Спецвозможности
Техника и оборудование

Теплогенератор для сушки зерна на любые случаи жизни

26.09.2017
4479
Теплогенератор для сушки зерна на любые случаи жизни фото, иллюстрация

Сушка зерна после его уборки остается неизменной технологической операцией при работе с зерном для обеспечения успешного дальнейшего его хранения.
 

Рынок предлагает широкую гамму машин и технологического оборудования для этой операции. Самыми востребованными среди них являются машины для получения тепла — теплогенераторы для сушки зерна, которые позволяют получить тепло от сжигания нетрадиционных источников — биотоплива. Сюда можно отнести побочную продукцию лесной отрасли, которую получают при промышленной разработке лесополос, при санитарных рубках, при использовании по назначению, побочной продукции деревопереработки. Выгодно это всем, ведь лесоводы имеют чистую от веток лесную площадь после разработки лесосеки. А сколько отходов сельхозпроизводства остаются без внимания — шелуха подсолнечника, солома и т.д.?

В течение последних двух лет на международных выставках «Интер-Агро» (Киев) и «Агро» (Экспоцентр Украины, Киев) внимание потенциальных потребителей этой важной продукции было приковано к теплогенераторам типа ТОБ, которые разработало и производит Винницкое частное производственно коммерческое малое предприятие «ЛОТИРОН» (ВПВКМП «ЛОТИРОН»). Такие теплогенераторы для сушки зерна работают на биотопливе.

Теплогенераторы для сушки зерна​ ТОБ-0,75 и ТОБ-1,5 имеют широкий спектр назначения:

  • воздушное отопление и обогрев промышленных и бытовых помещений;
    сушка зерна или семян в зерновых и овощных сушилках;
    сушка лекарственных трав;
    сушка дров, разрезных и других пиломатериалов при применении в составе сушильных камер.

Технологический принцип работы теплогенератора для сушки зерна базируется на сжигании биотоплива органического происхождения, полученного в сельскохозяйственном производстве и лесном хозяйстве; нагревании полученным теплом в управляемом температурном режиме с установленной производительностью воздуха до необходимой температуры и подачи его в зерновые сушилки для сушки продовольственного или фуражного зерна, семян овощных бобовых и масличных культур, зерна кукурузы и других сельхозкультур.

Особенности конструкции теплогенераторов для сушки зерна 

В базовую комплектацию теплогенератора для сушки зерна в зерновых и овощных сушилках и работы в режиме воздушного обогрева помещений входят: топка с вертикально встроенным теплообменником, соединительный газоход, бункер-питатель загрузки топлива (стружка древесины, пеллеты или иная биомасса), вентилятор основной (дымосос), вентилятор подачи теплового агента, труба дымовая, шкаф управления с системой автоматического регулирования температуры.

Топка расположена в нижней части теплогенератора. Загрузка топлива в нее, в случае применения мелкофракционных дров, может осуществляться непосредственно через дверцу, размещенные на корпусе в нижней части. Система загрузки мелкофракционного топлива (стружка или мелкофракционные дрова, пеллеты из лузги и соломы и других материалов) — принудительная, осуществляется из бункера-питателя (табл. 1) с помощью шнека. То есть, мелкие фракции загружаются централизованно и механизировано, в автоматическом режиме. Причем загрузка такого топлива внутри теплогенератора топки продолжается в режиме падения с высоты около 1 м. Учитывая такой режим подачи топливо имеет более благоприятные условия для возгорания еще в процессе движения к днищу топки, размещенные на колосниковом днище в топке после падения и самого главного процесса —горения. Во время сушки зерна в сушилке, то есть при длительной сушке, теплогенератор должен работать в течение 24 ч/сутки, без прерывания процесса сжигания топлива. Кроме того, при сжигании дров твердолиственных пород деревьев — дуба, граба, ясеня, температура может достигать 170 °С.

То есть, материал топки должен выдерживать долгосрочные высокие температуры. Несмотря на это, внутренний периметр топки выложенный футеровочным материалом — термостойкой кирпичом. Конечно, количество создаваемого топлива в топке зависит от многих факторов: количества загруженного топлива, интенсивности его подачи в топку и наличия свежего воздуха, необходимого для качественного процесса горения и выделения при этом тепла. Привод шнека осуществляется от электродвигателя. Для получения нужного режима подачи топлива в топку, то есть необходимой частоты вращения загрузочного шнека, в системе его повода использовали частотный преобразователь силы тока, с помощью резисторов. Изменение подачи количества топлива (и температуры энергоносителя) регулируется заслонками и резистором. То есть он в такой электрической цепи позволяет изменять частоту тока, а вместе с тем — и частоту вращения шнека. С этой целью в системе привода использованы также низкооборотные редукторы.

Система подачи атмосферного воздуха в камеру сгорания топки — принудительная, с помощью вентилятора, который имеет электродвигатель привода. Она предназначена для подачи воздуха в топку, что способствует оптимизации процесса горения в топке. Расположенный внизу основы теплогенератора для сушки зерна и содержит центробежный вентилятор с электроприводом и воздуховодом, через который осуществляется подача воздуха в топку к среде горения снизу, с поддона, через колосниковое днище.

