Спосіб сушіння сільськогосподарської продукції з одночасним одержанням води та установка для його здійснення

1. Установка для сушіння сільськогосподарської продукції з одночасним одержанням води, що містить в собі сушарку, яка з'єднана повітроводами з циклоном і теплонасосним агрегатом, в якому розташовано холодильну машину з компресором, випарником, конденсатором, краплевловлювачем і вентилятором, а також конденсатозбірник, яка відрізняється тим, що оснащена з'єднаним з конденсатозбірником контуром водопідготовки, що C2 2 80300 1 3 Відомий також спосіб сушіння продукції і обладнання для його здійснення, що включає барабанну сушарку, складовою частиною якої є барабан, виконаний у вигляді порожнього перфорованого циліндра, що обертається навколо подовжньої осі, а всередині барабану по спіралі встановлені лопатки. Сушарка має також трубопроводи підведення і відводу теплоносія, завантажувальний і розвантажувальний пристрої, термоелектричні нагрівачі, що розташовані в кінцевій частині сушарки. Необхідну висоту шару продукції, яка сушиться, та продуктивність сушарки регулюють, змінюючи кут нахилу барабану й швидкість його обертання. Недоліком відомого способу і обладнання для його здійснення є відсутність можливості утилізації води, що одержується в процесі сушіння, через те, що волога з осушуваної продукції викидається назовні разом з теплоносієм, а також складність механізму зміни кута нахилу барабану, малий час контакту теплоносія з осушуваною продукцією, через те що теплоносій проходить барабан упоперек. Крім того, введення всередину корпуса сушарки термоелектронагрівачів створює передумови підгоряння дрібних часток продукції, що висушується, які просипалися через перфорований циліндр на гарячу поверхню нагрівачів, і появі неприємних запахів [див., наприклад, Патент РФ №2208206, 2003 г , МПК F26В11/04]. Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу, що заявляється, є спосіб сушіння сільськогосподарської продукції з одночасним одержанням води, що включає теплозволожувальну обробку повітря в теплонасосному агрегаті та подачу його в сушарку з наступним поверненням охолодженого і зволоженого повітря в теплонасосний агрегат, і установка для його здійснення, що містить в собі сушарку, яка з'єднана повітроводами з циклоном і теплонасосним агрегатом, в якому розташована холодильна машина з компресором, випарником, конденсатором, краплевловлювачем і вентилятором, а також конденсатозбірник [див., наприклад, рекламу сушарки фірми "ТОКО" www.tokoizh.ru/feutures]. Робота вищезгаданого агрегату сушіння деревини полягає в дегідратації повітря, що циркулює в сушарці, за допомогою систем охолодження і вентиляції, при якій повітря, що нагрівається до температури 50°С, піднімає температуру в сушарці, переганяється вентиляторами через штабель пиломатеріалів і при цьому насичується вологою. Далі повітря вентилятором витягується із сушарки і подається у випарник, на ребрах якого при різкому охолодженні осідає волога, винесена з осушуваної продукції, і під дією гравітаційних сил стікає у піддон. Із піддона через зливальний патрубок вода самопливом іде в каналізацію або конденсатозбірник. Осушене повітря надходить у конденсатор теплонасосного агрегату, нагрівається і вентилятором повертається в сушарку, при цьому остаточно його температура перед входом у сушарку доводиться за допомогою нагрівального пристрою. Недоліком описаного способу й установки для його здійснення є відсутність можливості ефективного використання сконденсованої вологи, а також 80300 4 недостатня теплова ефективність, через те що не використовується для нагрівання повітря тепло стиснення холодоагенту, не утилізується свіжим повітрям, що надходить у камеру, тепло відпрацьованого повітря, що відводиться із сушарки, а також не утилізується низькопотенційне тепло отриманої води. Мета винаходу - підвищення економічності процесу і якості одержуваної води, що видаляється з осушуваної продукції, шляхом її доочищення методом аерації і структурування, а також утилізації низькопотенційного тепла сконденсованої води і підвищення енергетичної ефективності