Способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна при его сушке и хранении
Владельцы патента RU 2303213:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (RU)
Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процессов сушки и хранения зерновых культур, в частности зерна пшеницы, семян подсолнечника, пивоваренного солода. В способе стабилизации термовлажностных характеристик зерна при его сушке и хранении новым является то, что после сушки и охлаждения зерна свежим воздухом осуществляют его продолжительное хранение в силосах; отработанный сушильный агент после предварительного подогрева влажного зерна подвергают очистке от легких примесей в циклоне, а после осушения и охлаждения в рабочей секции испарителя теплонасосной установки сушильный агент разделяют на два потока, один из которых подают на активное вентилирование зерна в силосы, а другой - на сушку зерна, с подпиткой каждого потока свежим воздухом, причем перед подачей смеси сушильного агента со свежим воздухом на сушку ее подогревают в одной из секций двухсекционного конденсатора теплонасосной установки, а затем в калорифере; отработанный воздух после охлаждения зерна подают в другую секцию двухсекционного конденсатора теплонасосной установки и далее направляют на размораживание резервной секции испарителя, работающей в режиме регенерации; дополнительно измеряют расход, температуру и влагосодержание смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха как перед сушкой, так и перед активным вентилированием зерна, температуру зерна в различных сечениях по высоте силоса и при отклонении температуры зерна в любой из точек измерения зерновой массы в силосах от заданного значения в сторону увеличения, устанавливают соотношение расходов осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха по температуре и влагосодержанию смеси, подаваемой на активное вентилирование зерна воздействием на расход свежего воздуха в линии подпитки, а расход смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха, подаваемой на сушку, устанавливают воздействием на расход свежего воздуха, подаваемого в контур рециркуляции сушильного агента перед конденсатором теплонасосной установки. Изобретение должно обеспечить стабилизацию термовлажностных характеристик зерна при сушке и хранении, снижение удельных энергозатрат, повышение качества зерна при сушке и сохранение его качества при длительном хранении в силосе за счет предупреждения самосогревания зерна и организации его своевременного активного вентилирования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процессов сушки и хранения зерновых культур, в частности зерна пшеницы, семян подсолнечника, пивоваренного солода.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ управления процессом сушки (Патент РФ №2204097, F26В 25/22, Заявл. 13.11.2001; Опубл. 10.05.2003; Бюл. №13), включающий управление процессом сушки в шахтной рециркуляционной сушилке и предусматривающий предварительный подогрев влажного зерна потоком отработанного сушильного агента, сушку зерна осушенным воздухом, осушение и охлаждение отработанного сушильного агента в рабочей секции испарителя, нагревание в конденсаторе теплонасосной установки, отключение на регенерацию рабочей секции испарителя и подключение резервной, осуществление подпитки сушильного агента в контуре рециркуляции свежим воздухом, измерение температуры, расхода и влагосодержания сушильного агента на входе в сушилку.
Однако известный способ не позволяет осуществлять стабилизацию термовлажностных характеристик зерна при его длительном хранении в силосах и не решает существенного улучшения качества зерна за счет оперативного предупреждения процессов самосогревания в различных сечениях зерновой массы по высоте силоса посредством охлаждения зерна активным вентилированием. В способе не используется рекуперация теплоты высушенного зерна, так как не предусмотрено размораживание (оттайка) секции испарителя теплонасосной установки, работающей в режиме регенерации теплым воздухом, сначала нагретым за счет охлаждения высушенного зерна, а затем за счет теплоты конденсации хладагента в конденсаторе теплонасосной установки. Отсутствие стабилизации влажности и температуры смеси влажного и рециркулируемого зерна в зоне тепловлагообмена шахтных рециркуляционных сушилок в зависимости от влагосодержания сушильного агента, подаваемого на сушку, с воздействием на кратность рециркуляции сушилки по высушенному зерну путем изменения расхода рециркулируемого зерна, не создает условий предварительной стабилизации термовлажностных характеристик зерна, что в дальнейшем не может обеспечить снижение инерционности управления технологическими параметрами в области стандартных свойств зерна при сушке и хранении.
