烘干是膨化飼料加工的最重要工序之一。剛從膨化機擠出的飼料顆粒水分很高，達(dá)到22%以上，必須配套烘干設(shè)備先驅(qū)除10%以上的水分再經(jīng)冷卻處理后，才能保證其達(dá)到合格產(chǎn)品質(zhì)量。目前國內(nèi)膨化機飼料加工中配套的烘干設(shè)備多采用輸送帶和鏈?zhǔn)桨逑涫胶娓蓹C。該類型設(shè)備均為臥式結(jié)構(gòu)，占地面積大，造價高，多數(shù)新建廠房仍依靠進口。同時，在實際生產(chǎn)中還存在配套風(fēng)機動力大烘干能耗高，噸料蒸汽耗量達(dá)500kg以上，以及篩(網(wǎng))孔堵塞等問題，明顯增加膨化飼料的加工成本，影響其推廣應(yīng)用。
為了改變這一狀況，作者把近十年來一直應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品烘干加工上，取得良好效果并具有高效節(jié)能特點的國產(chǎn)多層圓振動烘干機，嘗試應(yīng)用在膨化飼料加工上，收到較好的效果。本文就該設(shè)備合理應(yīng)用中存在的設(shè)計問題，提出一些粗淺的看法，供同行們參考。
1.烘干系統(tǒng)的組成
把多層圓振動烘干機應(yīng)用在膨化飼料加工上，烘干系統(tǒng)由多層圓振動烘干機、調(diào)風(fēng)門、蒸汽換熱器，鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、旋風(fēng)除塵器及閉風(fēng)器等組成，見圖1。本系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵，一是多層圓振動烘干機結(jié)構(gòu)原理的合理設(shè)計，二是烘干風(fēng)網(wǎng)參數(shù)的合理選擇。
2.烘干機基本結(jié)構(gòu)及原理
現(xiàn)有多層圓振動烘干機一般有進料口、頂蓋、廢氣出口、多層烘干床、熱風(fēng)進口、出料口、激振盤、隔振彈簧、激振電機和機架等組成。而多層烘干床由內(nèi)、外短圓筒、環(huán)狀水平篩板和擋料板等組成。每層環(huán)狀水平篩板都開有出料口，并且在連接各層床的內(nèi)外筒法蘭時，把上、下層出料口位置錯開，使上一層出口的物料能落入下一層的進口，待烘干物料從頂層進入后直至最下層排出。目前國內(nèi)該類型烘干機已有系列產(chǎn)品，床層直徑為1.0~2.0m，一般設(shè)5層，其產(chǎn)量因系列號、物料品種及水分等有所不同，有100kg/h到2000kg/h不等。
設(shè)備工作時，利用交錯安裝在主機下部的兩臺激振電機同步反向回轉(zhuǎn)，使配置在其上的多層圓振動烘干床產(chǎn)生向上震動力和繞烘干床中心逆時針方向旋轉(zhuǎn)扭矩，強迫進入到進料口的物料，沿頂層篩板作逆時針圓周跳躍運動至出料口，上一層出料口即是下一層的進料口，如此逐層運動、下落，直到底層出料。在物料從上到下沿各層篩板跳躍的過程中，熱空氣由進風(fēng)口到達(dá)中間內(nèi)筒空間后，從最下兩層的內(nèi)筒管壁的開口進入，垂直多次穿過料層，充分與物料接觸，并進行濕熱交換，交換后濕氣有設(shè)在頂蓋上的廢氣出口排出，完成物料的烘干過程。由于振動力的強烈作用，熱風(fēng)能與跳躍運動的物料充分接觸，濕熱交換加快，烘干效果較好，電、熱能耗較低，這是該類設(shè)備最大的優(yōu)點。 3.