Основные направления в проектировании новых и реконструкции действующих зерносушилок

24.06.2015

Совершенствование технологического процесса в зерносушении должно быть прежде всего направлено на переход к способам сушки, обеспечивающим равномерность нагрева и сушки зерна. Это может быть осуществлено с помощью следующих методов.
Первый метод основан на переходе от сушки зерна в плотном малоподвижном слое в шахтных прямоточных зерносушилках к методам рециркуляционной сушки, которые обеспечивают высушивание сырого зерна в потоке до необходимых кондиций за один пропуск через агрегат. Внедрение рециркуляционных способов сушки зерна идет по двум направлениям: строят новые рециркуляционные зерносушильные агрегаты и реконструируют шахтные прямоточные зерносушилки.
Один из методов повышения производительности зерносушилок типа «Целинная» — подача свежего или отработавшего (после камеры нагрева) агента сушки в шахту промежуточного охлаждения. При этом необходимо, чтобы температура рециркулируемого зерна мало отличалась от температуры зерна в бункере тепло- и влагообмена, а испарение влаги протекало при температуре зерна, близкой к постоянной. Этот принцип нашел применение в рециркуляционных зерносушилках с квазиизотермическим режимом. В них зерно сушат поэтапно при обеспечении примерного равенства температур зерна на входе в зону квазиизотермической сушки и на выходе из нее.
Введение второго контура рециркуляции существенно упрощает эксплуатацию и повышает надежность рециркуляционных зерносушилок всех типов, исключает необходимость использования датчиков уровня зерна и многих регулирующих устройств. Производительность зерносушилки регулируют одной задвижкой подачи сырого зерна.
Второй метод основан на создании новых конструкций зерносушилок, позволяющих осуществлять равномерный нагрев и сушку зерна даже в плотном малоподвижном слое.
Из теории тепло- и массообмена известно, что эффективность обезвоживания (коэффициент внешнего влагообмена) зависит от способа подвода агента сушки к слою зерна, а также от состояния самого зернового слоя, определяемого конструкцией зерносушилки.
Проведенные исследования, а также результаты изучения особенностей конструкций различных типов зерносушилок позволили систематизировать (табл. 8.1) существующие и предложить к реализации дополнительные схемы.
Из схемы, приведенной ранее, следует, что проведение мероприятий по интенсификации внешнего тепло- и влагообмена (т.е. нагрева зерна и испарения влаги с его поверхности) возможно лишь на основе изменения состояния слоя подвергаемого сушке зерна.
Явления неравномерности нагрева (и перегрева) отдельных слоев зерна в наибольшей степени характерны для сушки в плотном слое. Причем величина перегрева существенно зависит от толщины слоя, температуры агента сушки tа.с, начальной θ0 и текущей θтек температуры зерна, а также от скорости перемещения зерна (косвенной характеристикой которой является продолжительность периода тпер реверсивного продувания слоя зерна агентом сушки либо воздухом).

Основные направления в проектировании новых и реконструкции действующих зерносушилок

