我国粮食产后干燥工艺装备技术水平较低,干燥能耗高、效率低,设备适应性、通用性、可靠性、安全性差,处理工艺粗放,干燥工艺及机械系统存在诸多前天性的问题,导致推广粮食机械化干燥困难较大,至今的干燥机械化程度不足20%,这与上世纪80年发达国家就已达90%以上并实现了自动化作业的水平相比差距很大,与我国的耕种收综合机械化水平已达70%以上的水平相比,发展很不平衡,粮食产后损失依然很严重。问题的原因很多,其中,干燥系统设计及其效能评价没有体现客观?的作用效果,干燥工艺装备本身存在先天性缺陷,多场协同干燥关键技术,在线检测与控制技术不过关是其本质的原因之一。 我国农村的经济实力差、地区间差异大、品种繁多、季节性强的特点,本研究按照产业装备技术问题→解析理论研究→准则→设计→关键技术→主导产品→成套装备→新技术模式→推广应用,沿区域特征、物质装备、示范带动三条线,促进粮食产业发展的思路,在国家863计划专题、自然科学基金,科技成果转化资金及一批省科技计划项目的资助下,展开了系统深入的研究工作。 基于取得的粮食热风干燥系统的能效评价法、不确定干燥系解析法及自适应控制技术方面的理论成果和干燥系设计准则。利用提出干燥温度和流动速度模型,确定粮食低温干燥控制策略,研究出了控制特征准数,创制了比例阀关键部件来实现这个准数;基于发明的自破物料架桥的循环干燥机、工艺系统及无损排粮、清粮关键技术,解决干燥机的通用性、适应性差、年利用率低重大技术难题。采用粮食的休止角和几何通道自然形成热风流道,拓宽蒸发面积,强化干燥过程,发明了高湿粮食集中干燥工艺系统,无热惯性,无损排粮、清粮装置,多场协同、自破架桥的粮食干燥机和湿式除尘消烟系统,有效地减少了粮食机械损伤,改善了干燥品质,大幅度提高了干燥机的通用性,比传统干燥工艺节能达60%以上,使干燥机的产能较传统干燥机高4倍以上。揭示了粮食在动态条件下的非线性电特征及跃变特征,获得了粮食的电学测量属性,发明了自动在线采样机械装置和孔隙率检测装置,研制了2类3种单颗粒和群粒粮食水分实时在线检测仪,在-35℃~+40℃温度动态变化和10%w.b~35%w.b动态变化范围内,在线检测偏差±0.5%并实现了检测信号实时无线通讯,适应水稻、小麦、玉米、高粱等干燥过程水分在线检测。创制群粒和单粒粮食水分在线检测仪,适应高温、高湿、高粉尘环境下粮食水分实时检测。首次揭示不确定干燥系容积特征量纲,破解了自适应调控模型辨识方法,解决了粮食连续干燥系统的非均匀、滞后性等难题,实现了集中干燥过程自适应控制,控制出机粮水分偏差±0.5%。创制了机内容量5吨~50吨的高效节能循环干燥机8种,小时处理量10吨、15吨、25吨连续式干燥机3种,与传统的鼓风循环干燥方式相比,粮食干燥温度降低了9℃~11℃,干燥热能回收率高达55.3%;形成了单机和联机作业新工艺技术模式,建成了多种干燥中心,满足不同粮食产区、不同品种和不同批处理量的要求。 该项技术成果的行业覆盖面宽、产业关联度高、在壮大粮食产后处理技术产业、促进产业结构调整、 完善产业链条,促进产业化发展、辐射带动、粮食加工基地建设、增加农民收入、促进农业增效诸多方面产生了深远的社会影响,属于国家政策明确鼓励、支持的技术领域,服从三农全国大战略布局。专利技术已在国内企业实现有效转化并获大范围推广应用,成套设备已遍及我国广东、湖南、山东、河南、江西、安徽、江苏、浙江、黑龙江、新疆、甘肃、山西等省区,经济社会效益显著,具有广泛地推广应用前景。 |