Теп­ло­обменник — «Сердце и душа» теплогенератора для сушки зерна, размещенного в вертикальном цилиндре. Материал внешнего корпуса-цилиндра — термостойкая нержавеющая горячекатаная сталь переходного класса (450). В нем размещены вертикальные трубы, которые, собственно, и предназначены для теплообмена. Для получения проектной производительности относительно получаемого тепла теплогенераторы различаются по техническим параметрам (табл. 2). В верхней части кожуха теплообменника расположен температурный датчик нагреваемого воздуха в теплогенераторе.

Система подачи нагретого воздуха к месту использования предназначена для подачи теплового агента от теплообменника к агенту сушки (воздух в помещении или зерносушилке). Имеет главный центробежный вентилятор с приводом от электродвигателя и газопровод — трубы большого диаметра, которыми тепловой агент подается к объекту сушки. В зависимости от расстояния до объекта сушки в системе газопровода, для обеспечения необходимого напора нагретого воздуха можно использовать один или несколько вентиляторов с приводом от электродвигателей.

Электрооборудование теплогенераторов для сушки зерна в зависимости от расстояния до объекта сушки содержит один или несколько электродвигателей для подачи биотоплива из бункера-питателя в топку, для поддува свежего атмосферного воздуха в топку сжигания биотоплива, для подачи теплового агента в систему потребления. Также сюда входят шкаф управления, соединительные проводники, датчики.

Ра­бота теп­ло­ге­не­ра­то­ра для сушки зерна 

Разжигание осуществляют путем поджога биотоплива в топке непосредственно в ручном режиме. Затем включают вентилятор поддува воздуха и подачи биотоплива из бункера-питателя. Подача топлива в топку, то есть производительность шнека питателя, регулируют путем изменения частоты вращения приводного двигателя, возможно за счет изменения силы тока, величина которого изменяется с помощью резисторов. Представление необходимого количества воздуха в топку регулируют с помощью заслонок. После выхода топки на стабильный режим горения выставляют температуру на выходе из агрегата. Затем теплогенератор переводят в автоматический режим.

Остановка теплогенератора. Изменяют режим подачи топлива с автоматического на ручной и отключают подачу топлива. И только после охлаждения теплогенератора выключают вентиляторы.

По назначению возможна работа каждого теплогенератора, согласно следующим технологическим схемам:

  1. Работа в составе зерновых сушилок или зерновых сушильных комплексов.
  2. Работа в составе сушильных камер (для изделий).
  3. Работа в составе сушильных камер по сушке лекарственных трав.
  4. Работа по обогреву (отопление) промышленных и бытовых помещений.

Эк­сплу­а­тационные ис­пытания

Эксплуатационные испытания и всестороннюю оценку эффективности использования теплогенераторов провели в ООО «Володарка-Комбикорм» (Киевская область, пгт Володарка), который его приобрело и эффективно использует. Теплогенератор ТОБ-0,75 работал в режиме отопления технического помещения в холодных температурных условиях года — февраль-2016. Установили его непосредственно в помещении. В качестве топлива использовали мелкофракционную, измельченную с помощью специальной дробильной машины треску, щепку твердых пород деревьев — дуба, ясеня, граба, береста, полученные измельчения непроизводительных отходов древесины при промышленной разработке лесосеки в Володарском лесничестве Белоцерковского ЛВЗ, расположенного рядом с хозяйством.

Теплогенератор ТОБ-1,5 использовали во время сушки семян. Всем известно, как такие специфически мелкие семена тяжело адаптируется к конструкции и режима сушки в традиционных зерновых сушилках. Поэтому для его сушки с использованием ТОБ-1,5 выбрали напольную технологию сушки в отдельном помещении с решетчатым полом, который не пропускает через технологические щели семена, но достаточно хорошо пропускает направленный мощный поток теплоагента — горячий воздух. Несмотря на определенную удаленность и разграничение топочного блока на базе двух теплогенераторов ТОБ-1,5 и помещение склада, где проводили сушку зерна, построили газопровод, имеющий трубу большого диаметра и вентиляторы с приводными электродвигателями. Для уменьшения тепловых потерь использовали предусмотренную комплектацию теплогенераторов, специальную термоизоляцию как теплогенераторов, так и газопровода базальтовой ватой, покрытую фольгой. В качестве топлива для сушки семян применили собранную после зерноуборочного комбайна после обмолота сухую и одновременно очень измельченную массу стеблей рапса.

Условия и режимы функционирования теплогенераторов ТОБ-0,75 и ТОБ-1,5 по обогреву помещения и сушке рапса приведены в таблице 3. Самое главное, что положительно характеризует качество и принцип работы таких теплогенераторов: воздух, подаваемый в помещение, и высушенные семена не имеют запаха дыма. Это создает и гарантирует идеальные условия для активной сушки при низкой температуре сушильного воздуха лекарственного сырья — трав и цветов.