При сушке зерна в плотном неподвижном слое в камерных зерносушилках, где толщина слоя зерна составляет 1,2...3,5 м, даже реверсивный подвод агента сушки (то снизу, то сверху слоя) не может решить проблему пересушивания и неравномерности нагрева отдельных слоев зерна. В результате температура используемого в этих сушилках агента сушки не может превышать предельно допустимую температуру нагрева зерна, определяемую его термоустойчивостью.
При сушке зерна в плотном неподвижном слое в сушилках бункерного типа с радиальным воздухораспределением, где толщина слоя зерна составляет 1,2 м, уже сама конструкция бункера предопределяет неравномерное распределение агента сушки как по его скорости в отдельных слоях, так и по температуре (со стороны подвода агента сушки значения скорости и температуры агента сушки выше, чем в слоях со стороны выхода отработавшего агента сушки).
При сушке зерна в плотном малоподвижном слое в шахтных прямоточных зерносушилках, где толщина слоя зерна составляет всего лишь 0,20...0,25 м, неравномерность нагрева и сушки отдельных слоев зерна в определенной мере зависит от конструкций загрузочного и выпускного устройств, но решающее влияние на повышение неравномерности нагрева и сушки оказывают конструкция и схема устройств для подвода и отвода агента сушки, сравнительно низкая исходная температура зерна и низкая скорость его перемещения.
При сушке зерна в плотном подвижном слое в шахтных рециркуляционных зерносушилках, конструкция рабочих узлов которых аналогична узлам шахтных прямоточных зерносушилок, неравномерность нагрева в определенной мере зависит от факторов, характерных для плотного малоподвижного слоя, но решающее влияние на снижение неравномерности нагрева и сушки зерна оказывают высокая скорость перемещения зерна и сравнительно высокая начальная температура зерновой смеси. Чем выше температура смеси, тем меньше коэффициент перегрева.
Анализ существующих схем подвода агента сушки к плотному неподвижному и плотному малоподвижному слоям зерна, находящим преимущественное применение в современных зерносушилках, показал их несовершенство с позиций неравномерности нагрева и сушки.
Согласно теории тепло- и массообмена можно предположить, что при противоточном перемещении частиц обезвоживаемого материала (зерна) и агента сушки либо воздуха поле концентраций влаги в слое зерна при определенном положении его относительно рабочих органов зерносушилки в каждом ее сечении будет постоянным, и в идеале процесс можно представить как стационарный. Единственное условие — необходимо обеспечить равные условия по скорости перемещения зерна и агента сушки в каждом сечении зерносушилки.
Основные направления в проектировании новых и реконструкции действующих зерносушилок

