Процесс сушки зерновых культур и пути его совершенствования

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+ Q5,

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

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


  • Дата публикации: 28.09.2012
  • 554

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться