CN100462655C - 大型移动式绿色粮食就仓干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型移动式绿色粮食就仓干燥系统，由粮仓绿色臭氧处理机1、粮仓专用翼型通风机7、自动控制电加热器6、立体均匀通风干燥设备和自动化控制系统组成，在现有粮仓条件下，从高水分粮食开始入仓到装满的全过程，干燥介质(自然空气或加热空气)与臭氧为主的等离子体，通过通风网络与立体变位，在整仓范围内，全面均匀地穿越高水分粮层，实现低温缓速热湿交换和抑制微生物生长，不损害粮粒，保持粮食的原始品质、食用品质和再加工品质，确保干燥后粮食储藏稳定性。

Description

大型移动式绿色粮食就仓干燥系统

技术领域

本发明涉及一种大型移动式粮堆立体均匀通风干燥和臭氧杀虫、灭菌、防霉、保鲜技术，以及粮食的安全绿色储藏系统。

背景技术

从古至今，我国农业生产主要以农户为单位，大量农村劳动力投入到农业的生产中，而且主要投入到粮食的生产中。近几十年，经过我国政府和农业科学家的共同努力，农业手工耕作已有了重大改善，农村劳动力得到了部分解放。传统的小规模经营的农耕方式正逐步向机械化、集约化、规模化的现代农业转型，但以晾晒为主的粮食收储前期处理方式，制约农业革命的全面发展。

我国农业的粮食干燥收储管理模式是收割、晾晒、储藏。由于天气等原因，一些地区收购的粮食经常水分超标或过高，粮库必须经过二次干燥处理，否则入库后极易发生霉变，易造成整库粮食损坏。对此传统做法是晾晒和烘干。

晾晒的方法对技术要求较低，只是需要足够的场地、人工以及晴好的天气条件，利用太阳能将粮食水分转化为气态。在以前的农户分散小规模生产和小型仓库保管的条件下，采用此方法有一定优势，不需专业知识，粮食数量较少，粮库也有足够的场地，只要遇到好天气，就可以进行操作。但对于大型现代的粮库，单个仓房容量巨大，通常都在千吨级以上，整个粮库吞吐粮食总量巨大(数千吨至数万吨)，如果仍用晾晒法，从场地、人员、天气均难以满足要求。

烘干机处理方法是目前公认的最为有效的方法之一。它是利用专用设备提供足够的能量(主要是热能)，在较短时间内将粮食的水分置换出来的技术方法。具体方法是使粮食在烘干机内流动，将集中的热能传递给粮食，使粮粒中的水分转化为气态排出。其应用需要一定的专业知识：严格控制粮食不同湿度的烘干温度，对几种主要粮种有不同的干燥温度和工艺要求，必须配备大量辅助设备；烘干机可处理较大批量高水分粮(数吨至数十吨/天)，降水幅度较大，从30％降到13％左右；但需要配套技术人员、专用场地、大型粮食运输设备和运输人员，如干燥(数十吨至数百吨/天)，很难保证粮食的品质：一级米率较低(只有百分之十几)，米粒易破碎。

国外的粮食从生产、收割、干燥、储藏全过程的机械化，实现粮食生产到流通的“不落地”，粮价高出我国数倍。国外粮食收购后采用大型烘干机进行干燥或快速烘干降低一部分水分，然后入库利用机械通风将水分降到安全线以下。处理粮堆高度是2米，正在试验阶段粮堆高度4米。

我国从事粮食就仓干燥的研究实验已经40余年了，并取得丰富经验，但存在问题较多，因为中国的主流仓型是房式仓，一部分房式仓有固定的通风系统，一部分房式仓没有固定的通风系统，就是有通风设施的粮仓，也是按粮食通风降温的要求进行设计配置，故导致多年来就仓机械通风干燥技术停留在偏高水分的处理阶段，距离推广应用尚远。其主要原因是被送入的干燥介质不能将粮食多余水分均匀的从粮仓中带出，形成不宜干燥的死角和区域较大，加之粮食进出仓不便，严重时造成大面积的被处理粮食霉变。另外当粮层过高，干燥介质最后穿越的那一层还未干燥好时，首先接触干燥介质的粮层可能已经过度干燥。加之，我国50年代修建的苏式仓，粮食的堆高已超过3米，之后修建的房式仓粮堆的高度都在4米以上。