В наибольшей степени этим условиям отвечает конструкция зерносушильного агрегата непрерывного действия бункерного типа (рис. 8.1), собираемого в зависимости от назначения и производительности из различных секций.
При варианте сборки А (рис. 8.1, А) модуль может использоваться для сушки и охлаждения зерна в потоке.
Верхняя часть сушилки I, собираемая из секций № 1 и 2 и выполняющая роль надсушильного бункера, сводит к минимуму самосортирование зерна и обеспечивает одинаковые условия для перемещения его отдельных слоев в пределах каждого вертикального канала квадратного сечения, образуемого вертикальными перегородками в пределах каждой из секций № 2.
Средняя часть сушилки II, собираемая из секций № 3 и 4, служащая для сушки, обеспечивает равномерное распределение агента сушки в вертикальных слоях зерна, перемещающихся под действием собственной массы, следствием чего являются равномерный нагрев и сушка зерна, выходящего из различных вертикальных каналов этой зоны.
В секциях № 3 (см. рис. 8.1, A) знаком плюс обозначены зоны подвода, а знаком минус — зоны отвода отработавшего агента сушки.
Число секций № 3, из которых создают зоны подвода и отвода агента сушки, зависит от потребной производительности зерносушилки (например, на рис. 8.1, А показано 6 секций, образующих три зоны подвода и три зоны отвода агента сушки).
Участок сушилки III, собираемый из секций № 5, одновременно служит в качестве гидравлического затвора и зоны отлежки просушенного зерна перед его окончательным охлаждением. Количество секций в этой зоне зависит от производительности зерносушилки и оптимальной продолжительности отлежки нагретого зерна. Минимальное число секций — 3.
Участок сушилки IV, собираемый из секций № 3 и 5, служит в качестве зоны охлаждения. Конструкция секции № 3, на базе которой организуются зоны подвода и отвода воздуха, обеспечивает (также, как и в зоне сушки) равномерное распределение воздуха в охлаждаемых слоях зерна и создает высокий эффект охлаждения с одновременным испарением значительного количества влаги.
Количество секций № 5 в этой зоне зависит от производительности сушилки, а также от оптимальных значений толщины охлаждаемого слоя, скорости охлаждающего воздуха и продолжительности охлаждения.
Подсушильный бункер V, собираемый из секций № 6 и 7, служит для объединения равномерно перемещающихся потоков просушенного и охлажденного зерна и для вывода их из сушилки.
При варианте сборки Б (рис. 8.1, Б) модуль может использоваться для сушки или термической обработки зерна в потоке.
Верхняя часть сушилки I, собираемая из секций № 1 и 2, как и при варианте сборки А, служит в роли надсушильного бункера.
Части сушилки VI и VII, собираемые из секций № 3 и 4, служат соответственно в роли первой и второй зон сушки, или термической обработки зерна.
Число секций № 3, на базе которых организуются зоны подвода и отвода агента сушки, зависит от потребной производительности зерносушилки.
Зона отлежки III выполняет роль гидравлического затвора и, что немаловажно, способствует интенсификации внутреннего влагопереноса в пределах отдельных зерновок.
Конструкция подсушильного бункера V аналогична варианту А сборки.
Рассмотренный вариант Б сборки модуля предусматривает необходимость дополнительного использования выносного охладителя.
При варианте В сборки (рис. 8.1, В) конструкция модуля может быть использована либо в качестве выносного охладителя просушенного зерна, либо в качестве емкости для хранения просушенного и охлажденного зерна.
При использовании модуля в качестве выносного охладителя верхняя его часть III, собираемая из секций № 1 и 2, выполняет функцию зоны отлежки нагретого зерна.
Зона охлаждения IV, собираемая из секций № 3 и 5, служит для окончательного охлаждения зерна и дополнительного испарения из него значительной доли влаги. Количество секций № 5 в этой зоне зависит от оптимальных значений толщины охлаждаемого слоя, скорости охлаждающего воздуха и продолжительности охлаждения.
Конструкция подсушильного бункера аналогична варианту сборки А.
Равномерность распределения агента сушки и воздуха в слоях зерна (при скорости 0,3...0,4 м/с) обеспечивается конструкцией воздухоподводящих и воздухоотводящих каналов, сравнительно низкой скоростью агента сушки и воздуха на входе в воздухоподводящие каналы и на выходе из воздухоотводящих каналов (1,4...1,9 м/с), а также внутри воздухоподводящих и воздухоотводящих каналов (0,3...0,4 м/с). Например, в шахтных прямоточных зерносушилках скорость агента сушки и воздуха на входе в воздухоподводящие и на выходе из воздухоотводящих каналов составляет порядка 5,5...6,0 м/с.
Равномерность перемещения зерна в каждом поперечном сечении зерносушилки обеспечивается двумя специальными модулями, первый из которых сводит к минимуму самосортирование зерна при его загрузке в зерносушилку, а второй обеспечивает одинаковые условия для отдельных элементарных вертикальных слоев зерна, перемещающихся под действием собственной массы. Конструкция подсушильного бункера, одновременно выполняющего роль выпускного устройства, обеспечивает одинаковую скорость выпуска отдельных вертикальных слоев зерна из нижнего сечения рабочей зоны зерносушилки.
Результатом является создание практически идеальных условий для равномерного нагрева и сушки зерна в любом поперечном сечении рабочей зоны сушки, а также охлаждения зерна, выходящего из зерносушилки.
Создание новых конструкций зерносушилок и совершенствование процесса сушки, как правило, сопровождается сокращением топливно-энергетических затрат и себестоимости сушки. Затраты на сушку значительно сокращаются при проведении следующих мероприятий: при внедрении дистанционного (автоматизированного) управления отдельными узлами и зерносушилкой в целом; повышении коэффициента использования оборудования; сокращении простоев зерносушилки путем совершенствования организации труда, в результате чего сокращаются расходы, связанные с холостым пробегом оборудования в период пуска и выхода на режим, а также на нагрев тепловентиляционной системы и т. д.
Реконструкция, как правило, связана с необходимостью дополнительных затрат на приобретение (или изготовление) и монтаж различных дополнительных устройств, например транспортирующих, тепловентиляционных и т. д. В связи с этим прежде чем приступить к реконструкции, проводят технико-экономическое обоснование ее целесообразности.