烘干機結(jié)構(gòu)改進設(shè)計 擔(dān)當(dāng)膨化飼料烘干任務(wù)的多層圓振動烘干機，與一般用于農(nóng)產(chǎn)品單一物料烘干用途的設(shè)備結(jié)構(gòu)有所不同。膨化飼料品種多，其顆粒大小也由于魚類、寵物的品種不同而不同、一般顆粒直徑在1~24mm，顆粒大小差別很大，因而對烘干機而言，既要加強在生產(chǎn)大顆粒時設(shè)備烘干能力，又要避免生產(chǎn)小顆粒產(chǎn)品的過分烘干及吹跑現(xiàn)象。此外，還要避免產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時設(shè)備殘留摻雜、污染而影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。根據(jù)多層圓振動烘干機的結(jié)構(gòu)及原理，要把它合理應(yīng)用在膨化飼料的加工上，必須解決該設(shè)備適應(yīng)不同品種、顆粒大小的產(chǎn)量匹配(即烘干能力)、熱風(fēng)分配、機內(nèi)殘留及烘干均勻度等問題，做到一機多用、好用及節(jié)能。為此，作者在應(yīng)用設(shè)計中主要進行下列方面的考慮。
3.1 產(chǎn)量匹配與熱風(fēng)機分配問題
國內(nèi)現(xiàn)有最大型多層圓振動烘干機床層直徑為2.0米，5層，時產(chǎn)最大在2000Kg左右。本烘干機設(shè)備要配套臺灣某公司SEP-200型濕法澎化機，時產(chǎn)達(dá)2t-3t，出機顆粒水分達(dá)22%以上。根據(jù)烘干參數(shù)計算確定的烘干熱量、風(fēng)量和烘干層面積等參數(shù)，與該公司原配套的鏈板箱式烘干機有關(guān)參數(shù)對比后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量偏小，而且熱風(fēng)穿過料層的風(fēng)速也過大，會影響料層內(nèi)物料的正常下落而造成堵塞。為此，作者把現(xiàn)有烘干機直徑由2cm擴大到2.2cm，床層由5層增加至9層，從而有效解決了本設(shè)備產(chǎn)量偏小的匹配的問題。 另外，把原來設(shè)在由下往上數(shù)的1、2層內(nèi)筒壁上的2個熱風(fēng)口改為3個進風(fēng)口，分別設(shè)在第1、5、9層內(nèi)筒壁上;而設(shè)在頂層(即第9層)蓋板上的單一層廢氣出口改為2個，分別設(shè)在第3、7層外筒壁上。這樣，進入到內(nèi)筒內(nèi)的熱風(fēng)分成四路：一是從第1層進風(fēng)口進入，穿過第2、3層篩板、料層后，由第3層廢氣口排出，三是從第5層進風(fēng)口進入，穿過第6、7層篩板、料層后，由第7層廢氣口排出;四是從第9層進風(fēng)口進入，穿過第9、8層篩板、料層后，由第7層廢氣口排出，如此使熱風(fēng)分四路穿過料層阻力基本一致，從而大幅度降低待烘干物料層的熱風(fēng)風(fēng)速，使烘干風(fēng)速降到最小膨化飼料顆粒的懸浮速度以下，既解決了烘干風(fēng)速過高而造成小顆粒吹跑的問題，又顯著提高了熱風(fēng)利用率，降低了能耗。改進后的多層圓振動烘干機外形簡圖見圖2。
3.2 機內(nèi)殘留問題
