申報2021年度陜西省科學技術獎勵項目公示內(nèi)容

申報2021年度陜西省科學技術獎勵項目公示內(nèi)容一、項目名稱：混流靜態(tài)房式谷物干燥機的研究與應用二、提名者及提名意見安康市人民政府、該項目提名2021年陜西省科學技術獎二等獎。三、項目簡介本項目成果屬農(nóng)業(yè)機械領域。谷物烘干是確保糧食及種子安全存儲必不可少的一道工序。我國作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，“及時烘干，安全入倉”是糧食生產(chǎn)全程機械化在解決耕種收后的最后一個關鍵環(huán)節(jié)。相比于歐美等發(fā)達國家在谷物干燥方面機械化水平達到90%，而我國尚且不足10%。因此，谷物干燥機的研究開發(fā)及推廣應用是提高谷物品質(zhì)，確保糧食安全的重要方式。目前，在我國普遍應用的谷物干燥機械有混流塔式干燥機、橫流循環(huán)立式烘干機、混流循環(huán)立式烘干機、靜態(tài)臥（箱）式烘干機等類型，但是其普遍存在高溫干燥爆腰率高、低溫干燥脫水速率低、循環(huán)干燥破損率高以及灰塵多、余熱未循環(huán)利用、熱能利用率低等問題。另外，就種子烘干來說，其與糧食烘干的目的又不盡相同，種子烘干的目的是要盡可能的保持種子高活力和低破損率，并且安全快速干燥。在種子烘干方面，我國尚未有專業(yè)的種子烘干機，多數(shù)以自然晾曬或者糧食烘干機來進行種子烘干。本項目立足我國谷物干燥領域各干燥原理及干燥設備的研究基礎，針對谷物機械化干燥存在的實際問題，自主創(chuàng)新，聯(lián)合西安交通大學和袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司等單位開展混流靜態(tài)房式谷物干燥機的研究與應用工作，技術成果相比目前主流的各類谷物烘干機，其在產(chǎn)品性能、效果、能源利用、節(jié)本增效等方面均具有更為突出的表現(xiàn)，尤其在種子烘干方面被國家農(nóng)機鑒定推廣部門認定為種子烘干專項設備。項目的實施取得了以下主要原創(chuàng)性成果。理論創(chuàng)新：國內(nèi)外首家創(chuàng)新性的提出了一種保溫控濕、熱風循環(huán)利用、混流通風、薄層大風量靜態(tài)持續(xù)干燥的谷物機械干燥新方法，解決了谷物干燥多年未決的內(nèi)外部同步脫水問題。當前谷物機械化干燥的各類方法和設備均難以實現(xiàn)水分內(nèi)部擴散與表面蒸發(fā)一致，同步脫水的目的，因此普遍存在爆腰率高或額外增設緩蘇段增加了烘干周期等問題。整機創(chuàng)制：創(chuàng)制了混流靜態(tài)房式谷物干燥機，解決了傳統(tǒng)谷物干燥機爆腰率高、脫水速率低、破損率高等難題。該機實現(xiàn)了上述理論創(chuàng)新的谷物干燥新方法、實現(xiàn)適溫烘干降低爆腰率和熱損傷、實現(xiàn)谷物內(nèi)外部同步脫水；薄層、大風量烘干提高烘干效率和均勻度；靜態(tài)持續(xù)干燥減少谷物機械損傷；熱風循環(huán)回收提高熱能利用率等目標。該機在糧食、種子等谷物烘干方面產(chǎn)品性能、效果、能源利用、節(jié)本增效等方面表現(xiàn)均優(yōu)于國內(nèi)外相關產(chǎn)品。核心設備創(chuàng)新：創(chuàng)造性的發(fā)明了一種高效熱風爐，大幅提高了燃料熱效率。相比于傳統(tǒng)的熱風爐將高溫期避開不用，該技術成果不僅合理的利用了高溫區(qū)，且通過增大熱交換面積，延長熱風在交換器中停留時間，有效的提高了熱效率。相比于傳統(tǒng)熱風爐38%~47%的熱效率，該熱風爐熱效率達85.6%（2016年西安市節(jié)能監(jiān)察檢測中心檢測），是國家唯一的熱風爐效能標志產(chǎn)品。本項目成果自2012年起歷時8年持續(xù)的研發(fā)改進，于2017年逐步投放市場進行試驗、示范及應用、推廣。