国内外的研究表明，仓内粮食堆高成了就仓机械通风干燥的瓶颈，正因如此，多年来，中国、东欧各国以及类似以房式仓为主要仓型的国家，对直接采购从田间新收获的大宗高水分粮食入仓的方式，都采取谨慎态度。其关键就是缺乏对高水分粮进行大规模处理的有效技术手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型移动式绿色粮食就仓干燥系统，在现有粮仓条件下，从高水分粮食开始入仓到装满的全过程，干燥介质(自然空气或加热空气)与臭氧为主的等离子体，通过通风网络与立体变位，在整仓范围内，全面均匀地穿越高水分粮层，实现低温缓速热湿交换和抑制微生物生长，不损害粮粒，保持粮食的原始品质、食用品质和再加工品质，确保干燥后粮食储藏稳定性。

一种大型移动式绿色粮食就仓干燥系统，由粮仓绿色臭氧处理机、粮仓专用翼型通风机、自动控制电加热器、立体均匀通风干燥设备和自动化控制系统组成，其特征是所述翼型通风机的出口法兰与电加热器的入口法兰连接，所述臭氧处理机的出口软管与电加热器的臭氧混合腔入口连接，所述臭氧混合腔的出口法兰与通风干燥设备的入口法兰连接，M1、M2和M3分别输出给粮仓翼型通风机、电加热器和粮仓绿色臭氧处理机。

所述电加热器包括一个带绝缘保温层的方形电加热腔和一个臭氧混合腔，在电加热腔内装有铁铬镍合金电热丝，铁铬镍合金电热丝采用星形接法，在电加热腔上装有绝缘接线柱，绝缘接线柱与电源连接，在电加热腔一端设有入口法兰，在另一端设有出口法兰；在臭氧混合腔内装有温度传感器探头，臭氧混合腔左侧的入口法兰与电加热腔右侧的出口法兰之间用螺钉连接，在臭氧混合腔右侧有出口法兰。

所述臭氧处理机包括机壳、二十组臭氧发生单元、臭氧发生腔、电气控制板、高压风机，机箱左侧下部有臭氧输出接口的法兰短管，电气控制板位于机箱内右下方，在机壳上端有空气过滤器，正面是轻触键操作屏和臭氧发生腔温度显示控制器，在机壳两侧设有冷却风扇。

所述的一个臭氧发生单元包括一个中频高压电源带动两个陶瓷臭氧发生片，陶瓷臭氧发生片固定在臭氧发生腔外部的绝缘筒壁上，每层4个，共10层，两侧与陶瓷发生片相对应各安装10组中频高压电源，分别固定在两侧基座上，每组臭氧源都接带熔断器接线端子，臭氧发生腔下端有弯头与法兰短管相连。

所述立体均匀通风干燥设备由软体卧式主风管、立式支风管和立式支风管空气分配器组成，立式支风管空气分配器在最下层，其中所述的软体卧式主风管包括一个软体圆筒状主风道和两侧对称开口连接的共六对袖式软支风管，立式支风管套在袖式软支风管上，用包箍扎紧，软体卧式主风管左侧是入口法兰，右侧是出口法兰，出口法兰用挡板固定。

所述的立式支风管由若干段1米左右的硬质风管组成，中间用螺扣连接，一端是内螺纹，另一端是外螺纹。

所述的立式支风管空气分配器由带有筛网状冲孔的不锈钢管制成，直径和长度与立式支风管相同，一侧是内螺纹，另一侧是外螺纹。

所述自动化控制系统设有短路保护FU1和FU2，通风机过热、过流保护电路FR，电加热器温度保护电路TK，电加热器和粮仓绿色臭氧处理机互锁电路。

本发明具有风机通风量大、风压高、噪音低、效率高，可将风送入深达6米的粮仓底层；粮仓绿色臭氧处理机提供大产量、高浓度的臭氧来杀灭粮食中的霉菌，防止霉变和虫害的发生；自动控制电加器发热量大、热效率高，实现粮食的湿热转换；立体均匀通风干燥设备将含臭氧的自然风或热风均匀送入粮层的各个部分。

