粮食干燥机系统工艺设计技术规范编制说明

粮食干燥机系统工艺设计技术规范行业标准编制说明粮食干燥机系统工艺设计技术规范编制小组2017 年 8 月1一 工作简况1 任务来源及协作单位根据 2017 年 2 月国务院领导、局领导在国家发展改革委、农业部关于节粮节减损工作等情况的报告上的重要批示; 中共中央办公厅、国务院办公厅发出了关于厉行节约反对食品浪费的意见 ，明确提出在粮食流通各环节推广节粮减损新设施、新技术等具体措施; 国家粮食局、工信部发出了关于促进粮油加工业节粮减损的通知 ，明确要求通过制定和实施粮油加工标准 ，规范产品开发、工艺流程、生产组织等; 以有结合粮食产后服务体系建设，仓储与科技司发出关于粮油加工业转型升级 2017 年急需制修订的关键重要行业标准的建议; 随后国粮办发（2017）134 号文件关于下达 2017 年第一批粮油行业标准制修订计划的通知，将粮食干燥机系统工艺设计技术规范(以下简称规范)列为紧急编制标准。近年来随着经济的快速发展和粮食流通体制改革的不断深化，粮食干燥技术水平有了一定程度的提高，粮食品质受到更多的关注。但是由于粮食干燥企业、科研设计院所的设计能力参次不齐，粮食干燥的工艺设计又没有统一的规范及标准，使设计初期没有严格把关，导致后期影响了粮食的干燥效果及粮食品质，并且有些情况无法挽回。2017 年国家将粮食干燥机系统工艺设计技术规范列为第一批重点编制标准。郑州中粮科研设计院有限公司作为规范的主要起草单位，全面负责标准的编写及组织协调工作，组成标准起草工作组（以下简称工作组）承担编制任务，辽宁省粮食科研所、黑龙江省粮食科研所、河南工业大学参与调研及编写。22 工作过程成立标准起草小组在接到国粮办的文件后，郑州中粮科研设计院有限公司选定了技术负责人，并与各专业技术人员组成起草工作组，制定了编制计划，明确了任务分工，选聘业内专家组成专家顾问组。技术调研，收集资料工作组在接到任务之后，进行了大量的调研，充分利用互联网等检索工具收集了有关粮食干燥机及其附属设备的相关工艺设计的技术规范等相关资料,并结合我院在粮食干燥方面的设计和实践优势，借鉴了相关规范及标准，对资料进行分析和整理。提出标准总体框架结构通过归纳整理所收集的相关标准及资料，仔细分析了粮食干燥机系统在设计和使用中常见的问题和注意事项，并结合时代的发展，提出了本标准的提纲和总体框架结构，初步确定了标准拟规定的主要内容。起草标准初稿结合标准总体框架结构，工作组对标准拟规定技术内容进行细化。同时按照 GB/T1.1-2000标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构及编写规则及 GB/T1.2-2002标准化工作导则 第 2 部分：标准中规范性技术要素内容的确定方法的要求进行编写。初稿形成后，工作组经多次讨论并在单位内部征求意见，对标准初稿进行适当修改。 标准中期汇报，征求专家意见2017 年 7 月 3 号全国粮油标准化委员会在北京湖北大厦召开标准工作会议，国家粮食局、国家粮食局科学研究院、河南工业大学等3专家参加了会议，明确了规范的基本框架、思路及主要内容，根据专家意见，形成了标准草稿。编制标准征求意见稿及相关附件结合国家标准及安全法，工作组对规范草稿进行反复的调研及讨论，并小范围征求了专家意见，于 2017 年 8 月 5 日完成了标准征求意见稿及编制说明。3 标准主要起草人及所作的工作首席专家：李 杰 郑州中粮科研设计院有限公司 研究员主持标准编制项目，提出标准总体框架结构，负责确定标准主要技术内容，负责验证和修改。成 员： 马云霞 郑州中粮科研设计院有限公司 高级工程师收集标准相关资料,主要编写标准主要指标和技术内容。