CN110269094A - 粮食谷物干燥及分选方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种粮食谷物干燥及分选方法和装置，提供了一种粮食谷物的干燥及分选方法，该方法包括以下步骤：(A)湿谷物旋流干化与分离；(B)完整干谷物与杂质的分离；(C)空干谷物与泥粉的分离；(D)泥粉收集；以及(E)脉动气流内水分收集。本发明还提供了一种粮食谷物干燥及分选装置。

Description

粮食谷物干燥及分选方法和装置

技术领域

本公开属于谷物加工装置与干燥设备技术领域，涉及了一种粮食谷物干燥及分选方法和装置。

背景技术

我国是人口大国，也是农业大国，国家统计局调查显示，2017年全国粮食总产量61791万吨，其中，谷物产量56455万吨，主要包括玉米、稻谷、小麦、大麦、高粱、荞麦和燕麦等。随着作物收割机械化的普及，谷物收割时间段变得集中，同时，谷物在加工时，经常需要干燥、除杂等以便储存，而南方多雨的气候特征限制了自然晾晒，因此，谷物干化是实现我国农业生产规模化、机械化和现代化中不可或缺的环节。

中国专利CN208365981U公开了一种稻谷干燥装置，以水为介质换热，降低了对环境温度的要求，采用低温干燥，保证了稻谷的品质，但是仍需要先对谷物进行除杂处理或后续加设除杂装置来去除谷物内的杂质，对杂质也没有分选及资源化利用。

中国专利CN208407758U公开了一种谷物干燥-色选一体机，根据物料光学特性的差异，利用光电探测技术将颗粒物料中的异色颗粒自动分拣出来，通过吹料装置实现谷物的干化，实现了谷物干燥与杂质分选，但是不能处理湿度较大的谷物，对于谷物的干化也不够彻底。

中国专利CN208542566U公开了一种谷物干燥除尘入料装置，主要包括箱体、进料斗、抽风管、风机和筛网，利用风机提供的气流实现谷物与杂质的分离与谷物干化，但仍需要加热模块辅助谷物干化，能耗高。

因此，针对上述现有技术的缺陷，本领域迫切需要开发出一种能够实现杂质分选、干化彻底和节能减耗的粮食谷物干燥及分选装置，以进一步实现农业生产的规模化、机械化和现代化。

发明内容

本申请提供了一种新颖的粮食谷物干燥及分选方法和装置，从而有效解决了现有技术中存在的问题。

本申请所要解决的一个技术问题是：杂质没有实现分选与资源化；现有谷物干燥工艺对谷物除尘后得到的产物都没有实现分选与资源化处理；本申请中利用多级旋流器，将完整干谷物、空干谷物(包括谷壳、坏谷)和泥粉等杂质进行了分次分离，既保证了完整干谷物的品质，又将杂质分离，空干谷物可以作为饲料原料，泥粉可以作为建筑材料等，实现了杂质的资源化利用。

本申请所要解决的另一个技术问题是：湿谷物干化不彻底；本申请的干化原理在于通过湿谷物在旋流场中的公转脱除湿谷物表层水和湿谷物与杂质、湿谷物与湿谷物之间的毛细水，通过湿谷物高速自转产生的离心力脱除湿谷物内部的水分，同时，湿谷物颗粒的自转公转耦合振荡运动，诱导湿谷物颗粒内的水向远离颗粒中心的方向移动，也促进了颗粒内水分的脱除；经干化后，谷物含水率小于10重量％。

本申请所要解决的另一个技术问题是：湿谷物干化能耗高；本申请利用湿谷物在旋流力场中的受到的剪切力和离心力实现脱水效果，并通湿谷物公转自转耦合振荡，强化脱水效果，干化过程在室温下进行，不需要对气体进行加热，能耗低。

一方面，本公开提供了一种粮食谷物干燥及分选方法，该方法包括以下步骤：

(A)湿谷物旋流干化：将湿谷物送入一级旋流器中进行旋流自转脱水干化，得到完整干谷物与杂质的混合物；

(B)完整干谷物与杂质的分离：将步骤(A)中得到的完整干谷物与杂质的混合物送入分选器中进行完整干谷物与杂质的分离，得到的完整干谷物由分选器下端收集，杂质由分选器上端送入二级旋流器；

(C)空干谷物与泥粉的分离：在二级旋流器中进行步骤(B)中得到的杂质中空干谷物与泥粉的分离，得到的空干谷物由二级旋流器下端收集，泥粉由二级旋流器上端送入三级旋流器；

(D)泥粉收集：在三级旋流器中进行步骤(C)中得到的泥粉与空气的分离，得到的泥粉由三级旋流器下端收集，空气由三级旋流器上端送入水气分离器；以及

(E)脉动气流内水分收集：聚结收集脉动气流中的水分。

在一个优选的实施方式中，在所述步骤(A)中，湿谷物经螺杆进料机送入一级旋流器，在一级旋流器内的旋流场中完成旋流自转脱水干化，通过湿谷物在旋流场中的公转脱除湿谷物表层水和湿谷物与杂质、湿谷物与湿谷物之间的毛细水，同时，湿谷物自转产生的离心力使湿谷物内部的水分脱除，实现湿谷物脱水。

在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(A)中，在旋流场中，湿谷物颗粒的自转公转耦合振荡运动，诱导湿谷物颗粒内的水向远离颗粒中心的方向移动，进而强化湿谷物颗粒内水分的脱除。

在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(B)中，利用完整干谷物与杂质密度不同导致的在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，实现完整干谷物与杂质的分选。

在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(C)中，利用杂质中空干谷物和泥粉的密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，实现空干谷物与泥粉的分离。

在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(D)中，利用泥粉与空气密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，实现泥粉与空气的分离。

在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(E)中，脉动气流中的水分经水气分离器聚结收集，实现资源化处理。

在另一个优选的实施方式中，所述步骤(A)、(B)、(C)、(D)和(E)均在脉动气流下进行，以降低谷物表面和内部的水的粘度，强化旋流脱水，其中，脉动气流温度为室温。

另一方面，本申请还提供了一种谷物干燥及分选装置，该装置包括：

一级旋流器，用于进行步骤(A)湿谷物旋流干化：将湿谷物送入一级旋流器中进行旋流自转脱水干化，得到完整干谷物与杂质的混合物；

与一级旋流器连接的分选器，用于进行步骤(B)完整干谷物与杂质的分离：将步骤(A)中得到的完整干谷物与杂质的混合物送入分选器中进行完整干谷物与杂质的分离，得到的完整干谷物由分选器下端收集，杂质由分选器上端送入二级旋流器；

与分选器连接的二级旋流器，用于进行步骤(C)空干谷物与泥粉的分离：在二级旋流器中进行步骤(B)中得到的杂质中空干谷物与泥粉的分离，得到的空干谷物由二级旋流器下端收集，泥粉由二级旋流器上端送入三级旋流器；

与二级旋流器连接的三级旋流器，用于进行步骤(D)泥粉收集：在三级旋流器中进行步骤(C)中得到的泥粉与空气的分离，得到的泥粉由三级旋流器下端收集，空气由三级旋流器上端送入水气分离器；以及

与三级旋流器连接的水气分离器，用于进行步骤(E)脉动气流内水分收集：聚结收集脉动气流中的水分。

在一个优选的实施方式中，该装置还包括：

与一级旋流器连接的螺杆进料机，用于在步骤(A)中将湿谷物送入一级旋流器，以及

与一级旋流器连接的脉动气流发生器，用于产生正余弦波形脉动气流；

其中，所述一级旋流器、分选器、二级旋流器、三级旋流器和水气分离器可根据进料需要再并联一个或多个。

有益效果：

本申请的粮食谷物干燥及分选方法和装置的有益效果在于：

(1)实现了谷物中杂质的分选与资源化处理。本申请中利用多级旋流器，将完整干谷物、空干谷物(包括谷壳、坏谷)和泥粉等杂质进行了分次分离，既保证了完整干谷物的品质，又将杂质分离，空干谷物可以作为饲料原料，泥粉可以作为建筑材料等，实现了杂质的资源化利用。

(2)谷物干化彻底。本申请的干化原理在于通过湿谷物在旋流场中的公转脱除湿谷物表层水和湿谷物与杂质、湿谷物与湿谷物之间的毛细水，通过湿谷物高速自转产生的离心力脱除湿谷物内部的水分，同时，湿谷物颗粒的自转公转耦合振荡运动，诱导湿谷物颗粒内的水向远离颗粒中心的方向移动，也促进了颗粒内水分的脱除。经干化后，谷物含水率小于10重量％。

(3)谷物干化能耗高。本申请利用湿谷物在旋流力场中的受到的剪切力和离心力实现脱水效果，并通湿谷物公转自转耦合振荡，强化脱水效果，干化过程在室温下进行，不需要对气体进行加热，能耗低。

附图说明

附图是用以提供对本申请的进一步理解的，它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本申请，并不构成对本申请的限制。

图1示出了本申请的一个优选实施方式中粮食谷物干燥及分选工艺流程。

具体实施方式

本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，现有粮食谷物干燥方法处理后谷物含水率高的原因在于：通过提高温度来蒸发水分的处理工艺容易除去湿谷物表层水和湿谷物与杂质、湿谷物与湿谷物之间的毛细水，而湿谷物内部的水较难脱除；而在旋流场中，湿谷物高速自转产生的离心力可以脱除内部的水，使得处理后的谷物含水率低。

基于上述研究及发现，申请人开发了一种粮食谷物干燥及分选方法和装置，具有高效、环保、节能和工艺流程简单等优点，有效解决了现有技术中存在的问题。

在本公开的第一方面，提供了一种粮食谷物干燥及分选方法，该方法包括以下步骤：

(A)湿谷物旋流干化与分离：湿谷物经螺杆进料机送料进入一级旋流器，在一级旋流器内完成湿谷物的旋流自转脱水干化，得到完整干谷物和杂质的混合物；

(B)完整干谷物与杂质的分离：在分选器中，利用完整干谷物与杂质密度不同导致的在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，实现完整干谷物与杂质的分离，得到的完整干谷物由分选器下端收集，杂质由分选器上端送入二级旋流器；

(C)空干谷物与泥粉的分离：利用杂质中空干谷物和泥粉的密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，实现空干谷物与泥粉的分离，得到的空干谷物由二级旋流器下端收集，泥粉由二级旋流器上端送入三级旋流器；

(D)泥粉收集：利用泥粉与空气密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，从空气中分离出泥粉，得到的泥粉由三级旋流器下端收集，空气由三级旋流器上端送入水气分离器；

(E)脉动气流内水分收集：脉动气流中的水分经水气分离器聚结收集，实现资源化处理。

在本公开中，步骤(A)中的干化过程在旋流场中进行，通过湿谷物在旋流场中的公转脱除湿谷物表层水和谷物与杂质、湿谷物与湿谷物之间的毛细水，同时，湿谷物高速自转产生的离心力可以脱除湿谷物内部的水分，实现湿谷物高效脱水。

