水产饲料烘干机节能策略
渐涛
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渐涛,. 水产饲料烘干机节能策略[J]. 中国水产学报,20252. DOI:10.12721/ccn.2025.157014.
摘要: 水产饲料烘干机是水产饲料生产过程中不可缺少的设备。其主要功能是将挤出机中产生的水分含量较高的材料干燥至目标水分含量。由于除湿范围一般从20%到30%不等,因此干燥器无疑将成为整个水产饲料生产线的一个巨大能耗单元。降低干燥器的能耗,在干燥器的生产过程中进行节能管理,是大多数水产饲料制造商正在进行和深入研究的课题。基于此,本文将对烘干机在烘干过程中的节能方向进行分析,从而提出节能措施,希望能为社会相关人士提供参考。
关键词: 水产饲料烘干机;节能;策略
DOI:10.12721/ccn.2025.157014
基金资助:

烘干机,是指一类可以将含有水分的物质进行除水、风干的机械装置,一般包括了工业与民用二类,烘干机一般有带式烘干机、箱式、塔式烘干机等多种类型,热源形式一般有蒸汽、燃气、电力等,原理一般都是在风机的吸力作用下,将大量冷室内空气吸入进风口与高温加热器之间,使之成为风干的热室内空气,而后再与要进行烘干的物料发生湿热互换,从而使待烘干物料中的水分减少,然后再将湿热尾气排出机体。

传统水产饲料的制造流程中,烘干机的热风去水是必不可少的,以便于降低水产饲料的水活性便于贮藏。但由于传统烘干机的种类不同、设计原理不同、控制方式不同,物料去水过程的能耗存在着明显的差异,且传统烘干机一般均存在着外壳散热较大、尾气排放量过大、尾气温度过高、排料温度过高等问题,从而造成了热量浪费严重的状况,这样不仅限制了设备的产能,也增加了机器的能耗。因此,找到合适的水产饲料烘干机节能策略是非常有意义的。

1水产饲料烘干机烘干过程能耗去向

如果把烘干机视为一个"黑匣子,则由外界的环境和参数的改变就可知道,烘干机的能源去向有如下四个方面。

1.1水分蒸发

在烘干机内物料内部的水分就从液体变为了气态的水蒸气,而这种变化需要对能量的吸收才能实现。

1.2空气加热与湿热交换

水产饲料烘干机主要是对环境空气和湿热尾气的混合气流进行加热,通过风机引导环境空气和湿热尾气的混合气流经过换热单元,然后换热单元把能量传导给环境空气和湿热尾气的混合气流,加热后的混合气流再随风机进入干燥区与物料发生湿热交换,经过湿热交换的湿尾气随之排出,通常排出的空气温度都大大高于其露点温度(由于其内部带有大量水蒸气,其温度要高于露点温度,防止冷凝)。

1.3物料温度变化

在烘干工艺中,同一物料料的温度在进机与出机时,其温度都是变化的。因此,物料进出温度的变动势必造成能耗变化。

1.4热辐射

当烘干机还在工作时,其必然地产生热辐射,而这部分就会形成能耗。

2水产饲料烘干机节能影响因素

2.1蒸汽烘干机的用汽原则

高压输送:节省管路成本,蒸汽质量更高、干燥度更高。

低压使用:烘干机利用的主要是蒸汽的潜热,低压使用蒸汽可以释放潜热,且蒸汽干燥度高。因此在满足供汽流量的前提下,可以尽量降低蒸汽的压力。

疏水系统:保证疏水通畅,减少疏水背压,必要时可考虑动力疏水泵。

2.2烘干机的过程变量控制

烘干机应遵循热量输入递减的原则,否则多余的热量会转移到加热物料或随风网排出,导致热量损失。因此,想要降低烘干机的耗能,需根据物料特性(容重、颗粒大小)、产量、降水等因素,调整烘干机的风量、烘干时间、排湿等过程变量,达到降耗节能的结果。

据相关调查显示,过程变量控制不当有以下几种情况:

