中国粮油学会第五届学术年会论文选集 1 0 3 通过改进配套工艺装备、探讨解决 东北玉米破碎问题的途径 李宝良刘志爱 ( 江西省九江市粮油机械厂) 1东北玉米破碎问题的现状分析 1 1 前言 我国东北地区的自然条件非常适宜玉米的生长，亩产可达8 0 0 公斤以上，已成为东北地区农业的支柱作 物，对促进东北地区农村经济的发展和农民的增产增收以及对全国饲料事业的发展都起到了非常大的作 用，同时促进和带动了玉米深加工行业和其他行业的发展。据不完全统计，东北地区的玉米年产量已超过2 5 0 0 万t ，每年投入商品流通领域的超过10 0 0 万t ，已形成了一个规模很大的玉米产业链。 1 2 东北玉米的现状 东北地区的气候条件，既适合粉质率高的高产品种的玉米生长，但同时也会导致玉米成熟度不足和水 分偏高，在正常年景收获时玉米的水分一般在2 5 3 5 之间，含水率这样高的玉米显然是不宜储存，为了 使收获后玉米的含水率降至1 4 以下，以适宜储存和流通，就必须要对玉米进行干燥处理。但鉴于东北地 区的气候条件，无法对大批量的玉米进行长时间的自然通风干燥处理。因此，只有采用高温快速强制烘干 的方式来对大批量的玉米进行烘干降水处理。据有关资料介绍，东北地区收购的玉米有9 0 以上是采用高 温快速强制烘干的方式，使玉米在4 8h 的时间范围内含水率由2 5 一3 5 降到1 4 。这样在短时间内温 度急剧增加，使水分降低至1 4 ，温度变化幅度太大，玉米粒内部必将产生内应力，而失去平衡，玉米表面糊 化，内应力聚积，颗粒酥松，强度降低，加之东北玉米本身就是粉质率高的品种，内部结构比较酥松，拉剪抗 压能力比较差。因此，在流通领域中的东北玉米容易破碎这是一个不争的客观事实。 1 3 造成东北玉米容易破碎的外部原因的分析 在流通领域中的东北玉米容易破碎和东北玉米破碎率高这是两个不同概念的问题，事物变化的内因是 根据，外因是条件。东北玉米是否被破碎，以及破碎率是否高，还有一个重要的外因条件问题。 我国的粮食流通领域中，从上世纪九十年代初开始，兴建了十八个机械化骨干粮库；在利用世行贷款改 善粮食流通设施的项目中，又兴建了大批机械化粮库；在近十几年中又利用国债资金，分批建设了大量国家 储备库。通过以上项目的实施，使我们国家的粮食仓储设施和库存能力有了大幅度的提高。无疑，这对我 国的粮食安全、科学保粮、机械化工艺水平的提高等方面都起了极大的促进作用。但是限于当时的粮食流 通配套设备的技术水平及缺乏实践经验。在这些建设项目中兴建的立筒仓或浅圆仓，为之配套的工艺设备 都没有对防粮食破碎的问题予以足够的关注，也没有采取有效的技术措施加以解决。经过这十几年来的实 践证明，当时的配套设施在运行中暴露出对粮食破碎问题非常严重，在东北地区收储玉米时，据有关资料统 计，破碎率增加为5 一7 ，最严重的达到1 0 以上，损失相当惨重。 我国已建成的大批储粮立筒库及浅圆仓，其配套的工艺设施基本上是沿用上世纪国家“七五”科技攻关 项目“大型立筒库配套设备国产化”所确定的工艺配套模式。即皮带输送机一斗式提升机一埋刮板输送机 一自由降落进仓一埋刮板输送( 后改为皮带输送机) 。这类工艺配套模式中的关键设备是斗式提升机和埋 刮板输送机，基本上是引进国外机型，然后进行消化吸收的产品，没有充分考虑其设备的防破碎性能，如斗 式提升机的畚斗通常采用钢质冲压畚斗，线速度一般为3 3 6m s ，用埋刮板输送机作仓顶进仓设备，仅利 用其能多点卸料的性能可以解决筒仓群的进仓问题，而没有考虑到这种设备本身对于象东北玉米这样的物 1 0 4中国粮油学会第五届学术年会论文选集 料极易破碎的问题。另外，在粮食进仓后，以自由降落的方式坠落到仓底，没有采取任何缓冲措施，圆筒仓 的高度一般在1 0 一4 0 米，有的筒仓高度超过5 0 米，粮食从这样高的入仓口自由坠落下来，由于重力加速度 的作用，高度落差愈大，速度愈快，冲击力也愈大，粮食破碎就愈严重。