近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展、國家農(nóng)機購置補貼政策的實施，丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機械化已成為一個亟需解決的難題。在這種背景下，為解決西南丘陵山區(qū)油菜籽的烘干問題，我廠研制了一種可以柴草等廢棄物為燃料，適用于丘陵山區(qū)油菜籽烘干的可移動式三筒烘干機。

　　1 三筒烘干機總體結(jié)構(gòu)和工作原理

　　1.1 三筒烘干機總體結(jié)構(gòu)

　　生物質(zhì)燃料移動式三筒烘干機結(jié)構(gòu)簡圖如圖l所示。三筒烘干機主要由機架、燃燒爐、氣流輸送裝置、轉(zhuǎn)筒烘干倉和快速冷卻裝置等組成。其主要技術(shù)參數(shù)為：

　　送風(fēng)風(fēng)機額定功率/kW:3

　　轉(zhuǎn)筒傳動電機功率/kW:1.5

　　轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速/r.min：20

　　油菜籽輸送方式：氣流輸送

　　烘干方式：連續(xù)烘干/批量循環(huán)烘干

　　連續(xù)烘干生產(chǎn)率/kgh-l:3 500

　　批量循環(huán)烘干生產(chǎn)率/kg.h：1 000

　　燃料：秸稈、柴草、煤等

　　外形尺寸/mm:2 800 x1 200×l 300

　　整機質(zhì)量/t:l.1

　　1.2 三筒烘干機工作原理

　　柴草、果渣、秸稈等廢棄物燃料從燃燒爐的燃料喂人口處加入，在燃燒室內(nèi)燃燒。燃燒爐內(nèi)外壁之間安裝有熱交換器，冷空氣被加熱后送人上糧斗的底部。上糧斗內(nèi)的菜籽被熱風(fēng)氣流輸送裝置吹送至三筒烘干機倉內(nèi)，在吹送的過程中，熱風(fēng)對菜籽進行流化烘干。

　　三筒烘干機烘干倉為臥式回轉(zhuǎn)圓筒結(jié)構(gòu)，筒內(nèi)壁裝有按螺旋線排列婚軸向抄板。油菜籽進人烘干機后，在抄板帶動下，在一定高度處呈瀑布狀撒落下來，保證了與熱空氣充分接觸，實現(xiàn)了濕熱交換。

　　三筒烘干機烘干倉的尾部安裝有快速冷卻裝置，被加溫的菜籽在快速冷卻裝置中快速冷卻。在西南丘陵山區(qū)，通常情況下，高濕菜籽的含水率為24%，經(jīng)過1次烘干后，可降至l9%，短時間儲存以避雨季。也可將經(jīng)過一次烘干后的菜籽通過風(fēng)力吸糧裝置又加入上糧斗內(nèi)，再經(jīng)過2次烘干后，菜籽含水率可達到安全水分，可長時間儲存。

　　2 三筒烘干機結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

　　2.1 三筒烘干機烘干工藝要求

　　油菜籽呈細(xì)小球形顆粒，含有大量的脂肪(40%)和大量的蛋白質(zhì)(27%)。它的平均粒徑只有1. 27~2. 05 mm，孔隙細(xì)小，容易吸濕，應(yīng)將其含水率降至12%以下，才能安全貯藏。油菜籽烘干過程中，如果籽粒溫度過低，則降水緩慢;但如果溫度過高，又會造成油脂溢出，不利于烘干，還可能發(fā)生火災(zāi)。

　　因此，在用三筒烘干機烘干過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制熱風(fēng)溫度以及菜籽在轉(zhuǎn)筒中的停留時間。經(jīng)過三筒烘干機烘干的菜籽溫度比較高，應(yīng)對其立即進行冷卻，保證冷卻后的菜籽溫度較環(huán)境溫度不高于5℃。在冷卻的過程中，也會發(fā)生濕熱交換，進一步快速降低菜籽的含水率。本設(shè)計中油菜籽的烘干工藝，如表l所示。

　　2.2 三筒烘干機燃燒爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　換熱器安裝在燃燒爐上部，套筒式熱風(fēng)爐換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

　　Kl為空氣第一加熱層，K2為空氣第二加熱層，K3為空氣第三加熱層。Yl與K3之間為煙氣輻射一空氣對流逆流換熱，Y2與K2(逆流)及Y2與Kl(順流)之間為煙氣對流一空氣對流換熱。在K3夾層靠煙氣側(cè)及K2與Y2換熱筒體兩側(cè)均焊接有肋片，以此增加換熱面積。

　　三筒烘干機采用套筒式熱風(fēng)爐換熱器，冷空氣與高溫?zé)煔膺M行充分熱交換，提高了熱交換效率。經(jīng)過熱交換后的清潔空氣不含煙氣雜質(zhì)，不會對油菜籽產(chǎn)生污染。

　　2.3 三筒烘干機烘干倉的設(shè)計

　　選用220V的交流調(diào)速電機不僅可以筒化結(jié)構(gòu)，而且可以獲取較大的傳動比范圍，滿足不同物料的烘干特性。

　　轉(zhuǎn)筒內(nèi)抄板的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。理想的抄板設(shè)計應(yīng)使菜籽在轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動時有均勻的拋灑狀態(tài)，即當(dāng)抄板由水平位置轉(zhuǎn)至垂直位置(轉(zhuǎn)角6=900)時，抄板上的菜籽能滑落干凈。同時，抄板與轉(zhuǎn)筒端面應(yīng)保持一定的夾角，以推動菜籽不斷向轉(zhuǎn)筒出料口處運動。

　　轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)速度也是三筒烘干機的重要參數(shù)之一。若轉(zhuǎn)速太慢，菜籽會滯留在轉(zhuǎn)筒的一邊;若轄速太快，在離心力作用下，菜籽會貼著轉(zhuǎn)筒壁的另一邊。

　　根據(jù)參考文獻[3]的理論分析，本設(shè)計中抄板及轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速的參數(shù)為：a =lloo，BC= 2AB=0.6m，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速20r/min，抄板與轉(zhuǎn)筒端面間的夾角為3.50。

　　轉(zhuǎn)筒在轉(zhuǎn)動時，抄板與轉(zhuǎn)筒端面間的夾角使菜籽在轉(zhuǎn)筒軸向有一分速度，從而不斷向出料口方向運動。初選轉(zhuǎn)筒贏徑為0. 8m，油菜籽在轉(zhuǎn)筒中行走2min，則轉(zhuǎn)筒的長度應(yīng)為2 x0.8 x24×sin3.50 =2.318m。這里取轉(zhuǎn)筒長度為2. 3m。

　　轉(zhuǎn)筒的容積為1.16d，油菜籽的容重為750kg/II13，菜籽的容積占轉(zhuǎn)筒容積的200/0，當(dāng)菜籽轉(zhuǎn)到如圖5中的極限區(qū)域曰時，轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動扭矩最大。由菜籽質(zhì)量引起的扭矩，即 r=750 kg/ri3×1.16 1113×20%× 9.8m/s2 x0.35m =596.82N.m考慮到摩擦損失及轉(zhuǎn)筒自重引起的轉(zhuǎn)矩，電機的額定功率取為1.5kW。

　　3 三筒烘干機機組的試驗與分析

　　3.1 試驗條件及方法

　　烘干試驗的油菜籽品種為甘藍型，烘前平均含水率為24%。大氣溫度為18—24℃，烘干機熱風(fēng)溫度保持在100℃，烘干菜籽溫度為75℃，燃料為柴草等農(nóng)村廢棄物。