目前，國內(nèi)一般多層圓振動烘干機為使制造簡單方便，篩板均為水平環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于膨化飼料的容量較小，一般烘干后產(chǎn)品為 0.28-0.34t/m3，同一品種飼料顆粒的形狀也存在一定差異，加上篩板的二次振動，使膨化飼料在生產(chǎn)品種轉(zhuǎn)換時存在少量飼料在機內(nèi)殘留，難以排清，造成飼料轉(zhuǎn)換時間加長，以及要把第2品種開始生產(chǎn)時被第一品種殘雜的約15-20kg物料排出，并重新膨化，從而影響產(chǎn)量及質(zhì)量。因此，合理設(shè)計篩板結(jié)構(gòu)成了本設(shè)備能否適用于膨化飼料加工工藝的重要問題。我們把多層水平環(huán)狀篩板設(shè)計為螺旋面中徑角為1.5°，從而較好地消除了本類型設(shè)備存在的機內(nèi)殘留問題。
3.3 影響大顆粒膨化飼料烘干質(zhì)量及均勻性問題
國產(chǎn)多層圓振動烘干機工作時間固有的兩個缺陷：一是床層的烘干料層厚度從上到下逐漸變薄，使顆粒在機內(nèi)停留時間縮短，以及容易造成進料口堵塞;二是床層內(nèi)物料沿篩板作不同圓周軌跡的路徑(即周長)不同，運動時間存在差異，內(nèi)圈快外圈慢，層層疊加，使物料在機內(nèi)的停留時間因走不同的圓周軌跡產(chǎn)生很大的差異，從而影響物料烘干質(zhì)量及均勻度。在樣機試驗中，我們發(fā)現(xiàn)這些缺陷對大顆粒膨化飼料烘干質(zhì)量及均勻度的影響尤其嚴(yán)重。為此，我們采取了下面兩個改進措施：一是改進了頂層(即第9層)及第8層進、出料口的結(jié)構(gòu)，把原來從進料口只落到入到頂層的高濕膨化顆粒，分成二路均勻下落到第8、9層進料口上，經(jīng)該兩薄層床強烈的烘干作用，使顆粒表層迅速硬化，這既減少了剛出模的高濕膨化飼料容易產(chǎn)生的變形，提高了產(chǎn)品外觀質(zhì)量，又改善了濕顆粒在機內(nèi)開頭幾層的流動性，
避免了進料口的堵塞問題。經(jīng)兩薄層床烘干的飼料到達(dá)出料口后，匯集到第7層，由此逐層下落，并明顯增加了后續(xù)烘干床的料層厚度，延長飼料在機內(nèi)的停留時間。二是改變了1~7層烘干床出料口位置，把1~7層烘干床出料口設(shè)在篩板的外圈上，并占烘干床層槽寬一半，而靠內(nèi)側(cè)運動的物料由一斜板導(dǎo)入外側(cè)出料口內(nèi)，使內(nèi)外走不同圈的物料在出料口下落時混合，同時斜板對走內(nèi)圈的物料也有阻擋減速作用，從而解決了本設(shè)備固有缺陷對烘干質(zhì)量及烘干均勻度不良影響問題。
4.烘干風(fēng)網(wǎng)參數(shù)選擇
烘干風(fēng)網(wǎng)參數(shù)選擇應(yīng)通過反復(fù)的烘干參數(shù)計算，確定所需的烘干熱量、風(fēng)量，才能選擇合適的蒸汽換熱器、鼓風(fēng)機和引風(fēng)機型號分別為SRZ12X7D、4?72?6D和4?72?8C。
要指出的是，前、后二級串聯(lián)的風(fēng)機必匹配，選擇時，后級引風(fēng)機要有較大富余，這樣才能使烘干機分別在進、出口產(chǎn)生較大的和輕微的負(fù)壓風(fēng)，避免粉塵飛揚，同時也確保了剛膨化的高濕飼料有足夠的冷風(fēng)，使該飼料顆粒表皮迅速硬化，減少顆粒變形。此外，還可避免常規(guī)烘干機進出口安裝閉風(fēng)機而造成碎粒問題。
5.實際應(yīng)用效果