通過大量的試驗分析、用戶應用證明及第三方檢驗檢測機構檢測和農(nóng)機推廣鑒定機構鑒定等，表明該成果能夠?qū)崿F(xiàn)與晾曬級相比谷物爆腰率增值≤0.01%（國標3%），籽粒破損率增值≤0.02%（國標0.35%）；谷物均勻性≤0.3%（國標≤4%），種子出芽率≥90%（國標80%~85%）；干燥水稻種子的脫水速率約為1.23%/h等技術指標；在相同條件下，整機烘干效率是傳統(tǒng)谷物烘干機的2倍，烘干成本降低3倍。成果累計取得授權專利11件；計算機軟件著作權1件；發(fā)表論文4篇；起草企業(yè)標準1項；參與省級農(nóng)機專項鑒定大綱（DG61/Z003-2020混流靜態(tài)房式種子烘干機）1項。相關定型產(chǎn)品自2018年以來在陜西、湖南、江西、廣西、海南等地累計銷售1千余臺，新增效益4.3億元，經(jīng)濟社會效益顯著?？陀^評價該項目針對谷物機械化干燥存在的問題，從烘干原理，設備實現(xiàn)及關鍵設備突破等方面開展系統(tǒng)性研究開發(fā)，創(chuàng)新性的解決了谷物干燥多年未決的高溫快速干燥爆腰率高、低溫干燥脫水速率低、循環(huán)干燥破損率高的難題，突破了多項關鍵核心技術，技術指標、機械干燥效果、能源利用、節(jié)本增效等各方面均具有不俗的表現(xiàn)。該項目技術成果與國內(nèi)外相關設備技術指標對比分析如下表：優(yōu)勢項目傳統(tǒng)烘干機混流靜態(tài)房式烘干機特殊說明爆腰破損率增值≤3%≤0.01%國家標準要求3%出芽率不適宜種子烘干90%國標80%~85%節(jié)能熱風爐效能利用31%~39%85.6%混流靜態(tài)房式谷物烘干機配套的熱風爐是國家唯一熱風爐效能標志產(chǎn)品，熱風爐效能是同類產(chǎn)品熱效率的2倍以上風量3800~5800m3/H65000m3/H混流靜態(tài)房式谷物烘干機配備4臺大風量風機，風量是一般烘干機的15倍以上操作自動化、半自動化一鍵自動化/手動操作配置手動操作主要為防止電子產(chǎn)品損壞，通過手動操作可以保證設備正常使用設備基礎2.5~3.5米地基，廠房空間不能低于15米0.1~0.15米地基，廠房空間6米節(jié)省基礎設施投入2萬元以上體香工藝無風道內(nèi)循環(huán)比晾曬和一般烘干機烘出的稻米香24小時烘干量14噸15~22.5噸相同烘干溫度、稻谷溫度條件烘干成本0.06元/斤0.02元/斤24小時14噸烘干量估算，可節(jié)省1120元（數(shù)據(jù)來源：國內(nèi)外相關企業(yè)產(chǎn)品手冊、國家標準等）2020年5月12日，陜西省技術轉(zhuǎn)移中心組織有關專家，對平利縣電機制造有限責任公司、西安交通大學和袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司等單位共同完成的“混流靜態(tài)房式谷物干燥機的研究與應用”成果進行技術評價。專家組聽取了課題組匯報，觀看了模型演示，審閱了相關材料，經(jīng)質(zhì)詢討論，形成如下意見：成果評價資料齊全、內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)翔實，符合評價要求。該成果針對現(xiàn)有谷物干燥機存在爆腰率和破損率較高、籽粒脫水速率較低、粉塵污染較重等問題，國內(nèi)外首家提出了“保溫保濕、熱風循環(huán)利用、混流通風、薄層大風量靜態(tài)持續(xù)干燥”的谷物機械干燥新方法，解決了谷物干燥多年未決的內(nèi)外部同步脫水問題；創(chuàng)新性的發(fā)明了一種雙層內(nèi)循環(huán)熱交換器（高效熱風爐），大幅提高了熱能利用效率；創(chuàng)制一種谷物干燥升溫快，谷物基本靜置，籽粒內(nèi)外同步干燥脫水，脫水速率高，爆腰率低，破損率低，熱風循環(huán)利用的“混流靜態(tài)房式谷物干燥機”。該成果經(jīng)第三方檢驗檢測機構及農(nóng)機推廣鑒定機構檢測，該型干燥機干燥谷物的籽粒脫水速率約為1.23%/h，爆腰率增值≤0.01%，籽粒破損率增值≤0.02%，干燥種子的發(fā)芽率和破損率與自然晾曬的相當；熱風爐效能利用率達85.6%。2018年以來，在陜西、湖南、江西、廣西、海南等地累計銷售該型干燥機1千余臺，新增效益4.3億元，經(jīng)濟社會效益顯著。