本发明是陕西秦鹏科技股份有限公司联合中储粮成都粮食储藏科学研究所、中国环境科学研究院、西北工业大学、河南工业大学、国家粮食局科学研究所、中国粮油学会等科研单位开发出的干燥技术，即“在储干燥”形式，通过通风管均匀布入粮堆，利用较干燥的气体通入粮堆置换出湿含量高的粮堆气体，导致粮食水分下降的一种降水方法。本方法是在粮食已经入库的条件下进行处理。在湿度较高的地区，采用加热空气和防霉灭菌，保证干燥过程的粮食安全和品质。此方法将改变我国粮食的收储模式，引发一种全新的粮食干燥和粮食收储管理模式，即实现了从粮食收获到仓储全过程的不落地，大大地解放了农村劳动力。

本发明在融合粮食干燥学、储藏学、空气动力学等理论的同时，研究并合理应用了四个较大的理论方向，成功突破这个瓶颈，将干燥粮层厚度提升6米以上，这四个理论模型是：

(1)研究并运用了粮粒中的水分转移、粮食热湿交换、空气压力热平衡和矩阵理论，建立了粮食干燥风网和风网矩阵分布的数学模型，开发出高水分粮食就仓干燥的立体风网技术，从而完成了相关工艺和设备研发。

(2)研究并运用了生物动态控制的前言理论，建立了高水分粮堆生物链动态控制数学模型，开发出粮食微生物活性快速检测技术和粮食微生物有效防治技术，从而完成相关工艺和设备研发。

(3)研究并运用了空气负压控制理论，开发出立体风管的推进技术，从而完成相关工艺和设备研发。

(4)研究并运用模糊数学和逻辑学的模糊控制、信息处理理论，依据均匀干燥高水分粮食的要求和粮堆中三大因子(粮食水分、气体湿度、粮食和气体温度)变换条件，建立了风管立体无级变位的模糊控制数学模型，从而完成相关工艺和设备研发。“大型移动式绿色粮食就仓立体干燥系统”是由各个相对独立的设备组合的成套技术，它不仅有完善的相互匹配的系统硬件，还有完整的粮食干燥理论支持的系统软件。这个系统软件融会在整个干燥工艺设计和干燥作业的过程中。

根据四个理论研发出的设备组成如下：粮仓绿色臭氧处理机、粮仓专用翼型通风机、自动控制电加热器、立体均匀通风干燥设备和自动化控制系统。该系统能够适应各地区的原粮情况和气候特点，从根本上确保粮食的商品价值。同时，就仓干燥设备结合臭氧防霉灭菌、降解农药残留的技术的应用，确保了粮食在处理过程中无霉变损失，进而有效延长干燥季节，如果仓外气候技术条件适宜，可以将实际干燥季节延长至全年。同时，还充分利用粮仓现有通风设施，有效缩短了粮食就仓干燥时间，提高机械通风效率。该设备系统移动灵活，可多仓轮用，并可分散为多组设备使用，同时也可进行粮食在储存过程利用粮仓绿色臭氧处理机去除局部深层霉变和代替磷化氢环流熏蒸进行局部和整仓杀虫，极大提高了设备利用率。

本发明的创造性主要表现为：

(1)技术水平世界领先。可用于粮食储运过程中的防霉灭菌、降水、杀灭虫害、降解农药残留和真菌毒素污染等防护处理作业，填补国内外粮食储藏领域使用该技术的空白。

(2)适应大规模处理的要求。一次性处理规模可达到五千吨至上万吨。

(3)处理过程安全有效。保证粮食安全，使得处理后粮食水分均匀、不分层、无死角、无霉变和无虫害。

(4)处理费用低廉。经过不同的仓型、粮食品种和气候条件等实际应用，该项技术的综合经济效果明显，其处理成本低于现今同等规模的其他处理方式。目前市场上最节能的粮食烘干机，其平均烘干处理费用大于0.03元/斤·1％；而就仓干燥技术的运行成本更为低廉，其运行成本不到0.005元/斤·1％。

