CC BY
10
ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА 2013 №2
УДК 664.723.047
РАЦИОНАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В ОХЛАДИТЕЛЯХ ЗЕРНА АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ТИПА
И.Б. Зимин
ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА»
Одной из самых энергоемких операций послеуборочной обработки зернофуража является сушка, на долю которой приходится от 35 до 55%, на долю топлива - около 90% от общих затрат. Перспективным энергосберегающим технологическим приемом сушки является предварительный нагрев и подсушка сырого зерна перед основной операцией сушки. Для реализации рассматриваемого технологического приема предлагается использовать теплоту и низкое влагосодержание отработавшего после охлаждения просушенного зерна воздушного потока.
Ключевые слова: фуражное зерно, сушка зерна, энергосбережение, охлаждение зерна, аэродинамический охладитель зерна после сушки, отработавший воздушный поток.
Аграрный сектор нашей страны является важной сферой экономики. Именно он призван обеспечить население продовольствием, а промышленность - сырьем.
В структуре кормовых рационов сельскохозяйственных животных немалая роль отведена комбикормам и зернофуражу, без которых невозможно полноценное кормление животных и улучшение качества получаемой от них продукции. С другой стороны, получение хороших урожаев зернофуражных культур невозможно без хорошо отлаженной системы семеноводства, важнейшей частью которой является послеуборочная обработка зерна.
Одной из самых энергоемких операций послеуборочной обработ-
ки зернофуража является сушка, на долю которой приходится от 35 до 55%, на долю топлива - около 90% от общих затрат [1, 3]. Поэтому крупномасштабное внедрение энергосберегающих технологических приемов на операции сушки дает значительный технологический, экономический и экологический эффект. Для повышения энергетической эффективности сушилок используют различные способы, выбор которых зависит от применяемой технологии сушки того или иного материала и достигнутого в этом производстве уровня энергосбережения [6].
Органичной частью сушки зерновой массы является операция охлаждения просушенного зерна.
Для эффективного проведения данной операции нами разработан охладитель зерна аэродинамического типа, который позволяет проводить охлаждение зерна совместно с его транспортированием на дальнейшую обработку [2]. В результате производственных испытаний аэродинамического охладителя зерна после сушки, проводимых в ООО «Красная поляна» и СПК «Красное знамя» Новосокольнического района
Псковской области, было установлено, что при транспортировании и охлаждении зерна воздушный поток на выходе из зернового слоя имеет температуру 25-30 оС (при температуре наружного воздуха 15 оС) [2]. В этих условиях весьма важно не выбрасывать в атмосферу, а рационально использовать теплоту отработавшего воздушного потока. Из теории и технологии сушки известно, что отработавшим после охлаждения зерна воздушным потоком можно предварительно подсушивать сырое зерно перед сушкой [7]. Дело в том, что отработавший после охлаждения зерна воздушный поток имеет еще достаточно высокую температуру и влагопоглотительную способность, что делает его полноценным агентом сушки, который можно использовать для предварительного нагрева и подсушки сырого зерна. Предварительный подогрев зерновок позволяет массе начать отдачу влаги сразу же после ее загрузки в шахту сушилки, минуя процесс прогревания. Кроме того, процесс
предварительного нагрева сопровождается снижением влажности зерна на 2-3% [7].
Определенный опыт реализации предварительного нагрева материала перед сушкой накоплен в промышленных зерносушилках, где для этой цели применяют специальные камеры предварительного нагрева сырого зерна [5]. Кроме того, представляет интерес колонковая сушилка, конструкция которой предусматривает последовательный проход агента сушки через три секции шахты [7]. В этом случае агент сушки с максимально возможной температурой сначала снимает влагу в нижней секции шахты, затем, несколько остыв, - в средней и, наконец, развернувшись, просушивает наиболее сырую массу в верхней секции. После этого агент сушки выбрасывается в атмосферу.
Применительно к сельскохозяйственному производству рассмотрим вариант реализации энергосберегающего способа сушки зерна за счет использования теплоты отработавшего при охлаждении зерна воздушного потока (рис. 1).
