0、引言
    油菜是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的多用途作物，也是中國最重要的油料作物，長江流域是中國油菜生產(chǎn)四大產(chǎn)業(yè)帶之一，其產(chǎn)量占到全國的90%左右。據(jù)統(tǒng)計，目前中國油菜生產(chǎn)畝用工量12～14個，而發(fā)達(dá)國家僅需1個。這種差距嚴(yán)重影響到中國油菜的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及國際競爭力。而在油菜機械化及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程中，產(chǎn)后烘干是一個重要的環(huán)節(jié)；但長期以來，油菜的產(chǎn)地烘干并沒有引起足夠的重視，目前普遍采用的干燥方式是自然晾曬，完全依賴天氣。因收獲不及時或收獲后干燥不到位所造成的霉變損失極其嚴(yán)重，據(jù)2002年湖北省的統(tǒng)計，僅此損失超過總產(chǎn)量的30%，造成資源的巨大浪費。此外，由于自然晾曬后的油菜籽含水量偏高，不易保存，導(dǎo)致其商品價值大打折扣。
    目前上海三久公司等企業(yè)生產(chǎn)的低溫循環(huán)式干燥烘干機已在水稻干燥中得到普遍推廣和應(yīng)用：北方許多企業(yè)和科研單位研制的大型塔式干燥烘干機成功解決了東部地區(qū)玉米的干燥問題。由于油菜籽物料本身的特殊性（顆粒小、流動性好、易燃等特性）以及生產(chǎn)規(guī)模的局限性，將現(xiàn)有機型完全照搬用來干燥油菜籽是不可行的。此外，中國糧食干燥烘干機在南方及華北地區(qū)推廣不普遍的原因在于干燥烘干機用途單一，年使用期太短，運行成本較高，投入產(chǎn)出效益差。解決這些問題的一個有效方法是通過采用新的干燥工藝和新型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)糧食干燥烘干機的一機多用。如在長江流域，須研制出既適合水稻、又適合油菜及小麥等于燥的干燥烘干機：在東北地區(qū)，須研制出首先解決玉米的干燥，其次還可用于水稻、甚至油菜籽等干燥的干燥烘干機，富通新能源生產(chǎn)銷售木屑?xì)饬魇胶娓蓹C，木屑顆粒機等生物質(zhì)燃料成型烘干機械設(shè)備。
    目前利用薄層干燥實驗臺對油菜籽干燥工藝進(jìn)行研究。韓寶柱等認(rèn)為用干燥烘干機進(jìn)行油菜籽干燥時，溫度不宜太高，且不能進(jìn)行緩蘇處理。本機型采用了緩蘇換向結(jié)構(gòu)對油菜籽進(jìn)行干燥，且干燥風(fēng)溫最高達(dá)130℃。
1、系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)
1.1系統(tǒng)構(gòu)成
  該油菜籽干燥烘干機由混流式糧食干燥塔、熱風(fēng)爐、糧食循環(huán)攪龍、熱風(fēng)風(fēng)機、冷卻風(fēng)機和提升機等部件所組成，系統(tǒng)布置如圖1所示。該干燥烘干機有效容積約為30.3 1113，截面為1.5 mX 2.0m。干燥塔由儲糧段、干燥段、緩蘇換向段和冷卻段構(gòu)成。其自上而下共設(shè)有1個儲糧段，高度為1.5m;8個干燥段，高度為8.0 m;1個緩蘇換向段，高度為2m;3個冷卻段，高度為3m。每個干燥（冷卻）段內(nèi)有兩進(jìn)兩排共4排角狀盒，角狀盒截面積為0.0136m2。干燥風(fēng)機型號：4-72-No8C，30 kW．風(fēng)量為4 012～7 419m3/h，谷物流速為10 t/h。
1.2工作原理
    干燥烘干機準(zhǔn)備作業(yè)時，干燥烘干機底座內(nèi)的排糧機構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)。首先由提升機將油菜籽（或其他物料）輸送到干燥塔內(nèi)，在塔內(nèi)裝滿物料后，熱風(fēng)機啟動，干燥過程開始。啟動位于干燥烘干機底座內(nèi)的排料機構(gòu)，被干燥的油菜籽依次經(jīng)過干燥·緩蘇·干燥．緩蘇．冷卻的作業(yè)流程，完成干燥作業(yè)。循環(huán)攪龍的目的主要是將塔內(nèi)未達(dá)到干燥要求（水分未達(dá)標(biāo)）的油菜籽輸送到提升機進(jìn)行二次干燥。
1.3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
