Спецможливості
Техніка та обладнання

Зерносховище-сушарка, що працює від вітрогенератора

07.08.2009
473
Зерносховище-сушарка, що працює від вітрогенератора фото, ілюстрація

Оснащення наших господарств технологічним обладнанням для забезпечення якісного післязбирального доведення до кондиції зерна є вкрай незадовільним. Понад 50% господарств не мають сучасного зерноочисного та сушильного обладнання, що призводить до значних втрат урожаю.

Одним із способів зменшення втрат і підвищення якості зерна є забезпечення кожного господарства сучасним енергоекономним зерносховищем-сушаркою.
Це дасть змогу зерновиробникам:

  • створити власну інфраструктуру якісного зберігання врожаю та економити при цьому 90-100% енергії на досушуванні та охолодженні зерна;
  • незалежно та впевнено розпоряджатися вирощеною продукцією;
  • зберігати врожай на власній фермі й не витрачати час та кошти на транспортування й простої в чергах на зернозбиральних пунктах;
  • не продавати зерно в період збирання, а притримати до часу, коли ціна на нього буде найприйнятніша.

Понад 80% енергоносіїв Україна імпортує. Ось чому дедалі актуальнішою проблемою є ефективне використання в технологічних процесах альтернативних джерел енергії. Оскільки одним із найенергоємніших

Рис.1. Загальний вигляд зерносховища-сушарки

процесів у зерновиробництві є досушування зерна, то розробка і впровадження енергоощадних технологій доведення його до кондиції є чи не найважливішим завданням сьогодення.
Розроблена конструкція зерносховища-сушарки належить до елеваторної техніки й може бути використана для сушіння та тривалого зберігання зернових культур. Недолік відомих зерносховищ і сушарок - потреба в підведенні до їхнього обладнання великої енергетичної потужності. Наприклад, у зерносховищах здійснюється одночасне вентилювання всієї закладеної зернової маси одним чи кількома потужними електровентиляторами чи компресорами. Це призводить до солідних витрат "традиційної" непоновлюваної енергії, вартість якої істотно підвищує собівартість зернової маси, яка закладена на досушування й дальше зберігання з періодичним вентилюванням для провітрювання та охолодження. Мета цієї технічної розробки - створення енергоекономної сушарки з удосконаленою, надійнішою, конструкцією зерносховища, яка може працювати від вітрогенератора і мати підвищену місткість та відносно компактну й недорогу споруду. Її конструкція може ефективно поєднувати функцію сушіння та зберігання зерна завдяки тривалому вентилюванню великої кількості зернової маси електровентилятором відносно незначної потужності, що дасть змогу використати нетрадиційну поновлювану енергію, яку вироблятиме малопотужний і недорогий вітрогенератор.
На рис. 1 наведено загальний вигляд зерносховища-сушарки, на рис. 2 - вигляд згори зерносховища-сушарки, на рис. 3 показано пристрій, з допомогою якого приєднують вентилятор до вентильованих отворів зерносховища-сушарки. Зерносховище-сушарка (див. рис. 1, 2) має силос, який складається: з бічних (1), передньої (2) і задньої (3) стінок та даху (4); а також вивантажувальної системи з конвеєром (5) і системи вентилювання, в якій вмонтовано вентилятор (6) і горизонтальні напірні канали (7), утворені лопатями; з розміщених один над одним відкритих знизу коробів (8), що оснащені торцевими отворами (9) на передній стінці силосу в одному ряду і на рівних відстанях за висотою "h" відносно один одного. Короби (8) прикріплені до центральної суцільної стінки (10), яка розділяє силос зерносховища-сушарки в поздовжньому напрямку на дві місткості. Також слід зазначити, що короби (8) знизу відкриті лише для проникнення повітря, але захищені від потрапляння зерна перфорованими металевими поверхнями. Стінка силосу, на якій розміщено торцеві отвори, має вертикальні напрямні (11), на яких встановлено рухому рамку (12), до якої приєднано вентилятор. Вентилятор із рухомою рамкою може переміщуватися стінкою і почергово герметично приєднуватися до того чи іншого торцевого отвору (9) напірних горизонтальних каналів відповідно до програми вентилювання. Торцеві отвори оснащено заслінками (13) (див. рис. 2, 3) дросельного типу: коли вентилятори вимкнено, вони завжди відчинені.
Дах силосу оснащено кількома завантажувальними люками (14), що забезпечує рівномірне розподілення зернової насипної маси за довжиною силосу. Крім того, зерносховище-сушарку оснащено вітрогенератором (15), який через блок безперебійного живлення (на рис. не вказано) постачає енергію до вентилятора, а передня й задня стінки силосу зерносховища-сушарки оснащені повітровідвідними отворами (16) (див. рис. 1) із клапанами. Вентилятор має також виконавчий механізм (17) (електромагніт), яким кінематично зв'язаний із циліндричним рухомим соплом (18), оснащеним ущільнювальним еластичним елементом, які змонтовано на кінці повітронапірного патрубка вентилятора. Зазначимо, що силос зроблено із стінок 1,2,3 і 10, які виготовлено із сталевого тонколистового оцинкованого профілю (товщина листа -  0,55-0,8 мм), причому лист оснащено гофрами спеціальної форми, що знижує в 6-9 разів горизонтальні розпірні зусилля від насипної зернової маси (див. патент України № 43124, F16S1/00; F16S3/00; B21D5/06). Це забезпечує високу жорсткість пласких стінок під час взаємодії з насипною масою та дає можливість зменшити металомісткість і, відповідно, вартість спорудження зерносховища-сушарки.
Зерносховище-сушарка працює так: зернова маса подається до силосу норією чи іншим конвеєром через завантажувальні люки (14). Досушування,

