连续性真空低温粮食烘干塔的研发及性能介绍

程长青

连续性真空低温粮食烘干塔的研发及性能介绍

程长青

在我国粮食产量创造自2004年起 “十一连增”的新纪录时，粮食产量已站稳了6 000亿kg的新台阶；但是干燥不及时而导致的“丰产不丰收”现象还时有发生，每年因霉烂而损失的粮食高达数百亿kg！在东北三省、内蒙古等北方地区，当玉米收获时已经进入严寒的冬季，不利于晾晒粮食；南方的双季稻、多季稻的收割季节是梅雨季节，连阴天气容易造成水稻发芽霉变。因此，粮食干燥机械化在某种程度上比田间作业机械化更为重要，它是谷物丰产、丰收的重要保障。我国粮食干燥的传统方式是道路及地面晾晒，增加了粮食杂质，降低了粮食品质，带来了交通隐患；而谷物机械化干燥对于提升粮食品质的作用有目共睹。伴随着农村改革的脚步，农业生产经营组织模式正在发生深刻变化，突出表现在大型农场、家庭农场、农机合作社、农机大户、农业种植大户（专业户）等新型农业经营主体的迅速崛起，改变了农业种植和经营模式，粮食集中、快速烘干问题比以往任何时候都更加迫切，由此也拉动了烘干设备市场的快速膨胀。

在上世纪5O年代初，我国从原苏联引进了粮食系列烘干机、烘干塔(房)，进行了烘干塔的国产化设计与制造，虽然形式很多，但基本结构大体相同。烘干塔均采用高温强风烘干，干燥工艺流程为顺流、逆流及顺逆流的热风进行粮食烘干。其存在烘干设备体积大，换热器塔外换热风，热风一次性使用、余热得不到利用、热能利用率低、能耗损失大，热风功耗大等问题。烘干时间长，烘干温度不易控制，干燥后粮食破碎、焦糊粒和裂纹严重，品质差，造成流通环节损失增加。粮食的干燥需要保持其原有的色、香、味、形及营养成分，消除粮食传统干燥过程中溶质失散、表面硬化、品质下降等问题。

1 真空低温粮食干燥的原理

针对这种情况，人们采用了粮食真空烘干技术，在低压的真空状态下给粮食低温干燥，解决了热风温度高、粮食烘干后品质差的问题。洛阳市远弘真空干燥设备研发中心研制的连续性真空低温粮食烘干塔能够达到优质、节能、环保的三控目标，为粮食的低成本高质量干燥提供一种全新的解决方案，具有很强的市场竞争力。连续性真空低温粮食烘干塔是通过抽去烘干塔内部空气达到预定真空度后，去除烘干塔内粮食水分的设备。干燥作业时候，烘干塔内处于真空状态，粮食内水分在负压状态下溶点、沸点都随着真空度的提高而降低，真空导热、散热装置高效能供热，同时辅以冷凝器、真空机组抽湿降低水汽含量，使得粮食内水获得足够的动能脱离粮食。

粮食收获后的水质量分数为18%～35%，商品粮的规定水质量分数要求为12%～14.5%。粮食种子由种皮、胚乳、胚组成，种皮由角质层构成，水分不易从种皮散出，只能够从种子胚的位置散出。

（1）高温热风高压烘干，粮食粒周围是高压状态，粮食内的水分来不及由粮食种子胚位置散出，就在粮食粒内部膨胀，造成粮食种皮的裂纹、粮食粒的破碎，所以烘干就会需要很长时间。粮食在正常气压、环境温度28～30℃状态下干燥时，汽化速度为0.6 m/min。

（2）真空低温烘干，粮食粒的周围是真空负压状态，粮食内的水分很容易由粮食种子胚位置散出，不会造成粮食种皮的裂纹、粮食粒的破碎，烘干速度就很快了。粮食在真空低压、真空温度28～30℃状态下干燥时，汽化速度为6～9 m/min。

水在正常气压压力状态下，98～100℃就开始沸腾，真空塔塔内的真空度为-95～-98 Pa，粮食中的水分的蒸发沸点是20～40℃左右。真空塔内的空气阻力小，水的汽化速度就快，真空度越高，粮食中水分的汽化速度就越快，粮食低温干燥速度就更快。

由于在真空负压的条件下，水的汽化温度一般降至20～40℃左右，使粮食在低温的状态下得到快速脱水干燥，连续性真空低温粮食烘干塔保证了粮食原有的成分和营养物质不被破坏，经处理后的粮食还可保持原来的色泽。在真空干燥过程中，烘干塔干燥仓内的压力始终低于大气压力，气体分子数少，密度低，含氧量低，因而可以减少粮食染菌的机会或者抑制某些细菌的生长。