  本項目是國家“十五”科技攻關(guān)項目“油菜生產(chǎn)機械化成套裝備研究”中的子項目“多功能油菜籽干燥烘干機的研究”。由于目前中國還缺少油菜籽干燥的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)干燥烘干機的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是參照《GB/T 16714-2007連續(xù)式糧食干燥烘干機》中的相關(guān)指標(biāo)給出，如表l所示。
2、結(jié)構(gòu)特點
2.1  角狀盒排列采用小盒小間距
    國內(nèi)外學(xué)者針對角狀盒的大小和布局對混流式糧食干燥烘干機性能的影響進(jìn)行了大量的研究，目前形成比較一致的結(jié)論是：對單一物料，隨著角狀盒橫截面積增大，生產(chǎn)率、水分蒸發(fā)量將明顯減少；反之，隨著角狀盒橫截面積減小，生產(chǎn)率、水分蒸發(fā)量將明顯增加�？梢�，采用較小的角狀盒有利于提高干燥烘干機的干燥強度．角狀盒的縱向和橫向間距加大，其生產(chǎn)率、水分蒸發(fā)量將明顯減少，且糧層阻力加大，系統(tǒng)所需電耗也隨之增加；角狀盒的縱向和橫向間距減少，其生產(chǎn)率、水分蒸發(fā)量將明顯增加，且糧層阻力減小，系統(tǒng)所需電耗也隨之減小，但能量消耗增加�？梢姡�根據(jù)干燥烘干機的用途不同，角狀盒大小和布局有一個合理的范圍．
    根據(jù)農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院多年來在糧食干燥中的實踐，利用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的混流式谷物干燥烘干機模擬軟件，對玉米、小麥等物料在干燥過程中角狀盒的大小和布局對干燥烘干機綜合性能的影響進(jìn)行了模擬研究，并結(jié)合對干燥烘干機多功能性的要求，確定了本干燥烘干機角狀盒的大小和布局如圖2所示．
2.2緩蘇換向結(jié)構(gòu)
    目前，混流式糧食干燥烘干機已成為國內(nèi)外糧食烘干行業(yè)的主流機型。眾所周知，在現(xiàn)有的混流式糧食干燥烘干機內(nèi)，自上而下均勻連續(xù)地排列著許多全五角型和半五角型的通風(fēng)道，保證了在烘干過程中對糧食的持續(xù)干燥，因此混流式糧食干燥烘干機具有干燥強度大、一次性降水幅度大及綜合性能好的優(yōu)點。在實際生產(chǎn)中，用戶出于經(jīng)濟(jì)效益方面的考慮在糧食烘干時一次降水幅度都超過8%，最高時甚至超過15%。這種快速干燥一方面導(dǎo)致糧食顆粒收縮較大，影響到糧食的色澤、外形，并使成品糧的水分不均勻度變大，容易導(dǎo)致儲存期間糧食變質(zhì)；另一方面，靠熱風(fēng)通道側(cè)的糧食顆粒由于在于燥過程中一直與高溫的鋼板相接觸，造成這些顆粒產(chǎn)生表面裂紋甚至當(dāng)熱風(fēng)溫度較高時產(chǎn)生焦糊。上述情況造成糧食烘干后的品質(zhì)下降，影響加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
    該干燥烘干機型很好地解決了上述問題．該機采用緩蘇換向結(jié)構(gòu)，不僅能保證烘干后糧食的品質(zhì)，而且還能簡化現(xiàn)有干燥烘干機的結(jié)構(gòu)，省去半五角型的通風(fēng)道，降低制造成本。緩蘇換向的實現(xiàn)過程如圖3所示。
    圖3為緩蘇換向段換向原理圖，該圖表示了糧食自上而下流經(jīng)緩蘇換向段時的換向過程。利用鋼板將干燥烘干機橫截面從左到右分為大小一致的4個矩形區(qū)域，分別用a、β、y、θ區(qū)表示，干燥烘干機中糧食的換向過程通過三次不同的換向過程實現(xiàn)，分別為一次換向區(qū)A-A、二次換向區(qū)B-B和三次換向區(qū)c-c。經(jīng)過一次換向后，位于a、β、y、θ區(qū)的糧食自左向右變動到β、a、θ和y區(qū)；二次換向只改變位于a和θ區(qū)的糧食位置，換向后自左向右糧食的位置變?yōu)閜. o、a和y；三次換向后最終糧食的位置變?yōu)?theta;p、y和a，實現(xiàn)了兩側(cè)糧食位置的互換。
2.3脈沖氣動排糧機構(gòu)
    為了找到適合油菜耔干燥的排糧機構(gòu)，通過試驗分別采用往復(fù)式排糧機構(gòu)和脈沖氣動捧糧機構(gòu)進(jìn)行比較篩選。
    在第一輪試驗時干燥烘干機采用了機械捧糧機構(gòu)——往復(fù)式排糧機構(gòu)，為了確保捧糧機構(gòu)既能暢通地捧科，又能精確控制捧料量，采用的排料間隙為3～5mm．但由于油菜籽原料含雜率普遍較高，清理設(shè)備無法清理干凈，易造成捧糧機構(gòu)堵塞、排料平面上各點捧料不均勻、局部流量偏大或偏小的現(xiàn)象比較突出，烘干質(zhì)量難以得到有效控制，
