Процесс сушки зерновых культур и пути его совершенствования

Сушка – это сложный процесс одновременно тепло- и массообмена, а также технологический процесс, при проведении которого должны быть сохранены не только исходные свойства материалов, но в ряде случаев даже улучшены

С целью обеспечения продовольственной безопасности страны, в соответствии с государственной программой возрождения и развития села планируется довести урожай зерновых до 10 млн.т. Наряду с этим увеличивается и производительность выпускаемых зерносушильных комплексов. Однако стоит отметить, что рост производительности не всегда пропорционален энергопотреблению. Например, СЗК-10Г (производительность по сырому зерну при снижении влажности с 20 до 14% ,10 т/ч), имеет установленную мощность электродвигателей 40,4кВт, теплогенератора 0,8МВт. В свое время ЗСК-40Г с производительность 40 т/ч, мощность теплогенератора 4 МВт, удельный расход электроэнергии при этом 250 кВт.

Следует отметить, что в процессе переработки зерновых культур около 70% энергии расходуется на сушку и очистку зерна. Потребляемая мощность отечественных комплексов на порядок выше зарубежных аналогов.С учетом сложившейся ситуации проводятся исследования по снижению энергозатрат ЗСК на основе оптимизации энергетических процессов. С этой целью разработана методика проведения исследований режимов работы различных типов ЗСК. В соответствии с этой методикой проводится сбор первичной информации на основе энергетических аудитов ЗСК, обработка результатов и анализ энергоэкономических показателей. Наряду с этим предусматривается разработка энергетических балансов ЗСК с их последующей оптимизацией.

В связи с этим стоит задача анализа и обоснования различных способов энергообеспечения зерноочистительно-сушильных комплексов и оптимизация режимов энергопотребления с целью снижения расходов энергоресурсов.

Установлено, что КПД зерносушилки представлено зависимостью:

где: t0-температура наружного воздуха;
t1 -температура воздуха на входе в сушилку;
t2 -температура воздуха на выходе из сушилки;

Суммарный расход теплоты ΣQ (Кдж/ч) в зерносушилке можно представить следующим выражением:

ΣQ=Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅+ Q_5,

где Q1 – затраты теплоты на испарение влаги; Q2 – потери теплоты на нагрев зерна; Q3 – потери теплоты с отходящими газами ( с отработавшим агентом сушки); Q4 – потери в окружающую среду ( через нагретые поверхности); Q5 – потери теплоты на нагрев транспортных средств; Q6 – потери теплоты в следствии неполного сгорания топлива (от химического и механического недожога). Удельные значения составляющих данного выражения представлены в табл.1.

Таблица – 1. Удельная доля затрат и потерь теплоты (%) на сушку в зерносушилке.

Статьи теплового баланса	Доля теплоты
Статьи теплового баланса	от общей суммы затрат и потерь	от непроиз-водительных потерь
1.Затраты на испарение влаги (термический КПД)	53,2	—
2. Потери теплоты на нагрев зерна	15	32
3. Потери теплоты с отработавшим агентом сушки	23,9	51,1
4. Потери теплоты в окружающую среду	6,9	14,7
5. Потери теплоты на химический и механический недожог	1	2,2
Итого: затрат и потерь потерь	100 46,8	— 100

Анализ данных показывает, что для увеличения ŋс (КПД сушки) необходимо увеличить долю затрат теплоты на испарение влаги Q1. Наибольшее значение потерь имеют потери теплоты с отработавшим агентом сушки Q3 51,1% всех потерь.

В качестве примера можно привести результаты изучения опыта использования ЗСК-40Г на предприятии ОАО «Октябрьская революция». В таблице 2 приведены значения температур нагретого, отработанного теплоносителя и в 1-ой секции каждой из шахт зерносушилки за период сушки партии фуражного ячменя в ночную смену.

Таблица – 2. Значения температур в различных зонах зерносушилки.

Время изм.	Темп. нар. воздуха t₀	Температура. нагретого теплоносителя. t₁		Температура. отработанного теплоносителя. t₂		Разница температур
t, мин.	⁰C	1-й⁰C	2-й⁰C	1-я⁰C	2-я⁰C	1-я⁰C	2-я⁰C
22,00	14	91	84	33	33	19	19
22,15	14	91	85	35	35	21	21
22,30	14	84	78	35	35	21	21
22,45	14	92	85	36	36	22	22
23,00	14	92	85	37	37	23	23
23,15	14	88	81	37	37	23	23
23,30	13	65	85	38	35	25	22
23,45	13	93	85	37	34	24	21
00,00	13	77	70	37	35	24	22
00,15	12	83	77	36	36	24	24
00,30	12	86	80	37	35	25	23
00,45	12	38	31	38	36	26	24
1,00	12	18	18	36	34	24	22
1,15	12	15	15	33	31	21	19
1,30	12	98	91	29	29	17	17
1,45	12	95	89	37	27	25	15
2,00	12	93	86	31	31	19	19
2,15	12	94	86	35	33	23	21
2,30	12	93	86	38	35	26	23
2,45	12	93	85	41	35	29	23
3,00	12	93	86	43	35	31	23
3,15	12	94	85	44	34	32	22
3,30	12	74	67	42	34	30	22
3,45	12	25	25	38	32	26	20
итого ср:	12,6	77,7	72,7	36,8	33,9	24,1	21,3

Из таблицы видно, что при среднем значении температуры наружного воздуха за период сушки в 12,6 ⁰С температура отработанного теплоносителя составляет 36,8 и 33,9 ⁰С соответственно. Для уменьшения этих потерь целесообразно использовать рекуперацию тепла отработавших газов. Возможен вариант использования теплоутилизатора. Известно, что современные теплообменники имеют КПД 60% и более, а использование отработавшего сушильного агента напрямую нерационально из-за его переувлажнения.

Проанализировав полученные данные, предлагается использовать схему рекуперации приведенную на рис.1 в замен существующей.

Оптимизацию же процесса сушки целесообразно проводить не по отдельным менее или более значимым параметрам, а в комплексе. Только полное и всестороннее исследования позволит наилучшим образом смоделировать процесс сушки c последующей оптимизацией.

С учетом выше изложенного, в дальнейшем будет проведен анализ различных способов энергоснабжения ЗСК, разработка методов оптимизации энергопотребления, экономическое обоснование и разработка агротехнических требований, а также обоснование рациональных способов энергообеспечения и энергопотребления ЗСК, что позволит снизить энергоемкость производства зерна не менее чем на 15-20%.

П.Климкович,

магистр технических наук.

Белорусский государственный аграрный

технический университет

г. Минск