Конвективный способ сушки зерна
Во всех зерносушилках, применяемых в системе Министерства заготовок СССР и в сельском хозяйстве, тепло передается зерну конвективным способом. Агент сушки служит не только для подвода и передачи тепла зерну, но и одновременно для поглощения испарившейся из него влаги.
Сушить зерно конвективным способом можно смесью топочных газов с воздухом или воздухом, нагретым в калориферах. Сушка нагретым воздухом исключает возможность попадания в сушильную камеру продуктов сгорания топлива (сернистого газа, дыма). Однако удельный расход топлива в 1,5—2,0 раза больше по сравнению с сушилками, работающими на смеси топочных газов с воздухом. Это объясняется большими потерями тепла, уходящего с топочными газами в атмосферу из топки парового котла или из газового калорифера.
В топках современных зерносушилок, особенно работающих на жидком или газообразном топливе, при правильном обслуживании достигается почти полное сгорание топлива. Поэтому сушка смесью топочных газов с воздухом не вызывает ухудшения качества, цвета и запаха зерна.
Конвективный способ сушки можно применять при разном состоянии зернового слоя — плотном или разрыхленном, в пересыпающемся, падающем или взвешенном состоянии.
При сушке в плотном слое температура агента сушки по мере его проникновения в зерновой слой постепенно уменьшается, а относительная влажность увеличивается, но она не должна достигать 100% во избежание конденсации паров на просушиваемом зерне или на стенках сушилок..
При сушке зерна в плотном медленно движущемся вертикальном слое толщиной 200—100 мм (в сушилках шахтного типа) зерно находится в сушильной камере 30—60 мин, в зависимости от режима сушки. За это время при скорости агента сушки в зерновом слое около 0,3 м/с и температуре агента сушки 120—150°С зерно нагревается до 45—55°С, влажность его снижается на 5—6%'. В охладительной камере, находящейся под сушильной, в течение 15—20 мин влажность зерна дополнительно снижается на 0,5—1,0%.
В шахтных сушилках учитывают термоустоичивость зерна. В них обычно применяют так называемые двухступенчатые режимы. В верхнюю часть шахты — первую ступень сушки — подают агент сушки с более низкой температурой, чем в нижнюю часть шахты — вторую ступень.
В сушилках со сплошным медленно движущимся вертикальным слоем не достигается хорошего перемешивания зерна, поэтому в некоторых случаях наблюдается недостаточно равномерный нагрев его.
Конвективную сушку разрыхленного, или кипящего, слоя осуществляют на сетке (сите). На ней зерно продувается агентом сушки со скоростью 1,0—1,2 .м/с (рис. 4). В зависимости от скорости агента сушки зерновой слой имеет разную степень разрыхления; начиная от слабо разрыхленного до кипящего, напоминающего по виду сильно кипящую жидкость.
Зерно перемещается к выходу при незначительном наклоне сетки. Чем больше скорость продувания зернового слоя, тем сильнее он перемешивается. При больших площадях сетки не обеспечивается равномерное продувание всего зернового слоя. Поэтому наблюдается неравномерность нагрева и сушки зерна.
В кипящем слое при толщине 100 мм и температуре агента сушки 120—140°С зерно пшеницы в течение 1 мин "нагревается на 40—50°С, т. е. температура его почти достигает максимально допустимого значения (50—60°С), а снижение влажности зерна за это время составляет не более 2,0—2,5%- При температуре агента сушки 60°С влажность зерна за 1 мин снижается на 1%. Вследствие малого снижения влажности при быстром нагревании зерна сушилки с кипящим слоем не нашли практического применения.
При конвективной сушке пересыпающегося слоя зерна применяют сушилки барабанного типа, в которых зерно, поступающее в барабан (цилиндр), поднимается лопастями при медленном вращении барабана.
В верхнем положении лопастей зерно ссыпается в нижнюю часть барабана, а затем снова поднимается другими лопастями. Подъем и падение зерна повторяются многократно. Благодаря установке барабана с небольшим уклоном в сторону выхода зерна оно постепенно высыпается из него.
В барабанной сушилке зерно интенсивно перемешивается, со всех сторон омывается агентом сушки и более равномерно просушивается. В такой сушилке при температуре агента сушки 150—200°С зерно находится в течение 5—10 мин, температура его достигает 50°С, влажность снижается на 3—5%. Для охлаждения просушенное зерно направляют в отдельно стоящую охладительную камеру барабанного или другого типа.
