連續式-微波節能糧食烘干機研究項目書
專欄:行業新聞
發布日期:2015-06-14
閱讀量:35
作者:三力士農機

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一、立項的背景與意義

1.1立項的背景

 我國是世界上最大的糧食生產和消費國,年總產糧食約5億噸。由于經濟和技術等方面的原因,除大型農場和經濟較發達的地區外,糧食干燥還大多依靠傳統的自然晾曬法,糧食干燥的機械化程度很低,收獲的糧食經常因得不到及時的干燥,而發生發芽、變質、霉爛,造成巨大的損失。據統計,我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運輸等過程中的損失高達15%,遠遠超過聯合國糧農組織規定的5%的標準。在這些損失中,每年因氣候潮濕,濕糧來不及曬干或未達到儲存安全水分造成霉變、發芽等損失的糧食高達5%,若按年產5億噸計算,每年將損失2500萬噸糧食。另外,隨著我國國民經濟的發展和人民生活水平的不斷提高,無論糧食對于食用還是深加工,對糧食的品質要求都越來越高。特別是在我國加入WTO以后,國外高品質的糧食將會使國內糧食市場受到嚴重沖擊,全球糧食市場也會提高對我國糧食干燥品質的要求。因此,在糧食干燥領域,要提高認識、更新觀念,從追求數量向提高質量轉變,科學合理地發展糧食干燥設備及控制技術,以確保干燥后糧食的品質滿足安全儲存、合理流通和后續加工的要求。

干燥就是以供熱的方式從物料中脫去水分的過程,是一個復雜的熱質交換過程。糧食干燥的對象是一個有生命的有機體,在不斷地進行著呼吸作用,水分含量是影響糧食呼吸作用強弱的最重要的因素,糧食干燥的目的在于降低糧食的水分,從而降低呼吸強度,利于安全儲藏,但是,如果干燥條件過于強烈,糧食中的一些酶將失活,蛋白質將變性,使糧食失去生余力,從而對糧食品質產生一定的影響。 

 

1.2立項的意義

目前,我國對糧食烘干機控制理論的研究與實踐尚處于起步階段,缺乏系統全面的研究,而在整個糧食干燥系統中自動控制是最薄弱的環節。在實際生產中,糧食烘干機的設計還依靠經驗方法進行,基本上以手動搽作為主,自動化程度低,因此生產的烘干機往往能耗大、效率低、故障率高,操作非常不方便,穩定性較差。特別是干燥過程中糧食本分的測定是靠人工取樣測定,然后再進行控制。由于測控過程僅靠人工控制,導致被干燥糧食的含水分波動范圍大,失控機會多,直接影響了糧食產量和品質的穩定性。 

     隨著現代干燥技術的發展,特別是隨著大型糧食烘干機的不斷研發和生產,大力研究與糧食烘干機配套的自動控制系統,將計算機技術、智能控制技術應用于糧食烘干機的設計、分析和干燥過程的控制,可以大大提高糧食烘干機的自動化水平。這對減少糧食損失,提高我國的糧食干燥技術水平,充分發揮糧食烘干機的生產能力,增強我國糧食品質在國際市場上的競爭力,具有十分重要的意義和廣闊的發展前景

二、國內外研究現狀與發展趨勢

2.1國內外研究現狀

我國糧食烘干機械的發展是從解放初期引進仿制日本、前蘇聯等國外的烘干機開始的。20世紀70年代后期,有關科研單位開始研制開發適合于我國國情的糧食烘干機,它們大多適用于大型農場生產使用。80年代后,我國農村經濟體制開始進行改革,研制的烘干機械大多向多用化、小型化方向發展。90年代以來,隨著農村改革的深入發展,農村經濟和農業生產力水平有了較快的提高,專業化、集約化的規模經營也有了新的發展,特別是大型糧庫、國有農墾系統的種子和糧食生產基地,逐步裝備起成套的糧食干燥設備,并與倉儲、加工等設施配套成龍,成為我國糧食烘干機械的主要應用代表。同時,也出現了四川省三臺烘干機械廠、遼寧省鐵嶺精工機械廠、黑龍江紅興隆機械廠等干燥設備的專業化生產廠家,以及中國農業工程研究設計院、四川省農機研究院、黑龍江省農機研究院等烘干機的研究部門。 

在糧食干燥過程的自動控制研究方面,同國外相比,我國雖然起步較晚,但經過一些大專院校及有關科研單位的不斷努力獲得了較大的發展。1993年到1997年,中國農業大學崇文教授先后發表數篇論文,詳細介紹了其關于糧食干燥過程模糊數學方法和模糊神經網絡控制方法的研究成果,包括糧食烘干機的模糊控制和模糊優化、干燥品質的模擬預測和基于神經網絡的逆流式谷物烘干機模型辨識等問題。1996年,吉林大學李俊明、殷永光等以干燥塔熱風溫度為依據,根據操作者的經驗制定了模糊控制規則,利用模糊控制實現了排糧電機的轉速調節,并針對干燥過程的大滯后問題,設計了自組織模糊控制器,開發了模糊控制系統。2002年,李長友教授試驗研究了稻谷干燥過程模糊控制問題,開發了稻谷循環烘干機自動控制專家系統。 

