韩长生，佟 童，姜 岩，许才花

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 佳木斯分院，黑龙江 佳木斯 154000)

0 引言

随着时代的快速发展，社会生产生活对于粮食的需求量持续提升，贮存质量对于粮食品质的保持和粮食价值发挥产生了巨大影响。在大批量粮食集中贮存的条件下，粮食烘干质量成为决定粮食贮存品质的关键因素，尤其在我国全面实现农业机械化的新形势下，粮食的快速集中收获对于谷物烘干机的工作能力提出了前所未有的新要求，促进了谷物烘干机向大型化、高效化、自动化方向发展。截至2020年底，我国的谷物烘干机保有量达到13.6万台，除传统的10～20 t中小型谷物烘干机外，黑龙江、吉林、山东、浙江、安徽、江苏等农业较发达地区针对中大型谷物烘干机加强了设备建设和技术引进，各地区在公务烘干作业的过程中也呈现出多样化特点。

1 谷物烘干机技术优势

粮食烘干是农业生产后期的重要工作，传统的农业生产中，通常采用自然晾晒的方式烘干粮食，随着农业产出的增加，对与粮食的烘干效率和烘干质量要求更高，农业生产的粮食烘干也向着机械化方向转型。现阶段，应用于粮食烘干的机械设备统一称作谷物烘干机，其能够用于水稻、黄豆、玉米、小麦等多种农作物的烘干。谷物烘干机对粮食的烘干包括多种技术方式，现阶段使用的谷物烘干机大多采用热量传递方式进行烘干，即利用某种加热技术对粮食进行持续增温，并将温度维持在适当水平，再通过气流循环流动或潮湿空气自然散发等方式，将谷物中排出的潮湿空气带离，使烘干机的内部始终维持较低湿度。随着谷物烘干机技术的不断升级，谷物的增温技术向多样化发展，包括热气对流、热传导、热辐射、微波等多种技术。

谷物烘干机的应用，有效优化了农业生产的条件。1)烘干机采用立体烘干技术，能够极大地缩小对于烘干场地的面积需求，使烘干过程更多利用高层空间。2)粮食的烘干品质得到了更好的保证，谷物烘干机能够自动监测粮食烘干过程的含水率变化，保证粮食烘干达到最佳含水率标准。3)谷物的烘干过程在密封环境中进行，能有效避免空气潮湿、阴雨等造成的烘干质量影响。4)烘干机烘干后的粮食能够实现更长时间的储存要求，并避免霉变造成的烘干损失。

2 谷物烘干机的种类及特征

现阶段，我国农业生产中应用的谷物烘干机主要以热气对流技术为主，这也是谷物烘干机的传统技术，随着谷物烘干机技术的发展很多新型的谷物烘干机得到应用和推广。

2.1 传统技术与机型

热气对流谷物烘干机是谷物烘干机的传统机型，其根据谷物与气流之间的运动方向差异，可将烘干机分为横流型、混流型、顺流型、逆流型及其他多种类型。

2.1.1 横流型

横流型谷物烘干机在我国应用很早，其利用筛孔式的结构进行烘干，由干燥段和冷却段两大部分组成。具有结构简单、建设成本低，使用过程技术要求低等优势。但不适用于大型烘干设备，一次性烘干过多粮食可能出现烘干的均匀性不足问题，同时也存在能耗偏高问题。现阶段，横流型谷物烘干机更多应用于小型的循环式烘干设备。

2.1.2 混流型

混流型谷物烘干机是现阶段我国应用最多的谷物烘干机，其采用角状盒式烘干结构，将角状盒交错排列从而形成塔状粮柱结构，根据粮柱数量的不同，可分为“单塔”和“多塔”(并联式)等形式(图1)。与横流型谷物烘干机相比，气流的流向与粮食运动方向呈多向混合关系，既有同向、反向气流，还包括垂直的其他角度的气流。混流型谷物烘干机对于粮食的适应能力强，烘干的均匀性更好，且安装过程类似于模块化堆叠，可适应不同粮食干燥量的需求，缺点是总体的控制技术和结构复杂，成本较高。

图1 混流型谷物烘干机

2.1.3 顺流型与逆流型

顺流型谷物烘干机现阶段也占据着一定的市场份额，其特点是气流的主体方向与粮食运动方向相同，能够对于湿度较大的粮食进行快速烘干。在顺流烘干机烘干粮食的过程中，干燥的热风首先与湿度和温度较低的粮食接触，并与粮食一同向下方运动，随着热风温度降低，气流中的湿度逐渐增加，粮食在水分快速蒸发的同时，在烘干完成，进入冷却段时的粮食温度相对较低。顺流型谷物烘干机多采用多级烘干的模式，能够有效利用热源热量实现快速降低粮食含水率，但整机存在能耗高、结构复杂的弊端。逆流型谷物烘干机在我国的应用较少，逆向气流更多用于热气对流的综合应用。

