СПОСОБ СУШКИ И РАЗГРУЗКИ СЕМЯН И ЗЕРНА
METHOD TO DRY AND UNLOAD SEEDS AND GRAIN

Изобретение относится к сушке и разгрузке семян и зерна преимущественно повышенной влажности и засоренности из аэрожелобов.
Известен способ сушки и разгрузки, при котором влажный материал загружают, сушат и разгружают со стороны выгрузного окна при открытой заслонке. На освободившееся место производится сброс новой порции материала. По этому способу подсушивается сброшенная порция материала, а со стороны вентилятора происходит постепенное уплотнение материала на решетке, он слеживается и не разгружается [1].
Известен способ, при котором материал загружают, сушат, а разгружают путем создания чередующихся зон по выпуску материала из аэрожелоба по его длине. Этот способ позволяет разгружать материал повышенной влажности, однако устройство достаточно сложное и необходимо изменение положения тяг и заслонок для чередующихся зон [2].
Известен способ сушки зерна, заключающийся в том, что зерна послойно загружают на решетку, активно вентилируют и разгружают. Активное вентилирование осуществляют воздухом с относительной влажностью 60…65%, толщина первого и последующих слоев определяется по выражениям в зависимости от исходной влажности зерна, причем загрузку каждого последующего слоя проводят при выявлении снижения влажности на поверхности предыдущего слоя.
Этот способ позволяет разгружать материал повышенной влажности. Он наиболее близок к сути заявленного и выбран за прототип [3].
Недостатком известного способа является то, что при перерыве вентилирования в аэрожелобе образуется свод из материала и разгрузка невозможна, независимо от степени подсушки.
Техническая задача изобретения заключается в повышении эффективности работы аэрожелоба на материале повышенной влажности и засоренности.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе сушки семян и зерна, заключающейся в том, что их послойно загружают на решетку, активно вентилируют и разгружают, согласно изобретению, первый слой материала доводят до состояния сыпучести и его переформировывают с образованием откоса на выходе из решетки, а разгрузку проводят при смещении откоса на вход решетки. Кроме того, свод несыпучего материала разрушают циркуляцией дисперсной фазы, твердая часть которой вовлекается как из откоса, так из свода; при смещении откос располагают под сводом на расстоянии от его кромки l>H ctqφ, где H - максимальная высота насыпи, φ - угол выхода струй агента сушки из щелей решетки; активное вентилирование проводят газовой средой с относительной влажностью не более 75%, а материал первого слоя подсушивают не менее чем на от 0,5…3% в интервале влажности от 21…28%.
Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым в способе является то, что остаточный слой формируют с откосом на выходе решетки, а разгрузку проводят при смещении откоса на вход решетки, кроме того свод несыпучего материала разрушают циркуляцией дисперсной фазы, твердая часть которой вовлекается как из откоса, так и свода, при смещении откос располагают под сводом на расстоянии от его кромки l>H ctqφ, кроме того, активное вентилирование проводят газовой средой с относительной влажностью не более 75%, а материал первого слоя подсушивают не менее чем на 0,5…3% в интервале влажности 21…28%.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «новизна».
Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как оно не является очевидным и может быть достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно: в повышении эффективности работы аэрожелоба на материале повышенной влажности и засоренности.
Изобретение является и «промышленно применяемым», так как может быть использовано в сельском хозяйстве.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема устройства, в котором может быть реализован заявленный способ, на фиг.2 схема с указанием последовательности осуществления способа (а - загрузка первого слоя и его подсушка, б - переформирование первого слоя, в - загрузка последующих слоев, г-д - разгрузка устройства).
В состав устройства входят калорифер 1, вентиляторная установка 2, воздушный канал 3, воздухораспределительная решетка 4, бункер 5, патрубок 6 для разгрузки материала, заслонка 7, прочная решетка 8, мобильное средство загрузки 9, разгонный участок решетки 10, пандус 11.
Устройство работает следующим образом.
Мобильным средством 9 с прочной решетки 8 на воздухораспределительную решетку 4 аэрожелоба разгружают часть материала с образованием первого слоя, его подсушивают до сыпучего состояния, а затем послойно заполняют бункер 5. Материал подсушивают или высушивают в зависимости от принятой технологии и разгружают. При образовании свода разгружают путем переформирования первого слоя и образования циркуляционного контура с разрушением свода, по окончании разгрузки на решетке 4 оставляют часть подсушенного (высушенного) материала.
Способ осуществляют следующим образом:
Первый слой 12 исходного материала высотой не более высоты разгонного участка вентилируют наружным или подогретым воздухом с влагосъемом, обеспечивающим как минимум сохранение сыпучих свойств материала на весь период загрузки и разгрузки устройства. Затем увеличивают расход наружного (подогретого воздуха) и переформировывают первый слой: на выходе решетки образуется откос 13, а высота слоя 12 по длине решетки к ее началу снижается. Этому способствует сброс части агента сушки через решетку 10 разгонного участка. Затем послойно при вентилировании загружают в бункер материал с повышенной влажностью и засоренностью 14, склонный к образованию свода. При разгрузке открывают заслонку 7, включают вентилятор и разгружают часть материала из первого слоя. После этого на воздухораспределительной решетке образуется каверна 15 и циркуляционный контур 16 из дисперсной фазы. Материал, который поступает на поверхность решетки с откоса, увлекается струями агента сушки в циркуляционный контур, замкнутый на свод, и его разрушает. Возможно так же разрушение свода только струями агента сушки, но при этом процесс затягивается и зависит от влажности материала. По мере разрушения свода откос 13 перемещают на вход решетки 4 и наращиванием слоя 17, но его расстояние l до кромки свода должно быть выдержано l>H ctqφ, где H - максимальная высота насыпи, φ - угол выхода струй агента сушки из щелей решетки. В противном случае будет выброс материала из аэрожелоба. При разгрузке оставляют часть материала и равномерно распределяют его на решетке 4, например, снижением подачи воздуха под решетку 4.
