Сушіння в ритмі самби: бразильський досвід сушіння зерна

Мінімальний урожай, який нині збирають у країні, — це 150 млн т зернових у рік. Більшу частину цього зерна сушать на обладнанні, яке продукує лідер із виробництва зерносушарок у Бразилії — компанія Kepler Weber, головним акціонером якої є держава. Найбільше дивує те, що в Бразилії практично всі зерносушарки працюють на дровах і без вбудованого теплообмінника. Так склалося, що в країні практично немає природного газу та нафти, і тому евкаліпт, який тут досить поширений, став головним енергоносієм під час сушіння зерна. 

Зерносушарки на дровах постійно вдосконалювали, підвищували їхню потужність, проте, на наш погляд, це не позбавило їх привабливої простоти в конструкції та експлуатації. Оцінити їхні переваги та надійність по-­справжньому можна лише після кількох років експлуатації обладнання. Сушіння зерна в Бразилії справді поставлено на індустріальну основу. Максимальна теплова потужність бразильських зерносушарок досягає 12 МВт, сою іноді сушать із продуктивністю до 200 т/год (за зниження вологості на 5%), а рис — до 400 т/год.

Як бачимо, теплогенератор не має теплообмінника повітря, але, разом із тим, зерно під час сушіння не вбирає характерного запаху продуктів згоряння. Це тому, що конструкція зерносушарки передбачає подавання в зону сушіння лише 20% повітря із теплогенератора, нагрітого до температури близько 100°С. Подається ще 40% підігрітого повітря із зони охолодження зерна в нижній частині сушарки у режимі рециркуляції та 40% навколишнього повітря. Існує обмежена можливість регулювання припливу навколишнього повітря, а отже, — і температури повітря у зоні сушіння. В основному, температурне регулювання здійснюють, як правило, керуванням кількістю дров (інакше за значного перекриття подавання навколишнього повітря збільшується ризик потрапляння іскор у зерно).

На рис. 1 схематично представлено модель теплогенератора, який найчастіше застосовують у зерносушарках.

Теплогенератор складається із:

1 – дверей для завантаження дров;

2 – системи подавання повітря;

3 – камери згоряння – перша секція;

4 – решітки, на якій горить паливо;

5 – камери згоряння – друга секція;

6 –  камери допалювання вторинних газів – третя секція;

7 –  вихрової камери для відокремлення іскор та твердих домішок;

8 – каналу виходу гарячого повітря;

9 – каналів для видалення попелу;

10 – димоходу.

Якщо заглянути до «Сельско­хо­зяйст­венной энциклопедии», виданої у 1955 р., то там можна побачити зерносушарки, що працюють на вугіллі або на дровах, які мають практично таку саму конструкцію теплогенератора, як сучасна бразильська. 

Очевидно, дешеве рідке пальне, а пізніше газ витіснили із нашого ринку сушарки на біопаливі. Навіть конструкція сушильної шахти була не з дашковими елементами, як більшість сучасних шахтних сушарок із газовими пальниками (рис. 2), а з елементами жалюзійного типу (рис. 3). У шахтах із жалюзійними елементами зерно рухається кожним окремим жалюзійним стовпом згори вниз прямолінійно, а в шахті із дашками — зигзагоподібно. За другого варіанта зерно заповнює практично весь об’єм шахти, а в шахті першого типу сушарок зерна буде десь на 40% менше, а питомі витрати енергії на сушіння збільшаться приблизно на 20%. Втім, шахта із жалюзійними елементами має свій значний плюс — вона пожежобезпечніша, тому що в ній краще зачищається саме зерно і немає значного накопичення легкозаймистих соломистих відходів та інших домішок, що можуть призвести до пожежі. 

Очевидно, ця перевага й обумовила широке використання такого типу шахт у Бразилії. За використання дешевого енергоносія, а саме дров, питання їхньої економії вже не настільки критичне. Крім того, навіть найпростіші сушарки такого типу (рис. 4) мають можливість рециркуляції повітря із зони охолодження зерна, а тому під час сушіння кукурудзи чи сої за температури теплоносія 100оС і вище є реальна перспектива по­­­вернути ці 10–15% енергії.