В прямоточно-ре-циркуляционной сушилке при конвективной сушке зерна во взвешенном состоянии скорость агента сушки при входе в пневмотрубу, находящуюся под разрежением, принимают в 1,5—2,0 раза больше скорости витания зерна.
Зерно, поднимаясь по трубе, интенсивно омывается агентом сушки. Для выделения зерна из потока агента сушки при выходе из пневмотрубы устанавливают камеру, в которой зерно выпадает вниз вследствие уменьшения скорости и изменения направления движения отработавшего агента сушки.
Время нахождения зерна в пневмотрубе во взвешенном состоянии составляет 2—3 с. Поэтому можно использовать агент сушки с высокой температурой (300— 350°G), за это время зерно нагревается до температуры 50—60°С, а влажность его уменьшается в среднем на 0,1%.
Для доведения влажности просушиваемого зерна до сухого состояния применяют рециркуляцию, т. е. возвращают зерно снова в пневмотрубу. Циклы нагрева зерна в пневмотрубе, отлежка его в надшахтном бункере, промежуточного и окончательного охлаждения многократно повторяются. Поэтому зерно может-быть просушено до любой влажности. За один цикл влажность ре-циркулирующего зерна в сушилке снижается на 1,0—1,5%.
При повторении циклов вместе с возвращаемым зерном в пневмогазовую трубу непрерывно поступает сырое зерно, которое смешивается с ре-циркулирующим. Чем больше влажность поступающего зерна, тем больше оно должно пройти циклов. После достижения всей массой ре-циркулирующего зерна влажности 14,5% часть его направляют в камеру окончательного охлаждения.
Подъем большого количества ре-циркулирующего зерна в пневмотрубе требует значительного расхода электроэнергии, поэтому прямоточно-ре-циркуляционные зерносушилки не получили широкого распространения.
Конвективную сушку можно осуществить также в противоточно-ре-циркуляционных сушилках4 при падении зерна в камере нагрева, в которой поток агента сушки движется снизу вверх навстречу падающему зерну. В этих сушилках, так же как и в прямоточно-ре-циркуляционных, зерно проходит многократно циклы нагрева, отлежки и промежуточного охлаждения.
Температура агента сушки и зерна, а также снижение влажности за один цикл те же, что и в прямоточно-ре-циркуляционных сушилках. Смесь рециркулирующего и сырого зерна поднимают в камеру нагрева норией, поэтому расход электроэнергии меньше, чем в прямоточно-ре-циркуляционных сушилках. Они получили большое распространение главным образом путем реконструкции существующих шахтных зерносушилок, шахты которых используют для промежуточного и окончательного охлаждения зерна.
Дальнейшим шагом к совершенствованию ре-циркуляционного способа сушки является разработанный во ВНИИЗ в последние годы ре-циркуляционно-изотермический способ сушки зерна. В этом случае применяют предварительный нагрев вновь поступившего сырого зерна. Нагретое сырое и ре-циркулирующее зерно перед смешиванием имеют почти одинаковую температуру, что ускоряет сушку смеси зерна в результате увеличения коэффициента влагопереноса внутри сырого зерна. Ре-циркулирующее зерно не подвергают промежуточному охлаждению, благодаря чему сохраняется расход тепла на периодический нагрев ре-циркулирующего зерна. Отработавший в камере нагрева агент сушки используют для удаления влаги из ре-циркулирующего зерна.
При ре-циркуляционно-изотермическом способе сушки значительно сокращается число циклов рециркуляции, что уменьшает затраты электроэнергии на транспортирование зерна. Кроме того, этот способ снижает травмирование поверхности зерна, что особенно важно для культур, склонных к образованию трещин (бобовые, рис), а также семенного зерна.
Способ ре-циркуляционно-изотермической сушки позволяет лучше сохранить качество зерна, одновременно
уменьшает затраты на топливо и электроэнергию по сравнению с другими способами сушки.
Конвективную сушку неподвижной зерновой массы (насыпи) проводят на площадках и в складах наружным воздухом при помощи активного вентилирования (см. главу X).
.......................................................................................................................... |