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中谷郑州科学研究 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院450053.doc (中谷郑州科学研究设计院 450053) 粮食生产是关系到国计民生的大事,我国是人口大国,也是产粮大国,在我国粮食主产区东北三省和内蒙古地区有70 %,80 %的粮食需要烘干后才能储存,国家对粮食干燥技术一直比较重视,在上世纪末和本世纪初的国家粮食储备库建设项目中都花巨资安排了烘干机专项工程,本文就笔者曾经使用过的几种比较典型的混流干燥机和顺逆流干燥机的配风工艺进行比较,以供选择烘干机型式和配风工艺时参考。 1 几种典型的粮食干燥工艺 图1 和图2 是两个典型的带余热回收的混流干燥机工艺。图3 是一个不带余热回收的顺逆流干燥机的工艺流程图。 在图1 中,采用一个热风机,对换热器采用正压鼓风工艺,热风机所鼓出的冷风经换热器加热后分成两路直接通入烘干机的两个干燥段,不设冷风机,通过吸风管道靠热风机从冷却段吸入冷风,冷风通过粮层一方面把粮食冷却,同时自身温度也升高,这部分进热风机的风是有一定温度的,同时热风机也从外界吸入部分自然风,自然风和回收的冷却段废气混合后一同经热风机进入换热器,这样进入换热器的风就比自然风温度高一些。热风通过干燥机后变成干燥废气,直接排入大气。 图2 所示工艺是在图1 所示工艺基础上做了改动,增加了余热回收的量,把热风机由1 台 改为2台,热风机?直接吸入自然风,经换热器加热后通入干燥机的下部烘干段,热风机?的吸风 口接下部烘干段和冷却段,这样热风机?全部回收干燥机下部烘干段的烘干废气,因热风机?的风量要大于热风机?,所以从冷却段进一些自然风来补充热风机?和?的风量差,自然风通过粮层把烘干后的粮食冷却,同时自身温度上升。热风机?排出的有一定温度的风经换热器加热后进入烘干机的上部干燥段,经过低温粮层后直接排入大气。 图3 是一个传统的典型顺逆流干燥机的工艺流程图,在该工艺中从换热器出来的高温热风首先进入一个热风室,设置3 台热风引风机从热风室往外吸热风,3 台风机所吸出的热风分别进入干燥机的顺流或逆流干燥单元,单独设置1 台冷却风机往烘干塔内吹入冷风。在该工艺中冷却段和干燥段的废气余热均不回收。 2 3 种干燥工艺的优缺点比较 2. 1 图1 所示工艺 2. 1. 1 优点 2. 1. 1. 1 采用了正压鼓风,热风机中吸入的是普通自然风,可使用普通4 - 72 系列风机,效率高;另外由于风机中吸入的是温度很低的自然风,在经过换热器温度提高后,热风的体积会增大,在获得同样热风风量的情况下,可以选择较小的风机型号,或者选择较小的电机功率。例如外界温度在- 20 ?,经换热器后热风温度为130 ?, 如果热风机的风量为30000 m3/ h ,那么经换热器后的热风风量则可达47780 m3/ h ,风量增加近60 % ,抵消由于冷风和热风的比重差所造成的风机动力差别,这样比直接用引风机从换热器后引热风可节约电力8 %以上。 2. 1. 1. 2 热风机兼具冷风机的作用,节省1 台风机,可减少装机容量10 %左右,还可以节省电力消耗10 %。 2. 1. 1. 3 由于冷却段回收部分废气,使进换热器的冷风温度比外界自然风温度高15,20 ?,这样又可以节约燃煤消耗10 %左右。 图1 所示工艺经在内蒙赤峰地区、辽宁省、吉林省长春市试用,使用情况非常良好,节电、 适用面较广。节煤效果明显,该工艺是粮食烘干中余热回收比较成功的工艺, 2. 1. 2 局限 2. 1. 2. 1 在气温很低的高寒地区使用时,由于气温过低,冷却段回收的废气热量提高整个热风机内的风温比较有限,这时热风机内的空气会达到湿度饱和,从冷却段回收的部分空气中所带的水分会在风机中结冰,这些冰附着到热风机的叶轮上,造成叶轮失去平衡,从而使整个系统无法运行,在黑龙江绥化地区使用时就出现这个问题。 2. 1. 2. 2 如果该工艺用到吨位较大的烘干系统时,则热风机的电机和风机型号会很大,风机启动时对电网冲击过大,并且有安装、运输困难等问题。 2. 1. 2. 3 由于风机出口的风压较高,这些风压作用到换热器的管子上,会造成换热器钢管振颤,使换热器无法正常工作。