Классификация, сущность и значение технологических приемов, используемых для обезвоживания зерна в современных зерносушилках

23.06.2015

В настоящее время в зерносушилках различных типов (шахтных прямоточных, рециркуляционных, камерных и бункерных как отечественного, так и зарубежного производства) применяют разнообразные технологические приемы обезвоживания, используемые в различной последовательности и в разнообразных сочетаниях.
Основные приемы, используемые для обезвоживания зерна: смешивание зерна различной влажности и температуры; кратковременный (быстрый) нагрев сырого (с целью его предварительного подогрева) либо смеси сырого с рециркулируемым зерном; отлежка многокомпонентной (по влажности и температуре) смеси зерна либо однородного (по влажности и температуре) зерна; подвод к зерну агента сушки: подвод воздуха (атмосферного либо отработанного) с целью промежуточного охлаждения рециркулируемого зерна; подвод к зерну атмосферного воздуха для окончательного охлаждения просушенного зерна.
Рассмотрим последовательно сущность и значение перечисленных приемов для правильной организации процесса сушки зерна.
Смешивание зерна различной влажности и температуры. Этот прием положен в основу всех рециркуляционных способов сушки. Он осуществляется путем возврата (рециркуляции) в рабочие зоны сушилок части просушенного зерна и смешивания его с зерном, вновь подаваемым на сушку.
Основная цель данного приема — снижение влажности и повышение температуры зерна, поступающего в рабочие зоны сушилок. Кроме того, при этом улучшается сыпучесть зерна.
Влажность (%) смеси зерна

Классификация, сущность и значение технологических приемов, используемых для обезвоживания зерна в современных зерносушилках

Аналогично определяется температура (°С) смеси зерна
Классификация, сущность и значение технологических приемов, используемых для обезвоживания зерна в современных зерносушилках

