Спосіб сушіння зерна

Реферат: Спосіб сушіння зерна включає продування зерна сушильним агентом, відвід відпрацьованого сушильного агенту і повторне його використання. Як сушильний агент використовують продукти згоряння палива в газотурбінній установці по когенераційному принципу з виробленням тепла і додатково електроенергії, а після сушіння в сушарці сушильний агент по тригенераційному принципу використовують для виробництва холоду, який направляють для остаточного охолодження зерна або на технічні потреби. Сушильний агент перед продуванням різних видів зерна в сушарці охолоджують до температури 100-180 °С, а тепло конденсації водяної пари, яка міститься в продуктах згоряння палива після сушіння в сушарці, використовують в технологічних цілях або в теплопостачанні. UA 91111 U (12) UA 91111 U UA 91111 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до агропромислового комплексу і може бути використана, наприклад, у сільському господарстві для сушіння зерна різних видів. Збереження зерна, його обробка та переробка в масштабах нашої країни складна і дорога справа, що вимагає сучасної матеріально-технічної бази. У той же час досвід передових господарств показує, що виробництво високоякісного зерна є вигідним, тому що рівень рентабельності не менше 40 %. У найближчі роки можна прогнозувати зростання попиту на нову техніку для післязбиральної обробки і зберігання зерна. Збільшення валових зборів зерна і зменшення питомих витрат на його виробництво можливо лише шляхом розробки та впровадження високоефективних технологічних засобів світового рівня на основі концептуальних положень їх розвитку. У результаті науково-обґрунтованих передових методів сушіння сільськогосподарська продукція значно покращує якість і підвищує урожайність. Сушіння зерна, крім поліпшення якості продуктів його переробки (борошна), сприяє підвищенню продуктивності борошномельно-круп'яних і маслопереробних підприємств, збільшує вихід кінцевого продукту, зменшує знос технологічного обладнання і витрат енергії, знижує собівартість переробки. В зв'язку з цим, розробка технічних засобів і технологій, які інтенсифікують процеси сушіння зерна з урахуванням енерго- і ресурсозбереження, є актуальною і важливою науково-технічною проблемою. Досить актуальною видається використання в АПК термодинамічно ефективних процесів сушіння зерна. Вирішення цих завдань дозволить знизити енергоємність сільськогосподарської продукції та підвищити її конкурентно-спроможність на світовому ринку. Відомий спосіб сушіння зерна сільськогосподарських культур реалізовано в сушарках різних типів, зокрема конвеєрного шахтного і барабанного типів [А.П. Тарасенко. Современные машины для послеуборочной обработки зерна и семян. - М.: Колос, 2008. - 232 с.] Недоліком таких способів є нераціональне використання енергетичного потенціалу палива (ексергії палива) через те, що високотемпературні гази, які утворені від згоряння палива, не виконують спочатку корисної роботи, що з позиції технічної термодинаміки є недоліком, а технологія сушіння зерна є енергетично затратною. Відомо спосіб сушіння зерна в сушарках шахтного типу, який по технічній суті є найбільш близьким до способу, що заявляється, і тому вибрано нами за прототип. [Патент RU № 200596, опубл. 15.01.1994]. Згідно з цим способом відпрацьований сушильний агент, що виходить з шахти сушарки, поділяють на два потоки, один з яких, що надходить з верхньої частини шахти, що становить 65-70 % від повного потоку сушильного агента, використовують для попереднього підігріву зерна, а інший потік відпрацьованого сушильного агента, який надходить з нижньої частини шахти пропускають через фільтр, змішують із зовнішнім повітрям, підігрівають в теплообміннику теплогенератора і далі направляють в сушарки. Розділення відпрацьованого сушильного агента на два потоки підвищує теплову ефективність процесу сушіння зерна. Але така схема сушіння є енергетично затратною через те, що продукти згоряння палива спочатку також не виконують корисної роботи, має місце нераціональне використання енергії палива, втрати ексергії палива при його згоранні, в зв'язку з нерівноваговістю процесів горіння, а також мають місце втрати тепла відпрацьованих газів після сушіння зерна. В основу корисної моделі поставлена задача створити енергозберігаючий спосіб сушіння зерна, який придатний для різноманітних сушарок з