在本公开中，在步骤(A)中，在旋流场中，湿谷物颗粒的自转公转耦合振荡运动，诱导湿谷物颗粒内的水向远离颗粒中心的方向移动，进而强化湿谷物颗粒内水分的脱除。

在本公开中，步骤(A)、(B)、(C)、(D)和(E)均在脉动气流下进行，用以降低谷物表面和内部的水的粘度，强化旋流脱水，所述脉动气流温度为室温。

在本公开的第二方面，提供了一种粮食谷物干燥及分选装置，该装置包括：

一级旋流器，用于进行步骤上述(A)；

与一级旋流器连接的分选器，用于进行上述步骤(B)；

与分选器连接的二级旋流器，用于进行上述步骤(C)；

与二级旋流器连接的三级旋流器，用于进行上述步骤(D)；以及

与三级旋流器连接的水气分离器，用于进行上述步骤(E)。

在本公开中，该装置还包括：与一级旋流器连接的螺杆进料机，用于在步骤(A)中将湿谷物送入一级旋流器，以及与一级旋流器连接的脉动气流发生器，用于产生正余弦波形脉动气流。。

在本公开中，所述一级旋流器、分选器、二级旋流器、三级旋流器和水气分离器可根据进料需要再并联一个或多个。

以下结合附图对本申请进行详细说明。

图1示出了本申请的一个优选实施方式中粮食谷物干燥及分选工艺流程图。如图1所示，湿谷物由螺杆进料机1进料，同时，空气经过脉动气流发生器2，产生正余弦波形的脉动气流，将湿谷物送入一级旋流器3；在一级旋流器3内，湿谷物进行旋流自转脱水干化，通过湿谷物在旋流场中的公转脱除湿谷物表层水和湿谷物与杂质、湿谷物与湿谷物之间的毛细水，同时，湿谷物自转产生的离心力使湿谷物内部的水分脱除，实现湿谷物脱水，湿谷物颗粒的自转公转耦合振荡运动，诱导湿谷物颗粒内的水向远离颗粒中心的方向移动，进而强化湿谷物颗粒内水分的脱除；干化后的完整干谷物和杂质的混合物送入分选器4；在分选器4中，利用完整干谷物与杂质密度不同导致的在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，实现完整干谷物与杂质的分选，含水率小于10重量％的完整干谷物由分选器4底流口送出收集，其余杂质由分选器4顶流口送入二级旋流器5；在二级旋流器5中，利用杂质中空干谷物和泥粉的密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，实现空干谷物与泥粉的分离，密度较大的空干谷物(包括谷壳、坏谷)由二级旋流器5送出收集，密度较小的泥粉由二级旋流器5顶流口送入三级旋流器6；在三级旋流器6中，利用泥粉与空气密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，实现泥粉与空气的分离，泥粉由三级旋流器6底流口收集，含水空气由三级旋流器6顶流口送入水气分离器7；在水气分离器7中，含水空气中水分聚结回收，不含尘的空气达标排放。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：

采用本申请的粮食谷物干燥及分选装置处理湿谷物，其含水率为46重量％，处理温度为室温(约25℃)，按照本申请方法和装置进行脱水干化处理，其具体运作过程及效果描述如下：

1.实施过程

参照本申请方法实施，具体如下：

(i)湿谷物由螺杆进料机进料，同时，空气经过脉动气流发生器，产生正余弦波形的脉动气流，将湿谷物送入一级旋流器；

(ii)在一级旋流器内，湿谷物完成干化，干化后的完整干谷物与杂质的混合物送入分选器，在分选器中，含水率小于10重量％的干谷物由分选器底流口送出收集，其余杂质由分选器顶流口送入二级旋流器；

(iii)在二级旋流器中，密度较大的空干谷物(包括谷壳、坏谷)由二级旋流器送出收集，密度较小的泥粉由二级旋流器顶流口送入三级旋流器；

(iv)在三级旋流器中，泥粉由三级旋流器底流口收集，含水空气由三级旋流器顶流口送入水气分离器；

(v)在水气分离器中，空气中水分聚结回收，不含尘的空气达标排放。

2.实施效果

湿谷物含水率为46重量％，经过室温旋流自转干化后，最终得到的干谷物含水率降至10重量％。

该技术有效地降低了谷物含水率，实现了谷物中杂质的分选与资源化处理，也有助于实现农业生产规模化、机械化和现代化。

上述所列的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依据本发明申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种粮食谷物干燥及分选方法，该方法包括以下步骤：

