CN1211314A - 谷类种子干燥系统 - Google Patents

Abstract

一种谷类种子的烘干方法和装置(10),通过在将谷类种子烘干仓(16)堆垛,用一台在每个堆垛截面总面积上气流速度达到200英尺/分的鼓风机或风扇,将加热的环境空气输入堆垛减少谷类种子的水分。进一步的实施例允许在带有一侧卸出门的双道谷类种子烘干系统(10)的仓室之一插入至少一块板(40),该板(40)完全承受谷物离开卸出门。另外,在至少一个仓室中形成谷类种子堆垛,将加热的空气输入并通过堆垛,从卸出门排出。

Description

谷类种子干燥系统

技术领域

本发明涉及一种烘干谷物，特别是烘干谷类种子的方法和以改进方式操作常规谷类种子烘干机的装置。更具体地，本发明涉及一种单路高气流速度的烘干方法和以单路系统操作常规双路烘干机的装置。

技术背景

增加谷类种子的烘干效率和提高其质量始终是谷类种子行业考虑的重点。特别是，烘干设备和燃料费用的增加，使得人们在改善设备总产量方面的注意力也在增加。本行业常规知识的是，谷类种子的质量与设备的效率是对立的因素。这清楚地表明，为了增加设备的总产量而改变操作，对谷类种子的质量会产生有害的作用。同时，顾及到提高谷类种子的质量，带来设备利用率下降的结果。

为本发明的目的，在烘干操作中使用的术语“谷类种子”被理解为，长在带有谷粒的谷穗上的种子。目前，谷类种子通常在一个大的多仓室双路谷类种子烘干机系统中烘干，类似与美国专利US 4,212,115中描述的系统。这些烘干机包括许多沿着双路空气通风系统边缘布置的单独的仓室，通过将加热到95～105°F环境空气输送到新鲜空气通风系统特别是上部通风系统，谷类种子在这些双路系统中烘干。加热的空气被输送到已部分烘干的谷类种子的堆垛并经由下部通风系统排出。当该空气从谷类种子中穿过时，它吸收谷类种子上的潮气并经历一个温度降低过程。该温度降低并充满潮气的空气然后穿过新收获且高含水量的谷类种子。当该空气从其中穿过时，再一次吸收多余的水分并进一步冷却，最后排入大气。

本行业的常规知识是，排放空气的饱和度越低，烘干操作的效率越低。结果，常规系统的设计和操作重点是提高排放空气的饱和度。所以，空气流量设计为能够达到所需的排放空气的饱和度。典型值是，每蒲式耳去壳谷类种子在每立方英尺空气之间为25～35。

试图使用常规烘干方式增加设备的利用率，结果影响了谷类种子的质量。例如，要求增加设备费用已导致实际破坏采摘谷物的收获季节提前到八月中下旬。这实际造成在霜冻破坏前加大了设备加工的批量。提前收获造成的后果是，谷物含水量比季节晚期收获的高，是环境空气的平均结露点。这些因素造成大多数不利于烘干谷类种子的条件，因此谷类种子必须留在烘干机中，延长暴露在相对较高的加热空气温度中的时间。这一系列的影响损害了谷类种子的质量和产出潜力。排放空气中的高饱和度甚至引起各种在烘干机内发芽，这更加降低了谷类种子的质量和产出潜力。

因此，需要提供一种谷类种子的烘干方式，以增加设备的利用率同时改善谷类种子的质量。

本发明的一个目的是提供一种烘干谷类种子的改进方式，特别是，改善了通常在收获季节早期产生的那些最不利条件。

本发明的另一个目的是提供一种烘干谷类种子的改进方式，以提供烘干设备的较大利用率。

本发明的再一个目的是提供一种烘干谷类种子的方式，其中烘干空气保持在实际较低的饱和度。

本发明还有一个目的是提供一种将在常规双路烘干机系统按单路烘干系统应用的设备，以便其能够依据本发明改进的烘干方式进行操作。

本发明的下一步目标是，提供一种设备将现有双路烘干机系统转换成单路烘干系统。

发明概述

本发明涉及一种通过降低烘干谷类种子所需的温度及暴露时间，生产更高产出率的谷类种子方法。该方法包括，输入加热的空气以极高的速度穿过一堆谷类种子。这不需要借助任何特殊理论，即可论证，高速空气流降低了谷类种子表面的高含水量膜的厚度，因此提高了对谷类种子水分的脱除速度。此外，较高的加热空气流量引导较多的热能进入系统。可以论证：在空气还保持相对较高的温度穿过谷堆时，较高的热能导致对谷类种子的堆垛截面上更迅速并一致的烘干效果。本发明的方法在谷类种子表面与干燥空气之间保持一个高蒸汽压力差，使得更大量的水蒸气从谷类种子转压到干燥空气中。