專家組一致認為“混流靜態(tài)房式谷物干燥機”整體技術達到國內(nèi)領先水平，其中高效熱風爐達到國際先進水平。五、推廣應用情況本技術成果自2018年以來，在陜西、湖南、江西、廣西、海南等地進行推廣應用，累計銷售該型谷物干燥設備1千余臺，新增效益4.3億元，市場認可度高，經(jīng)濟社會效益顯著。主要應用單位情況表序號單位名稱應用的技術應用情況應用起止時間地址/電話1平利縣農(nóng)業(yè)技術推廣站產(chǎn)品農(nóng)機技術推廣2018年至今平利縣月湖南路/159290000182湖南漢壽縣付興農(nóng)機專業(yè)合作社產(chǎn)品20臺2018年至今湖南省常德市漢壽縣朱家鋪鎮(zhèn)羅坪村關山組/135111927943華容縣雨后農(nóng)機服務專業(yè)合作社產(chǎn)品30臺2018年至今湖南省岳陽市華容縣插旗鎮(zhèn)同福村新鼎八組001號/131071011184旬陽縣農(nóng)業(yè)技術推廣站產(chǎn)品農(nóng)機技術推廣2018年至今旬陽縣城關鎮(zhèn)健康路94號西興安種業(yè)有限公司產(chǎn)品20臺2018年至今江西省上饒市橫峰縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園/138791063086常德市鼎城區(qū)天福民祥農(nóng)機專業(yè)合作社產(chǎn)品45臺2018年至今湖南省常德市鼎城區(qū)中河口鎮(zhèn)受祜村八組/139105557007平利縣銀牛農(nóng)業(yè)機械商貿(mào)有限公司產(chǎn)品600余臺2018年至今陜西省安康市平利縣城關鎮(zhèn)西關路51號/182915028838陜西魯班農(nóng)機有限公司產(chǎn)品300余臺2018年至今陜西省安康市平利縣城關鎮(zhèn)西關路81號/139915532519貴港市港北區(qū)大圩鎮(zhèn)民樂村廣嶺種植家庭農(nóng)場產(chǎn)品10臺2018年至今貴港市港北區(qū)大圩鎮(zhèn)民樂村廣嶺屯、主要和知識產(chǎn)權證明目錄序號授權項目名稱知識產(chǎn)權類別國別授權號1一種干燥糧食的干燥箱實用新型中國ZL201621001783.62一種高效熱風爐及高效循環(huán)熱風爐實用新型中國ZL201820980437.X3一種糧食熱風循環(huán)干燥設備實用新型中國ZL201820713220.24一種糧食熱風循環(huán)干燥設備實用新型中國ZL201620998085.15一種熱風爐實用新型中國ZL202020300078.66一種調(diào)節(jié)物流下落量的裝置實用新型中國ZL201620998173.17靜態(tài)混流房式烘干機實用新型中國ZL202020632903.28雜交水稻種子機械烘干特性初步研究論文中國雜交水稻[J].2018,33（2）：31-359混流靜態(tài)房式谷物干燥機實驗驗證論文中國農(nóng)業(yè)工程[J].2020（9）：77-7910雜交水稻種子機械干燥技術論文中國雜交水稻[J].2020,35（4）:34-36七、主要完成人情況排名姓名文化程度職稱職務現(xiàn)從事專業(yè)工作單位對成果創(chuàng)造性貢獻1馬忠高大專董事長/工程師機械制造工藝與設備平利縣電機制造有限責任公司項目總體技術方案制定與審定，產(chǎn)品試制、試驗及成果推廣應用。為項目技術成果中創(chuàng)新點一、創(chuàng)新點二、創(chuàng)新點三的主要貢獻人。2劉愛民本科研究員/總農(nóng)藝師雜交水稻種子袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司負責項目理論研究及烘干原理、模式、工藝制定。為項目創(chuàng)新點一、創(chuàng)新點二的重要貢獻人。3王延宏本科站長/高級工程師農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定和技術推廣陜西省農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣總站負責該項目農(nóng)機技術成果的示范、推廣、應用。