成 员： 邸坤 郑州中粮科研设计院有限公司 高级工程师收集标准相关资料,主要编写标准主要指标和技术内容。二 确定标准内容的论据4 基本要求由于粮食干燥机系统的工艺设计是系统设计，涉及面广，不仅要求设计人员具有一定的专业知识和工艺设计水平，还要对项目的来源、依据、项目特点、业主需求、国家及行业标准等熟悉掌握，并符合节能环保、减损、效率高、成本低等特点，基于以上原因，本条主要提出工艺设计的依据。4.1/4.2 让设计人员充分了解项目前期的来源，从可行性研究报告、协议书、项目规模等文件把握设计的原则，只有了解项目的来源及背4景，设计人员才能设计出符合业主意图的工程。4.3 方案比选:粮食干燥是一个专业性很强的行业，粮食种类、降水、燃料的不同就会产生多种不同的方案，对不同的粮食种类、燃料特性、投资成本进行比选，才能选择出节能、环保、安全、高效最佳的一种方案。4.4 方案比选的过程中，要求尽量选择新材料、新装备、新工艺，符合时代特点，减轻环境的污染。4.5/4.6 说明设计过程的一些重要参数，对工艺设计的一些常用参数提出要求。5 工艺流程在了解项目背景和设计依据并确定项目总方案后，开始进行工艺设计，在工艺设计的第一环节就是确定工艺流程，流程的合理与否直接影响系统的配置和使用效果。本条对干燥系统构成、流程走向提出了推荐性要求。5.1 系统构成本条提出了粮食干燥机系统的基本构成，包含的一些附属设备。但是具体的情况具体分析，在不影响干燥作业的前提下业主也可根据自身特点和资金情况适当进行增减。5.1 工艺流程粮食干燥实质是粮食与干燥介质、干净的干燥介质与烟气进行热交换的过程，不仅有粮食的流程，也有干燥介质的流程，并且还有烟气、通风除尘的流程。本条进行分别要求。55.2.1 本条提出了了粮食在干燥过程的一般流动工序。5.2.2 本条提出了干燥介质在干燥过程的一般流程。5.2.3 本条提出了通风除尘中灰尘的一般流程。5.2.4 本条提出了烟气的一般流程，由于干燥作业产生的烟气会对空环境产生污染，尤其燃煤热风炉的使用，污染会更严重，目前，国家加大力度治理环境污染问题，所以本条有必要专门提出烟气的流程。5.3 工艺的灵活性由于工艺设计灵活多变，设计人员的责任心直接影响工艺的效率，在不增加设备的前提下，可以从管道增加三通等进行工艺的变通，以免造成不必要的浪费。6 工艺布置在进行项目方案和工艺流程的选定后，接下来很重要的环节就是进行工艺平面的布置，根据我院多年的设计经验，工艺布置不仅要依据库区的特点，还要结合我国的方针，并且在满足消防安全的前提下，保证设备的正常维修空间。6.1 工艺布置的依据，结合粮库物流走向及进出粮方向进行布置，粮食收购量及气候特点的不同，也影响工艺平面的布置，比如在我国东北地区，粮食收购量大，气候寒冷，并且粮食收购期在 11 月份，收上来的粮食基本处于冰冻状态，存上一段时间粮食也不会发生霉变，这就要求工艺设计时预留出足够大的粮食堆场。而在南方，粮食收购期在 6-7 月份，收上来的粮食在 1 天之后就会发生霉变，这就要求收上来必须马上进行烘干，所以工艺设计不需要设置太大的堆场。另外在满足工艺要求的前提下，工艺平面应紧凑，节约土地。66.2 工艺布置应具有灵活、多变、安全的特点。6.3 工艺设备最终是为人所用，要求工作人员在操作设备时要有足够的操作及维修空间，并且工艺布置还要满足设备安装的要求，比如安装时吊车的位置及吊装空间、设备组装的空间以及机械设备的进出方向及空间等。6.4 干燥系统是一个产生明火的系统，所以与周围建筑物的关系应满足消防、安全等规范的要求。6.5 粮食干燥不仅要有粮食堆场，而且还要考虑燃料的堆放，并且在干燥过程中还有燃烬物的排出。粮食、燃料、燃烬物的堆放要合理布置。