Проект шахтной сушилки

 

               

 

        3.1 Способы сушки зерна

 

Сушка зерна — один из самых эффективных приемов подготовки зерна к длительному хранению. Она улучшает хлебопекарные, мукомольные и другие товарные качества зерна, значительно сокращает расходы по перевозкам, повышает производительность перерабатывающих предприятий (мельниц, крупорушек и т. п.) и уменьшает износ оборудования, а следовательно, и стоимость переработки.

Для удаления излишней влаги из зерна его сушат на солнце или проветривают с применением вентиляторов. Однако такая сушка может применяться только при благоприятных условиях погоды и небольших партиях зерна.

Наиболее эффективна искусственная сушка, так как она не зависит от погоды и дает возможность в кратчайший срок просушить много зерна при относительно небольших затратах.

Способы искусственной сушки разнообразны. Они различаются главным образом по признаку передачи тепла зерну и удаления из него влаги и по характеру среды. Тепло может передаваться зерну контактным способом, т. е. соприкосновением зерна с нагретой поверхностью различных сушильных печей (подовые сушилки), подогретым воздухом или смесью воздуха с дымовыми газами, называемой газовой смесью.

В первом случае воздух, соприкасаясь с нагретым зерном, отнимает от него часть тепла и одновременно поглощает испаряющуюся из зерна влагу.

Сушка подогретым воздухом может быть представлена в такой простейшей схеме: атмосферный воздух, содержащий известное количество влаги, нагревается калорифером и повышает влагоемкость. Поступая затем под влиянием искусственной тяги в сушильную камеру, подогретый воздух нагревает зерно и одновременно поглощает выделяющуюся из него влагу. Со сниженной температурой и повышенной влажностью (относительной и абсолютной) воздух удаляется из сушилки.

Сушка смесью воздуха с дымовыми газами отличается от сушки подогретым воздухом лишь способом нагрева воздуха. В смесительной камере атмосферный воздух смешивают с дымовыми газами в количестве, необходимом для достижения требуемой температуры.

По составу газовая смесь близка к воздуху: на 1 м3 дымовых газов в смесительной камере добавляется примерно 15...25 м2 наружного воздуха.

При сушке зерна газовой смесью расходуется в 2... 2,5 раза меньше топлива, чем при сушке нагретым воздухом, и потому она получила наибольшее распространение. В настоящее время почти все отечественные сушилки работают на газовой смеси.

Для сохранения качественных показателей зерна при искусственной сушке важное значение имеет предельная температура воздуха или газовой смеси, поступающих в сушильную камеру, максимальная температура нагретого зерна и продолжительность сушки.

Числовые значения отдельных факторов режима сушки зависят от типа и степени совершенства конструкций сушилок, назначения зерна и его начальной влажности. Если конструкция сушилки менее совершенна, значит менее равномерно распределяется тепло среди всей массы зерна в сушильной камере и тем ниже должна быть температура теплоносителя. В сушилках с равномерным движением теплоносителя и интенсивным перемешиванием зерна можно повысить температуру и скорость движения теплоносителя (воздуха или газовой смеси).

Высокая температура сушащей среды, вызывая быстрый нагрев и энергичное испарение влаги с поверхности зерна, отрицательно влияет на его семенные качества, поэтому для сушки семенного зерна назначают более низкие температуры теплоносителя и нагрева зерна, чем для продовольственного зерна.

Одним из условий правильно организованной сушки зерна является обязательное последующее охлаждение его до температуры, близкой к температуре наружного воздуха.

 

 

           

         3.2 Требования, предъявляемые к сушилкам

 

В рационально построенной зерносушилке зерно сушится без снижения его качества. Ее стоимость, а также эксплуатационные затраты на топливо, энергию, обслуживание, ремонт и т. п., приходящиеся на 1 т просушенного зерна, должны быть наименьшими. Кроме того, зерносушилка должна быть компактной, несложной по устройству, приспособленной для работы на местном топливе, безопасной в пожарном отношении, удобной, для осмотра и обслуживания при полной механизации всех процессов сушки и охлаждения зерна.