附图简述

图1是一个常规双路烘干机系统的侧视图，

图2是如图1所示的常规双路烘干机系统沿2-2的侧视剖面图，

图3是将如图2所示的安装了本发明的转换板而得以改进的常规烘干机系统侧视图，

图4是本发明处于部分打开位置的转换板的平面图，

图5是如图4所示的转换板的侧视图。

优选实施例详述

图1显示一个传统的谷类种子烘干系统10，它包括带有鼓风机12及空气加热装置14的空气传送装置，和一组仓室16。如图2所示，每个仓室至少有一个卸出门18，谷物装入门20，上通风孔22和下通风孔24，还有一倾斜的多孔地板26。烘干系统的中心包括：两个空气通风系统，一个为上部通风系统28，另一个为下部通风系统30。

在操作中，空气鼓风机12通过加热装置吸入环境空气并将其输入上部通风系统28。该空气沿上部通风系统输送，通过打开的上通风孔22进入仓室16。空气向下穿过谷类种子的堆垛S并通过多孔的倾斜地板26，吸收谷类种子的潮气。充满潮气并局部冷却的空气，然后经过下通风孔24从仓室16中排出，进入下部通风系统30。该空气一旦进入到下部通风系统30，便进入带有谷物装入门20及打开的下通风孔24的一个第二仓室16(可以为系统中的任意一个仓室)，随后经过下通风孔24进入在多孔地板下输送，向上穿过该地板26和谷类种子堆垛S，并从谷物装入门20排出。

本系统可以将如图1和2所示及如上所述的常规双路烘干系统转换为单路系统。这个转换采用如图3和图4所示的至少一个转换板40来实现。如图3所示的转换板40，在倾斜的多孔板26的低端，和与仓室16的通风系统相对的外墙32之间，安装至少一个转换板40。以这种方式连接的转换板，保持谷类种子离开卸出门18并在谷类种子堆与卸出门18之间建立一个空气隔间38。该系统也许需要进一步装配，增加一个附加的鼓风机于下部通风系统，或打通下部通风系统连接到或是上部通风系统或是空气加热装置的出口，以便加热的环境空气能被送到该通风系统。

为了保持谷类种子离开卸出门，该转换板40可以是任意适当的隔板，图4和图5中示出了一个该转换板40的实施例。该转换板40包括一对互相平行的坚固细长杆42，由其确定转换板的长度。一个坚固的平板44，两个相对的面沿细杆42连接。该平板从细长杆42的一端沿细杆长度方向向上伸展，平板44可以延长至细杆等长并与之牢固地相连。平板44可以是实体型，但优选多孔型。

该转换板40上可以安装一个滑动拉门48，使得谷类种子能够选择地从仓室16中通过卸出门卸出，而不必拆除转换板，滑动拉门可以用任何适当的方法与转换板连接。例如，拉门可以是与安装在转换板的细杆42内的一对滑轨滑动连接的另一块平板。

该转换板40能以各种方式安装。例如，转换板的细杆42的带角度的端头46利于转换板在仓室中的正确定位，并使得该转换板的端头与相应的倾斜多孔地板26和仓室的边墙32更紧密地配合。另一个方法是增加一个装置将多个转换板40连接在一起。转换板40可由任何常规的装置连接，包括将连接件(未显示)插入细杆42之间隔布置的开孔50等。

一旦该系统由该转换板转换，将能依据本发明的单路可逆方式来操作。加热的环境空气送入上部通风系统28和下部通风系统30。该空气从上部通风系统28通过上通风孔22输入，向下通过谷类种子堆S和多孔板26，这与未转换的的常规烘干机系统相同。空气随后通过由转换板建立的空气隔间38排出到打开的卸出门18。下部通风系统30中的加热环境空气输进仓室16并通过多孔地板26和谷类种子堆S，并以相同于转换前的常规烘干机系统的如S所述的方式向上排出。不同点在于，下部通风系统的空气是加热的环境空气，而不是充满潮气、部分冷却的空气。

一旦谷类种子被充分干燥，谷类种子S可以从转换后的系统中拆除转换板，优选打开安在转换板40上的滑动拉门48的方式卸出。该带有滑动拉门的转换板也有利于调节卸出门的谷类种子的流量。

