CC BY
24
УДК 631.365.22
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ БУНКЕРНЫХ ЗЕРНОСУШИЛОК
ЗАРУБЕЖНОГО И ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Владимир Васильевич Морозов, д. техн. н., профессор
Николай Михайлович Максимов, к. техн. н., старший преподаватель
ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки
Рассмотрены конструкции и технологический процесс сушки зарубежных мобильных зерносушилок бункерного типа и сушилок отечественного производства. Проанализированы достоинства и недостатки бункерных сушилок, описана конструкция экспериментальной бункерной установки, а также намечены пути дальнейшего совершенствования установок подобного рода.
Ключевые слова: бункер; сушка; мобильная зерносушилка; влажность; семена.
Сушка зернового материала является одной из самых энергоемких операций в процессе послеуборочной обработки зерна. Ее реализация требует значительных энергетических затрат разных видов топлива, а также электрической энергии. Процесс сушки зерна позволяет сохранять на протяжении относительно долгого периода времени потребительские качества зерна, а также повысить всхожесть семенного зерна, идущего на посев. В свою очередь, следует отметить, что помимо высоких энергозатрат, процесс сушки достаточно трудоемкий, технически и технологически сложный, так как изменение некоторых параметров процесса сушки может привести к ухудшению качества получаемого зерна, потере товарного вида, всхожести и т.д. Неправильная реализация теплового режима в зерне спо-
собствует образованию канцерогенов, способных вызывать онкологические заболевания. Поэтому реализация конструктивно-технологических и режимных параметров сушки и активного вентилирования зерна является важным направлением совершенствования процесса послеуборочной обработки зерновых и мелкосеменных культур.
Немаловажным фактором на пути организации высокоэффективного процесса сушки зерновой массы является правильный выбор зер-носушильного оборудования. В последнее время на российский рынок приходят зарубежные фирмы, занимающиеся выпуском мобильных зерносушилок бункерного типа с производительностью от 10 т/час. Мобильные зерносушилки полностью автоматизированы, что облегчает процесс управления и контроля,
а их работа имеет циклический характер. Данные типы сушилок рассчитаны в основном для небольших фермерских хозяйств с малыми объёмами производства зерновых и мелкосеменных культур.
Широкое распространение в производстве мобильных зерносушилок достигли итальянские фирмы: «Agrex», «Agrimec», «FrateШ Pedшtti», «Местаг», «Araj» и др., занимающиеся выпуском зерносу-шильного оборудования и, в частности, сушилок бункерного типа. Практически все они имеют аналогичную отработанную компоновочную схему, расположение основных узлов и рабочих органов, а также
схожий принцип работы. Незначительное отличие конструкции бункерных сушилок фирм «Fгatelli Pedгotti» и «Местаг» - наличие центрального шнекового транспортёра, расположенного внутри сушильной камеры, вместо выносного шнеково-го транспортёра сушилок «Agгex». Для работы отмеченных зерносушилок может использоваться дизельное, значительно реже газовое и твёрдое топливо. Достоинством этого вида оборудования является то, что мобильные сушилки не требуют проектирования и строительства фундаментов и прочих технических сооружений, а также быстро подготавливаются к работе (рис. 1).
а - Fratelli Basic 55; б - Mecmar S 34 Рисунок 1 - Мобильные зерносушилки
Конструктивными особенностями представленных мобильных бункерных сушилок являются:
• использование сетчатой наружной стенки сушилки с большим коэффициентом живого сечения, что позволяет лучше продувать зерновой слой и удалять влагу;
• использование достаточно большой по диаметру и меньшей по высоте центральной воздухоподаю-щей камеры;
• высокая автоматизация процесса сушки благодаря использованию двух шнековых транспортёров, что обеспечивает загрузку и рециркуляцию семян в процессе сушки.
Особое место в конструкции мобильных бункерных сушилок занимает система подвода воздуха. Важной конструктивной особенностью данной системы является наличие достаточно широкой внутренней перфорированной камеры с коническим верхом для подвода агента сушки в зерновой слой. Данная камера имеет достаточно большой диаметр, что позволяет получить толщину продуваемого зернового слоя в межстенном пространстве сушилки порядка 50 см, а это, в свою очередь, значительно ускоряет сам процесс сушки и делает его менее энергоёмким (рис. 2).
