0706_Galkin_TehMashAgregaty_Monogaf_2021-1

Таким образом, применение двухэтапной технологии позволило увеличить производительность сушилки СоСС-4 на зерне влажностью до 19% в 1,3 раза, на зерне влажностью 23% - в 1,2 раза, затраты теплоты на сушку соответственно снизились в 1,25 и 1,2 раза. При охлаждении зерна с температурой

ности отлежки и охлаждения 5,5ч, дополнительный влагосъем составил

1,5…1,6%.

Для зерносушилок производительностью до 6 т/ч для реализации двухэтапной технологии достаточно одного вентилируемого бункера вместимостью 40 т, для более производительных сушилок необходимы бункеры для отлежки и вентилирования общей вместимостью, соответствующей 10…12–кратной производительности.

Для реализации двухэтапной технологии на зерне повышенной влажности целесообразен ее перевод на рециркуляцию с целью обеспечения поточности сушки, так как благодаря отлежке влажность отдельных зерновок в массе будет выравнена.

Топка зерносушилки СоСС-4 допускает комбинированное сжигание (жидкое топливо + дрова), при этом ее мощность возрастает в среднем на 22%.

4.4.2.Оптимизация технологических операций сушки зерна и работы топочного устройства

Необходимость оптимизации обусловлена стремлением повышения эффективности технологии и технических средств в условиях суточного изменения температуры наружного воздуха, поступлением на сушку партий зерна с

150

параметры процесса сжигания, в том числе механические и химические потери твердого топлива.

Модернизация жидкостной топки ТБГ-0,7Т, которой оснащают зерносушилки типа СоСС, заключалась в следующем: установлена колосниковая решетка, выполнены люки для загрузки твердого топлива и разгрузки очаговых остатков, осуществлен подвод первичного и вторичного воздуха самотягой и др. (рис.4.17).

Основные характеристики работы комбинированной топки приведены на рис.4.18. Установлено, что с изменением КТ теплопроизводительность топки при работе на твердом топливе в начале возрастает пропорционально расходу, затем рост замедляется и начинает снижаться. Снижение роста в рассматриваемом случае обусловлено тем, что ограничен подвод первичного и вторичного воздуха в насыпь материала. Последнее ограничивает теплопроизводительность топки по твердому топливу. При снижении доли жидкого топлива в комбинированном сжигании (1-КТ) невостребованная часть воздуха, поступающая в горелку с жидким топливом, используется при сжигании твердого топлива, другая часть поступает на разбавление топочных газов. При достаточном большой величине (1-КТ) потери тепла с уходящими топочными газами снижают теплопроизводительность топки. Оптимальные значения КТ для указанного варианта модернизации топки расположены слева от пересечения кривых расхода топлива штрих-пунктирной линией на рис.4.18.

Рис.4.17. Технологическая схема мо-

дернизированного топочного устройства ТБГ-0,7Т:

1 – камера сгорания; 2 – горелка; 3

– загрузочный люк; 4 – вторичное дутье; 5 – твердое топливо; 6 – люк для разгрузки очаговых остатков; 7– первичное дутье; 8 – колосник; 9 – воздухораспределитель; 10 – насыпь дров; 11 – циркуляционные вихри; 12 – воздухоподогреватель; 13 – труба; 14 – топочные газы

152

Рис. 4.18. Зависимость теплопро-

изводительности Q модернизированной топки от доли Кт твердого топлива в тепловом балансе:

1, 2, 3 – расход дров 105, 80 и 58 кг/ч; 4, 5, 6 – расход дров при комбинированном сжигании 105, 80 и 58 кг/ч; штрих-пунк- тирная линия – номинальная мощность ТБГ-0,7Т на жидком топливе

При использовании зерносушилки с вентилируемым бункером достаточно большой вместимости процессы отлежки и охлаждения зерна целесообразно в нем совместить:

где G – производительность зерносушилки, т/ч;

М1, М2-массы охлаждаемого и отлеживаемого зерна, т; При непрерывно (поточной) работе сушилки бункер БВ-40 заполняют

зерном, недосушенным до кондиционной влажности на 1,5…2%. На высоте hохустанавливают поршень бункера и вентилируют насыпь зерна в нижней половине камеры. За время охлаждения заполняется верхняя часть БВ-40 зерном и оно отлеживается. Охлажденное и высушенное зерно выпускают из бункера, а на его место поступает отлежавшееся, которое охлаждают и направляют на

При расчете h от необходимо иметь в виду следующее: время р не учитываем, так как G тр >>G (в 5…10 раз) и при разгрузке бункера в нем образуется разрыхленный слой, в котором отлежка из-за снижения контактной по-

где h max - максимальная высота зернового слоя в бункере, м.

При циклической работе сушилки, например, при поступлении зерна повышенной влажности – 22% и более (когда за один пропуск через сушильную камеру довести влажность зерна до заданной – 15,5…16% не удается), Gц< G и условие (4.23) выполняется автоматически.