використанням принципів когенерації і тригенерації, які передбачають максимальне використання енергії первинного палива, послідовне перетворення енергії палива в корисну роботу виробництва електроенергії, отримання тепла продуктів згоряння палива для сушіння зерна, максимальне використання теплоти відпрацьованого сушильного агента для виробництва або тепла, або холоду, що значно знижує енергетичні витрати на технологічний процес сушіння зерна, робить його енергозберігаючим і у певній мірі термодинамічно ефективним і дозволяє раціонально (з мінімальною втратою) використовувати енергетичний потенціал палива (ексергію палива). Поставлена задача вирішується тим, що в способі сушіння зерна, що включає продування зерна сушильним агентом, відвід відпрацьованого сушильного агента і повторне його використання, згідно з корисною моделлю як сушильний агент використовують продукти згоряння палива в газотурбінній установці по когенераційному принципу з виробленням тепла і додатково електроенергії, а після сушіння в сушарці сушильний агент по тригенераційному принципу використовують для виробництва холоду, який направляють для остаточного охолодження зерна або на технічні потреби, причому сушильний агент перед продуванням різних видів зерна в сушарці охолоджують до температури 100-180 °C, а тепло конденсації 1 UA 91111 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 водяної пари, яка міститься в продуктах згоряння палива після сушіння в сушарці, використовують в технологічних цілях або в теплопостачанні. В основі запропонованого способу сушіння зерна лежать енергозберігаючий когенераційний, а також тригенераційний принципи використання енергетичного потенціалу палива і продуктів його згоряння і відпрацьованих після сушіння зерна газів для послідовного виробництва електроенергії, теплоти для сушіння, а також для виробництва холоду. Введення автономної газотурбінної електростанції в технологічну лінію сушіння зерна дає можливість отримати додаткову електричну енергію, яка може бути використана для різноманітних цілей, в тому числі на продаж. Подальше використання теплоти відпрацьованих газів після газової турбіни із значним коефіцієнтом надлишку повітря (α  4,5) з температурою 400-450 °C як сушильного агента потребує зниження їх температури до 100-180 °C, залежно від виду зерна. Це раціонально можливо здійснити при використанні, наприклад водотрубчастого теплообмінника, в якому можна отримати без додаткових енерговитрат гарячу воду з використанням її у тепломережі або в технологічних процесах. Конденсація водяної пари в конденсаторі-теплообміннику, що міститься у відпрацьованих газах після сушіння зерна, дає додатковий енергозберігаючий ефект до 5 %, як свідчать розрахунки і експерименти. При цьому тепло конденсату і охолоджуючої води після конденсатора може бути використано, наприклад для технологічних цілей. Заявлений спосіб дозволяє після сушіння зерна додатково охолоджувати його в бромистолітієвій холодильній установці до температури вище нуля градусів за Цельсієм або підтримувати температуру зерна у певних межах на основі водоаміачної холодильної установки при температурі навколишнього повітря нижче нуля градусів за Цельсієм для збереження якості зерна. Заявлений спосіб сушіння зерна, що базується на когенераційному і тригенераційному принципах, є енергозберігаючим способом високого рівня і термодинамічно досконалий. При використанні в технології сушіння зерна мазуту як паливо для газотурбінної установки в заявленому способі пропонується його газифікація сучасними методами в окремому блоці газифікації мазуту (БГМ). Продукти газифікації мазуту у вигляді палива забезпечують екологічну чистоту технології сушіння зерна, завдяки відсутності шкідливих сполук у відпрацьованих газах після процесу сушіння, зокрема - оксидів азоту, сірки, вуглецю. Використання запропонованого способу з усіма приведеними суттєвими ознаками дає змогу здійснити термодинамічно ефективну технологію сушіння зерна, значно підвищити економічні та екологічні її показники, значно підвищити не менше як на 30 % ексергетичний (реальний) коефіцієнт корисної дії у порівнянні з ексергетичним коефіцієнтом корисної дії діючих технологій сушіння. На схемі представлена технологічний процес сушіння зерна. Технологічна лінія сушіння зерна містить типову газотурбінну електростанцію 1, виконану по авіаційній