    為此，在第二輪試驗時調(diào)整了排料機構(gòu)，將往復(fù)式捧糧機構(gòu)改為脈沖氣動排糧機構(gòu)。圖4是脈沖氣動捧糧機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖．由圖可以看出，固定擋糧板3的牽引框架在氣缸7的牽引下該排糧機構(gòu)處于全閉的工作狀態(tài)。
   這種排糧機構(gòu)出料口可完全打開，捧糧量的調(diào)整可通過改變氣缸的開合時間實現(xiàn)，因而不需要通過調(diào)整出料口與排糧板間的間隙來改變排糧量，排糧間隙一般為2～3mm，保證牽引框架水平運動時不與分糧錐下端發(fā)生摩擦，可滿足不同粒徑物料的干燥需求．
2.4干燥段與緩蘇段比例快速調(diào)整結(jié)構(gòu)
    為了能夠同時適應(yīng)水稻的干燥，在本機型的設(shè)計過程中，將干燥段與緩蘇段設(shè)計成比例可快速調(diào)整結(jié)構(gòu)．
    為此，設(shè)計了寬度尺寸與干燥段進(jìn)風(fēng)口高度尺寸相同的鍍鋅板條．需進(jìn)行水稻干燥時按照干燥緩蘇比1：4的比例將干燥段熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)側(cè)的進(jìn)風(fēng)口封死，使原有的部分干燥段調(diào)整為緩蘇段．而在烘干油菜籽及其他作物時，可以將封板拿開，恢復(fù)原來的干燥段功能．
3、性能試驗結(jié)果與分析
3.1試驗原料、方法
    2007年5月，在湖北省荊門市沙洋縣的湖北日月油脂股份有限公司黃土坡分公司進(jìn)行了油菜籽干燥試驗；之后，經(jīng)過對干燥烘干機進(jìn)行局部調(diào)整后進(jìn)行了水稻的干燥試驗，兩次試驗期間，分別委托農(nóng)業(yè)部農(nóng)機鑒定總站對樣機烘干油菜籽和水稻的性能指標(biāo)進(jìn)行了全面檢測．
    油菜籽原料的初始水分為l1%～l3%；干燥時所采用的燃料為煤，熱風(fēng)溫度為110～130℃。
    由于試驗時間較晚，水稻原料的含水率僅為12%～14%，明顯偏低，正是干燥過程中能耗比較高的區(qū)段，干燥時采用的燃料為稻殼，熱風(fēng)溫度為50℃。
    按照GB/T 16714-1996‘連續(xù)式糧食干燥烘干機》規(guī)定進(jìn)行取樣；樣品處理；含水率、含雜率、破碎率的測定：干燥不均勻度的測定及稻谷爆腰率測量。
3.2試驗結(jié)果
    2007年5月和10月，農(nóng)業(yè)部農(nóng)機鑒定總站對SHYH油菜籽干燥烘干機烘干油菜耔和水稻的性能指標(biāo)進(jìn)行了全面檢測，試驗結(jié)果見表2．
3.3結(jié)果分析
    1)從表2的檢測結(jié)果可以看出，該機型既可以很好地進(jìn)行油菜籽的干燥，也可以成功地用于水稻的干燥，且能保證水稻干燥后的爆腰率低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的3%．該機型一機多用的效果明顯。
    2)由于采用了緩蘇換向工藝，在油菜籽的干燥中即使采用了較高的風(fēng)溫，其干燥不勻度仍然低于國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。且能耗指標(biāo)無論是干燥油菜籽，還是干燥水稻，均十分理想。
    3)雖然從干燥能力上來看，油菜籽的檢測值為設(shè)計值的97.6%，水稻的檢測值為設(shè)計值的90.32%。但考慮到兩種物料檢測期間的含水率均低于正常設(shè)計值，且水稻含水率接近安全水分，因此完全可以認(rèn)為整機干燥能力達(dá)到了設(shè)計值。
4、結(jié)論
    該新型混流式油菜籽干燥烘干機在用于油菜籽的干燥作業(yè)時，可采用較高的熱風(fēng)溫度（最高風(fēng)溫達(dá)130℃），干燥速度快且干燥能耗指標(biāo)先進(jìn)。
    同時，通過結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整，該機還能滿足水稻的干燥，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，避免了現(xiàn)有連續(xù)式干燥烘干機除了可烘干小麥、玉米及油菜籽外，無法烘干水稻的弊端，實現(xiàn)了一機多用的功能。