Разработка и обобщение требований, предъявляемых к зерносушилкам

Анализ литературных данных, обобщение опыта практической эксплуатации зерносушилок и исследования показали, что наиболее важными требованиями, предъявляемыми к сушке, являются: обеспечение в процессе сушки сохранности (и даже улучшения) исходного качества зерна; снижение материальных и энергозатрат на сушку; обеспечение возможности сушки зерна различных культур и различного назначения в потоке независимо от его исходной влажности и засоренности.
Перечисленные требования предъявляют, в свою очередь, требования к организационно-техническим мероприятиям и конструктивным особенностям основных узлов зерносушилок, которые подлежат обязательному учету при их проектировании.
Организационно-технические мероприятия должны базироваться на материале, изложенном в предыдущих главах; особое внимание следует уделить рекомендациям, изложенным в следующих разделах:
• пути интенсификации процесса сушки зерна;
• мероприятия по снижению энергозатрат на сушку зерна.
Требования, предъявляемые к конструктивным особенностям зерносушилок и их узлов. Должны базироваться на нижеприведенных рекомендациях, систематизированных на основе обобщения литературных данных и исследований автора.
Сушильная шахта. Равномерность нагрева и сушки зерна зависит от характера его движения, который обусловлен величиной пути зерна и внутренним устройством шахты, а также способами загрузки и выпуска зерна.
Например, как показали расчеты, приведенные ранее, при исходной влажности зерна пшеницы w0=20 % и конечной влажности w3=14 % в передвижной зерносушилке К4-УС2А, где путь зерна в сушильной шахте небольшой, оно движется сверху вниз со скоростью 0,026 м/мин, а в зерносушилке типа ДСП-32от — со скоростью 0,145 м/мин. Увеличение скорости движения до 0,8...0,9 м/мин, характерной для сушки зерна пшеницы той же влажности в зерносушилках типа РД и «Целинная-50», улучшает качество сушки зерна высокой влажности. Для этого следует либо нарастить сушильную шахту по высоте, либо организовать рециркуляцию зерна.
Длина и ширина шахт обычно зависят от размеров выпускных устройств. При проектировании новых зерносушилок с коробами сушильные шахты следует выбирать с как можно меньшей длиной короба. Это обеспечивает подвод к зерну большего количества агента сушки и воздуха, поскольку расход агента сушки (или воздуха), приходящийся на один короб, зависит от площади его поперечного сечения и принятой скорости агента сушки, при которой не имеет места явление выноса полноценного зерна из отводящих коробов.
Форма коробов, устанавливаемых в сушильной шахте, должна обеспечивать выполнение следующих условий: хорошую обтекаемость их зерновым потоком; минимальную площадь контактирования зерна с нагретой металлической поверхностью; оптимальную площадь поперечного сечения без опасения выноса зерна из шахты; наибольшую открытую рабочую поверхность зерна для поступления газов; равномерное распределение агента сушки по длине короба; минимальный объем, занимаемый коробами в шахте, и как следствие — минимальные потери вместимости шахты и под коробами.
Проходы для зерна между коробами, коробами и боковыми стенами шахты, как показывает практика эксплуатации зерносушилок, должны составлять не менее 100 мм.
В зерносушилках, оборудованных жалюзийными окнами для выхода отработавших газов, для защиты их от ветра следует устанавливать щиты параллельно стене здания. Конструкция напорной камеры должна обеспечивать равномерный подвод агента сушки к коробам, для чего следует максимально понизить его скорость на входе в напорную камеру.
Камера нагрева рециркуляционных зерносушилок. Основная функция этих камер — обеспечение максимально возможного тепло- и влагообмена между агентом сушки и зерном. В камерах следует создать такие условия, чтобы температура отработавшего агента сушки превышала температуру выходящего из камеры нагретого зерна не более чем на 10 °С.