После сушки в шахтно-аэрожелобной сушилке СЗША-4 нагретый (до t=60 оС) и высушенный до влажности, близкой к кондиционной (w=14±1,0%), зернофураж поступает под действием гравитационных сил через подсушильный бункер (12) к выпускному устройству (18) зерносушилки (I).
- зерновой поток; —- - агент сушки; отработавший воздушный поток; У • &
*• _ легкие примеси; —с» - отработавший и очищенный воздушный поток; — агент охлаждения: наружный (атмосферный) воздух
Рисунок 1 - Технологическая схема реализации энергосберегающей технологии сушки зерна
Далее зерновая масса поступает через загрузочную горловину (37) и равномерно распределяется на начальном участке газораспределительной решётки (36) аэродинамического охладителя зерна после сушки (II).
Одновременно с поступлением зерна включается электродвигатель вентилятора (38), который осуществляет забор наружного воздуха через всасывающее окно и направляет воздушный поток в нагнетательный канал (39). В нагнетательном канале воздушный поток при помощи размещенной вверху канала газораспределительной решетки (36) рассекается на ряд струй и, выходя из щелей, образованных жалюзийными пластинами решетки, воздействует на зерновую массу, размещенную на начальном участке решетки. При этом происходит разрыхление зернового слоя и смещение его по поверхности жалюзийных пластин в сторону выгрузки зерна на дальнейшую обработку.
Необходимая производительность аэродинамического охладителя зерна после сушки, определяемая пропускной способностью сушилки СЗША-4, регулируется подачей воздушного потока в нагнетательный канал (39).
Транспортируемый по газораспределительной решетке зерновой слой одновременно попадает под воздействие пронизывающих потоков наружного (холодного) воздуха, подводимого через отверстия в
газораспределительной решетке. В результате создаются условия для окончательного охлаждения зерновой массы до температуры наружного воздуха плюс 5-10 оС, что определяется агротехническими требованиями на сушку зерна.
Отработавший и подогретый от транспортируемой зерновой массы воздушный поток (имеющий низкую влажность и температуру 30 оС) направляется через конфузор (35) и вентиляционный трубопровод (41) в циклон (40), где воздух очищается от пыли и мелких сухих фракций. Далее подогретый воздушный поток подается через воздуховод (20) к вентилятору (32) бункера активного вентилирования БВ-25, а затем нагнетается вентилятором во внутренний перфорированный цилиндр (30) бункера.
Воздушный поток, имеющий температуру 30оС, пронизывает слой сырого зернофуража в трех направлениях:
а) через щели перфорированной поверхности внутреннего цилиндра (30);
б) через воздухораспределительные короба 31 (в вертикальном направлении);
в) через жалюзи боковых стенок воздухораспределительных коробов.
В результате создаются благоприятные условия для равномерного подогрева и подсушки зерновой массы, а также повышения интен-
ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА 2013 №2
сивности протекания массообмен-ных процессов [4].
Отработавший в бункере БВ-25 и насыщенный влагой воздушный поток поступает через перфорированную поверхность внешнего цилиндра (23) в атмосферу.
Предварительно подогретая и подсушенная (на 2-3%) в бункере БВ-25 зерновая масса поступает в шахту 1 через загрузочную горловину 3 на верхнюю газораспределительную решетку 4 воздухоподво-дящего короба 5, где высота слоя высушиваемого материала, удельная нагрузка на газораспределительную решетку 4 и скорость агента сушки выбираются таким образом, что образуют в надсушильном бункере 2 камеру гравитационно движущегося слоя. В камере под воздействием пронизывающего потока сушильного агента (с t=110-115оС), поступающего от топочного агрегата 15 и вентилятора 9 через газораспределительную решетку 4, происходит сушка фуражного зерна (съем влаги 1-2%) и перемещение его через камеру падающего слоя (*) на вторую стадию сушки в трехканальный сушильный короб 14.