7 设备选用在工艺流程及工艺布置的过程中重要的环节是设备的选用，因为不同的设备有着不同的外形尺寸和内部结构，会直接影响设备的占地面积和维修空间，并且不同的设备型号和参数会影响设备使用的效果，会直接影响粮食烘后品质。本条逐一对干燥系统的主要设备从产量、参数的选型、技术特性、安全、技术指标、电控等方面进行要求。7.1 一般规定提出了设备选型的依据及设备选用的一般原则及基本配置。7.1.1 设备选型的一般原则：粮食种类和水分的不同，会直接影响干燥机和输送设备的选型。比如玉米和稻谷所选用的干燥机的机型不同。烘后粮食的用途（种子粮、饲料等）会对干燥机的结构有影响，种子粮要求最高，饲料要求低。不同的干燥机工艺参数（干燥缓苏比）导致干燥机的结构不同 。由于玉米和稻谷的容重不同，所选用的输送7设备的型号有差别。另外燃料的不同直接影响热风炉的选型，燃煤、稻壳、油、气的热风炉的形式差别很大。当地气温的高低也影响热风炉的型号。所以提出粮食种类、水分、用涂、热源、气候是设备选用的基本原则。7.1.3 提出了所有设备的通用条款，基本的安全、操作要求。7.2 粮食干燥机干燥机是干燥系统的核心设备，对干燥机系统而言，首先选型的设备是干燥机，其它附属设备的选型都是根据干燥机的产量及型号而定。本条提出了干燥机的分类、本身结构及功能、工艺参数、烘后质量指标、自动控制等方面的要求。7.2.1 干燥机选型的一般原则7.2.2 干燥机的总的分类：连续式、间歇式。7.2.3 连续式干燥机的选型连续式干燥机种类繁多，并且干燥机是非定型产品，对每种粮食、水分、特性、当地条件都需要量身定做，所以干燥机选型非常复杂，本条仅推荐玉米、稻谷、小麦的优先选法。7.2.4/7.2.5/7.2.6/7.2.7/7.2.8/7.2.9/7.2.10 干燥机自身结构的基本功能和要求。依据多年的烘干现场经验，在调试过程经常会出现很多问题，由于目前国内干燥机设计和制造水平参次不齐，其中大部分是在设计和制造阶段产生的。本条有必要在设计初期对干燥机提出基本的功能要求。7.2.4 本条提出干燥机的基本功能。7.2.5 贮粮段的功能和要求。7.2.6 排粮段的功能和要求。87.2.7 进风段的功能和要求。7.2.8 干燥机的内壁的要求。7.2.9 外表面的要求。7.2.10 密封性要求。7.2.11 本条提出了干燥机内主要零部件的要求及设计寿命要求。使用有效度、大修周期、使用寿命的参数的制定有如下依据：（1）依据多年的现场使用经验；（2）调研了有经验的用户以及客户的回访次料；（3）参照连续式粮食干燥机相关规定。7.2.12 干燥机的检修口、人孔的位置及安全设施。7.2.13 干燥机在紧急情况下的安全配置。7.2.14 干燥机是一个粮食和干燥介质进行热交换的设备，风机是提供干燥介质的设备,风机的选型是一个至关重要和不可缺少的环节。本条规定风机选型的依据。7.2.15 热风机提供的干燥介质的温度高达 200 度，所以热风机要有保温措施。7.2.16 干燥工艺参数的规定。7.2.17/7.2.18 干燥后破碎率、水分不均匀度、单位热耗等指标参照其它标准。7.2.19/7.2.20/7.2.21 提出了干燥机的自动控制的最基本功能。7.3 热风炉粮食的干燥离不开热源，所以热风炉是必配和关键的设备。热源的不同导致热风炉的种类繁多。本条提出了热风炉的分类、选用原则、热风炉的基本结构功能、废气处理设备及指标、自动控制等方面的要求。97.3.1 热风炉的分类，这是目前粮食行业最常用的几种形式。7.3.2 热风炉的选型依据。7.3.3 由于煤的使用成本低的特点，目前在我国煤作为燃料的热风炉还是最常见和最普通的形式，但是燃煤产生的废气中含有有毒物质，对粮食和大气会造成一定程度的污染，所以在选用热风炉时应优先选用清洁、可再生能源。