Эффективность мероприятий по совершенствованию конструкции рабочих органов зерносушилок

23.06.2015

Как показывает практика, любые конструктивные усовершенствования, способствующие интенсификации процесса сушки, сокращают энергетические затраты на сушку.
Так, например, при устранении основных конструктивных недостатков шахтных прямоточных зерносушилок, следствием которых являются неравномерные нагрев и сушка зерна, можно добиться существенного улучшения их технико-экономических показателей.
В частности, как показали исследования в производственных условиях, более равномерного распределения агента сушки по сечению шахты и по отдельным коробам можно добиться путем снижения скорости потока агента сушки на входе в напорную камеру, для чего необходимо увеличить сечение подводящего диффузора и установить его, по возможности, по всей высоте напорной камеры.
Более равномерного движения зерна в шахте можно достичь путем уменьшения самосортирования зерна (для чего зерно необходимо загружать в надсушильные бункеры через четыре или шесть загрузочных самотечных труб), устранением узких мест у пристенных коробов (для чего рекомендуется пристенные короба заменить на полукороба и тем самым увеличить расстояние от стены до коробов до 100... 115 мм вместо 43...65 мм), организацией комбинированного способа выпуска зерна из сушилки (сочетающего непрерывный и периодический выпуск), правильной настройкой и регулированием выпускных устройств.
Отечественные сушилки камерного и бункерного типов, осуществляющие сушку зерна в слое большой толщины, характеризуются значительной неравномерностью нагрева и сушки. В результате температура агента сушки в этих сушилках ограничивается предельно допустимой температурой нагрева зерна.
Если в камерных сушилках влияние этого недостатка можно частично уменьшить организацией реверсивной продувки слоя зерна, подводя агент сушки с одной или другой стороны слоя, то в сушилках бункерного типа это практически неосуществимо. В результате, пока наиболее удаленный слой достигнет конечного заданного значения влажности, слои зерна со стороны подвода в них агента сушки пересушиваются.
На практике этот недостаток можно частично уменьшить, периодически выпуская все зерно из бункера и вновь загружая его в бункер.
Из теории тепло-и массобмена известно, что эффективность обезвоживания (конкретно коэффициент внешнего влагообмена) зависит от способа подвода агента сушки к слою зерна, а также от состояния самого зернового слоя, определяемого конструкцией зерносушилки.
С целью выявления различий между плотным малоподвижным и плотным подвижным слоями зерна, характерными для шахтных прямоточных и рециркуляционных зерносушилок, была получена формула для расчета скорости v (м/мин) перемещения зерна в шахте

Использование выражения (7.18) позволило выявить скорости перемещения слоя зерна, характерные для сушки зерна в плотном малоподвижном и плотном подвижном слоях.
Например, при исходной влажности w0=20,0 % и конечной влажности w3=14,0 % скорость перемещения плотного малоподвижного слоя зерна пшеницы находится в пределах: для сушилки К4-УС2А — 0,026 м/мин и для сушилки ДСП-32от — 0,145 м/мин. При тех же значениях влажности скорость перемещения плотного подвижного слоя зерна пшеницы составляет: для сушилок типа РД — 0,8 м/мин и для сушилок типа «Целинная-50» на базе сушилки ДСП-32 — 0,95 м/мин. В результате при сушке зерна в плотном подвижном слое по сравнению с сушкой в плотном малоподвижном слое достигается существенное разрыхление слоя и увеличение активной поверхности зерен, участвующей в процессе тепло- и влагообмена с агентом сушки. Неравномерность нагрева и сушки резко снижается.
Заслуживает внимания зарубежный опыт по устранению неравномерности нагрева и сушки в слое большой толщины в бункерах и силосах путем перевода последних в сушилки непрерывного действия (за счет организации параллельной схемы подвода агента сушки и охлаждающего воздуха и непрерывного выпуска зерна либо за счет использования механических систем для перемешивания зерна).
Так, в США для равномерного перемешивания зерна во многих сушильных бункерах используется вращающаяся радиальная штанга со шнеками, а для непрерывной выгрузки просушенного зерна — конический поворотный шнек.
По данным фирмы Sukup (США), предложенная ею система из вертикальных шнеков для перемешивания зерна и равномерного распределения потока горячего воздуха по всему хранилищу за счет размещения перфорированных стальных трубок длиной 23,0...3,6 м вдоль стены на расстоянии 220...250 мм уменьшает время сушки более чем в два раза по сравнению с сушилками, где горячий воздух подается через перфорированный пол или воздуховоды. Общая стоимость сушки снижается не менее чем на 40 %.
В Дании для получения равномерной влажности зерна в силосе подсушенное зерно, расположенное около вентиляционной трубы силоса, перемешивают с недосушенным зерном с помощью специального устройства.
Для рециркуляционных зерносушилок типа «Целинная» характерны значительные потери теплоты с отработавшим агентом сушки (температура последнего может достигать 100 °C и выше), основная причина которых — низкая эффективность теплообмена между агентом сушки и зерном в камере нагрева. Как показали исследования бывшего Казахского филиала ВНИИЗ, при заполнении камеры нагрева тормозящими элементами зерно пшеницы за один проход нагревается: в камере с конусами — на 20 °С; в камере с решетками — на 17 °С; в камере с трубами — на 13 °С; в камере с шарами — на 12 °С. При этом самое высокое [104,9 Вт/(м2*К)] значение коэффициента теплоотдачи при использовании в качестве тормозящих элементов конусов и самое низкое [52,2 Вт/(м2*К)] при использовании шаров.

Использование камер нагрева с тормозящими элементами в виде конусов позволяет снизить температуру отработавшего агента сушки до 60 °С, что дает весьма существенную экономию топлива.
Дополнительно в этих сушилках необходимо установить противоподсосные клапаны в выпускных воронках надсушильных бункеров. В противном случае может возникнуть значительный подсос воздуха в камеру нагрева и, как следствие, недостаточный нагрев зерна, хотя температура агента сушки на выходе из топки может превышать 400 °С.
Существенную экономию топлива дает перевод действующих рециркуляционных зерносушилок на работу с двумя контурами рециркуляции.
Вместе с тем изучение конструктивных особенностей ряда двухконтурных рециркуляционных зерносушилок Новосибирской области и Алтайского края показало, что перемещение нагретого влажного зерна из тепло- и влагообменника первого контура в тепло- и влагообменник второго контура осуществляется в них либо через переливные отверстия в перегородке между тепло- и влагообменниками, либо через специальные сливные трубы.
При такой организации процесса смешивания наблюдается послойное движение по шахте вертикальными столбами зерна, различающегося как по влажности, так и по температуре. Иначе говоря, указанные компоненты смеси зерна практически не смешиваются между собой. В результате сводится к минимуму эффект меж-зернового контактного тепло- и влагообмена и последующего испарения влаги в зонах подсушки и окончательного охлаждения. Кроме того, это снижает и эффект охлаждения просушенного зерна, так как при подводе сушильного агента (в зоне подсушки) к сухому охлажденному зерну температура последнего повышается.
В связи с этим в переливных отверстиях (рис. 7.23) рекомендуется устанавливать желоба с рассекателями, а на концах самотечных труб из-под головки нории, из которой выходит сухое охлажденное зерно, — две трубы прямоугольного сечения 600x100 мм с боковыми отверстиями аналогичных размеров для выхода зерна по наклонному лотку, приваренному к внутренним стенкам труб.