膨化颗粒饲料振动床干燥工艺的研究与改进

苗帅 柴本银 彭丽华 董宪华 马训强 毛荣
山东天力干燥设备有限公司,山东济南250014

文章摘要:介绍一种在大型振动床干燥系统中对大颗粒膨化饲料进行干燥的工艺。此工艺具有投资少和节能高效的特点，有很好的推广前景。
文章主题:干燥 大型振动流化床 膨化颗粒饲料

文章内容：干燥技术与设备&;2007年第5卷第5期膨化颗粒饲料振动床干燥工艺的研究与改进苗帅,柴本银,彭丽华,董宪华,马训强,毛荣(山东天力干燥设备有限公司,山东济南250014)摘要:介绍一种在大型振动床干燥系统中对大颗粒膨化饲料进行干燥的工艺.此工艺具有投资少和节能高效的特点,有很好的推广前景.关键词:干燥;大型振动流化床;膨化颗粒饲料中图分类号:051.13;051.892文献标识码:文章编号:1727--3080(2(107)05—025__14前言膨化颗粒饲料主要成分有淀粉,蛋白质,粗纤维,维生素等.饲料在膨化机内通过连续混和,调质,升温增压,熟化,挤出模孔和骤然降压后形成一种膨松多孔的规则颗粒.膨化颗粒饲料提高了饲料的可消化性,钝化了饲料中的营养因子,它在饲料中所占的比例逐年在提高,在发达国家已占饲料总量的80%.近几年,随着养殖业特别是水产养殖业的发展,膨化颗粒饲料的需求量在急剧扩大.在膨化颗粒饲料的生产工艺中,从膨化机挤出时的水分含量高达18%一28%,必须对其进行干燥.目前,膨化颗粒饲料的干燥形式主要有单级,多级输送带式干燥机,滚筒管束烘干机等.但这些干燥机都存在效率低,蛋白质变性大,粉末度高等缺点.目前,国内应用广泛的还有振动流化床干燥机,它具有效率高,能耗低,占地面积小等优点.但现有结构的振动流化床面积都比较小,物料在床内停留时间短,不适宜用于干燥大颗粒的(大于8)膨化饲料.本文介绍一种新型振动流化床,它采用特殊的结构形式,实现了振动床的大型化,并已成功应用于大颗粒膨化饲料的干燥,解决了大颗粒膨化饲料干燥的难题.我们还在分析膨化颗粒饲料干燥特性的基础上,优化了干燥系统的运行参数,使其具有节能高效的特点.1振动流化床的大型化设计1.1原有振动床结构形式及缺点饲料行业目前主要应用单质体振动流化床,结构形式为两台振动电机在中部跨腰布置.这种振动床的缺点是:振动电机置于中间,激振力切向作用于床体,对床体整体刚度要求高,设备长度和宽度受限制,饲料在床内停留时间短,干燥大颗粒膨化饲料时产品含水量不达标,限制了振动流化床在饲料行业的应用.同时单质体振动床隔振比为5～8,床体所需的激振力大,因此机械耗能也大.1.2新型双质体振动流化床特点新型双质体振动流化床(见图1)由下箱体,底座,箱式激振器,电机,上箱体五部分组成.激振源安装在设备的头部,改善了整个设备的受力情况,容易实现设备的大型化,单台设备长度可达20,宽度可达2,延长了膨化颗粒饲料在床内的停留时间.惯性激振器与谐振质体组成一个谐振单元,设备正常工作时处于亚共振状态,激振力经谐振弹簧放大一定的倍数后作用于工作质体,所以双质体所需的激振力一般为单质体的1,2～1,4,降低了电机功率.这种先进的振动结构可保证大型振动床在宽度,长度方向上同步振动,避免了上述普通振动图1双质体流化床一下箱体;2一底座;3一箱式激振器;4-电机;5-上箱体收稿日期:2007-04-02作者简介:苗帅(1976-),男,工程师,主要研究方向:热力干燥的设计与研究.—:967@.0.第5期苗帅等.膨化颗粒饲料振动床干燥工艺的研究与改进?25?床的缺点,解决了振动床的偏流,沟流问题.1.3设计技术参数振幅_0.5～3,机械指数=3～4,激振频率,=10～20,激振方向角7=20～30.,抛掷指数一般取2&;&;4.3.调谐比:对于惯性振动设备,激振频率必须远离共振频率.在双质体振动流化干燥机中,激振频率与系统固有频率之比为&;2(一艘漩性振动设备的比值为&;5).2膨化颗粒饲料振动流化床干燥运行参数的优化在振动流化床干燥机中,影响物料干燥效果的主要因素有:进气速度,流化质量,物料干燥温度和停留时间等.下面用实验的方法对系统参数进行优化.2.1物料干燥温度的选择颗粒饲料在流化床内的干燥过程不能使饲料的营养成分变性,而床层温度太低又会降低干燥效率,延长干燥时间,所以床层温度的选择非常重要.为了确定床层温度,对物料进行了差热分析实验,取6颗粒加热温度分别为60℃和80进行实验,结果如图2.由图可见,膨化颗粒饲料的脱水过程明显分为两个阶段:第一阶段含水量从30%到23%,脱水速度较快,主要为表面水脱除过程.第二阶段从23%到12%,脱水速度缓慢,主要为颗粒内部水的脱除过程,并且随着含水量的降低脱水速度越来越低.干燥温度越高,物料的干燥速度越快.当干燥温度为6℃时,物料干燥时间需要10才能降到含水量12%以下.干燥温度为80时,6便已达到要求;干燥后颗粒饲料表面没有龟裂,能够达到产品质量要求,所以床层温度选定为80℃.2345678910加热时间,22停留时间的选择物料的实际停留时间与机械振动和空气流速有关,物料在激振力和流化气流浮力的共同作用下向前运动,颗粒碰撞大为减少,物料不会因为干燥而破坏外形,可以保证颗粒的完整[31.振幅,料层厚度,含水量对物料的输送速度都有明显的影响,特别是在进料含水量比较大的时候,影响程度更大[41,所以要准确计算物料的停留时间比较困难.物料的停留时间一般采用实验的方法测定.通过延长干燥机长度可以大幅度延长物料在干燥机内的停留时间.的研究表明,小颗粒的传热速率较大颗粒的大,较小颗粒每单位体积比大颗粒具有更大的传热面积,因而总传热速率大.实验结果表明,小颗粒比大颗粒的干燥速率要高出50%.颗粒饲料在膨化机内形成了多孑的海绵体,体积扩大为原来的几千倍,水分大部分存在于海绵体内,物料干燥时水分向外扩散需要一定时间.物料的干燥时间与颗粒大小密切相关,在80时对不同粒径的物料进行了差热分析实验,结果见表.从表中可以看出,随着粒径的增加,物料的干燥时间越来越长;表的数据可为颗粒饲料所需的干燥时间及确定振动床的长度提供判据.2.3进气速度对干燥速度的影响干燥速度计算式表达为:一一1,=—-:——'式中一物料初水分,%;一物料终水分,%;△卜_干燥时间,.进气速度与干燥速度的关系如图3所示.由图堡锝纂图26膨化颗粒饲料的脱水过程曲线图02468冰,瓣憾?252?干燥技术与设备&;2