(5)设备利用率高。由于该项技术要充分利用粮仓原有条件，有效缩短处理时间。同时具有移动性强的特点，可进行局部和整仓除霉、杀虫的操作，提高了设备的利用率。进而有效延长粮食干燥季节。

(6)绿色无公害。该项技术对被处理粮食品质无破坏，对使用人员无伤害，对环境无持续性污染和残留危害，具有绿色无公害特性。

本发明在全国10多个省、自治区的各种粮食仓库实仓应用，表现了突出的能力，取得了较大的经济效益和社会效益，受到应用单位的好评和认可。

下表列出在全国四个库的应用情况：

1试验结果

2.品质检测结果

结论

1、采用就仓干燥技术对西北地区的高水分玉米和东北地区大豆、南方地区的高水分稻谷和小麦进行降水处理是有效的和可行的。

2、整个处理过程对被处理粮食的品质无影响。

3、整个处理的费用低廉，单位能耗较低。

针对我国农业生产和粮食收储的现状，本发明旨在推进粮食生产中收储环节的机械化、现代化进程，替代传统的晾晒方式，更加彻底解放农村劳动力，从而成就中国农业革命和农业绿色革命从耕种到收储的全面进步，提升我国粮食的品质和国际竞争力，同时推进粮食干燥学理论的发展。

附图说明

图1本发明干燥系统结构示意图。

图2翼型通风机结构示意图。

图3粮仓绿色处理臭氧机结构示意图。

图4电加热器结构示意图。

图5立体均匀通风干燥设备结构示意图。

图6立式支风管结构示意图。

图7立式支风管空气分配器结构示意图。

图8动力控制系统原理图。

具体实施方案

下面结合附图对本发明作详细介绍：如图1所示，本发明安装在粮堆5的表面上，粮仓专用翼型通风机7将大量的自然风送入，再经过自动控制电加热器6加热成干燥的热风进入软体卧式主风管4，并通过均匀分布的垂直的立式支风管9深入粮食的底层，经过不锈钢立式支风管分布器10进入粮堆进行热湿交换，不锈钢立式支风管空气分布器10操作过程中逐渐上移，实现逐层干燥。温度高于设定时，电加热器关闭，进行冷风降温除湿；干燥过程中定期将粮仓绿色臭氧处理机1打开，用臭氧进行除霉灭菌，防止粮食在高温、高湿情况下发生大规模霉变，确保干燥过程中安全。系统的控制均由动力控制柜8实现控制的。

如图2所示，本发明的粮仓专用翼型通风机包括：飞机机翼型风叶12，在轮毂18带动下高速旋转，自然风经过集风口11和导流罩17均匀进入风机，扩散段15内的扩散锥筒14，使送出的风更均匀，噪音更低。13是节能电动机，为风机提供源源不断的动力；16是风机底座，出口法兰19连接电加热器的入口法兰32。

如图3所示，本发明的粮仓绿色臭氧处理机包括：机壳24、二十组臭氧发生单元、臭氧发生腔26、电气控制板20、高压风机2，机箱左侧下部有臭氧输出接口的法兰短管23，电气控制板20位于机箱内右下方，在机壳24上端有空气过滤器21，正面是轻触键操作屏和臭氧发生腔温度显示控制器25，用来设置、操作设备工作，在机壳两侧设有冷却风扇22。

所述的一个臭氧发生单元包括一个中频高压电源27带动两个陶瓷臭氧发生片29，陶瓷臭氧发生片29固定在臭氧发生腔外部的绝缘筒壁上，每层4个，共10层，两侧与陶瓷发生片相对应各安装10组中频高压电源27，分别固定在两侧基座上28，每组臭氧源都接带熔断器接线端子30，臭氧发生腔下端有弯头31与法兰短管23相连。

干燥的空气经过设备上部的过滤器21过滤成洁净空气进入臭氧发生腔26，经高压放电，电离出高浓度的臭氧气体，由外接高压风机2抽出，通过软管3进入臭氧混合腔42上端的臭氧入口37中。