процесу сушіння, в першу чергу продукції, чутливої до рівня температури сушіння, за рахунок інтенсифікації процесів тепломасообміну в сушарці, утилізації теплоти стиснення і конденсації холодоагенту, теплоти відпрацьованого повітря. В основу винаходу поставлене завдання удосконалення відомого способу й обладнання для сушіння сільськогосподарської продукції, у якому за рахунок введення до нього додаткових елементів для збору і доочищення сконденсованої вологи, регенерації її тепла, зміни конструкції і взаємного розташування основних елементів сушарки досягається можливість здійснити одночасно процеси сушіння продукції і доочищення вологи, яка видаляється з продукції, що дозволяє скоротити експлуатаційні й енерговитрати, підвищити економічність установки і якість одночасно одержуваних продуктів: висушеної продукції і води. Для вирішення поставленого завдання у відомому способі сушіння сільськогосподарської продукції з одночасним одержанням води, що включає теплозволожувальну обробку повітря в теплонасосному агрегаті і подачу його в сушарку з наступним поверненням охолодженого і зволоженого повітря в теплонасосний агрегат, отриману сконденсовану воду піддають дегазації, знезаражують, фільтрують і мінералізують, а також утилізують її низькопотенційне тепло. Установка для реалізації способу, що містить в собі сушарку, з'єднану повітроводами з циклоном і теплонасосними агрегатом, в якому розташовано холодильну машину з компресором, випарником, конденсатором, краплевловлювачем і вентилятором, а також конденсатозбірник, додатково постачено з'єднаним з конденсатозбірником контуром водопідготовки, що містить в собі абсорбер з переливною трубою, блок структурування води з вузлом її магнітної обробки, фільтром тонкого очищення і знезаражування, мінералізатором, а також рекуперативним теплообмінником, через який пропущено трубопровід подачі води на абсорбер і його переливна труба, причому переливна труба абсорберу з'єднана з вхідним патрубком блоку структурування води, а цей патрубок і трубопровід подачі води на абсорбер з'єднані з конденсатозбірником для можливості переключення потоку води. Крім того, сушарка може бути виконана роторно-шнековою, причому вісь шнека зміщена під гострим кутом стосовно осі корпусу сушарки, вхід і вихід повітроводів на корпусі сушарки виконаний тангенціальним, а привод сушарки - реверсивним. 5 На кресленні схематично зображена установка, призначена для здійснення запропонованого способу. Установка містить в собі контур водопідготовки А, що з'єднаний трубопроводом із сушильним контуром Б. Контур водопідготовки А з'єднаний трубопроводом подавання води з конденсатозбірником 1 і містить в собі насос 2, запорні вентилі 3, 4, 5, 6, 7, а також абсорбер 8 з переливною трубою 9 і блок структурування води, до складу якого входить вузол магнітної обробки 10, фільтр тонкого очищення і знезаражування 11 і мінералізатор 12. Контур водопідготовки А містить в собі патрубок з витяжним вентилятором 13 і вентиляційними отворами для входу свіжого повітря, а трубопровід подачі води на абсорбер 8 постачений насадкою з розпилювачами 14. Переливна труба 9 абсорбера 8 з'єднана з вхідним патрубком блоку структурування води і пропущена разом із трубопроводом подачі води на абсорбер 8 через протипоточний рекуперативний теплообмінник 15, а вхідний патрубок блоку структурування води і трубопровід подачі води на абсорбер 8 з'єднані з коденсатозбірником 1 для можливості переключення потоку води. Мінералізатор 12 заповнений гранулами мінералів, що спеціально підбираються, а його днище і верхня частина виконані з дотриманням умови "золотого перетину" також заповнені гранулами мінералів. Сушильний контур Б містить в собі вентилятор 16, що забезпечує циркуляцію повітря в установці, теплонасосний агрегат 17, у проточній частині якого розміщена холодильна машина з послідовно розміщеним випарником 18, краплевловлювачем 19, компресором 20 і конденсатором 21, причому компресор, випарник і конденсатор з'єднані трубопроводами для холодоагенту, а на трубопроводі між конденсатором і випарником установлений терморегулювальний