Рис. 2. Вигляд згори зерносховища-сушарки

охолодження чи провітрювання завантаженої зернової маси виконують так: механізм переміщення вентилятора (ланцюгова передача з автономним приводом, на рис. не вказані) переміщує по напрямних (11) рухому рамку (12) із вентилятором (6) до того чи іншого торцевого отвору (9) напірних горизонтальних каналів відповідно до програми вентилювання (через процесор), яка враховує температуру повітря навколишнього середовища, а також вологість і температуру зерна (датчиками вологості та температури оснащено вентильовані ділянки силосу зерносховища-сушарки). В програмі закладено інформацію, через який напірний горизонтальний канал потрібно вентилювати зернову масу, а також в якому порядку й скільки часу слід вентилювати. Перед переміщенням вентилятора виконавчий механізм (17) підтягує рухоме циліндричне сопло (18) до нагнітального патрубка вентилятора й тим самим роз'єднує його з торцевим отвором (9) раніше провентильованого напірного горизонтального каналу. Після чергового переміщення вентилятор з рамкою зупиняється в такому положенні, коли його рухоме сопло (18) розміститься співвісно з торцевим отвором того напірного каналу, який, згідно з показниками температури та вологості, вибрала програма керування й, відповідно, який потрібно вентилювати першим. Потім виконавчий механізм (17) переміщує рухоме сопло (18) в отвір (9) і герметизує з'єднання завдяки стисненню ущільнювального еластичного елемента (поліуретанової манжети). Точність траєкторії переміщення вентилятора з рамкою забезпечують вертикальні напрямні (1). Вентилятор, який нагнітає повітря, спрямовують через горизонтальний напірний канал у розміщену біля нього зернову масу, одночасно в торцевому отворі цього каналу відчиняється дросельна заслінка (13) (див. рис. 2, 3).
Повітря пронизує зерновий шар і виходить із вентильованого силосу через повітровідвідні отвори (16). Потім в автоматичному режимі знову вентилюються раніше провентильовані ділянки силосу із зерновою масою, і цей процес реалізується в тривалому режимі (наприклад, кілька тижнів), при цьому витрачається недорога нетрадиційна поновлювана енергія вітру, яку генерує відносно малопотужний і недорогий вітрогенератор.
Зернову масу із силосу зерносховища-сушарки вивантажують конвеєром (5), перед цим відкривають розміщені над ним заслінки шиберного типу.
Сучасні науково-практичні дані щодо енергоощадого досушування активним вентилюванням свідчать, що для досягнення ефективності процесу досушування достатньо забезпечити перевищення температури повітря, що нагнітається, відносно зернової маси лише на 7°С. Такої кількості тепла достатньо і за навколишнього повітря влітку, і на початку осені. У разі потреби прискорити досушування нетрадиційною дешевою енергією вентилятор слід оснастити теплогенератором (нагрівачем повітря). Для цього монтаж даного зерносховища-сушарки слід виконати так, щоб поздовжня частина його даху була зорієнтована на сонячний бік, і на даху слід розмістити системи фотоелектричних сонячних батарей. Тоді буде збільшено виробництво нетрадиційної поновлюваної енергії (сумарної від вітрогенератора і сонячних батарей), частину якої через наявний блок безперебійного живлення можна буде спрямовувати до теплогенератора для підігрівання повітря.
Практика свідчить, що зерно із вмістом вологи 20% слід вентилювати потоком зовнішнього повітря 0,05 м3/с, при цьому вміст вологи за добу знизиться приблизно на 0,55%. Рекомендована товщина вентильованого шару для пшениці чи ячменю за початкового 20%-го вмісту вологи має становити 2,5-3 м. У розробленому зерносховищі-сушарці для прикладу конструктивно зробимо ширину передньої (2) і задньої (3) стінок по 7 м. Тоді ширина одного вентильованого зернового шару становитиме 3 м (див. рис. 1, 2). Довжину силосу конструктивно візьмемо рівною 14 м, а висоту вентильованого шару: h = 0,84 м. Тоді об'єм зернової маси, яка розміститься в одному вентильованому шарі (вище за взяті розміри), становитиме: Q1 = 3 м х 14 м х 0,84 м = 35,28 м3 і за щільності зернової маси в 780 кг/м3 маса зерна в одному вентильованому шарі становитиме 27,51 т. Візьмемо конструктивно сумарну висоту засипання зернової маси в зерносховище-сушарку, що дорівнює десяти вентильованим шарам: H = 10h = 8,4 м. Тоді загальна кількість вентильованих шарів у лівій і правій частині зерносховища-сушарки становитиме 20 шт., а загальний корисний об'єм силосу зерносховища-сушарки становитиме: Q = 35,28 м3 х 20 шт. = 705 м3, а загальна маса закладеного на доведення до кондиції

Рис. 3. Пристрій, з допомогою якого приєднують вентилятор до вентильованих отворів зерносховища-сушарки

зерна, відповідно, становитиме: 27,51 т х 20 шт. = 550 т. Для забезпечення оптимального вентилювання окремого зернового шару, в якому міститься 27,51 т зернової маси за рекомендованої витрати повітря 0,05 м3/с на 1 т потрібно, щоб продуктивність електровентилятора становила: Qев = (27,51 т х 0,05 м3/ с) х 3600 с = 4951 м3 на годину. При цьому оптимальний тиск повітря в горизонтальних напірних каналах зерносховища має становити 100-110 мм водяного стовпчика. Такі параметри вентилювання може забезпечити вентилятор осьового типу середнього тиску з потужністю електродвигуна 4-5 кВт. Тому для доведення до кондиції (досушування, охолодження й провітрювання) закладеної на зберігання 705 м3 (550 т) зернової маси з використанням недорогої нетрадиційної поновлюваної енергії вітру, достатньо використати вітрогенератор із номінальною потужністю 4-5 кВт. (За безвітряної погоди використовують енергію від акумуляторів, якими комплектують вітрогенератор).
Отже, в розробленому зерносховищі-сушарці забезпечується процес порційного вентилювання з послідовним пропусканням повітря крізь неоднаково розміщені за висотою силосу шари зернової маси та багаторазовим поверненням (через заданий програмою час) до раніше провентильованих шарів зерна. Такий режим роботи унеможливлює перегрівання зернової маси, яка після збирання на полі та завантаження матиме підвищену вологість. Для досушування з 20 до 14%-ої вологості закладеного на доведення до кондиції зерна в кількості 705 м3 (550 т) треба випарити близько 32,6 т вологи. За виконання цього процесу традиційною технологією (залежно від коефіцієнта корисної дії зерносушарки) знадобиться 5000-7000 кг дизельного пального, яке може бути зекономленим під час використання створеної конструкції зерносховища-сушарки, яка працює на нетрадиційній поновлюваній енергії вітру.
Якщо поетапно збирають зернові культури, які одночасно не достигають, то за послідовного завантаження ними двох зерносховищ-сушарок достатньо одного вентилятора, який зможе їх почергово забезпечувати потрібною електроенергією.
Процес випаровування вологи в зерносховищі-сушарці такого типу, на відміну від дії на зерно високотемпературних сушарок, відбувається в м'якому режимі, який унеможливлює утворення на зерні тріщин і дає можливість використовувати її для досушування і зберігання насіннєвого матеріалу.
Отже, в разі застосування створеного зерносховища-сушарки забезпечується щорічна економія на енергоносіях (дизельне пальне, газ, мазут тощо) та економляться кошти, які були б витрачені на придбання зерносушарки. Поліпшується також маневровість виробництва, що робить його менш залежним від заготівельних організацій, а ще - підвищується рентабельність виробництва зерна на 10-12%. Крім того, варто зазначити, що зерносховище-сушарка реалізує екологічно чисту технологію сушіння, яка не забруднює навколишнє середовище токсичними газами, що виділяються під час спалювання традиційних енергоносіїв.
Зерносховища-сушарки такого типу можуть бути об'ємом від 50 до 2000 м кубічних.Оснащення наших господарств технологічним обладнанням для забезпечення якісного післязбирального доведення до кондиції зерна є вкрай незадовільним. Понад 50% господарств не мають сучасного зерноочисного та сушильного обладнання, що призводить до значних втрат урожаю.

А. Охріменко,
кандидат технічних наук

Інтерв'ю
Геннадій Юдін, віце-президент ВГО "Українська горіхова Асоціація"
Горіхівництво за останній час уже встигло стати однією із найбільш скандальних галузей аграрного виробництва. Після всім відомого  розголосу  із «горіховою мафією» цікавість до саджанців та
ВВП Угорщини в 2016 році зросло на 3,5-5% і вона потрапила в число 7 країн ЄС, чий дефіцит бюджету склав менше 3%. «Україна - одна з найбільших наших сусідніх держав. У 2016 році двосторонні україно

1
0