利用该转换系统和改进的空气输送装置，根据需要，系统可以在本发明提供的单路可逆高速方式下操作。该系统可以有一个大流量输出加热环境空气的空气输送装置，以便在谷类种子堆垛的每个单位水平截面积上的流速至少两倍于常规的双路烘干机装置。优选地，每堆垛的水平截面总面积的空气流速达到至少170英尺/分钟。更优选地，该空气流速达到或超过堆垛的每单位水平截面总面积的流速200英尺/分更好。例如下一装置，一容纳约1300蒲式耳谷类种子的400平方英尺的烘干仓，依据本发明的方法以大约200英尺/分钟的空气流速操作时，将提供约80,000立方英尺/分钟的加热环境空气。当然，通过谷类种子堆垛间隙的空气将达到更高的速度，为1000英尺/分钟或更高。

谷类种子堆垛的普遍高度在12英尺以下，优选小于9英尺。这使得空气在以前述的高速通过谷堆时的压降不会过大。更优选地，谷类种子堆垛高度应在大约6.5～7.5英尺之间。

本方法使用的环境空气应加热至高于环境温度约30～40°F。优选加热到比环境温度约高34～36°F之间。换句话说，干燥空气温度应控制在约90～100°F之间，优选在94～97°F之间。加热的环境空气将通过谷类种子堆垛，直到使其水分充分减少。新收获的谷类种子的普遍含水量是含水量大于30％，该谷类种子干燥的普遍含水量应减至约11.5～13.5％的含水量之间，优选约为12～12.5％之间。

作为一种选择，单路高速的谷类种子烘干方式包括使穿过谷堆的气流，在一个烘干操作期间至少往复一次。这可由相应的通风系统和排气门、如装入门或卸出门的开/闭来实现。优选的方法是当谷类种子的水分降低到约18～23％，更优选为20％时改变气流方向为逆向。

实施例

下面以实施例将本发明的单路可逆高速空气的方法，与常规的双路烘干方法进行对比。在两种方法中，均假设一批约有2000蒲式耳的去皮谷类种子，含水量为35％，并假设其全部置于一个600平方英尺的烘干仓中，堆垛高度约为10英尺。当该谷类种子的水分减少至12％时，即被认为是干燥的。表1和后面的能耗费用计算，逐项列出不同烘干方法的预计效果。对照实施例A是采用常规双路烘干方式，而实施例1则是单路高速空气的方式。表2逐项列出使用表1预计的用于实施例A的设备配置及相应消耗，和实施例1的几种供选择的设备配置。

                                    表1

实施例	空气温度(°F)	空气流速(英尺/分钟)	空气流量(立方英尺/分钟)	每蒲式耳空气流量(立方英尺/分钟/蒲式耳)	干燥时间(小时)	分批换料时间(小时)	每批总时间(小时)	30天内装满仓室总次数
									A	105	110	66,000	33	84	12	96	7.5
1	100	200	120,000	60	48	12	60	12
										能力增加总量：							60％

注：此表数据基于环境干泡温度60°F

                                    表2

实施例	蒲式耳/年(1000蒲式耳内)	空气流量(立方英尺/蒲式耳)	系统的干燥仓室数	系统费用(百万美元)	每年烘干季节天数
						A	200	30	14	1.7	30
1(a)	200	60	8	1.0	30
						1(b)	200	60	13	1.7	20
1(c)	300	60	13	1.7	30

燃料费计算

实施例A

40(a)×33立方英尺/分钟·蒲式耳×1.2(b)=1,584BTU/蒲式耳·小时×84小时=133,056BTU/蒲式耳

133,056BTU/蒲式耳×5.00美元/百万BTU=0.66美元/蒲式耳

实施例1

35(a)×60立方英尺/分钟·蒲式耳×1.2(b)=2,520BTU/蒲式耳·小时×48小时=120,960 BTU/蒲式耳

120,960 BTU/蒲式耳×5.00美元/百万BTU=0.61美元/蒲式耳

注：(a)加热空气的干泡温度(°F)与环境空气的干泡温度(°F)不同。

    (b)换算系数(60分钟/小时×0.02BTU/°F·Cu·Ft)

电费计算

实施例A

60,000立方英尺/分钟50马力×84小时=4200马力·小时×0.05美元/马力·小时=210美元/2000蒲式耳

210美元/2000蒲式耳=0.10美元/蒲式耳

实施例1

120,000立方英尺/分钟175马力×48小时=8400马力·小时×0.05美元/马力·小时=420美元/2000蒲式耳

420美元/2000蒲式耳=0.21美元/蒲式耳

注：鼓风机马力根据谷堆高度和空气流速计算

综合能源费用

实施例A 0.66美元/蒲式耳+0.10美元/蒲式耳=0.76美元/蒲式耳

实施例1 0.61美元/蒲式耳+0.21美元/蒲式耳=0.84美元/蒲式耳

0.84美元/蒲式耳-0.76美元/蒲式耳=0.08美元/蒲式耳(增加能源费用12％)