2 连续性真空低温粮食烘干塔的设备组成

（1）输送清理系统：主要包括皮带输送机、斗式提升机、圆筒清理筛、磁选器、进出料装置、溜管等。输送过程中要清除玉米中的粉屑、粉尘、棉麻编织物、铁磁性物质等杂物，避免进入真空烘干塔的干燥仓内。

（2）控制系统：由控制柜、控制仪表、测量仪表、调节仪表、安全报警装置、PLC可编程控制器、触摸屏显示器、在线测水分传感器、温度传感器，以及各种开关电路组成，有效地监测、控制粮食干燥工艺过程的操作和保证烘干质量。

（3）真空干燥系统：由真空预热仓、真空干燥仓、真空冷却仓、真空卸料阀门、真空排气装置、真空机组、真空冷凝器、真空导热散热装置、管道、真空仪表等组成。由于真空干燥塔内粮食温度的可控性、一致性不受加热介质温度影响，只受真空度决定，整体要求抽气能力和压力稳定、性能良好，降低汽化蒸发温度主要靠提高系统真空度来实现。

（4）正在研发的在线水分测试排粮自动化技术装置：因为湿粮、潮粮的所含水分不同，需要不同的烘干时间，所以设定粮食达到一定的烘干水分后，就可以自动控制排粮，减少能耗，提高玉米烘干品质。

3 连续性真空低温粮食烘干塔的烘干流程

连续性真空低温粮食烘干塔的烘干流程是：首先要让热源装置锅炉开始工作，产生的热能经热管装置连接到真空粮食烘干塔内的真空导热散热装置、真空换热散热装置中，使烘干塔内部温度达到所需的温度；将所需要烘干的粮食通过真空卸料阀门进料口，依次传输到预热仓、干燥仓、冷却仓内，热能与湿粮食进行湿热交换，粮食颗粒内水分汽化的水汽经真空排气系统由导气管排出，导热管内的水汽经真空冷凝器冷凝后经真空机组排出；粮食通过预热、干燥、缓苏、干燥、缓苏、干燥、缓苏和冷却完成干燥过程，达到要求的含水量后，经过出料口排出烘干塔外。

采用真空低温烘干，有效提高导热散热效率，节省能源，缩短烘干时间，降低加工成本，低温烘干保证了粮食种子的植物活性不被破坏，不影响粮食种子的发芽率。

4 远弘“连续性真空低温粮食烘干塔”主要技术规格

以连续性真空低温玉米烘干塔为例： 处 理 量100～1 000 t/d；水质量分数降低幅度5～20百分点；干燥不均匀度≤1%；单位水量能耗＜3 800 kJ/kg；出塔玉米裂纹增加率≤5%；出塔玉米破碎增加率≤1%。

经真空低温烘干的玉米颗粒色泽、气味正常，无焦糊粒、爆花粒。

5 连续性真空低温粮食烘干塔与热风烘干塔性能比较及经济性分析

现在市场上热风粮食烘干塔烘干粮食的单位水量能耗5 800～7 500 kJ/kg，处理量100～1 000 t/d。包含附属配套设施如地基处理、锅炉、库房、粮食输运等，其售价在30～300万元。热风烘干粮食运营所需电费、煤炭费、工费等费用在40～80元/t。

连续性真空低温粮食烘干塔烘干粮食的单位水量能耗2 800～3 800 kJ/kg，处理量100～1 000 t/d。烘干塔内部换热，改热风锅炉为普通锅炉，锅炉投资减少一半，还可以去掉热风风机和热风筒的建设投资。包含附属配套设施如地基处理、锅炉、库房、粮食输运等设施，其售价可以定位在28～280万元。烘干粮食运营所需电费、煤炭费、人工等费用在18～38元/t。

按照东北一个玉米烘干季，干燥加工300 t/d玉米计算：

（1）直接利益：节约运营成本15～20元/t，每天就是5 000元，一个月15万元，一个烘干季4个月可以节省60万元。

（2）间接利益：低温干燥的玉米品质好，多种营养被保全，所以不是只能做饲料，还可以做淀粉、食品等；可以多卖20～50元/t，每天就是1万元,一个月30万元,一个烘干季4个月可以多收入120万元。

6 结束语

远弘“连续性真空低温粮食烘干塔”克服现有市场上的连续性真空低温烘干存在的不足，对设备和工艺流程进行了优化，增大了真空烘干塔干燥仓的有效容积，保证了粮食在干燥塔内能够预热、连续进出料及均匀排粮。同时，通过与热风烘干塔的对比，发现连续性真空低温粮食烘干塔节能明显，经济性突出，一个烘干季可节省60～120万元，值得大力推广。

作者信息：洛阳市远弘真空干燥设备研发中心，471003，河南