据了解有些粮仓由于立筒仓高度大， 其储存的粮食在仓底部基本上都成了粉状，储存的时间长，通风又不好，就发霉结块，完全成了垃圾。特别 值得关注的是在我国还有相当一部分粮库、港口的管理者对东北玉米极易破碎的问题缺乏必要的认识和重 视，造成极大的损失。如最近南方某港口，采用进口吸粮机、大型快速斗式提升机、快速埋刮板输送机、直接 坠落进仓及螺旋清仓机、快速皮带机等收储进口大豆的一套立筒仓的配套设备系统，从货轮上卸收了约一 万三干多吨东北玉米，结果破碎高达4 6 4 ，其损失是触目惊心的。 因此，大量的圆筒仓在兴建时，没有充分考虑其配套工艺设备的防破碎性能，这样的配套工艺设备是造 成东北玉米大量破碎主要的外因条件。 2 通过配套工艺装备的改进，探讨解决东北玉米的破碎问题 主要是对斗式提升机、仓顶进仓设备、仓内的进仓防破碎设施等三类设备的降破碎性能提出改进的技 术措施，供粮库的管理者及设计人员参考。 2 1 斗式提升机 斗式提升机是园筒仓进仓作业的首道必配的设备，对于斗式提升机的防破碎性能，笔者提供以下三种 技术措施： 2 1 1 在原已配置的斗式提升机的基础上改制。一是降低畚斗线速度，将线速度从3 3 5m s 降至2m s 以下，对于大吨位的斗提机不要超过1 8m s 。二是为了弥补提升机产量的减少，尽可能地增加畚斗数量，每 米可安装6 7 个( 排) 畚斗，并选用容积尽可能大的浅型塑料畚斗代替原有的钢质畚斗。尽可能做到不降低 原有设备的产量。三是改进斗式提升机的进料斗，使用多层缓冲式进料斗，其宽度小于畚斗的宽度，出料边 与畚斗间隙尽可能小，并加置缓冲导料隔板，从而改善粮食从进料斗进入接料畚斗的流动方向，以减少粮食 和畚斗相对运动产生的冲击。这种方案要根据原置斗式提升机的状况和对输送产量的要求而定。 2 1 2 更换斗式提升机的机座部件，采用一种新型结构的机座，这种机座的特点是提高机座的进料长度，控 制畚斗外缘和机座积料板的间隙，改善积料的清除方式，使畚斗的取料方式为注入式，从而防止畚斗和物料 反复挖取而造成粮食破碎，从而达到降低粮食破碎的效果。 2 1 3 采用新型的以降低粮食破碎为主要特征的斗式提升机，这种提升机的进料方式为：逆向多层缓冲式 进料，畚斗的取料方式为注入式而不是挖取式，粮食的卸料方式为重力式卸料或者混合式卸料，摒弃了离心 式卸料，在机头、机座及底轮结构等方面都作了重大的改进和突破，可以较好地解决粮食降破碎问题。 2 2 仓顶进仓设备 在已兴建的大批粮库中，用埋刮板输送机作仓顶进仓设备的工艺已被大量采用，但是埋刮板输送机在 破碎、噪音、耗能、磨损等方面的问题日益显现。在粮食仓储，特别东北玉米的仓储中不宜再采用这种设备。 近些年来，国内不少粮机企业在研制开发皮带输送机的多点卸料功能方面作了大量的工作，也研制出不少 性能好、运行稳定的机型。现介绍三种在仓顶配套皮带输送机多点卸料的方案： 2 2 1 采用卸料小车的形式实现皮带输送机的多点卸料。这种形式无论是粮食行业还是其他行业都大量 采用，是一种稳定可靠、切实可行的方案。但这种形式的多点卸料无法对整条输送机进行密封，必须在仓顶 建一座封闭性棚屋，并铺设卸料车行走轨道。因而造价比较高，而且对于钢板仓群仓顶均为栈桥，无法建造 封闭性棚屋，因而不适宜采用。 2 2 2 采用多台皮带输送机搭接输送，每个筒仓配置一台输送机，并在各个卸料点设计分料机构。这种形 式在近年来很多新建的简仓群粮库尤其是钢板仓群都有采用，是一种比较适用的多点卸料形式。这种方案 的优点是可以节省动力消耗，在卸料点以后的皮带输送机都可以不启动。缺点是建设成本较大，多台输送 机的驱动装置及机头、机尾、张紧装置都须配置，因而调整维修的环节也增多，虽然可节省动力消耗，但运行 成本也不会减少。对于小型筒仓群而言，各条皮带高度落差较大，造成皮带机倾斜角度也较大，所以并不是 中国粮油学会第五届学术年会论文选集1 0 5 种最佳选择。 