Зерно
Холодный воздух Горячий воздух
Пыльный воздух Чистый Пыль
Рисунок 2 - Технологическая схема сушилки «FrateШ Pedшtti»
Анализ системы подвода воздуха мобильных зерносушилок бункерного типа позволяет сделать некоторые выводы:
• форма и размеры внутренней камеры позволяют обеспечить лучшие условия протекания процесса сушки в нижней части сушильной камеры за счёт малой толщины продуваемого слоя;
• размещение бокового патрубка для подвода сушильного агента выбрано не совсем удачно, так как боковой напор воздуха будет способствовать лучшей продувке зернового слоя с противоположной стороны, но хуже со стороны подвода воздуха. Кроме того, вентилирование зерновой массы возле самого патрубка также представляется сложным. Наиболее грамотным с технической точки зрения является применение центрального подвода воздуха, как это реализовано в отечественных бункерах активного вентилирования марок БВ-25 и БВ-40.
К недостаткам вышерассмот-ренных мобильных зерносушилок итальянского производства можно отнести использование в конструкции шнековых транспортёров, это приводит к значительному травмированию зерна и семян, что является критическим фактором на пути получения семенного материала [1]. Также стоит отметить небезопасное размещение топочного агрегата в непосредственной близости от сушильной камеры, что может стать причиной возникновения нештатных ситуаций.
Закупка и использование мобильной зерносушильной техники в хозяйствах Нечерноземной зоны Российской Федерации в настоящее время ограничено, что обусловлено сложными природно-климатическими условиями в уборочный период, большими ценами на применяемые жидкие виды топлива, а также затратами на техническое обслуживание и ремонт отдельных узлов и механизмов импортных сушилок. Нередким явлением при уборке урожая являются выпадения осадков, что при использовании мобильных сушилок не гарантирует защиту от атмосферных осадков и может привести к порче зерна и семян. Учитывая данные обстоятельства, можно прогнозировать малую востребованность мобильных зерносушилок, особенно при больших объёмах производства зерна и семян.
Наиболее значимым вариантом для наших условий остаётся обработка семян на защищённых от погодных условий стационарных зерносушилках в составе поточно-технологических линий. В этом случае возможно осуществить полный цикл технологических операций от приёмки зернового вороха до получения готовых семян кондиционной влажности без дополнительных транспортных затрат. Кроме того, минимизируется риск порчи зерна от действия погодных осадков, которым подвержены малозащищённые мобильные комплексы.
Среди отечественных предприятий, выпускающих зерносу-
шильное оборудование, наиболее значимым является ЗАО «СКБ по сушилкам» (г. Брянск). Предприятие ЗАО «СКБ по сушилкам» является одним из основных в Российской Федерации по выпуску зерносу-шильной техники и производит не только сушилки, но и дополнительное оборудование к ним, например, теплогенераторы. Здесь же стоит отметить, что в большинстве хозяйств теплогенераторы ТАУ-0,75, ТАУ-1,5 и др., выпускаемые данным предприятием, могут переоборудоваться с целью использования древесного топлива, что несколько снижает себестоимость получаемых зерна и семян.
Широко известными среди выпускаемого предприятием сушильного оборудования являются бункера активного вентилирования марок БВ-25, БВ-40 вместимостью соответственно 25 и 40 т. Данные установки универсальны и находят своё применение практически во всём цикле послеуборочной подработки зерновых и мелкосеменных культур. Многолетний опыт эксплуатации бункеров активного вентилирования выявил ряд недостатков, сдерживающих их применение на операциях сушки семян, что делает их менее привлекательными в сравнении с зарубежными бункерными сушилками [2].
Сушка в вентилируемом бункере протекает медленно. Семена прежде всего подсушиваются в слое, через который входит подогретый воздух или агент сушки. В слоях,
отдалённых от центральной трубы, семена не досушиваются. Разброс качества семян по влажности при сушке зерновых культур, как правило, превышает 5%.