 

          

 

          3.3 Классификация зерносушилок

 

Зерносушилки для искусственной сушки зерна в сельском хозяйстве, на хлебоприемных пунктах, элеваторах, мельничных комбинатах и других зерноперерабатывающих предприятиях классифицируются по:

способу сушки зерна — горячим воздухом или смесью горячих дымовых газов с наружным воздухом;

способу загрузки и выгрузки зерна — сушилки периодического действия с периодической загрузкой и выгрузкой просушенного зерна и сушилки непрерывного действия с автоматическим непрерывным движением зерна через сушильный аппарат;

способу расположения зерна—сушилки с расположением зерна горизонтальными, вертикальными  или  наклонными слоями и

сушилки, в которых зерном заполняется вся шахта сушильного аппарата (шахтные сушилки);

схеме движения теплоносителя по отношению к просушиваемому зерну и расположению вентиляторов по отношению к сушильной камере;

состоянию (структуре) зернового слоя при сушке (сплошной, пересыпающийся слой, взвешенное состояние зерна);

конструкции сушильного аппарата — стационарные или передвижные;

производительности (в сутки или час) и снижению при этом процента влажности зерна.

Шахтные проточные сушилки - это сушилки, как правило, большой производительности, используемые в составе крупных зернохранилищ (элеваторов), где они и работают практически непрерывно весь год.

Эти сушилки имеют высокую металлоемкость, большую высоту зерновой шахты (20-25 м) и как следствие высокую стоимость, требуют больших капиталовложений при строительно-монтажных работах, таких как: строительство мощного ж/б фундамента и монтажные работы (до 25% от стоимости сушилки), поэтому стоимость сушилок зерна подобного типа высокая. Время сборки таких сушилок от 4 до 6 недель. Имеют высокие энергетические показатели, но имеются серьезные проблемы с выбросами зерновой пыли, так как зерно, протекая сквозь высокую шахту, непрерывно сталкивается с поперечными потоку зерна металлическими коробами для подачи горячего агента сушки и охлаждающего воздуха, сдавливается и истирается. Если в сушилку попадет влажный неочищенный зерновой ворох, то он легко может застрять между воздухоподводящими (отводящими) коробами, что может привести к образованию локальных струйных течений, местному перегреву вороха и к пожару. Образующаяся зерновая пыль еще и взрывоопасна, а собрать или предотвратить выброс зерновой пыли в атмосферу очень проблематично и дорого.

На сегодняшний день широкое распространение получили такие типы сушильного оборудования: сушилки шахтного типа с рециркуляцией (сушилки типа ДСП производства КМЗ) и рекуперацией тепла (некоторые сушилки «PETKUS», «Shmidt-Zeeger», «Strah l», «STELA» и проч.), а также сушилки модульного типа (или колонковые) «Sukup», «MATHEWS COMPANY», «DELUX» и др.

Рециркуляция зерна позволяет снизить влажность зерна до требуемого уровня за несколько циклов. Сначала происходит предварительный нагрев сырого зерна до предельно допустимой температуры, контактный влагообмен между сухим рециркулирующим и сырым зерном, после зерно поступает в зону сушки с воздействием на него агента сушки.

В основу энергосберегающего принципа сушки положен принцип рекуперации (повторного использования) тепла нагретого сухого воздуха, прошедшего сквозь слой охлаждаемого горячего зерна после сушки, за счет чего значительно уменьшается расход топлива и повышается КПД сушилки.

Наличие теплоизоляции горячих зон зерносушилки сокращает непроизводительные потери энергоносителя на нагрев окружающей среды.

 

 

 

 

 

      Рис. 3 - Схемы шахтных сушилок с кольцевым слоем: а - простая; б - с инверторами; в - с расширяющимся книзу кольцевым слоем; 1 - кожух; 2 - внутренний перфорированный цилиндр; 3 - наружный перфорированный цилиндр; 4- инверторы; 5 - приемная камера влажного материала; 6 - приемный коллектор отработанного теплоносителя; 7- направляющие конусы; 8- наружный перфорированный конус; /- воздух системы пневмотранспорта; II - материал; ///-сушильный агент

 

Горизонтальные (или вертикальные) модульные (колонковые) сушилки основаны на принципе поперечной подачи воздуха (горячего и холодного) через слой зерна, протекающего между стенками из перфорированных листов. Модульными или колонковыми сушки принято называть из-за конструктивной особенности  ее компоновки, сушка состоит из модулей и колонн (секций), количество которых зависит от  заявленной потребителем производительности агрегата. Принцип работы таких сушек довольно прост и  состоит в следующем:

