Способ осциллирующей сушки зерна
OSCILLATING GRAIN DRYING TECHNIQUE

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве.
Известен способ сушки семян зерна, при котором влажный материал загружают, гравитационно перемещают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают (Анатазевич В.И. Сушка зерна. - М.: В.О. Агропромиздат, 1989. - С. 17-19).
Известно также устройство для этого способа сушки, содержащее топку, шахты, охладительную колонку, надшахтный бункер, вентиляторы, нории (Анатазевич В.И. Сушка зерна. - М.: В.О. Агропромиздат, 1989. - С. 48-49). Эти способ и устройство широко применяют в сельском хозяйстве на сушке семян и зерна.
Основной недостаток известного способа обусловлен быстрым нагревом материала при малом влагосъеме, что вызвано специфическими свойствами зерна как коллоидного капиллярно-пористого тела. Соответственно необходимо ограничивать температуру агента сушки, устраивать отлежки и т.п. Устройство, работающее по этому способу, характеризуется низкой эффективностью.
Известен способ сушки, при котором зерно в опускающемся слое сушилки в четырех зонах периодически продувают высоко- и низкотемпературным агентом сушки или атмосферным воздухом, высушивают и охлаждают.
Известно также устройство для осуществления известного способа, содержащее две шахты с четырьмя зонами нагрева и охлаждения, распределительную камеру, выпускное устройство, надсушильный бункер (Шаршунов В.А., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010. - С. 315-316).
Известный способ наиболее близок по своей технической сущности к заявленному и принят за прототип. Он обеспечивает сушку семян и зерна, однако имеет резервы снижения затратности процесса.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности сушки, в частности частичного использования низкокалорийного топлива.
Поставленная задача достигается тем, что в способе осциллирующей сушки зерна, заключающемся в том, что зерно загружают, гравитационно перемещают, периодически продувают высокотемпературным агентом сушки, охлаждают и разгружают, согласно изобретению низкотемпературный агент сушки подают постоянно, температуру зерна в конце периода нагрева ограничивают:
пд
пд
θ'=θ+Δθ, °С,
а в конце периода охлаждения:
ох
пд
θ=θ-Δθ, °С,
пд
где θ - предельно-допустимая температура нагрева семян, °С;
;
н
ох
τ, τ - периоды нагрева и охлаждения зерна, мин,
кроме того, в качестве низкотемпературного агента сушки используют продукты сжигания низкокалорийного топлива.
Устройство осциллирующей сушки зерна включает бункер твердого топлива 1, дозатор 2, вентилятор первичного дутья 3, вентилятор вторичного дутья 4, жидкостную горелку 5, топочный блок 6, воздухоподогреватель 7, вентилятор воздухоподогревателя 8, дымосос 9, коллектор 10, диффузор 11, сушилку 12.
Работа сушилки осуществляется следующим образом.
Твердый материал из бункера 1 подают в дозатор 2 и вдувают вентилятором 3 первичного дутья в топочный блок 6, где оно взвешивается при подаче вторичного дутья вентилятором 4. Через жидкостную горелку 5 подают жидкое топливо и его поджигают.
Продукты горения поступают в воздухоподогреватель 7 и отсасываются дымососом 9. Вентилятором 8 наружный воздух подаются в воздухоподогреватель 7, затем через коллектор 10 и диффузор 11 в сушилку 12, в которой происходит сушка зерна.
Способ осуществляют следующим образом.
В топочный блок постоянно подают твердое и периодически жидкое топливо.
пд
ох
Нагрев зерна осуществляют до температуры θ' с последующим охлаждением до температуры θ.
пд
Синусоидальное изменение температуры зерна с амплитудой ±Δθ позволит поддерживать θ≈const, что обеспечит эффективный и безопасный режим сушки. Сжигание низкокалорийного твердого топлива: сечки соломы, лузги подсолнечника, риса, гречихи, мелкодисперсных древесных отходов, стоимость которых существенно ниже, чем жидкого топлива, - позволит существенно снизить затратность процесса.
Предельно-допустимую температуру нагрева зерна при постоянном теплоподводе можно записать в виде (Птицын С.Д. Зерносушилки. - М.: Машгиз, 1962. - 52 с.):
где W - влажность зерна, %;
τ - время нагрева, мин.
пд
При осциллирующем режиме сушки θ' за время воздействия высокотемпературным агентом сушки можно записать:
где ;
н
ох
τ, τ - длительность периодов нагрева и охлаждения, мин.
При вычислении (1) из (2) и упрощении получим:
Соответственно имеем:
и
т
ж
т
ж
Температуру продуктов сжигания низкокалорийного топлива изменяют его расходом и отчасти путем изменения вторичного дутья в пределах α=1,1-1,3 (где α - избыток дутья), температуру продуктов сжигания высокореакционного топлива сгоняют путем изменения расхода жидкого топлива при α=1,05-1,1. Значения избытков α и α обеспечивают экономичную работу топочного блока и теплогенератора, что обеспечивают малозатратную сушку.
Действительно, в хозяйствах, где возделывают семена подсолнечника, лузга не только не имеет цены, но необходимы определенные затраты на ее утилизацию. Так как теплотворная способность лузги составляет четвертую часть от жидкого топлива, то экономия хозяйства как минимум составит ~25%, несколько меньшая экономия составит при сжигании сечки соломы ~15%.
Непосредственная подача продуктов сжигания в диффузор сушилка нежелательна из-за возможной неравномерности сушки зерна, которая регламентируется (±1,5%).
Пример. Топочный блок ТБР-2,0 для сжигания растительных отходов в агрегате с сушилкой СЗТ-30 был испытан на Борисоглебском маслозаводе. В качестве твердого топлива сжигали лузгу подсолнечника при непрерывной подаче топлива. Периодически подавали жидкое топливо в реакционную камеру, в которой сжигали лузгу. Таким образом, в сушилке СЗТ-30, в которой осуществляли сушку семян подсолнечника, был организован осциллирующий режим. Семена высушивали от 12-15% до 7% влажности, производительность сушилки составила 12 т/ч при температуре подогретого воздуха 80°С.
Расход жидкого топлива на сушку был снижен ~ на 50% по сравнению с работой сушилки только на жидком топливе.