Коэффициент циркуляции в значительной степени зависит от съема влаги за один цикл, а последняя, при прочих равных условиях, связана с энергетическими затратами на испарение влаги.
Для правильного ведения процесса сушки необходимо знать оптимальную величину коэффициента циркуляции N. К примеру, увеличение значения N по сравнению с необходимым в результате уменьшения подачи сырого зерна может привести к перегреву смеси зерна и недостаточно эффективному использованию последующих приемов, что в итоге приведет к снижению качества зерна, производительности и эффективности использования зерносушилки.
Рекомендации по выбору значений коэффициента циркуляции и виде номограммы и таблиц (причем для различных значений температуры нагрева зерна) разработаны лишь для сушилок типа «Целинная».
Кратковременный нагрев сырого зерна либо смеси сырого с рециркулируемым зерном. Основная цель этого приема — быстрый нагрев зерна до предельно допустимой температуры (зависит от влажности и качества зерна) и одновременное удаление некоторого количества влаги.
В результате нагрева интенсифицируется процесс диффузии влаги из внутренних слоев отдельных зерновок к их поверхности.
В связи с небольшой продолжительностью этого приема (с учетом принятых режимов сушки) практически исключается возможность перегрева зерна. Кроме того, в случае кратковременного нагрева смеси ее более термочувствительный компонент при прохождении через зону нагрева может нагреться незначительно. Основной процесс нагрева по предельно допустимого значения температуры протекает при последующей отлежке за счет теплоты более нагретого и более сухого рециркулируемого зерна.
При сушке предварительно нагретого сырого зерна затраты теплоты на сушку снижаются на 15...20 % по сравнению с сушкой без предварительного подогрева.
Отлежка многокомпонентной по влажности и температуре смеси зерна. Этот прием положен в основу всех рециркуляционных способов сушки. Основное его назначение — частичное перераспределение влаги между сырыми и сухими компонентами смеси зерна и одновременное выравнивание (за 1...2 мин) их температуры.
Эффективность межзернового влагообмена зависит от длительности отлежки и увеличивается (причем до определенного значения) с повышением температуры смеси и коэффициента циркуляции.
Для всех известных способов рециркуляционной сушки с одним контуром рециркуляции наиболее эффективная продолжительность отлежки многокомпонентной смеси зерна пшеницы, ячменя, проса, риса, гречихи составляет 10...15 мин, гороха — до 90 мин.
В практике зерносушения находит применение прием отлежки (в процессе сушки) однородного по влажности и температуре зерна. В отечественной практике такой прием используется, например, для сушки высоковлажного зерна в условиях последовательного пропуска его через параллельно расположенные шахты одной и той же зерносушилки либо через шахты двух последовательно расположенных зерносушилок.
За рубежом этот прием широко используется для раздельной сушки зерна, когда основная масса влаги удаляется из зерна в зерносушилках при подводе агента сушки, а досушивание (после отлежки) осуществляется на установках активного вентилирования при подводе атмосферного либо искусственно охлажденного или обезвоженного воздуха. В первом случае продолжительность отлежки однородного по влажности и температуре зерна ограничивается вместимостью надсушильных бункеров и не превышает 10...15 мин, во втором случае продолжительность отлежки может достигать 6...8 ч.
В процессе такой отлежки (однородного по влажности и температуре зерна) влага из внутренних слоев отдельных зерновок диффундирует к их поверхности, которая к этому моменту обезвожена в зерносушилках, т. е. зерно как бы отпотевает. В результате последующие приемы обезвоживания такого зерна существенно интенсифицируются, что способствует значительному снижению затрат тепловой энергии на сушку.
Подвод к зерну агента сушки. Этот прием используется в зерносушилках всех типов с конвективным подводом теплоты к обезвоживаемому зерну. Основное назначение приема — сушка (или обезвоживание) зерна.
При использовании этого приема в зерносушилках шахтных, камерных и бункерного типов процесс протекает при постоянной скорости сушки и сопровождается постепенным повышением температуры зерна. Зерно достигает максимальной температуры лишь к моменту выхода из зоны сушки. Вследствие этого процесс сушки протекает с низкой эффективностью. Для того чтобы предотвратить перегрев зерна в результате значительной неравномерности нагрева и сушки, нельзя перегревать зерно выше предельно допустимой температуры нагрева, обусловленной его термоустойчивостью. Кроме того, следует отметить, что в результате правильно проведенной сушки качество зерна может улучшиться.
В отечественной практике, например, для шахтных прямоточных и рециркуляционных зерносушилок режим сушки наряду с температурой агента обычно характеризуют предельно допустимой температурой нагрева зерна θп.д. Значение последней для сушилок конкретных типов принимают с учетом влияния таких факторов, как неравномерное распределение агента сушки по сечению шахты и длине подводящих и отводящих коробов, а также неравномерная скорость перемещения отдельных слоев зерна по сечению шахты.
Что касается рециркуляционных зерносушилок, то в них этому приему (подвод агента сушки к зерну), как правило, предшествуют такие приемы, как смешивание зерна различной влажности и температуры, кратковременный нагрев зерна и отлежка смеси зерна. В результате к моменту использования этого приема температура зерна либо уже достигла необходимого уровня, либо приближается к предельно допустимой температуре нагрева, определяемой термоустойчивостью зерна. К тому же в результате использования приема отлежки на поверхности нагретой смеси зерна концентрируется влага, которая при подводе агента сушки испаряется настолько интенсивно, что это приводит к понижению температуры зерна.
В процессе обезвоживания поверхности в определенный момент времени температура зерна вновь начинает повышаться.
К концу периода сушки температура зерна может достичь предельно допустимого значения θп.д.
В отличие от шахтных прямоточных зерносушилок, для которых характерен значительный перегрев отдельных слоев зерна, в рециркуляционных зерносушилках, особенно в зоне рециркуляции, этот перегрев незначителен даже при использовании агента сушки с более высокими значениями температуры (по сравнению с шахтными прямоточными).
Подвод воздуха с целью промежуточного охлаждения рециркулируемого зерна. Этот прием нашел применение в так называемых газовых рециркуляционных зерносушилках типа «Целинная» и предназначается для испарения влаги с поверхности нагретого (в падающем слое) и прошедшего отлежку зерна в условиях, полностью исключающих возможность ухудшения его качества. Причем испарение влаги идет в основном за счет внутренней тепловой энергии самого зерна, т.е. процесс парообразования происходит за счет теплоты самого зерна.
В связи с этим интенсивность испарения влаги с поверхности рециркулируемого зерна убывает по мере его охлаждения. Учитывая, что рециркулируемое зерно после этого смешивается с сырым холодным зерном, очень важно не переохладить рециркулируемое зерно, так как его затем необходимо будет вновь нагреть и затратить при этом дополнительное количество топлива.
Интенсивность обезвоживания при этом приеме существенно возрастает, если использовать последовательную схему подвода воздуха (сначала воздух используют для окончательного охлаждения, а затем для промежуточного), поскольку воздух, прошедший камеру окончательного охлаждения, повышает свою температуру и влагопоглотительную способность.
Подвод воздуха с целью окончательного охлаждения просушенного зерна. Этот прием используется для приведения зерна в равновесное состояние не только по влажности, но и по температуре, а также для доведения зерна до стойкого в хранении состояния без ухудшения качества. Одновременно с охлаждением зерно дополнительно обезвоживается. Причем этот процесс интенсифицируется с повышением температуры подаваемого на охлаждение зерна и с увеличением длительности его отлежки (перед охлаждением). Важность приема состоит в том, что при окончательном охлаждении удаляется наиболее прочно связанная с материалом зерна часть влаги, испаряемая из зерна в процессе сушки.