如何降低粮食干燥能耗
文章由以下人员审阅和更新:查克·伯尔,内布拉斯加州推广教育工作者
凭借较低的作物价格,粮食生产商正在询问如何降低农场干燥谷物的成本。本文讨论了最大限度地减少能源成本的管理策略。
田间干燥
不用说,干燥玉米最省钱的方法就是让它在田里自然干燥尽可能长的时间。在良好的干燥条件下(低湿度、微风和温暖的温度),玉米每天会损失三分之一到一半的水分。在这种干燥速度下,玉米在田间自然干燥的时间大约与玉米在仓中收获和干燥的时间相同,采用自然(未加热)空气干燥,每蒲式耳(cfm/bu)每分钟通过谷物移动约1立方英尺的空气。在温度较低的季节后期,每天的水分损失将少于四分之一点。
谷物干燥101
所有机械谷物干燥系统都使用风扇推动或拉动空气通过谷物块。谷物干燥所需的时间是谷物初始和最终含水量、谷物气流速率(立方英尺/分钟/蒲式耳、cfm/bu)以及空气性质、温度和初始湿度水平的函数。
仓内谷物干燥的管理技巧
在深床干燥系统(箱内干燥)中,空气通常从箱的底部推过谷物并用尽箱的顶部。当空气通过谷物移动时,水分从谷物蒸发到通过空气中。最终,最靠近风扇的谷物的水分含量与进入的空气进入平衡,并且在该区域中没有进一步干燥。从晶粒中除去水分的谷粒质量内的区域被称为干燥区。干燥区的顶部是空气的相对湿度与晶粒的水分含量平衡的点,并且没有从谷物中的水分可以蒸发到空气中。干燥区在气流方向上通过颗粒。
自然风干
自然空气干燥使用未加热的空气干燥谷物。使用自然空气干燥一箱玉米可能需要几天到几周的时间。尽管如此,在有利的干燥条件下,自然空气干燥可能是最便宜的干燥方法,并且通常在任何机械干燥方法中都能获得最高的谷物质量。在内布拉斯加州,仓内自然空气干燥的最小建议气流速度为1.0 cfm/bu(含水量18%)玉米、1.25 cfm/bu(含水量20%)和1.5 cfm/bu(含水量22%)。如果风扇的气流速度太低,无法满足上述建议,则可以部分填充料仓。
颗粒深度越浅,风扇所需克服的静压越小,从而导致风扇的气流输出(cfm)越大。由于部分填充料仓导致料仓中的蒲式耳数减少,因此通过较少蒲式耳的空气量增加,从而显著增加cfm/bu。多次减少一英尺或两英尺的谷物深度将导致气流达到上述最低值。
风扇间歇运行
自然空气干燥可能需要很长时间,尤其是在气温较低的季节后期。当玉米含水量在18%以上,籽粒温度在50°F以上时,建议连续通风,在玉米含水量下降到18%以下,谷物温度为40°F以下时,生产者可考虑间歇式风机操作。当空气温度和相对湿度不利于干燥玉米时,只有在有利于干燥的条件下,才可停止风扇运行。
该建议取决于生产商是否有能力和意愿密切监控玉米,以检测玉米仓中的第一个加热迹象。11月15日后,当料仓顶部的玉米水分低于17%且玉米温度低于35°F时,可关闭风扇。如果天气预报要求一段时间的温暖天气,则在平衡水分含量达到时恢复充气表1表示可以实现一些干燥。例如,如果空气温度高于40°F并且相对湿度低于60%,则风扇可以在玉米上重新启动14.5%的水分。一旦开始,继续粉丝操作,直到平均温度再次低于35°F。最终目标是在12月和15%的潮湿和30°F中销售,玉米至15.5%,30°F,如果持续到新的一年。(风扇必须在弹簧中再次运行以进行温度管理。)
相对湿度 | 20%C | 20%某人 | 40%C. | 40%某人 | 60%C | 60%的某人 | 80%C | 80%的某人 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
临时雇员 | 平衡含水量,% | |||||||
40华氏度 | 9.2 | 4.6 | 11.9 | 8.1 | 14.5 | 11.5 | 17.9 | 16 |