Подсушка материала возможна при относительной влажности сушильного агента менее 75%, это обусловлено тем, что при этом достигается кондиционная влажность зерна, равная 14%. При большой относительной влажности зерно склонно к плесневению и порче.
Сыпучее свойства зерна сохраняются при W≤20%, выше этого значения на поверхности зерновок выступает свободная влага и их сыпучесть снижается. Чем выше исходная влажность зерна, тем больше должен быть влагосъем, обеспечивающий сыпучесть материала.
Устройство может заполняться достаточно длительное время, в течение которого сыпучесть подсушенного материала не должна снижаться. Согласно [4] сыпучесть сохраняется при условии поддержания не более 88…90% относительной влажности воздуха в межзерновом пространстве насыпи. При влажности зерна 22…24% это условие соблюдается при влагосъеме ΔW≥1,0%; а при 24…26% - ΔW=1,5…2,0%. Интервал влажности 21…28% обусловлен тем, что при W≥21% необходима подсушка, а до W=28% экспериментально подтверждена эффективность работы аэрожелоба на подсушенном материале. В общем случае величина ΔW может быть определена по [3]
н
н
н
2
ΔW=AW-B·W +CW-D
где A, B, C, D - постоянные уравнения, например, для пшеницы
-3
-2
A=2,8·10; B=28·10; C=8,48; D=105,8.
Поэтому влагосъем первого слоя должен быть увязан с прогнозируемым временем заполнения и разгрузки устройства.
3
Аэрожелоба в качестве приемных пунктов и устройств временного хранения семян и зерна нашли широкое применение в северо-восточных и северо-западных районах РФ, в которых семена и зерно убирают с повышенной влажностью. В аэрожелобах при удельной подаче воздуха не менее 300 м/т·ч можно временно хранить семена и зерно перед сушкой до 2…3 суток в зависимости от влажности, а при большей подаче воздуха и подсушить. Вместимость аэрожелобов в сушильных пунктах колеблется от десятков до сотен тонн зерна. Сыпучесть влажного материала сохраняется при непрерывной вентиляции, при перерывах - зерно слеживается, и разгрузка становится невозможной. Чем выше влажность и засоренность вороха, тем меньше должны быть перерывы в вентиляции и больше удельная подача.
При образовании свода его, как правило, разрушают вручную, что серьезно осложняет работу сушильного пункта. С использованием заявленного способа возможно разрушение свода без использования ручного труда.
Пример. Высушивали и разгружали ворох семян пшеницы влажностью 22…25% и засоренностью 15…19% («невейка») в аэрожелобах ООО «Воронежский» Владимирской области. В аэрожелоб было загружено ~18 т вороха.
Ворох продували ~4 ч, затем на 12 ч (ночное время) вентилятор был отключен, на следующий день продолжили вентилирование, но разгрузить аэрожелоб не удалось из-за потери сыпучести материала.
Для восстановления сыпучести лагами пробивали отверстия в насыпи на выходе решетки, а при работающем вентиляторе удаляли из них материал. С образованием каверны на решетке интенсивность разгрузки стала возрастать, заслонку периодически закрывали и открывали до полного разрушения свода на выходе решетке. В дальнейшем перемещали циркуляционную зону и откос на вход решетки, располагая их под кромкой. При смещении откоса и циркуляционной зоны за пределы кромки свода были установлены либо выброс материала из аэрожелоба, либо снижения интенсивности разрушения свода и разгрузки.
Впоследствии ворох загружали на остаточный слой, образовывали откос и разгружали. Необходимость в ручном труде при разгрузке отсутствовала.
3
Подсушенный ворох в аэрожелобе на 1,5…2% предварительно очищали и высушивали в карусельной сушилке. Подача воздуха в аэрожелоб ~22 тыс. м/ч, его длина - 10 м, ширина воздухораспределительной решетки 0,3 м, живое сечение 4%. Средняя скорость дисперсной фазы в циркуляционном контуре ~30 м/с.
В случае нештатной разгрузки (при полном удалении подсушенного материала с решетки при сохранении свода) закрывали заслонку, пробивали отверстия в насыпи и накапливали материал для образования откоса и циркуляционного контура.
Источники информации
1. Березовский Г.С. Обоснование метода и средств предварительной подсушки семян повышенной влажности, автор канд. диссерт., Кострома, 2000, с.5.
2. Патент РФ №2140143, БИ №30, 42, 1999 г.
3. Патент РФ 2016504 БИ №14, 1994 (прототип).
4. Т.В.Третьякова. Исследование влияния влажности поверхностного слоя зерновок на основные физические свойства зерновок массы как объекта послеуборочной обработки, автореф. на соискание учен. степени канд. тех. наук, М., 1974.