технології, автоматизовану, автономну що допускає не менше 100 пусків і зупинок за рік, наприклад виробництва ПАТ "Моторсіч", яка включає повітряний компресор 2, камеру згоряння палива 3 з мінімальними втратами ексергії палива, газову турбіну (ГТ) 4 і електрогенератор 5. Лінія сушіння зерна також містить зерносушильну камеру (ЗШК) 6, трубчастий теплообмінник 7, конденсатор - теплообмінник 8, бромистолітієву холодильну установку 9, водоаміачну холодильну установку 10 і блок завантаження зерна 11, блок газифікації мазуту (БГМ) 12 (при використанні мазуту як палива). Запропонований спосіб сушіння зерна здійснюється таким чином. Для запуску газотурбінної електростанції 1 природний газ (або продукти газифікації мазуту) направляються в камеру згоряння 3, куди також повітряним компресором 2 подається стиснуте атмосферне повітря. При згоранні палива отримують високотемпературні продукти згоряння і далі суміш продуктів згоряння палива і повітря з коефіцієнтом надлишку повітря (α  4,0) при температурі 850 °C як робоче тіло направляють в ГТ 4. В газотурбінній електростанції 1 виробляється електроенергія, а відпрацьовані гази після газової турбіни 4 при температурі 400450 °C використовують як сушильні агенти, які в водотрубчастому теплообміннику 7 попередньо охолоджуються залежно від типу зерна до температури 100-180 С і далі подаються у зерносушильну камеру 6 для сушіння зерна, а охолоджувальна вода після нагріву в теплообміннику 7 використовується в теплопостачанні і в технологічних цілях. Водяна пара, що міститься у відпрацьованих газах після процесу сушіння, конденсується у конденсаторітеплообміннику 8 при когенераційній схемі, а тепло конденсату і підігріта охолоджувальна вода 2 UA 91111 U 5 10 15 20 в конденсаторі-теплообміннику 8 використовується для теплопостачання або для технологічних цілей. Конденсація водяної пари продуктів згоряння підвищує до 5 % енергоефективність технології сушіння, як це має місце в різних теплотехнічних установках. Приведений вище спосіб сушіння зерна ґрунтується на когенераційному принципі. При реалізації тригенераційного принципу сушіння зерна відпрацьовані гази після зерносушильної камери 6 (схема), оминаючи конденсатор-теплообмінник 8, використовуються для виробництва холоду у бромистолітієвій холодильній машині 9 для одержання відповідної температури холодоагента, наприклад +7 - +8 °C при температурі відпрацьованих газів не менше 90 °C, або для виробництва холоду у водоаміачній холодильній машині 10 для одержання температур холодоагента нижче нуля градусів за Цельсієм при температурі відпрацьованих газів не нижче 100 °C. Таким чином, реалізація запропонованої інноваційної енергозберігаючої технології сушіння зерна на основі когенераційного і тригенераційного принципів використання ексергії палива (природного газу або газифікованого мазуту) дозволяє створити термодинамічно ефективну технологію сушіння зерна з ексергетичним (реальним) коефіцієнтом корисної дії (К.К.Д.) більше або рівним 53 %, що перевищує ексергетичний К.К.Д. діючих технологій сушіння не менше, ніж на 40 % з додатковим виробництвом електроенергії при когенераційній схемі сушіння і з додатковим виробництвом електроенергії і холоду при тригенераційній схемі сушіння та з додатковим виробництвом тепла в охолоджуючому теплообміннику при когенераційній і тригенераційній схемі сушіння і в конденсаторі-теплообміннику, а також в охолоджуючому теплообміннику тільки при когенераційній схемі сушіння. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб сушіння зерна, що включає продування зерна сушильним агентом, відвід відпрацьованого сушильного агенту і повторне його використання, який відрізняється тим, що як сушильний агент використовують продукти згоряння палива в газотурбінній установці по когенераційному принципу з виробленням тепла і додатково електроенергії, а після сушіння в сушарці сушильний агент по тригенераційному принципу використовують для виробництва холоду, який направляють для остаточного охолодження зерна або на технічні потреби, причому сушильний агент перед продуванням різних видів зерна в сушарці охолоджують до температури 100-180 °С, а тепло конденсації водяної пари, яка міститься в продуктах згоряння палива після сушіння в сушарці, використовують в технологічних цілях або в теплопостачанні. 3 UA 91111 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4