(1)烘干时间过短,料层太薄,热能利用率低。

(2)循环风量过小,烘干效率低。

(3)优先使用了较高的烘干温度,烘干效率低。

(4)湿度过低,排湿量过大,导致热能浪费。

(5)排湿量小,内部湿度高,导致物料烘不干。

(6)出料区使用了较高的温度,出料温高,热量浪费。

1.png1.png表1浮料最佳应用参数

2.3物料特性对烘干效率的影响

颗粒大小:颗粒越大越难于烘干,沉水颗粒尤其明显。2mm以下颗粒由于热风风速不宜过高,因此也会限制了烘干效率。

物料容重:容重越高的物料,内部组织越密实,水分迁移困难,难以烘干。

配方属性:黏性成分过多易导致粘连结团的物料,热风与物料的接触面积变小,因此较难烘干。

下图为不同工艺与配置对烘干机的进料温度与出料温度的影响  

1.png图1A线烘干机的进料温度与出料温度 

2.png图2B线烘干机的进料温度与出料温度

由图1和图2可以看出,实测A线烘干机能耗比B线烘干机能耗高约10%。原则上烘干机的进料温度越高,出料温度越低越有利于降低能耗。

2.4降水量对烘干能耗的影响

烘干过程主要是物料去水的过程,在这个过程中,消耗的热量主要用来蒸发水分。物料需要蒸发的水分的量越大,能耗越高。

3水产饲料烘干机节能策略

3.1针对水分蒸发的能耗节能策略

烘干机的第一能耗是水分的蒸发。

举例计算:出机产量为一千千克/h时,入烘干机水份百分之二十五,出烘干机水份百分之十;再根据出机水分的百分之十,即可计算得此时水一百千克,饲料中的干物质900千克;进机含水量为百分之二十五时,进烘干机的干燥物料为百分之七十五,而根据进烘干机的物料与干燥物质守恒量,进烘干机的干燥物料为九百kg,而进烘干机的物料则为1200kg;如此即可计算得蒸发水分二百千克

假设将人入机水分减少百分之一,则计算可以得出相同数据。而经过比较即可发现,只要将入机水分减少一个百分点,去水量就可降低16kg(即百分之八),这部分的能源就可以节省约百分之八。因此主要节能的对策就是在提高膨化机性能的前提下,减少从膨化机中出口水分。反之也可在提高成品质量的前提下,尽量增加从烘干机出口的水分。

3.2环境中空气进,烘干机物料进出的能源节省策略

3.2.1对空气的总量进行控制

怎样在提高烘干机效率的前提下减少空气的耗用总量?空气在烘干机的功能是携带水分,所以只要保持空气有足够的带水能力即可。我们也可通过对排湿口周围的空气相对湿度加以测量,进而对排湿风机实行风量管理,也可能采用变频器或是风门的方法。只有调节好烘干机的排湿度,才能够合理减小空气的耗用量,进而达到节能减排的目的。

3.2.2对进出烘干机的空气温差进行控制

当用风量在一定的情况下,温差越小,其功耗也就越少。在排湿气温一定的情况下,也可以通过提高空气进入烘干机的进风口气温,来减小温度差别。例如使用余热将补风口的新风加热,或者用冷却器的废气排放,作为烘干机的补风等。

3.2.3物料温度变化能耗变化节能策略

在温度许可的前提下,提高进料温度,减少出料温度,有利于降低能耗。如果进入烘干机的物料温度远远高于出料温度,则物料的温度改变节省能耗,因为这个烘干的过程利用了物料的热量,而不是物料带走了热量。

4结语

水产饲料烘干机虽然是不可避免的高耗能装置,但也正因如此,对烘干机的能量节约也比较有重大意义。因为它能量基数很大,所以只要人们采取了适当的能量节约对策,通过减少一定的能量百分比就能够产生大量的社会效益,从而减少水污染,实现了节约减排的目的。经过对烘干机能耗四个问题的探讨,将节约对策总结为:减少水分蒸发量;合理控制气流补入与排放;减少物料加温功率;保护设备内无额外辐射。

参考文献:

[1] 王云龙, 蔺佳良, 吴文秀,等. 一种水产饲料烘干机出口废料处理装置:, CN206443152U[P]. 2017.

[2] 张鹏飞, 吴鹏鹏, 张琦,等. 带式烘干机中水产饲料料层厚度对其表面风速场分布的影响[J]. 农业工程学报, 2019, 35(7):7.