2.1.4 其他类型

除传统的横流型、混流型、顺流型机型外，农机企业还设计生产了顺逆流型、混逆流型、顺混流型等谷物烘干机。新型的烘干机能够对横流型、混流型、顺流型的技术特征进行整合，有利于在不增加热量消耗的前提下提高烘干质量，能够更好地保证粮食的谷物品质和含水率。

2.2 新技术与新机型

2.2.1 远红外谷物烘干机

随着谷物烘干机增温加热技术的研究和发展，远红外辐射产生的能量能够实现更均匀和快速的烘干效果。远红外谷物烘干机主要是利用波长在0.77～1 000 μm的电磁波进行烘干，远红外电磁波的波长介于无线电波和可见光之间，其特征是具有很强的热作用效果。通过以远红外电波的形式传递能量，能够使粮食谷物接受到大量的震动能量，并在粮食之间产生能量的快速传递。在远红外电磁波的作用下，粮食内部因为高频震动产生大量热量，且温度快速升高，使内部水分得到蒸发，脱水效果十分理想。

2.2.2 微波谷物烘干机

微波谷物烘干机主要是利用微波加热技术进行粮食烘干，其利用微波的辐射作用于粮食内部的水分子，由于水分子具有明显的极性特点，在受到微波作用是会产生快速的转动、振动与相互摩擦，在水分子运动和摩擦的过程中，粮食内部温度迅速升高，导致水分逐渐散发。现阶段使用较多的微波频率在2.45 GHz左右，微波的波长介于可见光与红外线之间，由于微波具有明显的对水分子作用效果，利用微波烘干粮食，能够保证高效的能源利用率，利用较少的能源产生更好的烘干效率。

2.3 机型之间的技术比对

针对上述机型设备的关键技术比对如表1所示。总体上看，传统的热风烘干技术存在加热效率、可控性、能源利用率、高温排气等方面的不足，但购机成本和使用成本相对较低；新型的微波谷物烘干机、远红外谷物烘干机具有良好的可控性，对与烘干质量易于精确掌控，但整机的购置和使用成本高，微波谷物烘干机可能出现辐射和过度加热问题，远红外谷物烘干机可能引起周边环境温度过高，也能出现局部位置表层粮食焦糊问题。

表1 谷物烘干机机型技术对比

3 谷物烘干机的合理选型

3.1 根据生产条件选型

谷物烘干机的选型应从地区的生产实际出发，充分考虑场地条件、平均年作物产量、可利用热源、电源情况、设备购置成本、人员配置和技术能力等。对于针对村屯使用的设备，若烘干量不高，应以横流型设备或中小型远红外烘干设备为首选；对于烘干量大、热源供给充沛但初期成本不足的地区，可以选用大型的混流型、顺逆流型等热风干燥设备；对于由排放要求或初期成本充裕的地区，可选用微波谷物烘干机、远红外谷物烘干机。

3.2 合理计算总供热量

在确定谷物烘干机的类型后，还应针对机械性能进行细化分析与选择，其中重要的一项就是考虑并计算烘干过程所需的总供热量，总供热量的大小决定了烘干能力是否达标。总供热量Q的参考计算公式如式(1)

Q=Q1+Q2+Q3+Q4

(1)

式中Q1—粮食干燥过程吸收的热量,kJ；

Q2—粮食水分转化为水蒸气所需热量,kJ；

Q3—排出湿气所需补充的热分热量,kJ；

Q4—散失到空气中的热损失,kJ；

3.3 合理设计机组数量

在完成总热量的计算后，还应根据所选烘干机的技术特点合理设计机组的数量，以保证最佳的工作效率，机组数量N的参考计算公式如式(2)

N=Q/(ξh×Qs)

(2)

式中h—理论烘干用时,h；

Qs—单个机组制热量,kJ；

ξ—比例系数。

4 结语

综上所述，我国的谷物烘干技术已经实现了快速发展，很多先进的技术在得到推广的同时，烘干机产品的性能也得到了持续提升，各地在进行粮食烘干作业的过程中要重视对烘干机技术的掌握与对比，合理选择与应用谷物烘干机，为粮食的高质量贮存做好技术保障。