На второй стадии сушки зерновой материал, заключенный между газораспределительными решетками 14 и 15, противолежащих относительно друг друга коробов 7 и 1 6, попадая под воздействие сходящихся потоков агента сушки, образует псевдоожиженный и падающий слой, который перемещается по направлению к выпускному устройст-
ву (шлюзовому затвору) 18 по траектории, приближенной к синусоиде, с прямыми экстремальными участками. При переходе потока материала с одного воздухоподводящего короба на другой обеспечивается переворот зернового слоя и равномерное перемешивание зерновок.
В камерах падающего слоя (*) зерновой материал продувается потоком сушильного агента, поступающего по верхним каналам коробов 7, 14 и 1 3 и обеспечивающего выделение мелких сухих фракций материала из общего потока и формирование их над поверхностью псевдоожиженного слоя в виде взвешенного слоя. По нижним каналам коробов 7 и 1 6 подводится независимый транспортирующий поток сушильного агента с равномерным распределением по поверхности взвешенного слоя, который создает окончательную сушку и вывод этой фракции материала из шахты (через окна 6) с опережением относительно основного псевдоожиженного слоя.
Отработанные потоки сушильного агента отводятся через окна 6 в стенках шахты 1 или через перфорацию стенок.
Предварительный нагрев материала в бункере БВ-25 и камере плотного слоя (в сушилке) подготавливает плавный переход из мягкого режима сушки в плотном слое в жесткий режим сушки в псевдоожи-женном и падающем слое. Таким образом, создается механизм равномерного влаговыделения в зерновке
и предотвращается перегрев и пересушивание поверхности зерна.
Траектория движения чередующихся слоев высушиваемого материала выбрана таким образом, что при переходе псевдоожиженного слоя в падающий и обратно происходит переворот слоя, его рыхление и равномерное перемешивание, что повышает равномерность сушки.
Предложенный вариант реализации энергосберегающего способа сушки фуражного зерна имеет следующие очевидные преимущества:
обеспечение предварительного подогрева и подсушки зерновок пе-
ред основной операцией сушки, что позволяет снизить удельный расход топлива в сушилке в среднем на 1520%;
обеспечение максимальной равномерности по температуре зерновок в объеме слоя перед основной операцией сушки;
значительная интенсификация тепломассообменных процессов на этапе предварительного нагрева зерновой массы, что позволяет обеспечить нагрев материала за короткий период времени.
Список литературы
1. Волхонов М.С. Обоснование и совершенствование процессов и аэрожелоб-ных устройств для послеуборочной обработки зерна: дис. д-ра техн. наук: 05.20.01: защищена 25.04.2008 / М.С. Волхонов. -Кострома: КГСХА, 2008. - 480 с.
3. Зимин И.Б. Повышение эффективности процесса сушки зерна в шахтной зерносушилке путем совершенствования конструктивных и технологических параметров системы выгрузки: дис. канд. техн. наук: 05.20.01: защищена 27.04.2004. - Великие Луки: ВГСХА, 2004. - 196 с.
4. Малин Н.И. Энергосберегающая сушка зерна / Н.И. Малин. - М.: КолосС, 2004. - 240 с.
5. Пат. на полезную модель 68479 РФ. Вентилируемый бункер для зерна / Е.М. Зимин, М.С. Волхонов, И.Б. Зимин и др.;
Костромская гос. с.- х. академия. - № 2007122637/22; заявл. 15.06.2007; опубл. 27.11.2007, Бюл. №33.
6. Резчиков В.А. Проблемы интенсификации процесса сушки зерна / В.А. Резчиков, С.В. Савченко // Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ-2011: сб. тр. 4-й Межд. науч.-практ. конф. - М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 2011. - С.13-20.
7. Рудобашта С.П. Теплотехника / С П. Рудобашта. - М.: КолосС, 2010. - 599 с.
8. Щепилов Н.Я. Проектирование поточных линий и зерноочистительно-сушильных комплексов / Н.Я. Щепилов. -Великие Луки: ИЦ ВГСХА, 1999. - 180 с.
