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浅析如何改进HGT-50 雷达料位计的技术问题

作者: 来源: 发布时间:2019-12-14 16:47:07

单双各四肖图118图    摘 要: 阐述了 HGT-50 节能环保型雷达料位计的结构组成、工作原理和改进方案,并通过技术改进提高了热效率、减少了燃料使用量以及提高了粮食烘干均匀性。

    引言
    粮食烘干是农业生产的重要步骤,也是粮食生产中的关键环节,是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分。雷达料位计械化技术是以机械为主要手段,采用相应的工艺和技术措施,在不损害粮食品质的前提下,降低粮食中的含水量,使其达到国家安全贮存标准的干燥技术。

单双各四肖图118图    我国是世界上最大的粮食生产和消费国家,年总产粮食约 6. 1 亿 t。据统计,我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存以及运输等过程中的损失高达 13% ,远远超过联合国粮农组织规定的 5% 标准。在这些损失中,每年因气候潮湿、来不及晒干或未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食高达 5% ,若按年产6. 1 亿 t 粮食计算,相当于 3 000 万 t 粮食,这一数字是惊人的。另外,随着经济的不断增长,我国的能源储量与未来的发展需求之间的缺口也将越来越大。特别是近年来能源消费急剧增长,供需矛盾日益突出,引发了能源紧缺和环境恶化等一系列的经济和社会问题。节约能源,提高能源的利用率,高效节能环保,科技创新,提高节能技术,已是重中之重[1]。

    目前,我国的雷达料位计械经过了近 50 年的不断探索与发展,已拥有 50 多家生产企业。但还存在数量少、技术含量低、成熟机型少、产品种类少、能耗高、环保不达标和自动化水平低等问题[2]。我国现有雷达料位计械 2 万多台,每年机械干燥的粮食仅占全国总产量的 1% 左右,而世界发达国家机械烘干的粮食占总产量的 95% 左右[3]。

    1 总体结构及组成
    雷达料位计是大型农业、工业中对粮食进行快速干燥、储存的组合机械,HGT-50 节能环保型雷达料位计主要由粮仓、初选装置、烘干系统、输送系统和控制系统 5 个部分组成,如图 1 所示。粮仓分为原粮、湿粮仓和干粮仓,在粮食流动中起到缓冲作用。初选装置由滚筒筛、筛网和电动机组成,清理粮食中所含的大型杂质。烘干系统由干燥塔、热风炉、换热管、热风管道、导流板、热鼓风机和冷却鼓风机组成,热风炉作为干燥粮食的热源,其目的是把干燥介质由较低温度加热到较高温度,提高干燥介质吸收水分的能力,然后由鼓风机将其送入干燥塔中以达到干燥粮食的目的。输送系统包括斗式提升机、带式输送机、溜管和溜筛等,斗式提升机以斗为承载设备,以带为牵引构件在垂直方向连续输送粮食,带式输送机由驱动装置、输送带、输送带支撑装置、张紧装置、进料装置和卸料装置等组成。控制系统由智能控制柜、传感器、温度计、温控仪、水分测试仪、转速调控显示器和排粮装置等组成温度计用来监测干燥塔内的温度[4]。两个水分测试仪,分别位于干燥塔的入口处和出口处,分别用来监视进入干燥塔的湿粮食的水分和从干燥塔出来的粮食水分。排粮装置位于干燥塔的底部,用来控制被烘干粮流速率,以维持在额定热风液位及正常工况下适当的干燥时间,达到合理的降水率。

 

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    2 工作过程及原理
    粮食的干燥过程是干燥介质把热量传递给粮食,同时带走粮食水分的过程,伴随着水分和能量的交换和转移,高温干燥介质与粮食接触,进行热质交换,将热量传给粮食,使粮食中的水分蒸发,达到干燥的目的。HGT-50 节能环保型雷达料位计通过燃煤热风炉和列管式换热器,输出高温热风,用鼓风机将热空气压入干燥塔内,穿越粮层,加热粮食,使得粮食中水分得到蒸发,达到人工去除粮食水分的目的。