- зерно поступает в верхнюю часть сушилки, где расположен шнек, который распределяет зерно по всей длине сушилки и загружает колонны поочередно. Возможно исполнение сушилки в виде круглой башни с двойными перфорированными стенками – в этом случае заполнение всей сушилки происходит под действием гравитации и верхний шнек отсутствует;

- вентилятор нагнетает в камеру  воздух из окружающей среды, который  в дальнейшем делится на два  потока. Один поток поступает в камеру смешивания, а второй греется горелкой. В камере смешивания оба потока при помощи отражателей смешиваются, обеспечивая равномерность температуры реагента сушки в любой точке камеры;

- внутренняя и наружная стенки  колонны перфорированные, что дает возможность агенту сушки продувать слой зерна, обеспечивая температуру зерна, заданную оператором;

- в нижней части сушки расположены дозирующие вальцы, скоростью вращения которых регулируется время нахождения зерна в колоннах, тем самым обеспечиваются те или иные режимы сушки;

- выгрузка высушенного зерна  из сушилки производится нижним  винтовым или скребковым транспортером.

Стенки плоские перфорированные и находятся под давлением зерна, поэтому сушилки имеют сложную и мощную раму. Зерно при подаче необходимо распределить вдоль сушилки (верхним шнеком-распределителем), а потом снова собрать, да еще и обеспечить равномерность протекания в параллельных секциях. Для этого установлены шнековые транспортеры и лопастные дозаторы. Но чем больше механизмов – тем больше цена, эксплуатационные затраты и вероятность поломки. Удобны горизонтальные модульные сушилки быстрым монтажом, простым и дешевым фундаментом, относительно низкой по высоте норийной системой подачи зерна и возможностью будущей модернизации для увеличения производительности.

К недостаткам, присущим сушилкам данного типа, можно отнести следующее:

- зерно в сушилке движется  сплошным столбом, изнутри которого  подводится горячий сушильный  агент, который проходя через  слой зерна толщиной 250-300 мм, выходит  за пределы сушилки через перфорированную  стенку. Это приводит к тому, что  с внутренней - горячей стороны зерно перегревается и пересушивается, а внешний слой зерна еще недосушен;

- если с какой либо стороны  на сушилку дует холодный ветер  или идет дождь, то это также  приводит к неоднородному нагреву (одна сторона сушилки интенсивно  охлаждается, а другая – с подветренной стороны, перегревается) и некачественной сушке зернового потока;

- для сушки мелкосемянных культур (рапс, горчица) необходимы стенки  с соответствующим мелким перфорированием, чтобы семена не застревали  в перфорации, а это ухудшает  проходимость воздушного потока;

- при движении вертикального  столба зерна происходит его  трение о перфорацию внутренней  и внешней стенки и происходит  его истирание – травмирование  внешней оболочки зерна;

- возможно застревание вороха  влажного зерна в любом месте по высоте потока, особенно в местах установки внутренних конструкций, что приводит к локальным местным течениям и местным перегревам.

- при сушке некоторых культур  выделяется много зерновой пыли, которая оседает вокруг сушилки  и загрязняет прилегающую территорию, приводит к высокой пожароопасности, а тоненькая шелуха, выделяющаяся с каждого зернышка при сушке (особенно кукурузы), забивает внешние перфорированные листы так, что воздух не может проходить сквозь слой зерна и засоренную перфорацию, что резко снижает эффективность сушки и приходится останавливать сушилку для очистки;

- отсутствие рекуперации тепла (использование теплого воздуха) из зоны охлаждения высушенного  зерна и отсутствие теплоизоляции  приводит к тому, что они потребляют  самое большое количество энергоносителя на сушку одной тонны зерна.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4 – Горизонтальная модульная сушилка «FARM FANS»

 

 

 

 

               4 Расчётная часть

 

Количество испаряемой влаги расчитывается по формуле:

, где (1)            

G1 – расход влажного материала, кг/ч

W1, W2- влажность влажного и высушиваемого материала, %

 

Количество высушиваемого материала равно: