科创中国

背景：山东省谷物多采用晾晒贮存，受气候影响，造成粮食霉变、发芽等损失为10-15%。针对黄淮海地区小麦及稻谷农艺要求和自然气候特点，开发出稻麦兼顾的5HXSJ-15低温循环谷物干燥机。该成果于2015年完成并推广试用；获山东省机械工业科技进步奖二等奖；经山东省农业机械管理局鉴定为国内领先水平；授权实用新型2项，发表论文4篇。
成果的主要技术特点、性能指标参数等：5HXSJ-15低温循环谷物干燥机核心技术点为设计了一次循环、多次干燥的干燥塔结构，采用薄层混流干燥技术，提高干燥效率与烘干品质。具体表现在以下几个方面：(1) 薄层混流组合干燥技术。5HXSJ-15低温循环谷物干燥机的干燥层采用多粮道结构，内部多层变径角盒错位分布，根据热力学和流体学原理，结合ANSYS和EDEM计算机仿真分析技术，对变径角盒等关键部件的结构进行优化，获得最佳干燥层厚度参数、变径角盒结构及其交错分布规律。所设计的混流式干燥段，依靠角盒在干燥段输送热风，同时提供顺流和逆流热风，从而增大谷物与热风接触面积，使谷物受热更加均匀，有效降低谷物的含水率。(2) 自动控制技术。通过对干燥塔引风机、拨粮轮驱动电机、输粮绞龙驱动电机、斗式提升机电机、智能切换执行电机等的自动调速控制、实现设备的自动控制和运行。采用自动化监控技术，干燥塔内配备在线水分检测仪，热风炉及干燥塔配备温度传感器，根据实时监测热风温度、水分含量等数据，通过液晶屏操作界面，实时显示和控制系统运行参数，实现设备的智能化，解决干燥机智能化程度低的问题，防止高温长期干燥出现的爆腰、裂纹、糊化等现象。(3) 生物质热风炉供热技术。生物质热风炉采用燃料隔离技术，喂料器旋转时既能满足喂料，同时料仓物料与炉膛永远处于隔离状态，杜绝烟火蔓延出炉膛引料仓失火的问题，安全可靠。喂料器、与炉膛风机均采用调频电机提供动力，喂料速度、炉膛风机转速可由电控柜控制面板随工况实时调节，实现干燥用热风按量供应。引风除尘系统采用沙克龙过滤除尘结构，可过滤烟气中的灰尘等残余杂质，杂质落入底部水槽内，杜绝二次污染，确保烟筒排除的废弃环保无污染。(4) 一次循环，多级干燥。本设备针对黄淮海地区以干燥小麦为主的特点，在分析小麦后熟期长、稳定性好、外表较松软、毛细孔大、水分容易蒸发、后熟期降水较快和小麦导热性强的特点基础上，开展冬小麦薄层干燥理论研究，摒弃大缓苏比的稻谷干燥方式，实现缓苏段、干燥段的最佳比例设计，实现一次循环多次干燥，提高循环周期的干燥能力，降低谷物破碎率，提高干燥效率与品质。5HXSJ-15低温循环谷物干燥机技术参数：处理量（小麦、稻谷）:1000～16000kg/批加热型式:生物质热风炉间接加热使用燃料:秸秆、稻壳等农业有机废弃物使用电压:380V/50Hz 单位耗能（小麦）≤7400kg/kg(H2O)干燥能力≥*** t·%/h干燥不均度:≤1%破碎率增加值（小麦）:≤***%满负荷入谷时间:约65分钟满负荷出谷时间:约70分钟安全装置：满量报警，过负荷保护装置；温度传感器；控制保险丝；压力传感器；料位传感器；热风停供报警。
创新性:(1) 控制创新：自动化程度高，配套在线水分检测仪、温度传感器等检测设备，实现湿度监测、信息采集，安全可靠，确保谷物干燥工艺参数的控制，提高干燥后的谷物品质，同时减少劳动力需求，降低人工成本。(2) 结构创新：采用新型多粮道、多变截面角盒结构，结合混流式干燥工艺，实现干燥循环过程中无残留死角，烘干均匀、易清扫，有效降低谷物爆腰率，提升谷物品质。扩展能力强，配合锁扣快装，可通过增加储粮段、烘干段，实现产品的系列化，也可通过多台并联扩大生产能力，形成粮食干燥中心。(3) 节能环保创新：研发了节能环保，可匹配低温干燥设备的生物质热风炉，采用可再生生物质燃料，提高秸秆等废弃物利用率，降低燃烧后污染物的排放，符合国家绿色环保的发展战略。