При поступлении на сушку партий зерна, отличающихся по влажности на 3…4% и более, сколько-нибудь существенное снижение первоначальной неравномерности в сушилке не происходит. Хранение невыравненного по влажности зерна недопустимо из-за возможного образования очагов самосогревания и порчи. При одноэтапной сушке эту проблему решают пересушкой зерна, которая требует существенных энергозатрат, так как с каждым процентом снижения влажности ниже кондиционной, затраты теплоты возрастают, хотя при хранении зерно вновь увлажняется до равновесной влажности (14%).

Снизить неравномерность высушенного зерна можно при отлежке, так как влага с течением времени перераспределяется между зерновками. Экспериментально определено время перераспределения влаги между отдельными зерновками в зависимости от их температуры и влажности. Для случая снижения неравномерности с 3…4% до допустимых 1,5% при температуре зерна 45…55 С, длительность отлежки составит 2…2,5ч.

Отлежка зерна в бункере БВ-40 как в условиях периодической, так и непрерывной разгрузки отличается от условий отлежки в плотном слое, для которых исследовано перераспределение влаги в работе. Эффективное время от-

где П - время перераспределения влаги между зерновками при отлежке в плотном слое, ч; р , Ц - длительность разгрузки и суммарного цикла работы зерно-

сушилки, с которыми синхронизировано разгрузочное устройство бункера отлежки, ч.

Эффективное время отлежки при периодической работе бункера от-

Действительно, если отлежка осуществляется в плотном слое, то р =0

и эф = П. . При р ц (непрерывная работа разгрузочного устройства бун-

Реальные условия работы зерносушилки при непрерывной (поточной)

Кроме перераспределения влаги между зерновками при отлежке происходит ее миграция из центральной части в периферийные области зерновки, в частности для зерна пшеницы, ржи, ячменя по нашим данным это время составляет 3…4 ч, поэтому длительность отлежки не должна быть менее 3 ч.

Интенсивность испарения влаги при охлаждении зерна зависит от коэф-

тральной области зерновки к периферийной, и коэффициента массоотдачи, характеризующего механизм перемещения влаги с поверхности зерновки в окру-

отдачи прямопрорционален градиенту концентрационной диффузии между поверхностью зерновки и окружающей средой и слабо зависит от температуры.

Следовательно, при охлаждении зерна, когда температура окружающей среды снижается от большой величины к меньшей, условия влагосъема более благоприятные, чем при повышении температуры окружающей среды. Однако длительность охлаждения при этом несколько возрастает, что необходимо учитывать при организации процесса сушки по двухэтапной технологии, в частности, при циклической работе сушилки.

Комплексные исследования двухэтапной сушки проведены в Пермском крае на сушилке СоСС-4 и в Кировской области на сушилке СКУ-10. Исследовали следующие варианты: периодическая и непрерывная работа камер отлежки и охлаждения при сушке зерна пшеницы и овса, а также охлаждение отлежавшегося зерна в условиях повышения температуры (с утра до полудня), ее понижения (во второй половине дня) и при постоянной температуре. Удельная подача наружного воздуха составляла 120 м3/ч т, зерно охлаждали в течение 5…8 ч до температуры, отличающейся не более чем на 3…4 С от температуры

155

наружного воздуха, длительность отлежки увязывали с неравномерностью по влажности отдельных партий зерна и условиями работы механизмов сушилки (3…6 ч). При испытаниях определяли расход жидкого и твердого топлива, воздуха на охлаждение, температуру и влажность зерна, температуру воздуха на входе и выходе из камер охлаждения.

Технологическая схема сушилки СКУ-10 включает: топку 1, вращающуюся камеру 2, загрузочное устройство 3, двухпоточную норию 4, бункеры БВ40 (5 и 6), вентиляторы 7 и 8 (рис.4.19).

Рис. 4.19. Технологическая схема сушилки СКУ-10 с бункерами активного

вентилирования:

1 – топка; 2 – вращающаяся камера; 3 – загрузочное устройство; 4 – нория; 5, 6 – бункера БВ-40; 7, 8 – вентиляторы; 9, 10, 11 и 12 – исходное; подсушенное,

отлежавшееся и высушенное зерно

Сушилка в случае периодической работы камер отлежки и охлаждения работает следующим образом. Влажное зерно 9 попадает во вращающуюся камеру 2, подсушенное зерно 10 направляют в бункер 5 или 6, в которых его отлеживают поочередно. Затем зерно вентилируют наружным воздухом, а охлажденное направляют на хранение. В случае непрерывной работы отлежавшееся зерно из бункера 5 периодически перегружают в бункер 6, разгрузочное устройство которого синхронизировано с устройством бункера 5 и сушилки. Вентилятор 7 не включают.