Чи буде економічно вигідно сушити зерно в Україні дровами?

 Найпростіші підрахунки відразу давали ствердну відповідь і в перспективі обіцяли мінімум потрійний ефект порівняно з природним газом, а тому нас більше хвилювало інше питання: як витримуватимуть нашу зиму неутеплені шахти із жалюзійними елементами? Тому спочатку було поставлено три менш потужні зразки і проведено їхнє дослідження в умовах експлуатації. Хоча 2,7 тис. кВт у найбільшої сушарки — це вже не надто низький показник. У нас на той час уже був значний досвід роботи із традиційними на нашому ринку зерносушарками, та «гості з Бразилії» додали багато питань, які потребували свого вирішення. 

Загалом результати першого року їхньої експлуатації були досить непогані, попри нову для нас технологію, не заготовлені вчасно дрова та морози до -15°С. Як не дивно, але регламентована виробником паспортна продуктивність підтверджувалась, і після вивчення техніки нашими спеціалістами під опікою бразильських колег особливих проблем, які могли б зупинити вітчизняного сільгоспвиробника, вже не було. 

У 2013 р. кількість бразильських сушарок в Україні значно збільши­­лась, з’явилась перша — потужністю 4,66 тис. кВт, а у 2014 р. запрацювала сушарка із теплогенератором на 6,36 тис. кВт. 

У разі встановлення буферної ємності для охолодження зерна після сушіння є можливість перевести об­­ладнання на режим роботи без охолодження зерна, що сприяє підвищенню потужності зерносушарки. Таку операцію проводять за кілька секунд з допомогою одного важеля, після цього можна добавити дров та підвищити продуктивність сушіння ще на 10–15%.

Чи можна застосувати досвід Бразилії в умовах України? 

Теплотворність одиниці найпоширеніших видів палива та їхня ціна 

— Дизельне паливо — 10 700 ккал/кг (16 грн)

— Природний газ — 9500 ккал/м3 (6 грн)

— Сухі дрова — 3300, ринкові дрова (вологіші) — 2500 ккал/кг (0,30 грн)

Для заміни 1 кг дизельного палива необхідно 4,28 кг дров (у грошовому виразі — це 16 грн проти 1,24). Щоб замінити 1 м3 природного газу, необхідно 3,8 кг дров (у грошовому виразі — 6 грн проти 1,14). Інформація для роздумів, як писав класик.

У побуті складно відмовитися від значних зручностей, які прийшли разом із природним газом, але в сільському господарстві — чому б і ні, не кажучи вже про господарства, де немає газу. Вражає також комп’ютерна таб­лиця з вибору потрібної потужності зерносушарки та режиму сушіння, яка замінює собою всі наявні у нас інструкції з експлуатації обладнання. Цей інструмент незамінний для керівника та оператора зерносушарки.

Спеціаліст вносить у таблицю такі значення:

— тип сушарки;

— тип культури;

— початкова вологість зерна;

— кінцева вологість зерна;

—  температура зовнішнього повітря і його вологість;

—  тип і вартість теплоносія, вартість електроенергії;

— температура сушіння.

На основі введених даних програма визначає продуктивність роботи сушарки, питому витрату електро-енергії і палива у числовому і грошовому виразах. 

Програма попереджає оператора про некоректні параметри режиму сушіння для цієї культури. 
Може також сигналізувати про те, що вологість повітря, яке подається у зону охолодження сушарки, перевищує поріг рівноважної вологості, тобто коли на виході із сушарки зерно знову починає зволожуватися під час його охолодження. У такому разі оператор може спрямувати невелику кількість підігрітого повітря від теплогенератора у зону охолодження зерна.

В. Пурик, директор ТОВ «АВС трейд»

Інформація для цитувания

Сушіння в ритмі самби: бразильський досвід сушіння зерна/ В. Пурик // Спецвипуск ж. Пропозиція. Сучасні техніка та технології зберігання зерна / — 2015. — С. 30-32