摩登3官网注册首页_节能环保的干燥设施预设探究剖析

   节能和环保是涉及人类生存和命运的重大课题,当今世界各国都给予了极大的关注,我国十一五规划把节能和环保都列为重要内容。然而,具体落实需要体现到国民经济的各个领域。这里仅讨论我国东北地区玉米干燥过程的节能和环保问题。[br]  1传统热风干燥设备的现状[br]  我国现在使用的塔式粮食干燥设备按其结构及粮食与热风的流向来分,有横流式、混流式、逆流式、顺流式和循环式5种。[br]  1.1横流式粮食干燥机[br]  横流式热风干燥机的特点是热风的流向与粮食的流向垂直所示。通常要求热风温度为60~75℃,饲料粮可采用80~110℃。一般有2台风机:热风机和冷风机,热风量为15~30m3/m2)或83~140m3/(mint)。主要缺点是干燥不均匀,单位能耗较高,热能没有充分利用,干燥后的粮食品质较差。[br]  1.2顺流式粮食干燥机[br]  这种干燥机的特点是热风和谷物([url=http://www.food71.com/ypnew_view.asp?id=1793]臭氧发生器在食品行业中的应用[/url])的流动方向相同,最热的空气首先与最湿的粮食接触,可以使用较高的热风温度。典型的三级玉米顺流干燥机,各级采用的风温不同,变化范围为165~285℃。一个单级内有一台热风机和一台冷风机,废气直排大气,干燥段风量一般为30~45m3/(minm2),冷却段风量为15~23m3/(minm2)。[br]  给出的是二级顺流式粮食干燥机示意图。[br]  顺流式干燥机单位热耗低,通常在3000~4000kJ/kg左右,热效率高;美国的试验给出了顺流式干燥机比传统横流式节能30%的结论。顺流干燥机采用高温热风,易发生火灾而造成不应有的经济损失。[br]  1.3逆流式粮食干燥机[br]  这种干燥机中热风与谷物的流动方向相反,最热的空气首先与最干的粮食接触,粮食的温度接近热风温度,热风温度不能太高。由于逆流式粮食干燥机的特点是热效率高,排出的废气接近于饱和,即充分利用了热风的潜热和干燥能力,余热损失少。[br]  1.4混流式粮食干燥机[br]  干燥机中热风流向与粮食流向关系复杂,既有顺流,也有逆流,还有横流所示。特点是结构比较复杂,在干燥塔内交替布置着一排排进气和排气角状盒,谷物按照S型曲线向下流动,交替受到高温和低温气流的作用,可采用比横流式温度高一些的热风,蒸发一定量的水所需的热风量相对较少。[br]  1.5内循环式粮食干燥机[br]  这种干燥机多为小型车载式,用于水稻干燥,很少用于玉米干燥。[br]  无论哪种类型干燥机,其加热用的热风都是由热风炉提供的。热风炉种类不少,总体可分为直热式和间热式两类。直热式对粮食的品质影响很大,用于玉米干燥的热风炉以间热式较为多见。间热式热风炉又分管式和无管两种,所用燃料都是煤。大型热风炉都用机械加煤机,用鼓风机送风助燃,烟气用引风机通过烟筒排走。为了节能环保,在烟道上要加配余热水箱及除尘器。从换热器出来的热风要用引风机和鼓风机通入干燥仓,热风与粮食热交换后变为废气排入大气中。[br]  2新开发的塔式玉米真空干燥设备[br]  玉米真空干燥机是郑州粮食科学研究院最先开发出来的,已经生产出2套设备,一套安装在公主岭铁北粮库,每天可干燥60吨玉米;另一套安装在德惠国家粮食储备库,日产300吨。前者已经停用。后者属科研产品,在不断完善之中。东北大学也设计了日产1吨、40吨和300吨三种产品为干燥仓结构示意图。[br]  东北大学设计的玉米真空干燥机与郑州粮食科学研究院的干燥机主要区别在于:干燥仓的结构不同:我们的干燥仓外形为圆形,郑州粮科院的为方形。圆形的优点在于承受外压能力强,节省钢材;玉米在仓中流动性好,无死角。我们的干燥仓分为三段,三段结构均不同。上段为环盘状加热与流动结构,可实现玉米的薄层干燥脱气,加热均匀脱气快,玉米流动性好;中段菱形加热管,角状盒排气结构,下段为缓苏冷却段。仅角状盒抽真空。[br]  上料与出料阀密封性能更好:上料阀与出料阀采用锥面密封,密封带宽,密封效果好;用聚四氟乙烯制作,耐热耐磨性好,容易更换。因为密封性好,在干燥塔上只用上下两个密封阀即可,既节省了资金,又降低了塔的高度。[br]  真空系统不同:郑州粮科院采用水蒸气喷射泵系统、水喷射泵系统。前者不适合东北地区应用,冬天室外温度太低,容易冻结(发现问题后曾采用水环泵),后者真空度达不到要求,致使干燥温度高、干燥速度慢,还出现过反水现象。我们设计的真空系统分为两段运行,上段仓玉米含湿量高,被抽气体含水蒸气量大,利用双级水环泵,真空度在103Pa左右;中段和下段,玉米的含湿量降低了,为加快玉米粒的传质速率,采用罗茨水环泵机组,真空度可达到数10Pa,在增加玉米粒内外压差的同时,降低了出粮温度,排粮可以直接进仓存储。[br]  3玉米真空干燥设备节能环保的论证[br]  玉米真空干燥设备与传统的热风干燥设备相比较,其节能环保的优势从以下四个方面来论证:基于热力学第一定律的热效率,基于热力学第二定律的exergy()效率,干燥产品的品质效率和环境效率。[br]  3.1低温节能[br]  玉米真空干燥应该是在干燥仓内压力低于104Pa的环境下进行。在该压力下,对应的饱和水蒸汽温度<44℃,干燥玉米时需要加热的热源温度在80℃左右即可;而热风干燥的最低进风温度需要在160℃以上,对热源提供给加热玉米的温度要求相差80℃。在其他条件相同的情况下,从零度开始加热相同质量的玉米到正常干燥温度,其节能率可以近似由式(1)计算得出,即热风干燥消耗的热量约为真空干燥的2倍。[br]  (1)式中mD加热玉米的质量;cpD玉米的定压比热容;D真空干燥玉米的温差;D热风干燥玉米的温差。[br]  3.2高效节能[br]  低温节能只考虑了能量中“量”的关系,忽略了能量中“质”的差别。热量中能转变为可用能的部分称之为工质的。真空干燥和热风干燥过程单位玉米所吸收的热量均为q=cp(T2-T1),但是玉米周围的环境温度T0是不同的。真空干燥过程,干燥仓内温度低于80℃,高于40℃,T0大约为60℃左右。[br]  热风干燥的干燥仓温度低于160℃,高于40℃,T0大约为100℃左右。如果按稳态热源分析,热量可表示为:(2)从(2)式可见,当玉米吸收相同的q时,T0高的,值低,反之亦然。可见真空干燥值高,可以实现高效节能。[br]  更通俗一些分析可知,真空干燥加热玉米的工质是热水,在封闭系统中可以循环再利用,例如40℃的热水返回锅炉也能达到30℃,再加热到80℃,其温差仅50℃;而热风干燥加热玉米的工质是热风,其热量不能回收,直接排放到大气中,造成了能源浪费。况且热水是用煤燃烧直接加热的;而热风是通过燃煤生成烟气,再用烟气加热空气的。[br]  所以真空干燥热效率高,节约能源。[br]  3.3品质效率[br]  真空干燥温度低,不会产生焦糊粒,玉米进干燥仓后温差小,热应力也小,不会产生表面裂纹和爆腰。热风干燥不具备这种条件,尽管设备生产厂家努力改进结构,用户不断改革工艺,仍然避免不了有少量破损。如果按0.5%的破损率(这是最好的设想)计算,每天干燥300吨玉米,仍然要损失1.5吨。除此之外,玉米的应用价值也有所不同。通常要求食品工业用的玉米,干燥的粮温不能超过54℃,淀粉工业用的玉米,粮温允许为45℃,用于种子的玉米,干燥温度不能超过43℃。这些温度在真空干燥过程中都能控制,能得到很好的保障。热风干燥过程则无法控制;要想控制得好,只有降低干燥速率,提高干燥成本。因此,真空干燥的品质效率既节约能源,又节约资源。[br]  3.4环境效率[br]  玉米真空干燥采用水环泵、水喷射泵或水蒸气喷射泵作为抽气设备,从泵口排出的气体都是经过水过滤的洁净气体,不污染环境,水经沉淀和过滤后可循环使用。热风干燥玉米时,加热空气的烟气排放会污染大气;加热玉米后的热风也直接排放到大气中,在损失热量、浪费能源的同时,还夹带大量灰尘,造成尘埃污染,给人体健康造成危害。因此,环境效率是不可忽略的。[br]  4玉米真空干燥设备成本与运行费用分析[br]  4.1设备成本的分析[br]  ⑴材料费与加工费:材料费与加工费主要在干燥塔、管道和阀门。相同产量的真空干燥塔与热风干燥塔其结构和高度基本相同,所用材料相差无几,仅仅多几道加强筋,加强筋的材料(常用Q235)比较便宜。为保障真空干燥所需要的真空度,需要加旋转上料阀和下料阀,这是比热风干燥多出的费用。但是,热风干燥需要加工或外购间壁式换热器,其结构复杂,加工费用与材料费用远比真空干燥用于凝结水蒸气的冷凝器贵得多。综合分析表明,真空干燥设备的材料费与加工费仅略高于热风干燥。[br]  其他辅件费用:真空干燥与热风干燥的所用辅件的比较。[br]  真空干燥还需要1台真空泵,其价格为2.5万元,功率为22kW。可见真空干燥所用辅件的价格仅略高于热风干燥。[br]  4.2设备运转费用分析[br]  设备运转费用主要是能源的消耗,即煤、水和电的消耗。真空干燥用热水锅炉,进出水温差不超过50℃,而热风干燥用热风炉的烟气不能回收,因此,煤的用量要高出真空干燥煤用量很多。真空干燥用水是循环的,除少量蒸发外,无其它消耗。用电量可以看出来,真空干燥用热水泵、冷水泵、真空泵、旋转阀电机的总功率要低于热风干燥用鼓风机和引风机所用电机的总功率。综合分析表明,真空干燥的运行成本低于热风干燥。[br]  5结论[br]  塔式玉米真空干燥设备还在逐渐完善过程中,它可以实现低温干燥,节能环保的特点已经被证实。[br]  因此,玉米真空干燥设备是比较有发展前途的产品。[br]  除了玉米可以采用真空干燥设备干燥以外,江苏溧阳正昌干燥设备有限公司生产的花生真空干燥设备,使用效果良好。由此可以推断,很多种粮食都可以采用真空干燥这一方法,实现节能环保并提高产品质量的目的。[br] [br] 

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