ЗЕРНОСУШИЛКА
GRAIN DRYER

Изобретение относится к устройствам для сушки продовольственного, кормового и семенного зерна колосовых, крупяных, зернобобовых, масличных культур, других зерновых культур и кукурузы, а также других сыпучих материалов и может быть использовано на элеваторах и хлебоприемных предприятиях, крупных и мелких сельскохозяйственных и зерноперерабатывающих предприятиях при подготовке зерна к хранению, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.
Известна сушилка для сыпучих материалов, описанная в А.С. СССР №805034, Кл. F26B 17/12, опубл. 15.02.81.
Сушилка содержит несколько параллельно расположенных перфорированных колонн с нагнетательными камерами между ними. Каждая колонна снабжена направляющими элементами, выполненными в виде трех пластин, одна из которых вертикальная, а две другие расположены под одинаковым углом к ней. Во всех пластинах выполнены треугольные отверстия, попарно совмещенные друг с другом, и каждое отверстие открыто с одной стороны, а с противоположной закрыто заглушкой и отверстия расположены с чередованием и к ним прикреплены дополнительные направляющие, также соединенные с вертикальной пластиной.
Известная колонковая зерносушилка имеет следующие недостатки.
Снабжение перфорированных колонн направляющими элементами, установленными по всей высоте сушильных колонн, приведет к неравномерному распределению сушильного агента по высоте колонн и к снижению скорости его фильтрации в местах установки направляющих элементов, что снизит интенсивность сушки и производительность сушилки. Кроме того, существенно повысится материалоемкость сушилки и снизится надежность ее работы вследствие многократного торможения слоя зерна и возможного образования застойных зон. Подача в воздухосборные камеры также насыщенного влагой отработавшего сушильного агента и предполагаемое направление его в топку приведет к увеличению влагосодержания свежего сушильного агента и снижению эффективности сушки.
Известны колонковые сушилки, описанные в книге В.И.Атаназевич. Сушка зерна, М.: ДеЛи принт, 2007 г., стр.98-99.
Известные сушилки содержат вертикальные шахты для зерна, образованные параллельно установленными перфорированными стенками с воздухонапорной камерой, расположенной между шахтами, теплогенератор для получения агента сушки, вентиляторы с воздухопроводами и осадочными камерами для подачи и отвода сушильного агента и охлаждающего воздуха из шахт сушилки, зернообменники для перемешивания слоя зерна, размещенные в шахтах, и выпускное устройство.
В описанных выше зерносушилках типа СК отработавший сушильный агент и охлаждающий воздух полностью выбрасывается в атмосферу, проходя либо через осадочные камеры, либо через ограждающие жалюзи, предохраняющие наружные поверхности шахт.
Описанная конструкция зерносушилки имеет следующие недостатки.
Отсутствие дифференцированного разделения сушильных шахт на зоны сушки не позволяет утилизировать отработавший сушильный агент из нижней части сушильной шахты, имеющей незначительное влагосодержание и относительно высокую температуру. Конструкция сушилки не позволяет утилизировать и отработавший охлаждающий воздух, также имеющий низкое влагосодержание и повышенную температуру, т.е. полезно использовать тепло, ранее затраченное на нагрев зерна. При этом отработавший сушильный агент и охлаждающий воздух полностью выбрасываются в атмосферу, что приводит к повышенным энергозатратам на сушку.
Известна колонковая зерносушилка типа СЗМ, выпускаемая в п.Краснообск (Сушилки зерновые модульные // Информационный листок. Новосибирская обл., п.Краснообск, ОПКТБ СибИМЭ: БИ - 2001. - 3 с).
Известная сушилка имеет в нижней части воздухонапорной камеры перегородку, образующую с внутренней конической частью камеры канал, через который нагретый при охлаждении зерна воздух отсасывается вентилятором в смесительную камеру, откуда смесь атмосферного и отработавшего в зоне охлаждения воздуха подается в теплогенератор.
Зерносушилка имеет следующие недостатки.
В данной сушилке, где сушильный агент в зону сушки подается под давлением, а охлаждающий воздух в зону охлаждения под разряжением, не осуществляется утилизация отработавшего сушильного агента из нижней части сушильной зоны вследствие отсутствия разделения сушильной шахты и осадочной камеры сушилки на зоны сушки.
Смесительная камера не встроена в конструкцию сушилки и представляет собой отдельно стоящее устройство, соединенное с топкой и сушилкой воздухопроводами, что обуславливает громоздкость всей конструкции сушилки и дополнительные теплопотери от конструкций сушилки в окружающую среду.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату, выбранной в качестве прототипа, является зерносушилка, выпускаемая ОАО "Мельинвест" г.Нижний Новгород (Зерносушилка Р1-СЗГ, Руководство по эксплуатации, Нижний Новгород).