вентиль 22. Між корпусом теплонасосного агрегату 17 та всмоктувальним повітроводом 23 встановлений блок утилізації тепла 24 із засувками 25 і 26. Повітровод 27 подачі теплого і сухого повітря підведений тангенціальне до осі роторно-шнекової сушарки 28. Шнек 29 сушарки 28 поміщений всередину сітчастого огородження і встановлений під гострим кутом 5-7 градусів до осі сушарки, що має завантажувальний 30 і розвантажувальний 31 пристрої з вікнами завантаження 32 і вивантаження 33. До сушарки 28 тангенціальне підведений повітровод 34, що з'єднаний з циклоном 35. Переключення потоків повітря до і після сушарки здійснюється за допомогою клапанів 36, 37, 38, 39. Привод 40 сушарки 28 виконаний реверсивним. Спосіб одночасного одержання висушеної продукції і води здійснюється таким чином. Підготовлену до сушіння сільськогосподарську продукцію закладають у завантажувальний пристрій 30, звідкіля через вікно завантаження 32 із заданим темпом заповнення перевантажують у корпус сушарки 28 з одночасним увімкненням приводу 40, що починає обертати шнек 29 у правий бік. Після завантаження в сушарку порції продукції вікно завантаження 32 закривають і вмикають вен 80300 6 тилятор 16 та теплонасосний агрегат 17. Тепле й сухе повітря з температурою 35 - 50°С і відносною вологістю 10 - 12% по повітроводу 27 при відкритих клапанах 36, 39 і закритих 38 і 37 тангенціальне надходить у корпус сушарки 28. По повітряних каналах, що створені гвинтовими поверхнями шнека 29, повітря подається до осушуваної продукції, рівномірно обдуває частки продукції. При цьому створюються умови ефективної транспірації вологи з продукції в тепле й сухе повітря, що в міру просування через масу осушуваної продукції асимілює вологу і частково охолоджується. Потім це повітря з температурою 25 - 35°С і відносною вологістю 20 - 25% по повітроводу 34 потрапляє в повітряний циклон 35, очищається, якщо в ньому знаходяться частки осушуваної продукції, і по всмоктувальному повітроводу 23 надходить у вентилятор 16, а потім у теплонасосний агрегат 17. У процесі його роботи на розвиненій поверхні випарника 18 створюються температурні умови для конденсації вологи, яка принесена повітрям з осушуваної продукції. Конденсат під дією гравітаційних сил стікає в піддон випарника 18, куди стікає також деяка частина вологи, віднесена з поверхні випарника повітрям і затримана краплевловлювачем 19. Потім повітря зі зниженим вологовмістом обдуває компресор 20, при цьому повітря трохи нагрівається за рахунок утилізації тепла стиснення холодоагенту й остаточно повітря нагрівається, проходячи через розвинуту поверхню конденсатора 21 за рахунок утилізації тепла конденсації холодоагенту. Тепле і сухе повітря по повітроводу 27 під напором надходить у корпус сушарки 28 і цикл повторюється. Для забезпечення більш тонкого регулювання процесу сушіння, обліку особливостей роботи сушарки в теплий і холодний період року, виду осушуваної продукції установка постачена вузлом скидання відпрацьованого повітря і підживлення свіжого повітря, об'єднаним у блок утилізації тепла 24. В ньому при відкритій засувці 25 у корпус теплонасосного агрегату 17 інжекційне надходить свіже повітря, нагріваючись при цьому за рахунок відпрацьованого повітря, що скидається з установки при відкритій засувці 26. Осушувана продукція, яка переміщається шнеком 29, що повільно обертається (1-3об/хв), досягає протилежного торця сушарки. Якщо вологість досягла необхідного рівня, відкривається вікно вивантаження 33 і, за допомогою шнека 29, що продовжує обертатися, продукція висипається у розвантажувальний пристрій 31. Якщо ж продукція не досягла необхідної вологості за час її переміщення від одного торця сушарки до іншого, то тоді включається реверс приводу 40 і продукція повільно переміщається назад, обробляється теплим і сухим повітрям, що надходить з теплонасосного агрегату 17 по повітроводу 27 при відкритих клапанах 38, 37 і закритих клапанах 36, 39. По досягненні продукції вікна завантаження 32 знову переключають привод 40 в основний напрямок обертання шнека 29 і продукція повторює свій шлях руху всередині