技术效果分析

比较对照例A和实施例1，如表1数据所示，通过使用本发明的单路高速空气的方法，在一较低的空气温度下，生产能力大约能增加60％。能耗费用计算表明，依据本发明的操作，能耗费只有轻微的增加，每蒲式耳8美分。在生产能力增加之外，谷类种子在实施例1中暴露于较低的温度中时间较短，为48小时，这只是实施例A中84小时的一半多一点。从谷类种子暴露在如此高温下，延长时间将造成损害这一公知的观点来看，实施例1提供的谷类种子很明显将是更优质、产出率更高的谷类种子。

表2示出根据表1列出的预算，对照例A与实施例1(a-c)之间的对比。比较实施例1(a)和对照例A，表中显示，相同量的谷类种子烘干实际上能以较小的设备及设备费用实现。对比实施例1(b)和对照例A表明，在设备费用相同时，烘干相同量的谷类种子实际上能加快10天，这将降低因提前收割庄稼而损失收成。对比实施例1(c)和对照例A显示，在相同的设备费用下，烘干的谷类种子数量可增加50％。

Claims (18)

1．一种提高谷类种子产出率的谷类种子烘干方法，包括以下步骤：

在烘干仓中形成一个谷类种子的堆垛；并且

输送加热空气，并以前述每堆垛的截面总面积的空气流速至少170英尺/分钟的速度穿过所述堆垛。

2．如权利要求1所述的方法，其特征为，所述的加热空气是加热的环境空气。

3．如权利要求1所述的方法，其特征为，所述的空气基本垂直穿过所述的堆垛，且所述堆垛的高度低于9英尺。

4．如权利要求2所述的方法，其特征为，所述的空气加热到约90～100°F之间。

5．如权利要求2所述的方法，其特征为，所述的空气加热到约高于环境温度34～36°F之间。

6．如权利要求1所述的方法，还包括所述的空气以可逆的方向穿过所述堆垛的步骤。

7．如权利要求1所述的方法，其特征为，所述的空气穿过所述的堆垛，直到所述谷类种子的水分降低到足够程度。

8．如权利要求1所述的方法，其特征为，所述谷类种子的含水量大于30％，且所述的空气穿过所述的堆垛，直到所述的谷类种子的含水量减至约12％。

9．如权利要求1所述的方法，其特征为，所述的空气以每堆垛的截面总面积的空气流速至少200英尺/分钟的速度输送。

10．一种降低谷类种子含水量的方法，包括以下步骤：

在烘干仓中将新采摘的谷类种子堆成高度为6.5～7.5英尺之间的堆垛；并且

将环境空气加热到高于环境温度约34～36°F之间，并以所述每堆垛截面总面积的空气流速超过170英尺/分钟的速度穿过所述的堆垛，吹送热气的时间应使谷类种子的含水量降低到13.5％以下。

11．如权利要求10所述的方法，其特征为，通过所述堆垛的空气方向是可逆的。

12．如权利要求10所述的方法，其特征为，在谷类种子的含水量降低到约20％时使通过前述堆垛的空气方向逆转。

13．一种烘干谷类种子的方法，包括：

在带有侧卸出门的双路谷类种子烘干机系统中，在至少一个仓中插入至少一块转换板，其特征为，所述的转换板足以支承所述的谷类种子离开所述的卸出门；

在所述的至少一个仓中形成所述谷类种子的堆垛；

输送加热的空气向下穿过所述的堆垛；并且

将所述空气排出所述的卸出门。

14．如权利要求13所述的方法，其特征为，所述的空气以每所述堆垛截面总面积的空气流速170英尺/分钟以上穿过所述的堆垛。

15．如权利要求14所述的方法，其特征为，所述的板包括：可选择的是否允许谷类种子通过所述板的开启装置。

16．一种将带有侧卸出门的双路谷物烘干机转换为一个单路烘干机的装置，包括：

保持所述的谷物离开所述卸出门的支承装置。

17．如权利要求16所述的装置，其特征为，所述的支承装置是多孔的。

18．如权利要求16所述的装置，其特征为，所述的支承装置包括一个可选择是否允许谷类种子通过其中的门。

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