如图4所示，本发明的电加热器包括一个带绝缘保温层40的方形电加热腔41和一个臭氧混合腔42，在电加热腔41内装有铁铬镍合金电热丝39，电热丝39安装在绝缘瓷柱44，本图只画出一相电的加热丝，实际中有三相电的加热丝，铁铬镍合金电热丝39采用星形接法，在电加热腔上安装的绝缘接线柱33与电源连接，在电加热腔一端设有入口法兰32，在另一端设有出口法兰34；在臭氧混合腔内装有温度传感器探头43，温度传感器43是反馈电加热器出口温度起保护作用，当温度过高时停止加热，臭氧混合腔左侧的入口法兰35与电加热腔右侧的出口法兰34之间用螺钉36连接，在臭氧混合腔右侧有出口法兰38，臭氧混合腔42上端的臭氧入口37连接粮仓绿色臭氧处理机高压风机2，干燥介质和臭氧在此混合后送入粮堆进行干燥和去除霉菌，空气经过加热腔被加热，电加热腔的入口法兰32连接翼型通风机7出口法兰19，臭氧混合腔的出口法兰38连接软体卧式主风管4入口法兰45。

如图1和图5所示，本发明的软体卧式主风管4的目的是将大量空气通过袖式软支风管46分散成12股均匀的小风量，然后通过立式支风管9和支风管空气分配器10送入粮堆底部，用专用扦样器将支风管空气分配器10和立式支风管9一节一节的下到粮堆的底层，支风管空气分配器10在最下层，立式支风管9相互之间用螺扣49连接；袖式软支风管46套在立式支风管9上，用不锈钢包箍48卡紧。软体卧式主风管4的入口法兰45连接电加热器臭氧混合腔42的出口法兰38，软体卧式主风管4的出口端47用挡板固定(图中未标出)，如粮库较大，处理粮食多时，可将挡板拆下，再连接一组软体卧式主风管，使袖式软体支风管46达到24个。

所述软体卧式主风管4是用尼龙塑料布料或螺纹状塑料软管制成直径约400mm圆筒状，每隔一段距离对称开口，连接一对袖式软支风管46，本实用新型共连接六对袖式软支风管46。

如图6所示，所述的立式支风管9由若干段直径为110mm，长度为1米或1.2的硬塑料管制成，一端是内螺纹50，另一端是外螺纹51，目的是可一节一节连接起来，立式支风管9的数量根据粮堆的高度来确定，一般不超过6米。

如图7所示，所述的立式支风管空气分配器10，由带有筛网状冲孔52的不锈钢管制成，用于将干燥风均匀送出，立式支风管空气分配器10的直径和长度与立式支风管9相同，目的是与立式支风管9相连接，一侧是内螺纹53，另一侧是外螺纹54。

如图8所示，动力控制系统安装在动力控制柜8内，控制着整个干燥系统的工作。M1、M2、M3分别输出给粮仓翼型通风机、电加热器和粮仓绿色臭氧处理机。本电路采用三相四线制供电方式，其工作原理如下：合上电源总开关HK，电源经过总熔断器FU1给主回路和控制回路送上电，电源指示灯XD1亮；FU2是控制回路熔断器；

起动：按下风机起动按钮SQ1，接触器KM1得电吸合，并且自保，主回路电流经KM1、过热继电器FR给翼型通风机送电，开始旋转送风，风机运行指示灯XD2亮；

按下电加热器起动按钮SQ3，接触器KM2得电吸合，并且自保，主回路经KM2给加热器送电，电加热器指示灯XD3亮；

如需开粮仓绿色臭氧处理机时，应关闭电加热器，其步骤为：按下加热器停止按钮SQ4，KM2断电释放，并失去自保，电加热器停止工作，指示灯XD3熄灭；然后才能打开粮仓绿色臭氧处理机，否则无法打开，在此设计了KM2和KM3常闭触点的互锁电路；

按下粮仓绿色臭氧处理机起动按钮SQ5，接触器KM3得电，主回路经KM3的常开触点给臭氧处理机送上电，工作指示灯XD4亮；

关闭：应先关电加热器或粮仓绿色臭氧处理机，即按下SQ4或SQ6使KM2或KM3断电，使电加热器或粮仓绿色臭氧处理机断电。然后再按下停止按钮SQ2，使KM1失电，关闭翼型通风机；最后将总开关HK断掉。