Для предотвращения уноса зерна из камеры нагрева скорость потока агента сушки не должна превышать скорости витания зерна. В то же время она должна обеспечивать высокую технологическую эффективность очистки зерна от легких примесей (в виде соломы) и во избежание пожаров предупреждать засорение камеры.
Тормозные элементы камеры нагрева рекомендуется устанавливать по схеме, обеспечивающей равномерность скорости газового потока по вертикальному и горизонтальному сечениям камеры и предотвращающей пульсирующее движение слоя зерна. В противном случае зерновой поток не будет разбрызгиваться и перемешиваться в достаточной степени. Проходы для зерна между тормозными элементами должны составлять не менее 100 мм.
К камере нагрева предъявляют следующие требования: она должна обеспечивать нагрев (до допустимой температуры) зерна различных культур, иметь возможность самоочистки либо быстрого обслуживания; должна быть герметичной (не допускать подсоса атмосферного воздуха, так как это приводит к снижению тепло- и влагообменных характеристик) с преимущественной подачей зерна в рециркуляционную шахту (для этого камеру нагрева следует устанавливать ближе к рециркуляционной шахте).
В местах крепления диффузора в нижней части камеры нагрева следует устанавливать жалюзийную решетку с пластинами, перекрывающими друг друга, для того чтобы зерно не попало в диффузор и не загорелось там. С этой же целью во избежание попадания в него зерна конфузор в верхней части камеры нагрева необходимо располагать наклонно вверх.
Надсушильный бункер. Высоту бункера в шахтных прямоточных и некоторых рециркуляционных зерносушилках следует выбирать, исходя из условия исключения утечки агента сушки. Для этого минимальная толщина слоя зерна у стен бункера должна быть не менее 500 мм.
Конструкция надсушильного бункера для рециркуляционных зерносушилок типа «Целинная» должна полностью исключать возможность подсоса в камеру воздуха через лазовые люки и загрузочные устройства. Для этого слой зерна, препятствующий подсосу атмосферного воздуха, должен быть не менее 500 мм. В этом случае зерно подают до такого уровня, при котором часть его через прорези сливных самотечных труб пересыпается в оперативный бункер или в камеру нагрева. Сливные же самотечные трубы обязательно оборудуют противоподсосными клапанами.
Бункер тепло- и влагообмена. От вместимости этого бункера зависит время пребывания в нем зерна, а следовательно, продолжительность и эффективность тепло- и влагообмена между рециркулируемым и вновь поступающим зерном. Как показали исследования, оптимальная продолжительность отлежки многокомпонентной по влажности и температуре смеси зерна для большинства зерносушилок должна составлять 10...15 мин; для второго контура рециркуляции, куда попадает часть охлажденного после сушки зерна, — 3 мин.
Для необходимого влагообмена между сырым и рециркулируемым зерном в бункере тепло- и влагообмена поддерживают заданный уровень зерна. Чтобы предупредить поступление зерна плотным потоком в камеру нагрева, в бункере тепло- и влагообмена рекомендуется устанавливать три датчика уровня зерна.
Первый, верхний аварийный, датчик (его следует устанавливать на расстоянии не менее 600 мм от нижней кромки камеры нагрева и на 200 мм выше нижней кромки сливной самотечной трубы) предназначается для предупреждения поступления зерна плотным потоком в камеру нагрева. Переполнение бункера зерном должно сопровождаться звуковой и световой сигнализацией.
Второй, средний рабочий, датчик предназначен для поддержания в бункере заданного уровня зерна (его следует устанавливать на 500...600 мм ниже аварийного). Рабочий датчик рекомендуется блокировать с электрозадвижкой выпуска сухого зерна из шахты окончательного охлаждения, что позволит автоматически поддерживать уровень зерна.
Третий датчик контролирует опорожнение бункера тепло- и влагообмена (его следует устанавливать в нижней части бункера над шахтой промежуточного охлаждения). В двухконтурных зерносушилках наличие такого датчика необязательно.