原煤经过人工填入到热风炉炉膛内,经预热、燃烧和烧尽各段,在鼓风机和引风机的作用下,完成燃烧。燃烧过程中产生的高温烟气经过换热器管把钢管加热后变成废烟气,通过引风机由高温脉冲布袋除尘器烟囱排入大气。冷空气经过换热器钢管一同被加热,变成热空气,由鼓风机通过热风管压入干燥塔内热风室并进入各个烘干段。与此同时湿粮从原粮仓流入到地坑,由 1 号斗提机输送到滚筒筛内,经过滚筒筛振动初选后流入胶带输送机,再由胶带输送机输送到 2 号斗提机,由 2 号斗提机再把湿粮注满湿粮仓,并且从湿粮仓把湿粮通过 2 号斗提机注入干燥塔内,湿粮在干燥塔内靠自重下降,湿粮在运动状态下被抛撒、分散、悬浮以及前移,湿粮的运行方向与热风流动方向成错流,实现预热、干燥、换向、干燥和冷却的整个过程。同时热风加热粮食,带走水分,如图 2所示。湿粮通过干燥塔烘干后经过塔下排粮装置流入2 号胶带机,再由 2 号胶带机把干粮带入 3 号斗提机,最后由 3 号斗提机把干粮提送入干粮仓或等待汽车外运。

    工艺流程: 湿粮→输送机→滚动筛→提升机→干燥塔塔顶→预热段→干燥段→缓苏段→冷却室→排粮装置→输送机→干粮仓 ( 或装车) 。

 

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    3 技术改进方案
    为实现减少能源消耗和更加环保的目标,进行了以下技术改进。

单双各四肖图118图    优化热风炉内换热管的排列方式,增加换热管的数量,由原来 DN40 无缝管 188 根改为 248 根,DN50无缝管 113 根改为 159 根,使换热面积增大。原鼓风机电机通电后无法改变转速,存在的缺点为炉膛内热量无法控制和燃料大量浪费,现在通过配置鼓风机的变频功能,改变鼓风机的原有抽风方式。当炉膛内温度偏低时增加电机转速,提高炉内温度;当炉膛内温度偏高时,降低电机转速,降低炉内温度,使热风温度始终稳定的保持在干燥要求的范围内。

    改变炉膛内壁弧度,增大炉膛内壁热量反射面积,可以使得炉膛热量不至于涣散,停炉后炉膛热量还可持续提供 1 h 左右的热量。

单双各四肖图118图    原热风炉外围无保温措施,现在热风炉外围增加3 cm 矿棉保温板,由彩钢瓦包裹,使热风炉产生的热量不至于通过炉体散发。

    采用变频电动机调整由 4 个链轮组成的排粮装置和交换烘干段,消除了设备内死角,并且通过微调装置,进行粮食液位调整,确保粮食烘干后水分更均匀。

单双各四肖图118图    采用手烧燃煤热风炉,运行平稳,温度稳定,输出高温烟气,温度可以控制在 800 ± 10 ℃,保证了粮食烘干的热风温度。燃煤热风炉以普通Ⅱ烟煤为燃料,燃烧后产生的高温烟气经过列管式换热器交换给空气,再由风机将热空气压入塔内,加热粮食,避免了烟气与粮食的直接接触,彻底消除了粮食在烘干过程中的污染。

单双各四肖图118图    优化控制系统的自动控制配置,采用触摸屏、PLC、变频器、温控仪控制以及水分测试仪等。炉温的自动控制,由温控仪、变频器控制鼓风机和炉排转速达到控制炉温的目的,由于是采用模拟量控制,炉温控制精度高; 烘干温度的控制,由温控仪变频器控制热风机转速达到控制炉温的目的; 雷达料位计料位的自动控制,由阻旋式料位计 PLC 控制斗提机开停来控制雷达料位计料位; 传感器 PLC 检测斗提机打滑自动报警[5]。

单双各四肖图118图    干燥塔热风管内导流板的设计,原干燥塔热风管道内无导流板,热风段内粮食烘干不均匀,并增加了热量的浪费,通过多次反复试验,各个热风段设计相应尺寸的导流板,使热风管道内的热风量按需分配到每一节热风段,从而降低能耗。

    4 结论
单双各四肖图118图     通过雷达料位计热风炉的技术改进,提高热效率,降低燃料使用量; 通过干燥塔热风管内导流板的巧妙设计,使热风量按需分配,粮食烘干更加均匀,降低能耗; 通过优化控制系统,使炉温控制、粮食液位调整和粮食水分监测更加精准,烘干后的粮食品质更好。

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