Сушилка СКУ-10 работает по обоим вариантам двухэтапной технологии с отношением р / Ц 0,5...0,6 , которое выдерживается поддержанием задан-

ной влажности на выходе из сушилки 15,5 0,8%.

Дополнительный влагосъем при охлаждении в бункере для технологии одноэтапной (прямоточной) сушки сравнительно не велик (0,5%). Значительно

156

более высокие влагосъемы получены при осуществлении двухэтапной технологии сушки как в условиях периодической, так и непрерывной работы бункера отлежки (рис.4.20).

Рис. 4.20. Зависимость влажности W (1, 2, 3), температуры (4, 5, 6) зерна от длительности охлаждения ох:

1, 2 – удельная подача наружного воздуха 480 м3/ч.т; 3, 4, 5, 6 – q 120 м3/ч.т;

2, 5 – периодическая и 3, 6 – непрерывная работа бункеров отлежки; штрих-пунктир- ная линия – температура окружающей среды (t0 = const)

Вариант двухэтапной технологии при условии периодической работы камер отлежки и охлаждения позволяет снизить затраты энергии на сушку на 21%, при непрерывной работе камер на 23 и 25 % в случае охлаждения зерна при понижающей температуре окружающей среды по сравнению с прямоточной (одноэтапной) сушкой (см. табл.4.17).

Дефицит теплопроизводительности топки до 25% в условиях пониженной температуры окружающей среды можно ликвидировать дополнительным сжиганием твердого топлива. При ее номинальной мощности 0,6 МВт, подаче первичного воздуха 400…450 м3/ч, оптимальная доля замещения твердым топливом жидкого составит КТ=0,2…0,3

Объемы камер бункеров для отлеживаемого и охлаждаемого зерна при двухэтапной сушке должны быть рассчитаны по эффективному времени, учитывающему периодичность загрузки и разгрузки этих камер, неравномерность

157

по влажности исходного или подсушенного зерна и длительность миграции влаги в зерновке.

Таблица 4.17 Расход топлива и энергии на сушку зерна по различным технологиям

Влагосъем при досушке зерна в условиях понижающейся температуры окружающей среды несколько выше, чем при повышающейся, но длительность охлаждения при этом больше.

Затраты энергии на сушку по двухэтапной технологии на 21…25% ниже, чем при прямоточной (одноэтапной), а с учетом комбинированного сжигания могут достигать 40% в сравнении с традиционной технологией [231,254,255].

158

5. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕРНОВЫХ СМЕСЕЙ И ОПЫТНОЙ ПРОВЕРКИ

5.1. Результаты моделирования технологии разделения зерновых смесей

Во втором разделе получены математические модели технологии предварительной очистки влажного комбайнового вороха с выделением и сушкой семенной фракции и технологических операций по осуществлению основной очистки семян.

Кроме этого, в результате обработки данных многолетних исследований в производственных условиях получены статистические характеристики условий функционирования машин, а при проведении активных многофакторных экспериментов на лабораторных установках определены оценки работы сепараторов в зависимости от их конструктивно-технологических параметров. Результаты теоретических и экспериментальных исследований положены в основу проведения вычислительных экспериментов с использованием ЭВМ.

Для расчета влажности зернового вороха, поступающего на сушку после предварительной очистки с использованием полученной во втором разделе математической модели, составлен алгоритм (рис. 5.1) и компьютерная программа, позволяющая определять влажность зерна после второй ступени предварительной очистки, в зависимости от влажности зерна основной культуры, влажности примесей, их содержания в исходной зерновой смеси и вероятности выделения сепаратором. В качестве примера построены две номограммы, позволяющие для влажности семян основной культуры 16% и влажности приесей 50% (Рис. 5.2) и влажности семян основной культуры 21% и влажности приесей 35% (Рис. 5.3) определить влажность зерна после второй ступени предварительной очистки в зависимости от содержания примесей и вероятности их отделения.

Расчеты проводили для двух вариантов, отличающихся влажностью зрелых зерен и примесей. В первом варианте среднее значение влажности зрелых зерен составило 16%, а среднее значение примесей, например, влажность недозревших (зеленых) семян – 50%. Содержание недозревших зерен изменялось от 5 до 30%, а вероятность их выделения от 0,5 до 0,8. В результате получено, что при засоренности зерна высоковлажными примесями до 20% при вероятности их выделения 0,5, влажность вороха поступающего в сушилку снизится с 22,8%

до 19,4%.

При увеличении степени выделения примесей до 0,8 влажность вороха после предварительной очистки составит 17,36 %.

Во втором варианте разница во влажности зрелых и недозревших семян составила 14%. В этом случае при засоренности комбайнового вороха недозревшими зернами 25% (рис. 5.3) при полноте выделения примесей 0,5 влажность зернового материала снизится с 24,5 до 22,7%, а при вероятности выделения примесей 0,8 она составит 21,7%.

159