сушарки. Такий рух осушува 7 на продукція здійснює доти, поки не буде досягнута необхідна вологість продукції, що при даному способі сушіння може досягати 8 - 10% надлишкової вологості. Наявність у сушарці шнека 29, вісь обертання якого на 5 - 7 градусів не збігається з віссю циліндричного корпусу сушарки 28, дозволяє, при невеликому ускладненні конструкції сушарки, додати переміщуваним часткам осушуваної продукції складну траєкторію руху, створюючи цим додаткові умови для рівномірного обдування їх теплим і сухим повітрям, підвищуючи при цьому ефективність тепломасообміну між продукцією і повітрям, що у процесі сушіння продукції рухаються протипотоком. В міру висушування продукції дрібні її частки можуть просипатися через сітчасте огородження шнека 29 і разом з потоком циркулюючого повітря будуть виноситися з корпусу сушарки по повітроводу 34 у циклон 35, де відбувається їхнє відділення з повітря, що потім вентилятором 16 повертається в теплонасосний агрегат 17. Зібрану при відкритих вентилях 7 і 6 у конденсатозбірнику 1 воду, при відкритому вентилі 5 і закритому вентилі 4 подають на вузол магнітної обробки 10, фільтр тонкого очищення й знезаражування 11 і мінералізатор 12, а потім -споживачу. Якщо отримана вода не відповідає вимогам стандартів (в цілому по розчиненому в ній газу NH4), то вона з конденсатозбірника 1 при відкритих вентилях 6, 4 і закритому вентилі 5 насосом 2 через теплообмінник 15 подається на розпилювачі 14 абсорбера 8. Тут вода в краплинному вигляді активно контактує на поверхні абсорбера 8 зі свіжим повітрям, що надходить через вентиляційні отвори, й очищається від газоподібних забруднень. Повітря, що зазнало впливу води, яка очищується, через патрубок вентилятором 13 викидається у навколишнє середовище. Очищена вода збирається в піддоні абсорбера 8. По досягненню верхнього рівня вода потрапляє в переливну трубу 9, що проходить через рекуперативний теплообмінник 15, де охолоджується за рахунок зустрічного потоку води з температурою 4 80300 8 - 6°С у трубопроводі її подавання з конденсатозбірника 1 на абсорбер 8. Надалі вона проходить вузол магнітної обробки 10, фільтр тонкого очищення й знезаражування 11 та надходить у мінералізатор 12. У мінералізаторі 12 вода рухається знизу вгору і з верхнього його краю по трубопроводу зливається споживачу. Мінералізатор 12 заповнений гранулами мінералів, що мають, як правило, таку послідовність розміщення їхніх видів на шляху руху води: кварц, кремінь, мармур, шунгіт. Вода у всіх випадках обробки проходить через вузол магнітної обробки 10, де відбувається зтирання негативної інформаційної пам'яті води, що пам'ятає про перебування в ній уже вилучених в абсорбері шкідливих речовин, і повернення їй оригінальної структури і біологічної активності. Потім вода з температурою 8 - 10°С проходить через фільтр тонкого очищення і знезаражування 11 та шари мінералів мінералізатора 12 у напрямку "знизу -нагору", тобто проти сил гравітації, багаторазово змінюючи напрямок свого руху внаслідок складної форми тріщин, утворених поверхнями гранул мінералів, кристалічна структура яких подібна кригоподібній структурі води. Тут вода остаточно структурується, оптимально мінералізується, отримує структуру поталої води і біологічно активні цілющі властивості. Таким чином, застосування винаходу дозволяє підвищити енергетичну ефективність процесу сушіння за рахунок інтенсифікації процесів тепломасообміну в сушарці, утилізації теплоти холодоагенту і відпрацьованого повітря й одночасно корисно використовувати воду, що видаляється з осушуваної продукції, що також підвищує економічність способу, що заявляється. Варто звернути увагу на той факт, що сушіння є енергоємним процесом, що споживає більш 6% виробленої в країні енергії, а серед щорічно осушуваної продукції близько 2 млн. тонн складає плодоовочева й інша сільськогосподарська продукція, з якої в результаті широкого застосування винаходу додатково може бути вироблено понад 1 млн. тон високоякісної води. 9 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 80300 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601