Зерносушилка содержит вертикальные шахты для зерна, образованные параллельно установленными перфорированными стенками, с зонами сушки и охлаждения, зернообменники, расположенные в шахтах в зоне сушки, воздухосборные камеры, образованные ограждающими коробами, примыкающими к боковым стенкам шахт, смесительную камеру, расположенные в шахтах зерносушилки и в смесительной камере теплообменники, состоящие из боковин и каналов, приемное и выпускное устройства, горелку, расположенную в камере нагрева, вентиляторы нагрева и охлаждающий вентилятор, пульт управления.
Указанная конструкция сушилки также имеет недостатки.
Расположение горелки в зерносушилке с открытым пламенем резко повышает пожаровзрывоопасность зерносушилки из-за возможного возникновения искр от поступающей через перфорацию и с утилизируемым воздухом пыли и сорной примеси, которую исключить из зерна полностью невозможно.
Кроме того, многократная рециркуляция отработавшего сушильного агента через слой зерна приведет к повышенному влагосодержанию в целом смеси отработавшего сушильного агента и охлаждающего воздуха, что приведет к понижению степени его использования и снижению производительности зерносушилки особенно при сушке сырого зерна.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - усовершенствование зерносушилки.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении производительности зерносушилки за счет повышения степени использования сушильного агента и улучшении условий эксплуатации за счет снижения пожаровзрывоопасности.
Указанный результат достигается тем, что в зерносушилке, содержащей вертикальные шахты для зерна, образованные параллельно установленными перфорированными стенками с зонами сушки и охлаждения, зернообменники, расположенные в шахтах в зоне сушки, воздухосборные камеры, образованные ограждающими коробами, примыкающими к боковым стенкам шахт, смесительную камеру, образованную между зоной сушки и зоной охлаждения, расположенные в шахтах зерносушилки и в смесительной камере теплообменники, состоящие из боковин и каналов, выпускное устройство, воздухонагреватель и вентиляторы, зона сушки разделена перегородкой с регулируемыми клапанами на верхнюю и нижнюю зоны, смесительная камера отделена от зоны охлаждения перегородкой и соединена с верхней зоной сушки воздухопроводом, при этом воздухосборные камеры и теплообменники, с дополнительно выполненными в них горизонтальными перегородками, разделены перегородкой между нижней зоной сушки и зоной охлаждения, охлаждающий вентилятор расположен в зоне охлаждения, а вентилятор нагрева соединен с воздухонагревателем.
Воздухопровод выполнен оребренным для увеличения степени подогрева сушильного агента.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 схематично показана предлагаемая зерносушилка, на фиг.2 - теплообменник зерносушилки, на фиг.3 - построение процессов изменения состояния сушильного агента и охлаждающего воздуха в J-d-диаграмме.
Зерносушилка включает приемное устройство 1, вертикальные шахты 2 для зерна, образованные параллельно установленными перфорированными стенками, разделенные на верхнюю 3 и нижнюю 4 зоны сушки и зону охлаждения 5, зернообменники 6, расположенные между верхней и нижней зонами сушки, жалюзи 7, расположенные на наружной поверхности шахт на уровне верхней 3 зоны сушки, ограждающие короба 8, примыкающие к наружной поверхности шахт на уровне нижней 4 зоны сушки и зоны охлаждения 5, образующие воздухосборные камеры. Теплообменники 9 расположены в шахтах 2 зерносушилки между нижней 4 зоной сушки, и зоной охлаждения 5, разделены перегородкой 10 и соединены со смесительной камерой 11. Воздухосборные камеры также разделены перегородкой 10. Смесительная камера 11 образована между нижней 4 зоной сушки и зоной охлаждения 5 и отделена от зоны охлаждения 5 перегородкой 12. Воздухопровод 13 расположен между смесительной камерой 11 и верхней 3 зоной сушки. Между верхней 3 и нижней 4 зонами сушки выполнена перегородка 14 с регулируемыми клапанами 15 для частичной подачи в верхнюю 3 зону сушки свежего сушильного агента из нижней 4 зоны сушки. Охлаждающий вентилятор 16 расположен в зоне охлаждения 5. Вентилятор нагрева 17 соединен с воздухонагревателем 18. Выпускное устройство 19 находится в нижней части зерносушилки. Каждый теплообменник 9 (фиг.2) состоит из боковин 20, между которыми выполнены каналы 21, в которых имеются горизонтальные перегородки 22, соединенные с перегородкой 10. Зерносушилка снабжена пультом управления (на фиг. не показан).
Процесс сушки осуществляется следующим образом.
