Агромаркет
Головне:
Агромаркет

Економне сушіння

The Ukrainian Farmer
Джерело:
The Ukrainian Farmer
Поділитись:
Економне сушіння

На елеваторах компанії запроваджено сучасне апаратурне оформлення енергоощадної теплової обробки під час сушіння зернових культур.

 

Як відомо, сушіння зерна в системі технологічних операцій післязбиральної його обробки за енерговитратністю посідає перше місце. У цілому по Україні потрібно висушувати до 40–45% зібраного врожаю, а в окремі роки для деяких кліматичних зон України — до 70%. За експертними оцінками, частка енерговитрат в собівартості сушіння становить до 70–80% загальних витрат. Якісне сушіння не лише забезпечує належне зберігання зібраного врожаю відповідно до технологічного регламенту та запобігає його втратам, а й подекуди суттєво підвищує якість кінцевого продукту завдяки правильному вибору теплових режимів обробки.

 
 

Незважаючи на велику різноманітність і широкий спектр можливостей, які мають сучасні сушарки, ці агрегати, як і раніше, є найпроблемнішим місцем сучасного виробництва. Технологічні лінії по прийманню зерна на нових об’єктах, уведених в експлуатацію у країні за останні 10 років, мають потужність до 500 т/год і вище. Тоді як фактичні продуктивності сушарок (за базисного 5%-го зняття вологи за один прохід) становлять 100 т/год, тобто в п’ять разів менше за продуктивність ліній, і різко знижуються зі збільшенням вологості. Продуктивність 20–30 т/год за вологості 27–29% — звичайне явище, з яким мав справу практично кожен фахівець галузі. Для того ж, щоб хоч якось вийти із ситуації, доводиться насичувати технологічні лінії нових підприємств дорогими зерносушарками вартістю 300–500 тис. доларів , які більшу частину року (практично 10 місяців із 12, тобто приблизно 80% часу), не працюють (адже статистика фактичного напрацювання зерносушильних агрегатів становить до 1300–1500 год/рік), але потребують належного технічного догляду та витрат на технічне забезпечення й обслуговування висококваліфікованим персоналом. Ба більше, навіть найсучасніше зерносушильне обладнання провідних світових виробників має дуже низький коефіцієнт корисної дії. Витрати теплоти на випаровування 1 кг вологи в сучасних сушарках становлять 5350–5500 кДж, що в 7–8 разів перевищує витрати теплоти в так званій «ідеальній сушарці». Питання екологічної та протипожежної безпеки — окрема тема, і в цій статті не розглядаються, щоб не згущувати барви.

Отже, з огляду на проблему низьких продуктивності та ККД навіть найекономніших зерносушарок, а також на високу вартість газу та його значні добові обсяги споживання в період масового надходження зерна нового врожаю, особливий інтерес викликає закордонний досвід енергоощадження — двостадійна технологія сушіння зерна, яка передбачає скорочення витрат через оптимізацію режимів теплової обробки. Досягають цього шляхом поєднання низки технологічних і режимних заходів теплової обробки, які спрямовані на інтенсифікацію процесу сушіння шляхом раціональнішого використання тепла, набутого зерновою масою під час високотемпературної вогневої обробки.

Нині широко застосовують чотири основних способи конвективного сушіння зерна: високотемпературне сушіння, високотемпературне сушіння із застосуванням активного вентилювання (двостадійне сушіння), поєднання високотемпературного та низькотемпературного сушіння, низькотемпературне сушіння з активним вентилюванням. Застосовують також, але не масово, сушіння з використанням струмів високої частоти в періоді короткотривалого прогрівання, а також із застосуванням промислових холодильних установок для активного вентилювання. Застосування таких холодильних установок стримується їхньою низькою економічною ефективністю, зумовленою обмеженим періодом експлуатації протягом року. Для окупності такого обладнання потрібне його завантаження на рівні не меншому як 800–1000 год/рік, тоді як навантаження в операціях післязбиральної обробки не перевищують 300 год/рік.

З перелічених способів теплової обробки найпоширенішим є перший, а саме — спосіб високотемпературного сушіння зернових культур, основною принциповою відмінністю якого є те, що нагрівання, сушіння й охолодження оброблюваного продукту відбувається в одній сушильній установці. У цьому разі питомі витрати на сушіння для шахтних прямопотокових і рециркуляційних сушарок змінюються в межах 4750–6100 і 3900–5150 кДж/кг залежно від типу обладнання. Недоліком високотемпературного сушіння зерна є протилежні напрями градієнтів вологовмісту та температури в процесі сушіння. Градієнт температури в цьому разі перешкоджає переміщенню вологи із центральних шарів зернівки до алейронового шару та суттєво зменшує економічну ефективність.