　　烘干方式為批量循環(huán)烘干，取同一收獲地的油菜籽，分3個批次，每批次2000kg，進行烘干作業(yè)。每批次進行3個烘干過程。對每一批次，第1循環(huán)菜籽在三筒烘干機中烘干時間為2min，菜籽在冷卻裝置冷卻時間為40min;然后將菜籽放出在料耳內(nèi)，通過風(fēng)力吸糧裝置，將其送入三筒烘干機喂料斗，開始進行第2個烘干過程。第2個烘干過程的烘干時間及要求與第1烘干過程相同。在第3個烘干過程中，菜籽在轉(zhuǎn)筒中烘干時間仍為2min，但菜籽在冷卻裝置冷卻時間為30min。

　　三筒烘干機烘干時，通過電腦水分測定儀對轉(zhuǎn)筒入口及出口處油菜籽的含水率進行測定。

　　3.2試驗結(jié)果及分析

　　3個批次是在相同條件及工作方式下進行的，為減小人為誤差，將每個批次的第1循環(huán)的含水率數(shù)據(jù)相加求平均，得出油菜籽在第1循環(huán)的含水率數(shù)據(jù)。

　　第二三循環(huán)的實驗數(shù)據(jù)采用相同的方法求得。經(jīng)初步處理后，油菜籽烘干試驗數(shù)據(jù)如表2所示。表2油菜籽烘干試驗數(shù)據(jù)表從表2可以看出，高濕油菜籽經(jīng)過一個烘干流程降低水分5,7%，可達到l9c/o，可以短時間儲存，以避雨季霉?fàn)€。

　　若再將冷卻后的油菜進行第2循環(huán)烘干，可使油菜的含水率降至15. 3qo，可以儲存1個月不霉?fàn)€。若再進行第3循環(huán)烘干，可使油菜的含水率降至12%以下，達到安全水分，可以安全儲存6個月。

　　3.3 三筒烘干機經(jīng)濟效益分析

　　三筒烘干機機組可正常使用6年，每臺價格8 000元，每年平均折舊費為1 333元。如果每季可進行油菜籽烘干作業(yè)15天，每天按10h工作時間計箅，則每小時折舊費為8. 89元。

　　三筒烘干機烘干作業(yè)時，每小時需木柴8. 6kg，每千克木柴按0.5元錢計算，每小時需4.3元。

　　每小時耗電3kW.h，每千瓦時電按照0.8元計算，每小時成本費2.4元。

　　機組正常工作時需1個機手，每天勞務(wù)費120元，每天工作lOh，每小時12元。

　　因此，三筒烘干機烘干油菜時，每小時成本費用合計27.6元。正常作業(yè)時，如果采用連續(xù)烘干方式，只進行第1個循環(huán)，去除油菜籽表面水分，則生產(chǎn)率可以達到3500kg/h，此時的烘干成本為0.008元/kg。

　　若采用批量循環(huán)烘干方式，對每批油菜進行3個循環(huán)烘干過程，生產(chǎn)率為1000kg/h，此時的烘干成本為0. 276元/kg。

　　4結(jié)語

　　1)所設(shè)計的三筒烘干機若采用連續(xù)烘干方式，只去除菜籽表水，烘干成本僅為0. 008元/kg。這種生產(chǎn)方式非常適用于油菜收獲季節(jié)災(zāi)害天氣的烘干作業(yè)，避免油菜籽遇雨霉?fàn)€變質(zhì)。

　　2)若采用批量循環(huán)烘干方式，通過爭取國家對該烘干機的購置補貼，及將該烘干機用于其它糧食作物、藥材等的烘干，提高機器的使用率，可減少其在油菜籽烘干上的折舊費用，烘干成本為0.15元/kg。其可用于將油菜籽一次性烘干至安全水分的處理，大幅度減輕攤曬作業(yè)的勞動強度。

　　3)該三筒烘干機結(jié)構(gòu)筒單，以柴草、果渣等農(nóng)村廢棄物為燃料，靈活機動，非常適應(yīng)于西南丘陵山區(qū)油菜籽等物料的烘干;填補了西南丘陵山區(qū)油菜籽烘干機的空白，可解決油菜籽烘干問題，能有力地促進西南丘陵山區(qū)油菜全程機械化。

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