為項目技術成果推廣、應用及取得巨大經(jīng)濟效益做出重要貢獻。4高忠權博士副主任/副教授/博導機械裝備制造西安交通大學能源與動力工程學院汽車系負責項目烘干工藝和烘干熱源（熱風爐）的研究。為項目技術成果創(chuàng)新點二、創(chuàng)新點三做出重要貢獻。5馬幼馳本科副經(jīng)理/助理工程師機械設計制造及自動化平利縣電機制造有限責任公司農(nóng)機分公司負責項目設備的生產(chǎn)、試驗及推廣工作，解決技術難題、實施現(xiàn)場指揮。6李云大專站長農(nóng)業(yè)技術推廣平利縣農(nóng)業(yè)技術推廣站負責項目技術成果的示范、推廣、應用。7張莉本科助理工程師農(nóng)業(yè)機械推廣平利縣農(nóng)業(yè)技術推廣站負責項目技術成果的示范、推廣、應用。八、完成人合作關系情況本項目技術研究由馬忠高、劉愛民、王延宏、高忠權、馬幼馳、李云、張莉等人共同合作完成。其中馬忠高為本項目主要完成單位平利縣電機制造有限公司法人，也是本項目負責人，全面負責本項目資金籌備、技術研發(fā)、生產(chǎn)試制、試驗、改進及推廣工作；劉愛民負責項目谷物機械干燥技術研究及試驗驗證工作，參與混流靜態(tài)房式谷物干燥機產(chǎn)品研發(fā)；王延宏負責項目技術成果推廣應用工作，在產(chǎn)品市場化推廣中做出巨大貢獻；高忠權負責項目中熱風烘干工藝及熱風爐等熱力學理論研究，參與相關產(chǎn)品研發(fā)；馬幼馳負責項目產(chǎn)品的生產(chǎn)、試制及現(xiàn)場試驗等工作；李云、張莉在在產(chǎn)品技術成果推廣中亦有重要貢獻。九、主要完成單位情況單位名稱排名聯(lián)系人/電話地址主要創(chuàng)新性貢獻平利縣電機制造有限責任公司1馬忠高西省安康市平利縣城關鎮(zhèn)東關外181號（原紙廠院內(nèi)）1、負責“混流靜態(tài)房式谷物干燥機的研究與應用”項目總體技術方案制定、技術內(nèi)容分析、可行性研究、技術路線確定、技術產(chǎn)品試制、試驗、定型、生產(chǎn)、推廣等。2、創(chuàng)新性提出了“保溫控濕、熱風循環(huán)利用、混流通風、薄層大風量靜態(tài)持續(xù)干燥”的谷物機械干燥新方法，研發(fā)出了一種雙層內(nèi)循環(huán)熱交換器（高效熱風爐），大幅提高了熱能利用效率，集成研發(fā)出了一種谷物干燥升溫快，谷物基本靜置，籽粒內(nèi)外部同步干燥脫水，脫水速率高，熱風循環(huán)利用的“混流靜態(tài)房式谷物干燥機”。3、實現(xiàn)了該產(chǎn)品的銷售應用工作，推向市場三年來累計銷售千余臺，帶來直接經(jīng)濟效益4.3億元，間接效益28億元左右。西安交通大學2高忠權西省西安市咸寧西路28號1、提出來熱能循環(huán)概念，改良熱風循環(huán)利用結構。糧食干燥由于生物質(zhì)結構因素，急速脫水很容易造成糧食營養(yǎng)流失或結構變質(zhì)，因此糧食烘干速率的控制尤為重要，改良烘干順序，熱風從出料部位進入裝備，熱風輻射從干燥、半干燥及含水糧食逐步烘干糧食，帶走水分，提高糧食在裝備中停留時間，熱風排出時攜帶大量水分，再由旋風離心結構脫水后，再次與鍋爐熱風混流利用，實現(xiàn)熱能預熱利用，可以節(jié)約熱能燃料。2、優(yōu)化工藝監(jiān)控，改進智能控制。引入PID控制機理，結合PLC控制系統(tǒng)理論，重點布置濕度傳感器和溫度傳感器位置，通過模擬實驗后的機理數(shù)據(jù)，改良了數(shù)據(jù)采集不精準的缺陷，通過PID在線數(shù)據(jù)采集和反饋，使PLC獲得精準實時狀態(tài)，然后發(fā)布指令，調(diào)節(jié)裝備的糧食運行速度、熱風供應流量及配套輸送機械的運行參數(shù)，實現(xiàn)烘干效果在線監(jiān)測和智能化運行模式。袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司3劉愛民/133