先进性：我国的谷物干燥设备始于上世纪50年代。50年代初引进了前苏联的高温干燥机并应用于生产，后参照该机型结构和原理自行设计了大型高温干燥塔，逐步应用在北方的谷物系统。60-70年代各地自行设计了多种中、小型谷物干燥机，由定点干燥厂生产，逐步推广到全国。70-80年代又自行设计了几种大、中型谷物干燥机，在谷物系统及国营农场中推广使用。国内的同类产品多模仿国外产品，缺少干燥基础理论研究，缺乏针对国内实际需求的研发，实际推广应用方面较弱。(1) 与国内已有同类先进技术对比国内干燥机的自动化控制程度较低，配备在线水分测试装置、在线温度传感装置、应急监控装置及计算机模拟控制装置等温度、电气控制技术的还非常少，且工作不可靠，使得通过干燥机干燥后粮食的水分、温度的控制不够准确，影响干燥质量。同时，部分生产厂家不具备相应的技术和生产条件，作坊式生产，使得干燥机的制造工艺水平较低，从而导致干燥机使用寿命低、可靠性差，难以保证干燥质量。与国内同类产品相比，本项目5HXSJ-15低温循环谷物干燥机充分考虑本省谷物干燥参数，重新计算设备小时去水量、干燥强度和湿粮生产率，避免了干燥机主机简单照搬转入生产的问题。多层角盒错位分布，混流式干燥，相比较传统横流式低温干燥机干燥更加均匀高效。自动化方面，本项目设备应用了包括在线水分测试、在线温度传感、应急监控系统等检测监控装置、计算机模拟控制及计算机管理技术，可实现精准控制谷物烘干水分和烘干温度，大大提升烘干效果。本成果完全按照相关标准设计制造，工艺水平安全可靠，安装调试方便快捷。5HXSJ-15低温循环谷物干燥机经机械工业农业机械产品质量检测中心（济南）检测：各项指标符合行业标准要求，经山东省农业机械管理局鉴定为国内领先水平。(2) 与国外已有同类先进技术对比国外烘干设备情况，美国谷物干燥机在全国应用比较普遍，主要的机型有中、小型低温干燥仓及大、中型高温干燥机，这些机器以干燥玉米和小麦为主要对象，以柴油（煤油）和液化石油气为热源，采用直接加热干燥。设备中一般具有：料位控制、风温控制及出粮水分控制系统。太阳能干燥机在美国开始应用，但由于设备投资大和占地面积大等原因，目前应用不多。日本谷物干燥设备是从二次大战后发展起来的，主要发展适于干燥水稻的中、小型设备。机型有小型固定床式谷物干燥机，中、小型循环式谷物干燥机及大型谷物干燥机等。采用的热源是柴油和煤油，少量采用稻壳为燃料。在个干燥设备中大都装有较完善的自动控制系统，比较重视干燥质量。与国外烘干设备相比，本项目产品在热源上采用可再生生物质燃料，研发满足供热需求的生物质热风炉，更加符合国内节能环保的发展趋势，解决大量秸秆等废弃物的回收再利用问题，降低污染物排放。在自动化控制方面，本成果技术也达到国外同等水平。
盈利性：根据山东省农业机械管理局提交省委、省政府的“关于我省粮食干燥与储存问题的对策建议”中的数据显示：我省小麦机械化干燥成本为***元/公斤，通过本项目的研究开发可在此基础上低温机械化干燥成本降低10%-15%，山东省小麦产量约2200万吨，以机械化干燥率50%计算，全省推广后将产生***亿元的经济效益；在山东省推广后，谷物的损失率由10%-15%下降为5%，节约小麦110-220万吨，年将产生15-30亿元的经济效益。