Використання високотемпературного сушіння зерна в поєднанні з активним вентилюванням базується на інтенсифікації процесу шляхом підвищення ефективності термодифузії вологи, потік якої у процесі охолодження зерна збігається з потоком вологи, що видаляється шляхом дифузії. Відмінною рисою цього процесу є те, що високотемпературне сушіння припиняється за вологості до 2–4% понад нормовану, після чого відбувається термостатування зерна й перерозподіл значення градієнта вологовмісту в об’ємах зернівки з подальшим досушуванням на установках активного вентилювання.

Очевидною перевагою цієї технології є підвищення продуктивності сушильної установки на величину, пропорційну кількості теплових зон вогневого сушіння, залучених в роботі. Так, для сушарок модульного типу, наприклад MATHEYS 3180 BEМ NG, які мають сім теплових зон (ми експлуатуємо вісім зерносушарок компанії MATHEYS, модернізованих за участю спеціалістів нашого підприємства, які складаються із шести модулів, у яких установлено вісім пальників), у режимі звичайного сушіння (прогрівання, сушіння, охолодження) на охолодженні можуть бути задіяні дві (три) нижні зони, причому третя (четверта) мають працювати за зниженого теплового навантаження.

У разі використання швидкісного режиму двостадійного сушіння всі сім (вісім) зон зерносушильного агрегата працюють під тепловим навантаженням; зони охолодження, які раніше працювали в пасивному режимі, тобто без використання пальників, переводяться на сушіння. Зерно на виході із сушарки має температуру +50…+60 °С за вологості 18–19%; далі протягом 18–20 год відбувається термостатування ф повільне охолодження зернової маси протягом 12–15 год зі змінною подачею повітря в системах активного вентилювання, що забезпечує підсушування зернової маси до кондиційного стану.

Таким чином, збільшення продуктивності сушарки відбувається завдяки невикористаному раніше резерву теплових пальників — з одного боку, а також шляхом самостійного досушування зернової маси своїм теплом (закладеним високотемпературним сушінням) протягом тривалого часу за знижених температур у процесі термостатування, тобто теплом, набутим під час нагрівання у процесі високотемпературного сушіння.

За такої обробки нівелюються перепади по градієнту вмісту вологи в зернівці, відбувається вирівнювання поля вологовмісту та зменшується величина об’ємно-напруженого стану в рослинних тканинах зернівки. Ця особливість може бути дуже корисна в роботі із сильною та цінною пшеницями, а також із зерном кукурудзи, яке, як відомо, схильне до інтенсивного утворювання тріщин, особливо в разі сушіння з використанням високих температур. Спосіб двостадійного сушіння зерна широко застосовують у США, Канаді, Англії, Франції, Італії, Японії та інших країнах, орієнтованих на економне споживання енергоносіїв.

Так, у США із застосуванням низькотемпературного сушіння висушують тільки 1,8% кукурудзи в зерні, а із застосуванням високотемпературного сушіння й охолодження всередині сушарки — 43,5%; до 50% усього зерна сушать із використанням швидкісного методу, що включає високотемпературне сушіння з наступним термостатуванням й активним вентилюванням.

У літературних джерелах наведено дані про збільшення на 40% продуктивності сушарок у роботі за такою технологією, економії палива до 20–25% і до 30% електроенергії. Питома витрата палива зменшується до 3350–3770 кДж/кг випаруваної вологи, знижується утворювання тріщин і кількість битих зерен. Є дані про застосування технології швидкісного двостадійного сушіння в багатьох інших країнах. Це дозволило підвищити продуктивність зерносушарок на 33–38% за умови, що охолодження зерна початковою температурою +50…+60 °С і вологістю 16,0–16,5% здійснювалося після 6–8-годинного відлежування на установках активного вентилювання в шарі завтовшки до 2 м за швидкості фільтрації повітря 0,1 м/с.

У багатьох роботах наводяться дані щодо поєднання високотемпературного та низькотемпературного сушіння, яке передбачає висушування зерна високотемпературним агентом до вологості, що на 3–5% перевищує нормовану, з подальшим досушуванням підігрітим до +50…+60 °С повітрям в бункерах активного вентилювання с наступним термостатуванням й охолодженням атмосферним повітрям на установках активного вентилювання. Цей метод можна застосовувати для забезпечення високої якості зерна кукурудзи зі значною вологістю за енерговитрат на сушіння на рівні 2800–3600 кДж/кг випареної вологи.

Отже, з представленого короткого огляду видно, що нині найпоширенішими у практиці є два способи теплової обробки зерна: спосіб високотемпературного сушіння з нагріванням й охолодженням зерна в одному агрегаті та двостадійне сушіння зерна.