7.3.4 由于燃料的不完全燃烧，导致热风炉的使用效率低。并且热风炉的污染性，所以本条要求热风炉采取节能、降耗、降尘的措施。7.3.5 不同的燃料燃烧的完全程度不同，导致热风炉的效率不同，在设计时应根据热风炉的效率进行选型。7.3.6/7.3.7/7.3.8/7.3.9/7.3.10/7.3.11/7.3.12/7.3.13 热风炉自身的基本功能和要求。7.3.7 热风炉排出烟气温度在 100 度左右，因此可回收利用。7.3.8 燃煤、稻壳及油时，排出的烟气有污染，不能和粮食直接接触，须通过换热器进行热交换。换热器容易堵塞并且在寒冷地区容易结冻，所以本条要条采取相应措施。7.3.9 换热器高温段温度高达 600 度，对材料有特殊要求，设计寿命依据：（1）查阅了国内外资料，搜集了多种材料的相关数据；（2）调研了有经验的用户以及客户的回访资料；（3）参照粮食干燥机运行安全技术条件的相关规定7.3.10 执风炉炉体、烟气管道、炉顶都是高温部分，为了减少热量损失，所以要求保温。本条数据的依据：1）依据多年的现场使用经验；（2）调研了有经验的用户以及客户的回访次料；（3）参照粮食干燥机运行安全技术条件相关规定107.3.11 密封性要求7.3.12/7.3.13/7.3.14 热风炉的基本配置及安全设施，热风炉要设置脱硫降尘装置。7.3.15 脱硫装置一般是湿法处理，在寒冷地区使用时经常冻裂，影响干燥作业的正常进行，所以本条提出了采取防冻的要求。7.3.16 脱硫等设备处理的液体为酸性物质，所以本条提出防腐的要求。7.3.17/7.3.18 燃油、气炉的安全设施。7.3.197.3.22 热风炉的自动控制装置及联锁要求。7.4 烘前仓、烘后仓烘前仓、烘后仓为粮食干燥前后的暂存装置，它的设置一是为了保证干燥机的连续作业，二是为了避免工人夜间上粮和出粮，减少工人的劳动强度。7.4.1 仓容量的选择依据：1）依据多年的现场使用经验；（2）调研了有经验的用户以及客户的回访次料；（3）理论计算：正常情况下暂存仓的容量要保证干燥机在夜间正常使用，但是当粮食水分低于设计时粮食水分时，烘干机的处理量会加大，排粮的设计可增加一倍，所以干燥机的日处理也可增加一倍，比如烘干日处理 500 吨的干燥机，可增加至1000 吨，按白天工作时间 8 小时算，剩下的 2/3 小时不上粮，仓容量至少该满足干燥机日处理 1000 吨的 2/3（即 666 吨） ，按系数 1.1算，所以仓容量最佳为 750 吨。所以本条提出了仓容量宜为干燥日处理量的 1.5 倍。但是有的企业工人工作时间长，仓容量可以适当小些，所以 1.5 倍不是必须的。117.4.2 锥斗角度是依据粮食的自流角。7.4.3 粮食从仓内流出的流量应能进行调节。7.4.4 仓顶中心进粮。由于偏心进粮会导致偏心荷载，严重的导致粮仓倒塌事故,所以本条提出了中心进粮的要求。7.4.5 干粮相对湿粮来说更容易破碎，况且烘后仓是一个有一定高度且内部无任何缓冲的设备，粮食从高处抛下，速度很快极易破碎，所以推荐烘后仓配上防破碎设施。7.4.6 南方气候特殊，仓内存放粮超过一天粮食会霉变，所以本条提出仓内配通风系统的要求。7.4.7 操作、检修等基本的安全设施。7.5 提升机7.5.2 提升机是造成粮食破碎的重要环节，所以优先选用低破碎的设备。7.5.3 带速要求：参照粮食斗式提升机相关规定及多年的现场使用经验及测验结果。7.5.4 提升机产量：烘前仓之前的设备产量要大，快速大产量进仓，保证夜间不上粮，烘前仓之后的设备产量受干燥机产量的制约。