、汽化，废气从排粮端排出。

图5 转筒式干燥机

滚筒的传动有三种形式，筒长3～4米的用中心轴传动，5～7米的用外齿圈或摩擦轮传动，8～15米的用摩擦轮传动。
流化床干燥机 在干燥过程中谷物呈流化状态的连续式干燥机。常用的流化床干燥机，具有一层倾斜带孔底板（流化板）(图6)，其倾斜度为3°～4°，主要用于干燥高水分谷物、向日葵及豆类。经过改进后的连续式流化床干燥机，流化板上配置若干带有密集小孔的区段，当速度为4～4.5米/秒的气流穿过此段小孔喷出时，形成喷区，使谷物呈翻滚状态向下流动，可加速干燥过程，提高干燥效率。

图6 流化床干燥机

流化床干燥机的特点是干燥速度快，受热均匀；设备容积小，容积干燥强度为60～130千克水/米³·小时，比塔式干燥机大2～3倍；传动部件少，工作可靠；烘后谷物清洁度高，可以干燥散落性较差和未经清理的高水分粮食。但籽粒在干燥室内的滞流时间较难控制；能耗较大，是一般塔式干燥机的1.5～2倍；热交换强度远高于湿交换强度，因此湿谷需反复几次循环(烘干—缓苏—冷却)才能完成干燥。在使用中应合理控制谷物喂入量，使风速控制在3～4米/秒以下，以保证干燥质量和经济性。
喷动床干燥机 在干燥过程中谷物呈喷动状态的循环式干燥机，其结构如图7。高温高速的干燥气流由进气管下方流向上方时，把地坑内的湿谷物吸入导粮管(直径200～300毫米)，使谷物在高速上升喷动过程中，表面水分大量汽化。当谷物与挡板相碰时，向下散落在四周的环形干燥室(直径一般为800 ～1000毫米)内进行缓苏（使全部谷粒水分和温度自动调整达到平衡的过程），如此反复循环直至谷物干燥到所要求的水分时，打开卸粮闸门，将谷物卸出。

图7 喷动床干燥机

谷物在导管内停留的时间一般只有几秒钟，由于干燥时间短，内部水分来不及向外扩散，故可利用高温气流进行热力杀虫，仍不致破坏谷物品质。但这种干燥机的能耗较大。
远红外辐射干燥机 利用远红外辐射元件通电后发出的远红外线照射谷物，使谷物升温，内部的水分不断地进行扩散和转移出来，达到脱水干燥的目的。
不同物质的分子吸收红外线的能力也不同。水能很好地吸收红外线而转变为热，使水分汽化。稻谷、小麦、玉米在远红外区亦有大量的吸收带。红外干燥的速率取决于辐射板的材料，辐射器的功率、密度及辐射时间。农用谷物干燥机常用的辐射板涂料为特种氧化铬、三氧化二铁和碳化硅。其中特种氧化铬在烘稻谷时降水效果最好，三氧化二铁干燥大麦的效果较好。远红外谷物干燥机的类型有滚筒式、传送带式和塔式。滚筒式远红外干燥机的辐射元件固定在不动的空心轴上，电源线由空心轴的中心引出，滚筒在空心轴上旋转，进入筒内的谷物由螺旋板向出口处推送。传送带式远红外干燥机的辐射元件装在箱式干燥室内各环行传送带的上方，谷物自上而下由传送带输送，最后从出口排出。塔式远红外干燥机的结构与热气流塔式干燥机类似，其内层装有许多角形辐射元件，外层为保温层，谷物自上而下通过各层元件，由底部排出。
远红外辐射干燥的热效率高(干燥小麦时热耗为2 930～3 767焦耳/千克水)，烘后谷物品质好、无污染，并有明显的杀菌效果。其结构简单紧凑，操作方便，机械化程度高，适用于薄层物料和种子的干燥。
太阳能干燥仓 用太阳能集热器加热空气进行谷物干燥的一种装置。集热器由盖板、吸热器和绝缘层组成。盖板采用透明的塑料薄膜、单层或双层玻璃，以提高热效率。吸热器可用波纹石棉板、波纹沥青板或镀锌薄板制作，其中镀锌薄板的吸热效率较高。永久性的集热器可装在仓房向南的房顶或朝南的侧壁上，也可环绕安装于圆仓南侧向阳的仓壁。它可以利用现有的屋顶和支承结构，把吸热构件和建筑物外壳结合起来，既可节省空间和费用，而且还能使建筑物隔热。吸热器与仓壁之间留有空气通道，吸热器吸收的太阳能将通道中的空气加热，由风机送入仓内的热风管道使谷物干燥。
结构简单的集热器在低温范围内热效率较高(可达50%)，所以多用于温升5～8℃的低温仓谷物干燥。用太阳能干燥谷物时，谷物的初始含水量以20～22%为宜。用太阳能补充加热比用常温干燥所需的风量要少10～15%。