近年來,我國還在糧食干燥領域開展了一系列的國際合作。與美國、英國、日本、加拿大、法國等國家的科研機構、學校和烘干機生產廠家就有關糧食干燥技術和設備進行了廣泛的技術交流。部分院校、科研院所和生產廠家與國外建立了合作關系。國外烘干機也通過合資、合作的方式在國內生產制造,如鐵嶺的帥英烘干機、江蘇的三九烘干機、上海的金子烘干機等。 

 雖然我國的糧食烘干機械經過了近50年的不斷探索與發展,已經擁有50多家生產企業。但還存在數量少、技術含量低、成熟機型不多、產品種類少、耗能高、自動化水平低等問題。我國現有糧食烘干機械2萬多臺,每年機械干燥的糧食僅占全國總產量的1%左右,而世界發達國家機械烘干的糧食占總產量的95%左右。而且,我國的糧食烘干機械基本上采用手動控制,自動化程度不高,能耗大,經常造成堵糧、過火及干燥不均勻,嚴重影響我國糧食的品質,也給糧食儲藏帶來了困難。可見,我國糧食烘干機械的發展還遠遠不能適應于糧食生產發展需要。

2.2發展趨勢

2.2.1自動控制及微機應用將有較大發展。近十年年,我國對糧食烘干機的結構進行了大量的理論與實踐的研究,在干燥工藝上基本達到了國際水平。但我國在自動控制、微機應用等方面與國外的差距還較大,按照國家有關大型糧食烘干機項目的招標文件要求,糧食烘干機必須配備糧食水分的在線檢測系統。隨著該系統的普遍應用,整個干燥工藝的自動控制也就很容易實現,同時也必將使電器自動保護、自動超溫報警、故障報警及記憶、熱風風量的自動調節、糧食入機出機流量的自動控制等方面都會有進一步的完善、提高和發展,從而實現自動控制。 

 2.2.2廢氣余熱利用將有較大發展。在利用廢氣余熱方面,國外進行了很多探討,取得了一些效果,我國今后也會在這方面繼續深入進行研究,以利于節能和提高糧食的干燥品質。 

 2.2.3烘干機的適應性將得到重視。糧食烘干機的多適應性將進一步得到重視,主要是適應多種糧食作物干燥的需要,即適應降水幅度的需要。比如,在黑龍江省的機型要做到既能干燥高水分玉米,又能干燥水稻及其它作物。 

 2.2.4烘干機的制造質量將會提高。隨著計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)的廣泛應用,加之與模具化生產技術的結合,必定會推動糧食予燥機的制造質量迅速提高。 

 2.2.5烘干機操作與維修更加方便。隨著效能設計的廣泛應用和為用戶服務意識的大幅度提高,今后的糧食烘干機必然在操作上更容易,在維修上更方便。 

三、項目實施主要內容、技術關鍵與創新點、預期目標

3.1項目實施的主要內容

3.2技術關鍵

本項目研發的產品為流程式糧食烘干機,所謂流程式即為:谷物從一端進倉,通過倉道振動輸送平臺有序的前進,其前進速度可根據水份含量高低可控,最終向另一端流出時就達到了設定的烘干要求。

產品工作時,首先谷物通過提升到上層進料倉,谷物從進料倉均勻的流向上層倉道振動輸送平臺。平臺受拋浮式振動系統控制,谷物邊振動(谷物受振動后自身旋轉)邊向另一端有序的前進。當微波發出高頻震蕩與谷物水分子產生共振,水分子相互運動產生摩擦而發生熱量,谷物中水份受熱即產生膨脹,至水份向谷物外層擴散。風機吸收熱能,同時將谷物散發出的水份帶走。

受地理環境因素影響,谷物水份含量不一,產能也會不一,一般稻谷含水量約30%±,烘干時間約為40-50分鐘,每小時處理量約為1.5噸。本產品上層為高頻振動區,其谷物運行時間為10-15分鐘,可使谷物降低10%±水份。下層為低頻振動區,其谷物運行時間為15-20分鐘,可使谷物降低13%以下的水份。谷物最后進入卸料倉,谷物進入卸料倉為熱量和水份的散發期,散發時間為5-10分鐘,風機將散發出的熱量和水份帶走。谷物從卸料倉卸下時以達到設定的干燥要求并且谷物表層溫度只是略高于常溫。

 

3.3創新點

1、滅蟲害:微波干燥本身具有殺菌、殺蟲功效,其已經在其他領域成功應用;

2、無損傷:微波干燥谷物為低溫震蕩原理(工作時溫度約為:50℃±)相比于其他干燥原理更為理想,完全不損壞谷物機能,微波干燥的糧食可作為種子使用;

3、能耗低:通過反復試驗,1噸稻谷耗電50-70°,折合人民幣30-45元之間,相比其他烘干機節能一半以上。

4、不返潮:微波干燥是從物體內層向外散發水份,干燥后谷物不返潮;

5、高效率:無須預熱、即開即用。對需要干燥的谷物數量無限制。對需要干燥的谷物種類無限制。對于客戶需求無限制,產能可根據客戶需求制作;

6、無污染:微波干燥糧食無二次污染,無須燃燒加熱零污染排放。

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