根據(jù)上述方案設(shè)計的多層圓振動烘干機，已于1999年9月及2001年4月分別在順德兩間膨化飼料廠投入使用，一年多以上的實際生產(chǎn)考核證明，多層圓振動烘干機在膨化飼料加工應(yīng)用上具有三方面優(yōu)越性：一是節(jié)能，使膨化飼料的生產(chǎn)成本明顯降低，據(jù)測，噸料油耗、電耗均比鏈板式烘干機低30%以上;二是烘干質(zhì)量高，外形好，深受養(yǎng)殖戶的歡迎;三是節(jié)約投資成本，可減少烘干系統(tǒng)的設(shè)備投資近三成，同時設(shè)備布置靈活、方便，使用操作簡單，工作可靠，故障率低。
為了改變這一狀況，作者把近十年來一直應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品烘干加工上，取得良好效果并具有高效節(jié)能特點的國產(chǎn)多層圓振動烘干機，嘗試應(yīng)用在膨化飼料加工上，收到較好的效果。本文就該設(shè)備合理應(yīng)用中存在的設(shè)計問題，提出一些粗淺的看法，供同行們參考。
1.烘干系統(tǒng)的組成
把多層圓振動烘干機應(yīng)用在膨化飼料加工上，烘干系統(tǒng)由多層圓振動烘干機、調(diào)風(fēng)門、蒸汽換熱器，鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、旋風(fēng)除塵器及閉風(fēng)器等組成，見圖1。本系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵，一是多層圓振動烘干機結(jié)構(gòu)原理的合理設(shè)計，二是烘干風(fēng)網(wǎng)參數(shù)的合理選擇。
2.烘干機基本結(jié)構(gòu)及原理
現(xiàn)有多層圓振動烘干機一般有進料口、頂蓋、廢氣出口、多層烘干床、熱風(fēng)進口、出料口、激振盤、隔振彈簧、激振電機和機架等組成。而多層烘干床由內(nèi)、外短圓筒、環(huán)狀水平篩板和擋料板等組成。每層環(huán)狀水平篩板都開有出料口，并且在連接各層床的內(nèi)外筒法蘭時，把上、下層出料口位置錯開，使上一層出口的物料能落入下一層的進口，待烘干物料從頂層進入后直至最下層排出。目前國內(nèi)該類型烘干機已有系列產(chǎn)品，床層直徑為1.0~2.0m，一般設(shè)5層，其產(chǎn)量因系列號、物料品種及水分等有所不同，有100kg/h到2000kg/h不等。
設(shè)備工作時，利用交錯安裝在主機下部的兩臺激振電機同步反向回轉(zhuǎn)，使配置在其上的多層圓振動烘干床產(chǎn)生向上震動力和繞烘干床中心逆時針方向旋轉(zhuǎn)扭矩，強迫進入到進料口的物料，沿頂層篩板作逆時針圓周跳躍運動至出料口，上一層出料口即是下一層的進料口，如此逐層運動、下落，直到底層出料。在物料從上到下沿各層篩板跳躍的過程中，熱空氣由進風(fēng)口到達(dá)中間內(nèi)筒空間后，從最下兩層的內(nèi)筒管壁的開口進入，垂直多次穿過料層，充分與物料接觸，并進行濕熱交換，交換后濕氣有設(shè)在頂蓋上的廢氣出口排出，完成物料的烘干過程。由于振動力的強烈作用，熱風(fēng)能與跳躍運動的物料充分接觸，濕熱交換加快，烘干效果較好，電、熱能耗較低，這是該類設(shè)備最大的優(yōu)點。 3.烘干機結(jié)構(gòu)改進設(shè)計 擔(dān)當(dāng)膨化飼料烘干任務(wù)的多層圓振動烘干機，與一般用于農(nóng)產(chǎn)品單一物料烘干用途的設(shè)備結(jié)構(gòu)有所不同。膨化飼料品種多，其顆粒大小也由于魚類、寵物的品種不同而不同、一般顆粒直徑在1~24mm，顆粒大小差別很大，因而對烘干機而言，既要加強在生產(chǎn)大顆粒時設(shè)備烘干能力，又要避免生產(chǎn)小顆粒產(chǎn)品的過分烘干及吹跑現(xiàn)象。