该工艺在用6 t 以下热风炉时没有发现这问题,我们在使用8,10 t 换热器时就出现过这问题,风机一开,换热器钢管就发出强烈的啸音并振动。 所以该工艺比较适合烘干机产量在300 t/ d 以下、使用地域在长春以南;由于混流烘干机干燥段较少,对热风温度差别要求不大,该工艺一般用于混流烘干机,也有用到顺逆流干燥机的情况,但这时各个干燥段的风温不能调整。 2. 2 图2 所示工艺 这个工艺回收了冷却段废气的全部热量和部分干燥段的废气热量,看起来是非常好的配风工艺,它可以进一步减少烘干过程中的燃煤消耗;但它对所干燥粮食的水分、大气的相对湿度及热风机?和热风机?的风量配合要求非常高,如果配合不好会造成在上层干燥段内废气达到湿度饱和,废气结露,把下部干燥段所蒸发的水分一部分留在上部干燥段的粮层内。所以该工艺在干燥物料水分不大,当地的空气相对湿度又较小,使用季节当地温差不是很大,工艺设计时能比较准确地计算出热风机?进风口的相对湿度及上部干燥段废气的温度时,适当配合热风机?和热风机?的风量应该是比较完美的工艺。 但粮食干燥是一个长时间的过程,有时可能达到4,5 个月,这期间大气的相对湿度可能变化较大,另外不同年份粮食的水分可能相差较大,特别是在我国东北地区,冬天气温很低,烘干机上部干燥段的废气温度可能很低,这时从下部干燥段回收的废气温度肯定比上部干燥段废气温度高,虽然回收回来的废气相对湿度可能比较小,但经过上部低温粮层后废气温度降低,相对湿度很快升高,有时会达到饱和。因此建议该工艺要慎重采用,特别是气温低的东北地区和空气湿度高的沿海地区。 笔者曾试用过此工艺,但效果不好,情况提供给大家参考:使用地点为黑龙江省佳木斯东部地区,干燥物料的品种为水稻, 物料降水幅度为23 %,14. 5 % ,热风机?的风量为75000 m3/ h ,热风机?的风量为60000 m3/ h ,烘干季节当地的气温大约- 25 ?。我们实际测定热风机?的进口风温为35 ?,相对湿度为25 %。我们又测量烘干段上部的废气温度最低只有5 ?, 高的达到15 ?, 平均按10 ?。经查表得10 ?时空气的饱和湿含量的7. 62g/ kg 干空气,35 ?、相对湿度为25 %时空气的湿含量为7. 39 g/ kg 干空气,又因为空气在35 ?时的比重约为1. 14 kg/ m3 , 所以热风机?的质量风量为85500 kg/ h ,那么在风机1 进口每小时风所带进的水分,也是空气中所含的水分与从下部干燥段和冷却段蒸发的水分85500 ×7. 39/ 1000 = 632kg/ h ,在 只是温度和湿度发生了变化,风所能带出烘干机的水分最经过上部干燥后热风的质量没有变化, 多为85500 ×7. 62/ 1000 = 651. 5 kg/ h 。经过以上计算很明显看出通过上部烘干段的热风 每小时最多只能带出19. 5 kg 粮食中的水分,几乎没有降水的能力,仅只是把上部烘干段的粮食做了加热,整个降水过程几乎全部在下部烘干段。后来我们拆除了从热风机?到烘干机的回收管道,让热风机?直接吸入自然风,烘干机的降水能力明显提高,基本达到了设计的干燥能力。 2. 3 图3 所示工艺 2. 3. 1 优点 2. 3. 1. 1 在3 台风机的吸风口配置可调节的冷风吸入口,通过配冷风的多少可以调整进入 可产生多种温度的热风,满足顺逆流干燥机不同干燥段的需要。不同干燥段的热风温度, 2. 3. 1. 2 通过选择不同的热风机,系统工艺设计比较灵活,每个干燥单元可以方便地控制热风的风量。 2. 3. 2 缺点 2. 3. 2. 1 没有余热回收,整个系统的单位降水热耗会比较高,也就是煤的消耗量会较大。 2. 3. 2. 2 由于采用的是引热风的工艺,若达到同样风量的热风,其风机的型号和电机都要大一些。 3 结论 通过以上分析,笔者认为: 3. 1 在设计粮食干燥工艺时,对换热器的进风能采用正压鼓风的,尽量采用正压鼓风。 3. 2 对冷却段废气的余热尽量回收利用,这样可节约燃煤和电力消耗,从而降低干燥成本。 3. 3 图2 所示工艺对干燥大豆、水稻等降水量较小的物料、使用地区气温较高、相对湿度较小时可以使用,但各项参数要配合适当。 3. 4 顺逆流干燥机在使用图3 所示的工艺时应逐步探索使用余热回收,以进一步降低干燥成本。