50华氏度 | 8.5 | 4.2 | 11.2 | 7.8 | 13.8 | 11.2 | 17.3 | 15.7 |
60华氏度 | 7.9 | 3.9 | 10.6 | 7.5 | 13.3 | 11 | 16.8 | 15.4 |
70华氏度 | 7.3 | 3.6 | 10 | 7.2 | 12.7 | 10.7 | 16.3 | 15.2 |
80华氏度 | 6.7 | 3.3 | 9.6 | 6.9 | 12.3 | 10.4 | 15.9 | 15 |
C=黄色玉米,SB=大豆 |
使用自然空气干燥时的搅拌系统管理
研究发现,用自然空气搅拌谷物干燥实际上会增加谷物干燥所需的时间,因为这会破坏干燥区域,导致排气使谷物质量不太饱和。考虑到与自然空气干燥相关的较长干燥时间,连续搅拌可能会导致显著的谷物损坏,并导致搅拌装置的昂贵磨损。
如果搅拌装置安装在由自然(未加热)空气干燥的料仓中,则搅拌装置应在填充期间运行,以降低填充操作中谷物的堆积系数,重新分配细料并使谷物平整。然后应停止搅拌,使干燥区形成并穿过谷物。由于在干燥区接近料仓顶部时,料仓底部会略微过度干燥,因此在干燥区完全通过料仓之前进行最终搅拌将有助于均衡料仓中谷物的水分含量。
如果玉米未在12月1日完全干燥,并且生产者决定持有玉米直到更好的干燥天气返回,则在停止连续风扇操作之前,搅拌装置应该在凝固的情况下进行几轮来均衡晶粒质量的水分含量。
仓内热风干燥
当加热降低空气的相对湿度时,加热空气会增加其带走更多水蒸气的能力。当添加补充热量时,温升和相对湿度之间的关系不是线性的。表2介绍了添加补充热量时对空气相对湿度的影响。
粗略的经验法则是,温度每升高20°F,相对湿度就会下降一半。在60°F和50%相对湿度条件下,如果加热到80°F,自然空气的相对湿度将为25%。再添加20°F,将温度从80°F升高到100°F,相对湿度将再次降低约一半,并导致下降到13.5%。第三次20°F上升到120°F时,相对湿度又降低了约一半至7.6%。值得注意的是,第二次20°F的增加热量导致相对湿度减少一半(一半的一半),第三次增加热量导致相对湿度减少八分之一(一半的一半)。为了将谷物干燥的能源成本降到最低,请将温度升高保持在中等水平。仓内干燥系统在干燥时间和能量输入方面的最大节约是在空气温度上升20°F时实现的。
温度(°F) | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100. | 110 | 120 | 130 | 140 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
相对湿度(%) | 72 | 50 | 35 | 25 | 18 | 13.5 | 10 | 7.6 | 6. | 4. |
假设:海拔1000英尺,露点41.4°F |
加热空气干燥时的搅拌系统管理
加热空气干燥与自然空气干燥的搅拌装置管理不同,尤其是高温干燥(温升超过40°F)。加热空气干燥时,进入空气的相对湿度很低,当干燥前沿被推过谷物的整个深度时,仓底部的谷物会过度干燥几个百分点。搅拌装置(如已安装)应在仓内高温加热干燥系统中连续运行,以帮助平衡谷物质量的水分含量,避免仓底部过度干燥。
仓内分层干燥
如果生产商有多个装有干燥风扇的料仓,并且能够在合理的短时间内从一个料仓切换到另一个料仓,那么分层填充和干燥多个料仓与在开始填充下一个料仓之前依次填充每个料仓相比,可以减少22-36%的干燥时间和能耗。
有关层干燥的详细信息,请参见分层填充干燥箱,以减少干燥时间和能源成本。
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