多层振动烘干机在膨化饲料加工中的应用

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烘干是膨化饲料加工的最重要工序之一。刚从膨化机挤出的饲料颗粒水分很高，达到22%以上，必须配套烘干设备先驱除10%以上的水分再经冷却处理后，才能保证其达到合格产品质量。目前国内膨化机饲料加工中配套的烘干设备多采用输送带和链式板箱式烘干机。该类型设备均为卧式结构，占地面积大，造价高，多数新建厂房仍依靠进口。同时，在实际生产中还存在配套风机动力大烘干能耗高，吨料蒸汽耗量达500kg以上，以及筛(网)孔堵塞等问题，明显增加膨化饲料的加工成本，影响其推广应用。 　　为了改变这一状况，作者把近十年来一直应用在农产品烘干加工上，取得良好效果并具有高效节能特点的国产多层圆振动烘干机，尝试应用在膨化饲料加工上，收到较好的效果。本文就该设备合理应用中存在的设计问题，提出一些粗浅的看法，供同行们参考。 　　1．烘干系统的组成 　　把多层圆振动烘干机应用在膨化饲料加工上，烘干系统由多层圆振动烘干机、调风门、蒸汽换热器，鼓风机、引风机、旋风除尘器及闭风器等组成，见图1。本系统设计的技术关键，一是多层圆振动烘干机结构原理的合理设计，二是烘干风网参数的合理选择。 　　2．烘干机基本结构及原理 　　现有多层圆振动烘干机一般有进料口、顶盖、废气出口、多层烘干床、热风进口、出料口、激振盘、隔振弹簧、激振电机和机架等组成。而多层烘干床由内、外短圆筒、环状水平筛板和挡料板等组成。每层环状水平筛板都开有出料口，并且在连接各层床的内外筒法兰时，把上、下层出料口位置错开，使上一层出口的物料能落入下一层的进口，待烘干物料从顶层进入后直至最下层排出。目前国内该类型烘干机已有系列产品，床层直径为1.0~2.0m，一般设5层，其产量因系列号、物料品种及水分等有所不同，有100kg/h到2000kg/h不等。 　　设备工作时，利用交错安装在主机下部的两台激振电机同步反向回转，使配置在其上的多层圆振动烘干床产生向上震动力和绕烘干床中心逆时针方向旋转扭矩，强迫进入到进料口的物料，沿顶层筛板作逆时针圆周跳跃运动至出料口，上一层出料口即是下一层的进料口，如此逐层运动、下落，直到底层出料。在物料从上到下沿各层筛板跳跃的过程中，热空气由进风口到达中间内筒空间后，从最下两层的内筒管壁的开口进入，垂直多次穿过料层，充分与物料接触，并进行湿热交换，交换后湿气有设在顶盖上的废气出口排出，完成物料的烘干过程。由于振动力的强烈作用，热风能与跳跃运动的物料充分接触，湿热交换加快，烘干效果较好，电、热能耗较低，这是该类设备最大的优点。 　　3．烘干机结构改进设计 　　担当膨化饲料烘干任务的多层圆振动烘干机，与一般用于农产品单一物料烘干用途的设备结构有所不同。膨化饲料品种多，其颗粒大小也由于鱼类、宠物的品种不同而不同、一般颗粒直径在1~24mm，颗粒大小差别很大，因而对烘干机而言，既要加强在生产大颗粒时设备烘干能力，又要避免生产小颗粒产品的过分烘干及吹跑现象。此外，还要避免产品转换时设备残留掺杂、污染而影响产品的外观质量。根据多层圆振动烘干机的结构及原理，要把它合理应用在膨化饲料的加工上，必须解决该设备适应不同品种、颗粒大小的产量匹配(即烘干能力)、热风分配、机内残留及烘干均匀度等问题，做到一机多用、好用及节能。为此，作者在应用设计中主要进行下列方面的考虑。 　　3.1 产量匹配与热风机分配问题 　　国内现有最大型多层圆振动烘干机床层直径为2.0米，5层，时产最大在2000Kg左右。本烘干机设备要配套台湾某公司SEP-200型湿法澎化机，时产达2t-3t，出机颗粒水分达22%以上。根据烘干参数计算确定的烘干热量、风量和烘干层面积等参数，与该公司原配套的链板箱式烘干机有关参数对比后发现，产量偏小，而且热风穿过料层的风速也过大，会影响料层内物料的正常下落而造成堵塞。为此，作者把现有烘干机直径由2cm扩大到2.2cm，床层由5层增加至9层，从而有效解决了本设备产量偏小的匹配的问题。 　　