Аналіз сучасного стану технологій показує, що конвективний спосіб високотемпературного зерносушіння, який є найпоширенішим у виробництві, практично вичерпав свої можливості в напрямі підвищення швидкості сушіння та зниження енерговитрат. Сучасні високотемпературні зерносушарки не мають гнучкої технологічної схеми, що забезпечує сушіння в оптимальних умовах залежно від початкових параметрів зерна і не забезпечують комплексного розв’язання проблеми керування якістю зерна у процесі обробки. Сьогодні економічно недоцільно поєднувати протилежні технологічні процеси, тобто вогневе сушіння й охолодження в одному технологічному агрегаті: це не дає змоги ефективно використовувати тепло, акумульоване зернівкою в першому періоді сушіння, та повністю витрачати його потенціал на досушування у процесі тимчасового термостатування с наступним охолодженням в системах активного вентилювання.

Як показує світовий досвід, одним із найперспективніших технологічних принципів зменшення витрат енергоносіїв є двостадійне енергоощадне сушіння, суть якого полягає в тому, що зерно після вогневого сушіння випускають із сушарки не доведеним до кондиційних значень вологості приблизно на 4–5% (температурою на рівні в межах +50…+55 °С), після чого термостатують із певним часом експозиції протягом 8–12 год й охолоджують в окремій ємності на установках активного вентилювання протягом 12–15 год зі змінною подачею повітря для запобігання зволоженню верхнього шару зерна в разі низьких швидкостей фільтрації до нормованої вологості.

 
 

Для реалізації на практиці описаного досвіду наша компанія тільки в період з 2009-го по 2012 роки ввела в експлуатацію 13 філій, де втілено концепцію енергоощадних технологій швидкісного сушіння (2009 р. — філії «Вітове», «Глобинська», «Ромодан», у 2010-му — «Артемівська», «Градизьк», «Каменка-Дніпровська», «Кременчуцька», «Марьянівська», у 2011-му — «Деніхівська», «Тетерів», «Новоодеська», 2012 р. — «Козацька», «Переяславська»). Для апаратурного оформлення технології були використанні зерносушильні агрегати типу DMG 26 R (6 шт.) паспортної потужності 100 т/год та MATHEYS 3180 BEМ NG (20 шт.) паспортної потужності 75 т/год, та 52 ємності активного вентилювання (із розрахунку на одну сушарку — дві ємності на 2300 т зберігання). У 2013 році була проведена додаткова модернізація підприємств з установленням ще чотирьох сушарок DMG 26 R і двох сушарок MATHEYS 3180 BEМ NG останньої моделі в лінії швидкісного сушіння. Таким чином, станом на сьогодні зерносушильний парк компанії становить 55 зерносушарок, із яких 32, тобто 58%, залучені на операціях, що пов’язані з енергоощадними технологіями сушіння. Додатково провадимо закупівлю двох зерносушарок типу MATHEYS 3180 BEМ NG для новобудови у філії «Вознесенська» (Миколаївська обл.).

Станом на лютий 2016 року ми маємо 316 ємностей для зберігання зерна, з яких 156 — на 5500 т (загальна місткість 858 тис. тонн) та 52 — на 2300 т (загальна місткість 119,6 тис. тонн). Економічний розрахунок застосування нової технології свідчить про те, що залежно від об’єму партії зерна, яка потрапляє на сушіння, потужність сушарки підвищується на 20–25%, питомі витрати природного газу зменшуються на 0,15–0,20 м³ на одному т*%, питомі витрати електроенергії зменшується на 0,14–0,18 кВт*год на одному т*%, економічна ефективність становить на рівні 1,11–1,75 грн/т*%.

 

Для довідки: у 2013 році компанія просушила 13 253 064 т*%, вартість газу становила 82 862 097 грн. У 2014 році компанія просушила 3 265 088 т*%, вартість газу становила 24 027 223 грн. У 2015 році компанія просушила 2 713 819 т*%, вартість газу — 31 016 479 грн.

Отже, наша компанія вперше в Україні запропонувала та запровадила на практиці нове технічне рішення щодо апаратурного оформлення останніх досягнень технології швидкісного сушіння. Запропоноване нами апаратурне оформлення вперше у практиці дозволяє виконати теплову обробку енергоощадними методами незалежно від рівня початкової вологості за один захід. Економічна доцільність упровадження нових технічних рішень становить 1,11–1,75 грн на один т*% залежно від партії зерна.

 

 

Олег Підгородецький, канд. техн. наук, технічний директор
ТОВ СП «НІБУЛОН»

журнал “The Ukrainian Farmer”, березень 2016 року

  

Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі “The Ukrainian Farmer” та інтернет-сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/journals належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа». 
 

Інші статті в цьому журналі
The Ukrainian Farmer
The Ukrainian Farmer
The Ukrainian Farmer
3
Статті з журналу:
Джерело:
The Ukrainian Farmer