Для предупреждения образования застойных зон зерна и его порчи размеры горизонтального сечения бункера тепло- и влагообмена должны соответствовать размерам сечения шахт рециркуляционной сушилки, промежуточного и окончательного охлаждения. Необходимо, чтобы лазовый люк бункера был загерметизирован и в то же время легко и быстро открывался.
Загрузочные и выпускные устройства. В сушильную шахту зерно следует загружать так, чтобы оно как можно меньше самосоргировалось. Поэтому для загрузки надсушильных бункеров шахтных прямоточных и некоторых рециркуляционных зерносушилок, созданных на базе прямоточных, целесообразно применять несколько самотечных труб (две или четыре) или изготавливать надсушильный бункер в виде пирамиды. В последнем случае зерно в бункер подают через вершину пирамиды по одной самотечной трубе. Чтобы избежать завала нории (в случае перегрузки бункера над сушилкой), избыток зерна можно удалить через сливную самотечную трубу, связанную с бункером сырого зерна.
Выпускные устройства зерносушилок следует устанавливать так, чтобы минимальный проход для зерна между выпускными лотками составлял не менее 100 мм, причем выпускные устройства должны обеспечивать возможность регулирования выпуска зерна по сечению шахты. Их целесообразно сблокировать задвижкой, регулирующей поступление зерна.
Шахта охлаждения. В сушильных шахтах и шахтах охлаждения протекают неодинаковые процессы, и, следовательно, конструкции их должны быть различны. В шахте охлаждения должны быть предусмотрены: односторонний способ продувания охлаждаемого слоя зерна и его непрерывный выпуск, способствующий увеличению поверхности тепло-и влагообмена зерна с воздухом; равномерный подвод необходимого количества воздуха к охлаждаемым слоям зерна по всему сечению. При подаче на сушку зерна низкой исходной влажности (менее 20 %) продолжительность пребывания его в шахте охлаждения сокращается. Поэтому, чтобы достичь нужной степени охлаждения, конструкция охладителя должна обеспечивать возможность увеличения скорости воздушного потока в слое зерна.
Топка. Основное требование, предъявляемое к топкам, работающим на жидком или газообразном топливе, состоит в том, чтобы топливо в них полностью сгорало без выделения сажи и других веществ, способных загрязнять зерно. Удовлетворительных результатов можно достичь, если на единицу объема топочного пространства при сжигании жидкого топлива выделяется требуемое количество теплоты.
Топки обязательно должны работать под разрежением. В противном случае конвекция потоков теплоты приведет к перегреву верхнего перекрытия топки и его разрушению.
Существенная экономия топлива достигается в топках, конструкция которых предусматривает предварительный подогрев атмосферного воздуха перед подачей его в смесительную камеру топки. Более того, протяженность газохода, соединяющего топку с рабочими органами зерносушилки, должна быть по возможности минимальной.
Требования, предъявляемые к теплоизоляции зерносушилки. Обязательно должны быть изолированы все основные узлы зерносушилки: камера нагрева, устройство для предварительного нагрева зерна; сушильная шахта; бункер тепло- и влагообмена; надсушильный бункер рециркуляционных зерносушилок; верхняя половина шахт окончательного охлаждения и полностью шахта промежуточного охлаждения рециркулируемого зерна; воздухопроводы, подводящие агент сушки и отводящие отработавшие газы от сушилки; циклоны и пылеосадочные устройства, предназначенные для улавливания из отработавших газов пыли и легких примесей.
Теплоизоляцию подбирают так, чтобы температура наружной стенки не превышала 40 °C, а коэффициент теплопередачи, определяемый из соотношения λп/δп, был равен 0,6...1,2 Вт/(м2*К), где λп — коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/(м*К); δп — толщина теплоизоляции, м.
Обычно по указанному соотношению определяют толщину теплоизоляции. Если сушилка установлена вне здания, то при подборе теплоизоляции исходят из условия, что при минимальной температуре наружного воздуха в зимнее время температура внутренней стенки сушильной шахты должна быть выше точки росы.