另外，把原来设在由下往上数的1、2层内筒壁上的2个热风口改为3个进风口，分别设在第1、5、9层内筒壁上；而设在顶层(即第9层)盖板上的单一层废气出口改为2个，分别设在第3、7层外筒壁上。这样，进入到内筒内的热风分成四路：一是从第1层进风口进入，穿过第2、3层筛板、料层后，由第3层废气口排出，三是从第5层进风口进入，穿过第6、7层筛板、料层后，由第7层废气口排出；四是从第9层进风口进入，穿过第9、8层筛板、料层后，由第7层废气口排出，如此使热风分四路穿过料层阻力基本一致，从而大幅度降低待烘干物料层的热风风速，使烘干风速降到最小膨化饲料颗粒的悬浮速度以下，既解决了烘干风速过高而造成小颗粒吹跑的问题，又显著提高了热风利用率，降低了能耗。改进后的多层圆振动烘干机外形简图见图2。 　　3.2 机内残留问题 　　目前，国内一般多层圆振动烘干机为使制造简单方便，筛板均为水平环状结构。由于膨化饲料的容量较小，一般烘干后产品为0.28－0.34t/m3，同一品种饲料颗粒的形状也存在一定差异，加上筛板的二次振动，使膨化饲料在生产品种转换时存在少量饲料在机内残留，难以排清，造成饲料转换时间加长，以及要把第2品种开始生产时被第一品种残杂的约15-20kg物料排出，并重新膨化，从而影响产量及质量。因此，合理设计筛板结构成了本设备能否适用于膨化饲料加工工艺的重要问题。我们把多层水平环状筛板设计为螺旋面中径角为1.5°，从而较好地消除了本类型设备存在的机内残留问题。 　　3.3 影响大颗粒膨化饲料烘干质量及均匀性问题 　　国产多层圆振动烘干机工作时间固有的两个缺陷：一是床层的烘干料层厚度从上到下逐渐变薄，使颗粒在机内停留时间缩短，以及容易造成进料口堵塞；二是床层内物料沿筛板作不同圆周轨迹的路径(即周长)不同，运动时间存在差异，内圈快外圈慢，层层叠加，使物料在机内的停留时间因走不同的圆周轨迹产生很大的差异，从而影响物料烘干质量及均匀度。在样机试验中，我们发现这些缺陷对大颗粒膨化饲料烘干质量及均匀度的影响尤其严重。为此，我们采取了下面两个改进措施：一是改进了顶层(即第9层)及第8层进、出料口的结构，把原来从进料口只落到入到顶层的高湿膨化颗粒，分成二路均匀下落到第8、9层进料口上，经该两薄层床强烈的烘干作用，使颗粒表层迅速硬化，这既减少了刚出模的高湿膨化饲料容易产生的变形，提高了产品外观质量，又改善了湿颗粒在机内开头几层的流动性， 　　避免了进料口的堵塞问题。经两薄层床烘干的饲料到达出料口后，汇集到第7层，由此逐层下落，并明显增加了后续烘干床的料层厚度，延长饲料在机内的停留时间。二是改变了1~7层烘干床出料口位置，把1~7层烘干床出料口设在筛板的外圈上，并占烘干床层槽宽一半，而靠内侧运动的物料由一斜板导入外侧出料口内，使内外走不同圈的物料在出料口下落时混合，同时斜板对走内圈的物料也有阻挡减速作用，从而解决了本设备固有缺陷对烘干质量及烘干均匀度不良影响问题。 　　4．烘干风网参数选择 　　烘干风网参数选择应通过反复的烘干参数计算，确定所需的烘干热量、风量，才能选择合适的蒸汽换热器、鼓风机和引风机型号分别为SRZ12X7D、4?72?6D和4?72?8C。 　　要指出的是，前、后二级串联的风机必匹配，选择时，后级引风机要有较大富余，这样才能使烘干机分别在进、出口产生较大的和轻微的负压风，避免粉尘飞扬，同时也确保了刚膨化的高湿饲料有足够的冷风，使该饲料颗粒表皮迅速硬化，减少颗粒变形。此外，还可避免常规烘干机进出口安装闭风机而造成碎粒问题。 　　5．实际应用效果 　　根据上述方案设计的多层圆振动烘干机，已于1999年9月及2001年4月分别在顺德两间膨化饲料厂投入使用，一年多以上的实际生产考核证明，多层圆振动烘干机在膨化饲料加工应用上具有三方面优越性：一是节能，使膨化饲料的生产成本明显降低，据测，吨料油耗、电耗均比链板式烘干机低30%以上；二是烘干质量高，外形好，深受养殖户的欢迎；三是节约投资成本，可减少烘干系统的设备投资近三成，同时设备布置灵活、方便，使用操作简单，工作可靠，故障率低。