保护电路：本电路设有短路保护FU1和FU2；通风机过热、过流保护电路FR；电加热器温度保护电路TK，保证加热器正常运行；只有风机起动后才能起动电加热器和粮仓绿色臭氧处理机；电加热器和粮仓绿色臭氧处理机互锁电路，·确保二者不能同时运行。

Claims (8)

1.一种大型移动式绿色粮食就仓干燥系统，由粮仓绿色臭氧处理机(1)、粮仓专用翼型通风机(7)、自动控制电加热器(6)、立体均匀通风干燥设备和自动化控制系统组成，其特征是所述粮仓专用翼型通风机(7)的出口法兰(19)与电加热器的入口法兰(32)连接，所述臭氧处理机的出口软管(3)与电加热器的臭氧混合腔入口(37)连接，所述臭氧混合腔的出口法兰(38)与通风干燥设备的入口法兰(45)连接，所述自动化控制系统包括动力控制柜，所述动力控制柜的输出M1、M2和M3分别输出给粮仓专用翼型通风机(7)、电加热器(6)和粮仓绿色臭氧处理机(1)。

2.如权利要求1所述的粮食就仓干燥系统，其特征是所述电加热器(6)包括一个带绝缘保温层(40)的方形电加热腔(41)和一个臭氧混合腔(42)，在电加热腔(41)内装有铁铬镍合金电热丝(39)，铁铬镍合金电热丝(39)采用星形接法，在电加热腔(41)上装有绝缘接线柱(33)，绝缘接线柱(33)与电源连接，在电加热腔(41)一端设有入口法兰(32)，在另一端设有出口法兰(34)；在臭氧混合腔(42)内装有温度传感器探头(43)，臭氧混合腔左侧的入口法兰(35)与电加热腔右侧的出口法兰(34)之间用螺钉(36)连接，臭氧混合腔的出口法兰(38)在臭氧混合腔的右侧。

3.如权利要求1所述的粮食就仓干燥系统，其特征是所述臭氧处理机(1)包括机壳(24)、二十个臭氧发生单元、臭氧发生腔(26)、电气控制板(20)、高压风机(2)，机箱左侧下部有臭氧输出接口的法兰短管(23)，电气控制板(20)位于机箱内右下方，在机壳(24)上端有空气过滤器(21)，正面是轻触键操作屏和臭氧发生腔温度显示控制器(25)，在机壳两侧设有冷却风扇(22)。

4.如权利要求1所述的粮食就仓干燥系统，其特征是立体均匀通风干燥设备由软体卧式主风管(4)、立式支风管(9)和立式支风管空气分配器(10)组成，立式支风管空气分配器(10)在最下层，其中所述的软体卧式主风管(4)包括一个软体圆筒状主风道和两侧对称开口连接的共六对袖式软支风管(46)，立式支风管(9)套在袖式软支风管(46)上，用包箍(48)扎紧，软体卧式主风管(4)左侧是入口法兰(45)，右侧是出口法兰(47)，出口法兰用挡板固定。

5.如权利要求1所述的粮食就仓干燥系统，其特征是所述自动化控制系统设有短路保护FU1和FU2，通风机过热、过流保护电路FR，电加热器温度保护电路TK，电加热器和粮仓绿色臭氧处理机互锁电路。

6.如权利要求3所述的粮食就仓干燥系统，其特征是所述的一个臭氧发生单元包括一个中频高压电源(27)带动两个陶瓷臭氧发生片(29)，陶瓷臭氧发生片(29)固定在臭氧发生腔(26)外部的绝缘筒壁上，每层4个，共10层，每个臭氧发生单元都接带熔断器接线端子(30)，臭氧发生腔(26)下端有弯头(31)与法兰短管(23)相连。

7.如权利要求4所述的粮食就仓干燥系统，其特征是所述的立式支风管(9)由若干段1米左右的硬质风管组成，中间用螺扣(49)连接，立式支风管(9)一端是内螺纹(50)，另一端是外螺纹(51)。

8.如权利要求4所述的粮食就仓干燥系统，其特征是所述的立式支风管空气分配器(10)由带有筛网状冲孔(52)的不锈钢管制成，直径和长度与立式支风管的直径和长度相同，一侧是内螺纹(53)，另一侧是外螺纹(54)。

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