自主创新之路

东北玉米低温真空干燥新技术研究与开发课题组

    东北玉米低温真空干燥新技术研究与开发是“十五”国家科技攻关计划重点项目“粮油储藏安全保障关键技术研究开发与示范”中的第一课题,经过三年多的攻关研究,该项目的生产性试验已基本结束,达到了预期的目标,项目的前期研究成果已申报国家专利3项。主要工作情况向大会汇报如下。

    一 、领导重视、多方支持

    东北玉米低温真空干燥新技术研究与开发这是备受各级领导关注的科技创新项目,国家粮食局领导、中谷粮油集团科技公司领导都多次亲临研究试验现场视察和指导。在课题的发展战略规划、技术支持、研究经费、试验场地、项目协调等多方面给予了大力的支持,这不仅为项目的顺利实施提供了重要的保障,也是对研究人员的极大鼓舞。

    为了确保课题成功,国家粮食局为本课题专门成立了专家组,长期跟踪课题进展,提供技术支持。真空行业及粮食干燥行业专家多次亲临现场指导试验,审查技术方案,为课题顺利实施提供了很大的帮助。

    吉林德惠新良国家粮食储备库在试验场地、试验用粮、工程施工、电力、煤炭、人力、生活设施等多方面给予了大力支持,库领导与课题组一起协商研究,克服了种种困难,保证了试验顺利实施。

    郑州粮食科研设计院的领导对本课题寄予了厚望,在方案设计上多次组织全院技术骨干进行论证,中期进行了认真的项目评审;在资金方面给予了重大支持,自筹资金300多万元用于本课题的研究;实验阶段多次深入现场研究解决问题,为项目组排忧解难。

    二 、科学组织、严格管理

    玉米真空干燥课题涉及真空学、热工学、机械制造、电气控制、粮食干燥技术、粮食品质研究等多学科领域,为了完成攻关任务,采取强强联合的方式,由高等院校、研究院、生产企业的人员组成课题组,充分发挥各方面的优势,联合攻关,风险共担,利益共享。

    项目实施过程中认真执行《国家科技攻关计划管理办法》,科学组织和管理,严格按照科技经费管理规定的要求使用国拨经费和自筹资金。

    三 、不畏艰难、勇于创新

    本课题备受各级领导关注,承载了众人的期望,是我院近年来承接的攻关难点最多、现场试验条件最艰苦的跨学科的科研攻关任务。研究人员遵循科学规律,脚踏实地,循序渐进。从20t/h小型真空干燥试验塔做起,经历了公主岭铁北粮库60t/h的中试和吉林德惠新良国家粮食储备库300t/h生产试验,主要完成了以下研究工作:

    1 .玉米真空干燥工艺

    本课题首次把真空干燥技术引入到东北高水分玉米的脱水干燥,根据玉米物料的特点,结合真空干燥技术,设计了玉米低温真空干燥工艺,初步解决了物料的连续干燥、防堵塞、耐磨等问题,玉米低温真空干燥工艺由物流系统、真空系统、加热系统、电气控制系统、在线检测系统等组成。

    2. 主要技术参数的研究确定

    主要技术参数有:玉米干燥温度、真空度、热源方式、热源温度、干燥时间、粮食冷却时间等。

    3.干燥仓的研制

    干燥仓是整套设备的核心,容纳大量物料的同时还承载着抽真空、循环供热、气密等功能。为了研制干燥仓,本课题各参加单位集中了各方面的专家协同攻关,提出了多个方案,通过试验优选,既解决了物料的防堵问题,又不影响干燥仓内的真空传热。

    研究解决了干燥仓的整体结构问题,保证仓内大量水蒸气的流通,尽量降低气流阻力,同时防止玉米粒被抽走。

    研究解决了干燥仓内的循环加热问题,按照预定的加热顺序均匀加热。对加热管形状、表面黑化(耐磨、提高热辐射度)处理方式等进行了研究,对加热管排列组合方式(空间小、面积大、不堵塞)进行了优选;对真空管道系统布置形式(阻力小、均匀)进行了优选。

    设置了均匀排料装置,基本解决了均匀干燥问题。采取了有效的防堵措施。

    4 .真空阀门的选择

    真空阀门是实现真空干燥的关键设备,我们对国内外多家阀门生产厂商进了咨询、调研和考察,选用球阀和偏心阀,初步解决了干燥仓的气密问题。

    5. 电气和控制系统

    设计开发了符合真空干燥特殊技术要求,适应东北严寒恶劣环境,抗粉尘,抗干扰的专用型电气控制系统。自安装试运行以来,经历了零下二三十度的严寒、大风等恶劣生产条件的考验,保证了整个生产系统的可靠运行。提供了三种控制方式(自动控制、手动联锁控制、手动无联锁控制),使得操作更加方便、灵活。

    压力传感器、温度传感器、料位传感器的设置,性能稳定、可靠,使用方便。

    6 .真空系统的优选

    在中试的基础上,认真深入探讨真空干燥的机理和特点,对国内真空干燥技术研究单位和设备生产厂家进行了调研,访问了六家国内知名的高等院校和真空研究院校,咨询了国内真空干燥行业的知名专家,得到了许多帮助和支持,为课题的顺利实施打下了良好的基础。

    根据真空干燥技术和设备的最新发展现状,针对本课题的实际特点,确定了生产试验的抽真空方式。主真空系统用喷射泵,结构相对较为简单,工作可靠,不需要经常操作调整,防寒保温也相对容易,系统真空压力8600Pa左右,蒸发温度42℃,喷射泵能直接抽取含有颗粒状尘粒的气体,由于可以直接使可凝性蒸汽凝结排出,因此抽除水蒸气的能力极强,可以满足玉米干燥温度的要求。副真空系统选用了新型水环泵,设备结构简单,故障少,适于抽取含有固体微粒的气体,抽空气的效率较高,一般真空压力6000Pa左右,设备噪声为72db(A)。

    7 .供热系统的优选

    对热源形式(蒸汽、热水、热管)、系统组成方式(单循环、双循环)、热水温度、压力(常压、高压)等进行了优选;对系统热力、压力进行了计算。

    总之,课题组的同志历经三年多时间,从小试、中试到生产试验,从图纸设计、设备制造、土建施工、安装调试到生产试验,课题研究人员经历了整个全过程,克服了种种困难。在公主岭铁北粮库中试和德惠粮食储备库生产试验时,在零下20多度的气温下,有时风雪交加,登上20多米高的钢梯上塔操作、检修,下来时胡子上都带着冰碴子。在制造生产型样机时,正赶上炎热的七、八月份,机械厂的工人们为了赶工,顶着灼热的高温焊接、加工,严格的密封性能及加工变形质量要求使他们不能有半点的疏忽和遗漏。粮食干燥工程师忘却身体的伤病,坚持在现场负责土建施工、设备安装及生产试验。电器工程师顶风冒雪爬上二十多米高的干燥仓上接线、调试;年轻同志不怕吃苦,勤奋好学,日夜值班,为了御寒,用海绵裹着腿,度过漫漫寒夜。现场条件差,每个人值一天班下来都是一身灰,一脚泥, 满头玉米屑。大家连续几个月没有过休息日,加班加点,任劳任怨。

    课题组是一个团结的大家庭,也是一个优秀的团队,老中青相结合,互帮互助,互相促进。解决了种种问题,克服了重重困难,每次问题出现都是对团队的考验。尤其在现场,说改就改,说干就干,毫不马虎。

    经过三年多的努力,将玉米真空干燥从一个设想变成一个产品,项目组经历了无数的酸甜苦辣,玉米低温真空干燥塔像初生的雏鹰一样,经过孕育、孵化,破壳而出。实现了在真空低温状态下连续对高水分玉米进行脱水干燥,使水分的蒸发温度从100℃降低到42℃以下,避免了传统热风干燥高温热风对玉米籽粒内部结构所造成的损伤而导致烘干后粮食内在品质的下降。

    四 、生产试验检测结果

    1 .主要测定内容

    主要测定内容有:入机玉米含水率和温度、干燥机处理量、降水幅度、单位耗热量、单位耗电量、干燥筒内的真空度、供热(热水)温度;出机玉米含水率和温度;玉米破碎率增值;玉米裂纹率增值等。

    2 .生产试验主要技术指标

    检测时间: 2006年3月16日。

    检测单位:农业部干燥机械设备质量监督检验测试中心。

    检测结果见表1。

    3. 初步结论

    ① 由于受干燥季节、试验条件、机械设备稳定性等方面的影响,生产试验的时间较短,干燥玉米5000吨,有待继续试验。

    ② 300t/d生产试验表明,低温真空干燥能使高水分玉米达到安全储藏水分以下,出机玉米硬度高,与传统的热风干燥方式相比,低温真空干燥能解决玉米干燥后裂纹率高的问题,节约能耗20%左右,玉米真空干燥有较好的发展前景。

    ③ 由于冷却系统不完善,出机粮温太高,不符合要求。由于排粮机构的橡胶挡板存在问题,排粮不均匀,个别粮粒有胀脐现象。

    ④ 整套装置对于干燥地区、玉米品种、操作水平等方面的适应性有待进一步深入研究和完善。

    经过大家的不懈努力,相信一定会使其更完善、更科学、更节能、更适用,希望真空干燥能够成为东北地区高水分玉米干燥的新机型,开辟一片新天地。
   


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