(A)湿谷物旋流干化：将湿谷物送入一级旋流器中进行旋流自转脱水干化，得到完整干谷物与杂质的混合物；

(B)完整干谷物与杂质的分离：将步骤(A)中得到的完整干谷物与杂质的混合物送入分选器中进行完整干谷物与杂质的分离，得到的完整干谷物由分选器下端收集，杂质由分选器上端送入二级旋流器；

(C)空干谷物与泥粉的分离：在二级旋流器中进行步骤(B)中得到的杂质中空干谷物与泥粉的分离，得到的空干谷物由二级旋流器下端收集，泥粉由二级旋流器上端送入三级旋流器；

(D)泥粉收集：在三级旋流器中进行步骤(C)中得到的泥粉与空气的分离，得到的泥粉由三级旋流器下端收集，空气由三级旋流器上端送入水气分离器；以及

(E)脉动气流内水分收集：聚结收集脉动气流中的水分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(A)中，湿谷物经螺杆进料机送入一级旋流器，在一级旋流器内的旋流场中完成旋流自转脱水干化，通过湿谷物在旋流场中的公转脱除湿谷物表层水和湿谷物与杂质、湿谷物与湿谷物之间的毛细水，同时，湿谷物自转产生的离心力使湿谷物内部的水分脱除，实现湿谷物脱水。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(A)中，在旋流场中，湿谷物颗粒的自转公转耦合振荡运动，诱导湿谷物颗粒内的水向远离颗粒中心的方向移动，进而强化湿谷物颗粒内水分的脱除。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(B)中，利用完整干谷物与杂质密度不同导致的在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，实现完整干谷物与杂质的分选。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(C)中，利用杂质中空干谷物和泥粉的密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，实现空干谷物与泥粉的分离。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(D)中，利用泥粉与空气密度不同导致的在旋流场中运动不同的运动学规律，实现泥粉与空气的分离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(E)中，脉动气流中的水分经水气分离器聚结收集，实现资源化处理。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(A)、(B)、(C)、(D)和(E)均在脉动气流下进行，以降低谷物表面和内部的水的粘度，强化旋流脱水，其中，脉动气流温度为室温。

9.一种谷物干燥及分选装置，该装置包括：

一级旋流器(3)，用于进行步骤(A)湿谷物旋流干化：将湿谷物送入一级旋流器中进行旋流自转脱水干化，得到完整干谷物与杂质的混合物；

与一级旋流器(3)连接的分选器(4)，用于进行步骤(B)完整干谷物与杂质的分离：将步骤(A)中得到的完整干谷物与杂质的混合物送入分选器中进行完整干谷物与杂质的分离，得到的完整干谷物由分选器下端收集，杂质由分选器上端送入二级旋流器；

与分选器(4)连接的二级旋流器(5)，用于进行步骤(C)空干谷物与泥粉的分离：在二级旋流器中进行步骤(B)中得到的杂质中空干谷物与泥粉的分离，得到的空干谷物由二级旋流器下端收集，泥粉由二级旋流器上端送入三级旋流器；

与二级旋流器(5)连接的三级旋流器(6)，用于进行步骤(D)泥粉收集：在三级旋流器中进行步骤(C)中得到的泥粉与空气的分离，得到的泥粉由三级旋流器下端收集，空气由三级旋流器上端送入水气分离器；以及

与三级旋流器(6)连接的水气分离器(7)，用于进行步骤(E)脉动气流内水分收集：聚结收集脉动气流中的水分。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

与一级旋流器(3)连接的螺杆进料机(1)，用于在步骤(A)中将湿谷物送入一级旋流器(3)，以及

与一级旋流器(3)连接的脉动气流发生器(2)，用于产生正余弦波形脉动气流；

其中，所述一级旋流器、分选器、二级旋流器、三级旋流器和水气分离器可根据进料需要再并联一个或多个。