干燥机处理量在处理粮食的水分小时可增加到 2 倍，所以烘前仓之后的设备处理量为干燥机处理量的 23 倍，而烘前仓前的设备产量要大产量进粮，所以制定为 34 倍。7.5.5 提升机的结构设计7.5.6/7.5.7 维修孔、人孔等安全配置及位置。7.5.8 提升机的自动控制。7.5.9/7.5.10 提升机的指标：参照 粮食斗式提升机相关规定及多年12的现场测验数据7.6 输送机7.6.2 输送机产量的确定：理由见 7.5.47.6.3/7.6.4 输送机的设计参数7.6.5/7.6.6/7.6.7 输送机的基配置及输送带的工艺要求。7.6.8 操作空间的要求7.6.10 自动控制的要求。7.7 清理筛7.7.3 由于粮食种类、品种、形状的不同，清理筛的产量有很大的差别，并且不同的厂家清理筛的型号也不一致。所以清理筛不能用统一的标准衡量，最低要求是满足生产需要。7.7.4 清理筛的结构要求。7.7.5 操作及维修空间的工艺要求。7.7.6/7.7.7 清理筛的衡量指标。7.8 电气控制设备7.8.1 由于粮食干燥机系统的电气控制没有统一的规定，受设计单位、企业的水平及投资规模的限制。本条仅规定干燥系统电气控制应具备的功能。7.8.3 精度要求。7.8.4/7.8.5/7.8.6 电气控制设备的安全设施、防护等极等。8 管道设计8.1 溜管工艺设计不仅包含工艺流程、平面布置、设备选型的设计，还包括管道设计。各设备之间的连接统称为管道，管道包括溜管、风管及13除尘风网，管道属于非标件，但也是工艺设计里很重要的一部分，这部分设计的合理与否，直接影响系统运行的效果，本条从粮食的管路（溜管） 、热风冷风管路（风管） 、灰尘的管路（风网）进行要求。8.1.2/8.1.3 溜管的工艺尺寸，角度及截面。角度的制定大于粮食的自流角，即湿粮的流动性差，所以角度比干粮的大。8.1.4/8.1.5 粮食与溜管接触容易产生破碎的原因（1）与溜管的接触摩擦， （2）粮食从高处抛下高速与溜管撞击。因此本条是从增碎的源头通过工艺设计的要求达到降低粮食破碎的目的，另外从溜管设计上防止偏心入粮。8.1.6 溜管的检修口、取样口的工艺要求。8.1.7 从工艺上应达到溜管的检修、拆卸及更换。8.2 除尘风网8.2.1/8.2.2/8.2.3 要求粮食干燥系统必须配备除尘风网，并且规定吸风口位置。8.2.4/8.2.5 各吸口风量：数据的依据：1）依据多年的现场使用经验；（2）参考了各设备的使用说明书、样本及科研教材；（3）依据粮食烘干机操作规程的规定8.2.68.2.9 工艺要求。8.2.10 电气控制要求：为了取得更好的除尘效果，需在除尘系统先开后停。如果除尘系统后于作业设备启动，那么设备运行就会产生灰尘，导致粉尘外溢，污染环境。8.3 风管本条指的是输送干燥介质的热风管路及冷风管，风管温度高达180 度，所以要求保温。风管设计的不合理，会造成分风不均及湍流，14影响烘干效果，所以应从工艺上采取分风均匀的措施，保证布风均匀。9 节能设计粮食干燥是一个高热耗、高电耗的系统，所以节能设计是其中的一个很必要的部分。本条主要从热量的损失、电机的启停、废气及废水的循环利用等方面进行要求。9.1 参数的合理选择、设备的最佳配置本身就是节能设计。9.2 从热量的损失部位进行保温处理。9.3 使燃料充分燃烧。9.4/9.5 废气、废水循环利用：干燥机的废气温度可达 50-60，烟囱的温度可达 100 度左右，对这此余热进行回收。9.69.9 节电设计：电机的变频及软启动，功率补偿等。10 环保设计粮食干燥系统的环保设计含热风炉产生的废气处理、整个系统的粉尘控制及噪声控制。10.2/10.3/10.4 粮食干燥机配置的风机的特点是功率大、噪声高。因此本条对以下几方面提出了明确的要求（1）单个风机从工艺进行