此外，還要避免產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時設(shè)備殘留摻雜、污染而影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。根據(jù)多層圓振動烘干機的結(jié)構(gòu)及原理，要把它合理應(yīng)用在膨化飼料的加工上，必須解決該設(shè)備適應(yīng)不同品種、顆粒大小的產(chǎn)量匹配(即烘干能力)、熱風(fēng)分配、機內(nèi)殘留及烘干均勻度等問題，做到一機多用、好用及節(jié)能。為此，作者在應(yīng)用設(shè)計中主要進行下列方面的考慮。
3.1 產(chǎn)量匹配與熱風(fēng)機分配問題
國內(nèi)現(xiàn)有最大型多層圓振動烘干機床層直徑為2.0米，5層，時產(chǎn)最大在2000Kg左右。本烘干機設(shè)備要配套臺灣某公司SEP-200型濕法澎化機，時產(chǎn)達(dá)2t-3t，出機顆粒水分達(dá)22%以上。根據(jù)烘干參數(shù)計算確定的烘干熱量、風(fēng)量和烘干層面積等參數(shù)，與該公司原配套的鏈板箱式烘干機有關(guān)參數(shù)對比后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量偏小，而且熱風(fēng)穿過料層的風(fēng)速也過大，會影響料層內(nèi)物料的正常下落而造成堵塞。為此，作者把現(xiàn)有烘干機直徑由2cm擴大到2.2cm，床層由5層增加至9層，從而有效解決了本設(shè)備產(chǎn)量偏小的匹配的問題。 另外，把原來設(shè)在由下往上數(shù)的1、2層內(nèi)筒壁上的2個熱風(fēng)口改為3個進風(fēng)口，分別設(shè)在第1、5、9層內(nèi)筒壁上;而設(shè)在頂層(即第9層)蓋板上的單一層廢氣出口改為2個，分別設(shè)在第3、7層外筒壁上。這樣，進入到內(nèi)筒內(nèi)的熱風(fēng)分成四路：一是從第1層進風(fēng)口進入，穿過第2、3層篩板、料層后，由第3層廢氣口排出，三是從第5層進風(fēng)口進入，穿過第6、7層篩板、料層后，由第7層廢氣口排出;四是從第9層進風(fēng)口進入，穿過第9、8層篩板、料層后，由第7層廢氣口排出，如此使熱風(fēng)分四路穿過料層阻力基本一致，從而大幅度降低待烘干物料層的熱風(fēng)風(fēng)速，使烘干風(fēng)速降到最小膨化飼料顆粒的懸浮速度以下，既解決了烘干風(fēng)速過高而造成小顆粒吹跑的問題，又顯著提高了熱風(fēng)利用率，降低了能耗。改進后的多層圓振動烘干機外形簡圖見圖2。
3.2 機內(nèi)殘留問題
目前，國內(nèi)一般多層圓振動烘干機為使制造簡單方便，篩板均為水平環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于膨化飼料的容量較小，一般烘干后產(chǎn)品為 0.28-0.34t/m3，同一品種飼料顆粒的形狀也存在一定差異，加上篩板的二次振動，使膨化飼料在生產(chǎn)品種轉(zhuǎn)換時存在少量飼料在機內(nèi)殘留，難以排清，造成飼料轉(zhuǎn)換時間加長，以及要把第2品種開始生產(chǎn)時被第一品種殘雜的約15-20kg物料排出，并重新膨化，從而影響產(chǎn)量及質(zhì)量。因此，合理設(shè)計篩板結(jié)構(gòu)成了本設(shè)備能否適用于膨化飼料加工工藝的重要問題。我們把多層水平環(huán)狀篩板設(shè)計為螺旋面中徑角為1.5°，從而較好地消除了本類型設(shè)備存在的機內(nèi)殘留問題。