Сырое зерно, поступающее из приемного устройства 1, поступает в вертикальные шахты 2 на сушку и последовательно проходит верхнюю 3 зону сушки, затем через зернообменники 6 в нижнюю 4 зону сушки и зону охлаждения 5, высушиваясь и охлаждаясь до кондиционной влажности и температуры, и выходит из зерносушилки через выпускное устройство 19. Свежий сушильный агент заданной температуры вентилятором нагрева 17 от воздухонагревателя 18 поступает в нижнюю зону 4 сушки, пронизывает слой зерна в шахтах, высушивая зерно, и через воздухосборную камеру нижней 4 зоны сушки, образованную наружными поверхностями шахты и ограждающим коробом 8, благодаря перегородкам 22 через каналы 20 поступает в верхнюю часть теплообменников 9, расположенных между нижней 4 зоной сушки и зоны охлаждения 5. В нижнюю часть теплообменников 9 аналогичным образом через воздухосборную камеру зоны охлаждения 5 поступает отработавший охлаждающий воздух из зоны охлаждения 5. В зону охлаждения 5, отделенную от нижней зоны сушки 4 перегородкой 12, поступает свежий воздух через охлаждающий вентилятор 16 и после прохождения через слой зерна поступает в смесительную камеру 11. После смешивания в смесительной камере 11 через воздухопровод 13, расположенный в нижней зоне 4 сушки, утилизируемый воздух, дополнительно нагреваясь от стенок воздухопровода 13, поступает в верхнюю зону 3 сушки, куда частично направляется свежий сушильный агент через регулируемые клапаны 15 в перегородке 14, повышая температуру сушильного агента в верхней 3 зоне сушки. Вновь образованный сушильный агент проходит через слой сырого зерна, осуществляя его подсушивание, и насыщенный влагой направляется в атмосферу.
Перфорированные стенки, ограждающие короба, наружные стенки, выпускное устройство изготавливают из стали оцинкованной; теплообменники, приемное устройство, перегородки, воздухопровод, зернообменники - из стали холоднокатаной. Основной материал зерносушилки - холоднокатаная, горячекатаная и оцинкованная сталь. Вентилятор может быть использован, например, марки ВР-80-70-12,5 Ж. Регулируемые клапаны могут быть выполнены в виде жалюзи, шиберов.
В соответствии со схемой зерносушилки проведен расчет зерносушилки производительностью 15 т/ч при влажности зерна на входе в зерносушилку, равной 19%, на выходе из зерносушилки 14% при температуре атмосферного воздуха 15°С, его относительной влажности 60% для зерна кукурузы, предназначенной для крахмалопаточной промышленности начальной температурой 15°С, и определены габаритные размеры зон сушки и охлаждения, режимные параметры, напор и расход сушильного агента и охлаждающего воздуха при выборе в качестве прототипа действующей зерносушилки Р1-СЗГ. При этом экономия топлива за счет утилизируемого тепла составила 31,3%.
11
11
11
11
11
1
1
Процесс изменения состояния сушильного агента и охлаждающего воздуха иллюстрируется J-d-диаграммой, на которой указаны: АВ - нагрев сушильного агента в воздухонагревателе; ВС - изменение состояния сушильного агента в нижней зоне сушки; АД - изменение состояния воздуха в зоне охлаждения; ДС - смешивание отработавшего охлаждающего воздуха и отработавшего сушильного агента в смесительной камере; EF - нагрев воздуха в воздухопроводе; FB - смешивание нагретого воздуха с сушильным агентом в верхней зоны сушки; ВС - изменение состояния сушильного агента в верхней зоне сушки.
Как видно из J-d-диаграммы, отработавший сушильный агент имеет низкую температуру и высокую степень насыщения влагой. Таким образом, повышается степень использования сушильного агента и осуществляется экономия энергозатрат на сушку.
Разделение зоны сушки на верхнюю и нижнюю зоны с регулированием поступления в нижнюю зону сушки только свежего сушильного агента, а в верхнюю зону сушки как свежего, так и отработавшего сушильного агента и охлаждающего воздуха позволяет дифференцировать режимы сушки и снизить теплопотери с выходящим после сушки сушильным агентом и повысить степень его использования.
Соединение смесительной камеры зерносушилки воздухопроводом с верхней зоной сушки позволит не допустить многократной рециркуляции отработавшего сушильного агента и его чрезмерного увлажнения, что повысит сушильную способность смеси отработавшего сушильного агента и охлаждающего воздуха, повысит производительность зерносушилки и приведет к снижению удельных энергозатрат на сушку. Дополнительный подогрев смеси в воздухопроводе также снизит ее относительную влажность и повысит потенциал сушки.
Устройство перегородки в воздухосборной камере и теплообменниках позволит раздельно подавать отработавший в нижней зоне сушки сушильный агент и отработавший охлаждающий воздух в смесительную камеру, что снизит энергозатраты на привод вентиляторов, так как вентиляторы не будут работать друг против друга, что также повысит надежность их работы. Кроме того, вынос горелки из зерносушилки позволит использовать для сушки разное топливо и повысит пожаровзрывобезопасность сушки.
Таким образом, повышается производительность зерносушилки за счет повышения степени использования сушильного агента и улучшаются условия эксплуатации за счет снижения пожаровзрывоопасности.