Результаты испытаний свидетельствуют, что теплогенераторы типа ТОБ обеспечивающие отопление помещения и работу в низкотемпературном тепловом режиме. Они обеспечивают подачу теплого воздуха на уровне 25...27 °С, что соответствует санитарным нормам и требованиям. Во время сушки семян, которая является чувствительной к превышению максимального температурного порога, теплогенератор ТОБ-1,5 при сжигании мелкофракционный соломы рапса обеспечил установленную температуру нагрева воздуха на уровне 63...69 °С, что соответствует требованиям сушки семян масличных культур. Обогрев помещения площадью 900 м2 (ТОБ-0,75) с теплопроизводительностью 750 кВт/ч и сушки зерна рапса (ТОБ-1,5) с теплопроизводительностью 1500 кВт/ч проводили в постоянном режиме (24 часа/сутки) при автоматической и топливе. Теплогенераторы обеспечивают стабильность процесса подачи и сжигания биотоплива с необходимой интенсивностью теплообразования и обеспечением необходимого установленного температурного режима для процесса обогрева и сушки. Управление теплогенераторами не сложное и осуществляется одним оператором.

Энергетическая оценка экономичности теплогенераторов ТОБ-0,75 и ТОБ-1,5 при сжигании в них биотоплива свидетельствует, что они, согласно режиму работы и применяемому биотопливом, обеспечивают теплопроизводительность на уровне 750 и 1500 кВт/ч (табл. 4). Средние расходы биотоплива при этом соответственно составляют 163 и 340 кг/ч сменной работы.

Эко­номическое оценивание теп­ло­ге­не­ра­торов

Экономическое оценивание теплогенераторов ТОБ проведено по результатам их эксплуатационно-технологической оценки. Цен на биотопливо (стоит сказать — самого дешевого среди существующих и доступных: щепы — 0,4 грн/кг и соломы рапса — 0,2 грн/кг и удельных затратах электроэнергии (при таком энергообеспечении теплогенераторов ТОБ-0,75 и ТОБ 1,5) составляют 16,87 кВт/Гкал и 39,07 кВт/Гкал соответственно. Прямые эксплуатационные расходы также незначительны: теплогенератор ТОБ-0,75 — 80,31 грн/Гкал, ТОБ-1,5 — 121,37 грн/Гкал. Затраты средств на применяемое биотопливо по исследуемому и оцениваемому режимам теплообразования составляют: ТОБ-0,75 — 101,20 грн/Гкал, ТОБ-1,5 — 52,80 грн/Гкал. Затраты труда при эксплуатации теплогенератора ТОБ-0,75 в режиме отопления помещения с использованием щепы составляют 1, 54 чел.-ч/Гкал, прямые эксплуатационные расходы — 80,31 грн/Гкал (при условии годовой загрузки 2160 год).

Во время эксплуатации теплогенератора ТОБ-1,5 в режиме сушки семян рапса и затраты труда на получение 1 Гкал тепла составляют 0,77 чел.-ч/Гкал, прямые эксплуатационные расходы — 121,37 грн/Гкал, при годовой загрузке 2160 год (теплогенератор работал круглосуточно в течение 90 дней на рапсовой соломе — одном из самых дешевых и доступных источников тепловой энергии). С учетом затрат на топливный материал эксплуатационные расходы составили: ТОБ-0,75 — 181,51 грн/Гкал, ТОБ-1,5 — 174,17 грн/Гкал.

Оценка конструкции теплогенераторов по результатам их испытаний:

  1. Они имеют простую, оригинальную и в то же время теплоэффективную (с высоким КПД) конструкцию теплообменника.
    Конструкция, технические параметры и режим работы топки позволяют сжигать в ней как мелко- (пеллеты, измельченная солома), так и крупнофракционное топливо — дрова.
  2. Техническая система на базе бункера-питателя и примененного режима изменения и установления объема и биотоплива в топку позволяют в автоматическом режиме устанавливать и надежно поддерживать установленный необходимый (!!!) температурный режим сушки. Это позволяет использовать его в широком диапазоне температур: от 20 °С (при сушке лекарственных трав) до 120 ° С — при сушке зерна кукурузы с влажностью до 35%.
  3. Оригинальная конструкция теплообменника позволяет максимально, с КПД близким к 90%, использовать тепло биотоплива для нагрева теплового агента (воздуха).

М. Зань­ко, заведующий ла­бо­ра­тории на­учных исследований и ис­пытаний ма­шин 
для сбо­ра и пер­вич­ной пе­ре­работ­ки уро­жая, канд. техн. на­ук, ст. на­уч. сотрудник,
УкрНДИПВТ им. Л. По­горело­го

Интервью
Совсем недавно у Украинской зерновой ассоциации появился новый руководитель - Николай Горбачов. Мы поговорили с ним о проблемах, которые волнуют УЗА, прогнозах на нынешний сезон и личном видении
Ореховодства остается едва ли не самым прибыльным направлением садоводства
Интерес к ореховодству как к прибыльному бизнесу растет. Об особенностях этого сегмента рассказывает директор Института орехоплодных культур Виталий Радько.  

1
0