3.3 影響大顆粒膨化飼料烘干質(zhì)量及均勻性問題
國產(chǎn)多層圓振動烘干機工作時間固有的兩個缺陷：一是床層的烘干料層厚度從上到下逐漸變薄，使顆粒在機內(nèi)停留時間縮短，以及容易造成進料口堵塞;二是床層內(nèi)物料沿篩板作不同圓周軌跡的路徑(即周長)不同，運動時間存在差異，內(nèi)圈快外圈慢，層層疊加，使物料在機內(nèi)的停留時間因走不同的圓周軌跡產(chǎn)生很大的差異，從而影響物料烘干質(zhì)量及均勻度。在樣機試驗中，我們發(fā)現(xiàn)這些缺陷對大顆粒膨化飼料烘干質(zhì)量及均勻度的影響尤其嚴(yán)重。為此，我們采取了下面兩個改進措施：一是改進了頂層(即第9層)及第8層進、出料口的結(jié)構(gòu)，把原來從進料口只落到入到頂層的高濕膨化顆粒，分成二路均勻下落到第8、9層進料口上，經(jīng)該兩薄層床強烈的烘干作用，使顆粒表層迅速硬化，這既減少了剛出模的高濕膨化飼料容易產(chǎn)生的變形，提高了產(chǎn)品外觀質(zhì)量，又改善了濕顆粒在機內(nèi)開頭幾層的流動性，
避免了進料口的堵塞問題。經(jīng)兩薄層床烘干的飼料到達(dá)出料口后，匯集到第7層，由此逐層下落，并明顯增加了后續(xù)烘干床的料層厚度，延長飼料在機內(nèi)的停留時間。二是改變了1~7層烘干床出料口位置，把1~7層烘干床出料口設(shè)在篩板的外圈上，并占烘干床層槽寬一半，而靠內(nèi)側(cè)運動的物料由一斜板導(dǎo)入外側(cè)出料口內(nèi)，使內(nèi)外走不同圈的物料在出料口下落時混合，同時斜板對走內(nèi)圈的物料也有阻擋減速作用，從而解決了本設(shè)備固有缺陷對烘干質(zhì)量及烘干均勻度不良影響問題。
4.烘干風(fēng)網(wǎng)參數(shù)選擇
烘干風(fēng)網(wǎng)參數(shù)選擇應(yīng)通過反復(fù)的烘干參數(shù)計算，確定所需的烘干熱量、風(fēng)量，才能選擇合適的蒸汽換熱器、鼓風(fēng)機和引風(fēng)機型號分別為SRZ12X7D、4?72?6D和4?72?8C。
要指出的是，前、后二級串聯(lián)的風(fēng)機必匹配，選擇時，后級引風(fēng)機要有較大富余，這樣才能使烘干機分別在進、出口產(chǎn)生較大的和輕微的負(fù)壓風(fēng)，避免粉塵飛揚，同時也確保了剛膨化的高濕飼料有足夠的冷風(fēng)，使該飼料顆粒表皮迅速硬化，減少顆粒變形。此外，還可避免常規(guī)烘干機進出口安裝閉風(fēng)機而造成碎粒問題。
5.實際應(yīng)用效果
根據(jù)上述方案設(shè)計的多層圓振動烘干機，已于1999年9月及2001年4月分別在順德兩間膨化飼料廠投入使用，一年多以上的實際生產(chǎn)考核證明，多層圓振動烘干機在膨化飼料加工應(yīng)用上具有三方面優(yōu)越性：一是節(jié)能，使膨化飼料的生產(chǎn)成本明顯降低，據(jù)測，噸料油耗、電耗均比鏈板式烘干機低30%以上;二是烘干質(zhì)量高，外形好，深受養(yǎng)殖戶的歡迎;三是節(jié)約投資成本，可減少烘干系統(tǒng)的設(shè)備投資近三成，同時設(shè)備布置靈活、方便，使用操作簡單，工作可靠，故障率低。