Многими учёными и инженерами предпринимались пути решения проблемы выбора оптимальной конструкции и режимов сушки с целью интенсификации процесса сушки зерна и семян. Решение проблемы неравномерности сушки семян можно осуществить двумя способами:
• технологический, заключающийся в пересыпании семян из бункера в бункер, либо выпуске семян и подаче его опять в этот же бункер посредством нории;
• конструктивный, включающий в себя совершенствование конструкции бункера, и в частности, его сушильной камеры и воздухоподаю-щей системы.
Увеличение толщины продуваемого слоя способно привести к недосушиванию партии зерна и необходимости многократных пропусков зернового материала через сушильную камеру, что создаёт дополнительные условия для травмирования зерна и семян, а также увеличивает перерасход электроэнергии. Поэтому технологические пути решения проблемы сушки зерна и семян не всегда дают положительный эффект.
Одним из вариантов решения проблемы является использование многоканальной системы подвода воздуха в зерновой слой (рис. 3). Эффективность использования дан-
ной системы согласно замерам температуры нагрева семян, а также проведённому анализу качественных показателей при сушке рапса было подтверждено исследованиями [3, 4]. По предлагаемой конструкции (рис. 3, б) был получен патент на полезную модель [5].
Помимо вентилируемых бункеров, имеющих большую толщину продуваемого зернового слоя, известны также конструкции с малой рабочей толщиной слоя и имеющие центральный воздухоподающий канал значительно большего диаметра. Одной из отечественных зерносу-
шилок, имеющих такую конструкцию, явилась бункерная сушилка высоковлажных семян СБВС-5А производства ЗАО «СКБ по сушилкам» (г. Брянск), работающая на жидком топливе и её модификация СБВС-5.01, предназначенная для работы на природном газе. Несмотря на достаточно эффективные показатели сушки зерновых, зернобобовых, масличных культур и кукурузы, согласно данным технической документации, эти сушилки не нашли широкого распространения в семеноводческих хозяйствах.
а)
б)
а - сушильная камера с коробами; б - общий вид бункера Рисунок 3 - Вентилируемый бункер с многоканальной системой
подвода воздуха
Главным недостатком конструкции явилось недоиспользование испарительной способности сушильного агента при однократном его прохождении через зерновой слой вследствие малой толщины зернового слоя, заключённого внутри сушильной камеры. В свою очередь, недоиспользование испарительной способности сушильного
агента является причиной повышенного расхода топлива.
В заключение стоит отметить, что оптимизация конструкции сушильной камеры и правильный выбор режимных параметров сушилок бункерного типа для каждого типа культур в условиях современного агробизнеса является сложной комплексной задачей, требующей дальнейшего решения.
Список литературы
1. Тарасенко А.П. Снижение травмирования семян при уборке и послеуборочной обработке / А.П. Тарасенко. - Воронеж, 2003. - 331 с.
2. Голубкович А.В. Сушка высоковлажных семян и зерна / А.В. Голубкович, А.Г. Чижиков. - М.: Росагропромиздат, 1991. - 174 с.
3. Исследование процесса сушки семян рапса в бункере активного вентилирования / В.В. Морозов, Н.М. Максимов, Ю.И. Волошин // Итоги диссертационных исследований: материалы V Всероссийского конкурса молодых учёных. Т.3. -М.: РАН, 2013. - С.109-118.
4. Морозов В.В. Энергосберегающая сушка семян рапса в установках бункерного типа / В.В. Морозов, Н.М. Максимов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - №5. - С.13-14.
5. Патент на полезную модель Ru №126562. Устройство для сушки и активного вентилирования зерновых культур / В.В. Морозов, Н.М. Максимов; Великолукская гос. с.-х. академия. - 2013 (заявка №2012107083 от 27.02.2012 г.).
6. Морозов В.В. Зерноочистительно-сушильные комплексы и поточные линии / В.В. Морозов, Н.Я. Щепилов. - Великие Луки: РИО ВГСХА, 2002. - 366 с.
E-mail: [email protected]
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина д. 2, Великолукская ГСХА. Тел.: (81153) 7-16-22