2 2 3 采用一条皮带输送机，在仓顶替代埋刮板输送机，在各个筒仓的进料口设置一套位移回抛式卸料器， 通过电器控制仅在需要卸料的位置形成回抛式卸料点，而不需卸料的位置皮带仍为正常运行，使粮食向设 定的地点和方向卸流，从而实现多点卸料的功能，这种新型卸料器结构紧凑，机构简单，而且可装置在一个 全封闭的箱体内，使输送机实现全封闭运行。对已配置仓顶埋刮板输送机的粮库，可完全利用原有的栈桥 及溜管系统，安装这种多点卸料皮带输送机，是一种值得推广的工艺方案。皮带机的托辊可以采用气垫、双 锥槽型托辊和普通托辊三种形式中的任何一种，不会影响其多点卸料的效果。 2 3 仓内的进仓防破碎设施 改进立简仓的粮食进仓方式，在筒仓内设置缓冲装置，改变粮食自由坠落进仓的状况，使粮食从仓顶进 料口沿着缓冲装置落到仓底，从而避免了重力加速坠落的冲击而使粮食破碎和分级的问题。现推荐介绍三 种形式的筒仓降碎缓冲装置： 2 3 1 附壁折板式溜槽缓冲装置，这种装置是在立筒仓的进料口下设置固定的一道( 或两道) 敞开式斜溜 槽，斜溜槽的末端接在简仓的一侧( 或两侧) 的附壁直溜槽上，附壁溜槽是用钢构架及溜粮槽板组接成斜度 为3 6 0 左右的回转折叠的若干个敞开式溜槽。粮食进仓后，沿着这些缓冲溜槽落到仓内，从而避免了粮食的 坠落冲击。这种缓冲装置的优点是使用可靠，安装后可长期使用，不需要保养，也不需人工操作和消耗动 力。但一次性投资费用较高；同时对于平底浅圆仓而言，限制了清仓机的使用范围，因而会影响清仓效果。 这种形式的降碎缓冲装置国内有很多粮库，特别是较大型的立筒库已经采用，使用效果较好。 2 3 2 升降式挂斗缓冲装置，这种缓冲装置由升降机构和伸缩缓冲管及电气控制三部分组成。升降机构由 卷扬机、升降机座及钢丝绳组成，升降机座是安装在仓顶中间进粮口处的钢构件，钢丝绳分别绕过机座上的 滑轮后，下垂到仓内与伸缩缓冲管的挂斗联结。挂斗之间用起重带联结，挂斗有两种形式，一种为圆形缓冲 斗，圆斗下部为锥形，内部装有几组缓冲倾斜接料片。粮食由仓顶进仓后先落到圆接料斗上，由接料斗的锥 形出料口自由落下，落到下一个接料斗上，这样逐次下落直至仓底，从而达到减缓粮食流速的目的。挂斗的 间距一般为2 5 米。另一种为方形斜底出料挂斗，挂斗的出料口相对排列。在挂斗的最下一组出料斗上装 有一台倾斜式水银料位器，当仓内粮食达到出料斗的高度时，料位器动作，电气控制系统控制卷扬机启动， 使伸缩管向上收缩2 5n l ，粮食则可继续进仓，直至收缩至最高位置。这类缓冲装置的优点是可以避免装置 被粮食淹埋，不影响清仓机的使用效果。缺点是机构复杂，安装不方便，需要经常性的维修保养和人工操 作，并消耗电能，造价较高。收缩后的挂斗在仓顶占有相当的高度，从而影响仓容，同时，卷扬机对多组钢绳 收缩程度不一致而造成缓冲挂斗的倾斜，影响进仓缓冲效果。 2 3 3 挠性缓冲装置，这种装置是在第二种升降式挂斗缓冲装置的基础上改进的新型缓冲装置，这套装置 采用钢绳索固定有仓顶和仓底之间，根据筒仓的高度在钢绳之间安装若干缓冲挂斗，在筒仓的中轴线上形 成了一条呈垂直的挠性缓冲溜管，迸仓后的粮食直接通过这条挠性缓冲溜管进入仓内，直至装满筒仓。缓 冲挂斗有两种形式，一种为圆形缓冲斗，一种为折叠式缓冲溜槽斗，其中，圆形缓冲斗的效果更好，溜粮更为 稳定。这种形式的缓冲装置和其他几类缓冲装置相比具有以下优点：第一，缓冲效果好；第二，造价低；第 三，结构简单；第四，安装简便，安装时不需要动用电氧焊和其他设施；第五，不需进行经常性的维修和人工 操作，更不消耗动力；第六，装置在仓底有脱落机构，对清仓机使用范围和运行毫无影响；第七，不需要收缩， 不影响仓容，特别适合在钢板仓或园筒仓使用。因此，笔者认为这是一种简单、可靠、降碎效果好、经济实用 的缓冲装置j 。 各粮库可以根据本库的实际情况，选择采用适当的缓冲装置。据有关试验和实际