Технической задачей изобретения является стабилизация термовлажностных характеристик зерна при сушке и хранении, снижение удельных энергозатрат, повышение качества зерна при сушке и сохранение его качества при длительном хранении в силосе за счет предупреждения самосогревания зерна и организации его своевременного активного вентилирования.
Поставленная задача достигается тем, что в способе стабилизации термовлажностных характеристик зерна при его сушке и хранении, включающем управление процессом сушки в шахтной рециркуляционной сушилке и предусматривающем предварительный подогрев влажного зерна потоком отработанного сушильного агента, сушку зерна осушенным воздухом, осушение и охлаждение отработанного сушильного агента в рабочей секции испарителя, нагревание в конденсаторе теплонасосной установки и подачу в сушилку, отключение на регенерацию рабочей секции испарителя и подключение резервной, осуществление подпитки сушильного агента в контуре рециркуляции свежим воздухом, измерение температуры, расхода и влагосодержания сушильного агента на входе в сушилку, новым является то, что после сушки осуществляют охлаждение зерна свежим воздухом с последующим его продолжительным хранением в силосах; отработанный сушильный агент после предварительного подогрева влажного зерна подвергают очистке от легких примесей в циклоне, а после осушения и охлаждения в рабочей секции испарителя теплонасосной установки сушильный агент разделяют на два потока, один из которых подают на активное вентилирование зерна в силосы, а другой на сушку зерна, с подпиткой каждого потока свежим воздухом, причем перед подачей смеси сушильного агента со свежим воздухом на сушку ее подогревают в одной из секций двухсекционного конденсатора теплонасосной установки, а затем в калорифере; отработанный воздух после охлаждения зерна подают в другую секцию двухсекционного конденсатора теплонасосной установки и далее направляют на размораживание резервной секции испарителя теплонасосной установки, работающей в режиме регенерации; дополнительно измеряют расход, температуру и влагосодержание смеси осушенного и охлажденного сушильного агента и свежего воздуха как перед сушкой, так и перед активным вентилированием зерна, температуру зерна в различных сечениях по высоте силоса и при отклонении температуры зерна в любой из точек измерения зерновой массы, хранящейся в силосах, от заданного значения в сторону увеличения, устанавливают соотношение расходов осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха по температуре и влагосодержанию смеси, подаваемой на активное вентилирование зерна воздействием на расход свежего воздуха в линии подпитки, а расход смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха, подаваемой на сушку, устанавливают воздействием на расход свежего воздуха, подаваемого в контур рециркуляции сушильного агента перед конденсатором теплонасосной установки; при равенстве или отклонении текущей температуры зерна в силосах от заданного значения в сторону уменьшения прекращают активное вентилирование зерна, а осушенный и охлажденный сушильный агент после рабочей секции испарителя направляют на сушку, причем осуществляют стабилизацию влажности и температуры смеси влажного и рециркулируемого зерна в зависимости от влагосодержания смеси сушильного агента и свежего воздуха, подаваемой на сушку, воздействием на кратность рециркуляции сушилки по высушенному зерну путем изменения расхода рециркулируемого зерна.
На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна при его сушке и хранении.
Схема содержит рециркуляционную шахтную зерносушилку 1 с зонами тепловлагообмена 2, сушки 3 и охлаждения зерна 4; камеру нагрева 5; калорифер 6; циклон 7; вентиляторы 8, 9, 10; силосы 11; нории 12, 13; компрессор теплонасосной установки 14; конденсатор с секциями 15 и 16; испаритель с секциями 17 и 18; терморегулирующий вентиль 19; распределители потока 20 и 21; линии: подачи влажного 22 и рециркулируемого 23 зерна в зону тепломасообмена 2, отвода высушенного зерна 24 на хранение в силосы 11, рециркуляции сушильного агента 25, подачи осушенного и охлажденного сушильного агента 26 на активное вентилирование зерна в силосы, подпитки сушильного агента свежим воздухом 27, 28, подачи свежего воздуха 29 в зону охлаждения зерна 4, отвода отработанного воздуха 30 из зоны охлаждения 4 в секцию конденсатора 16, подачи воздуха 31 после конденсатора в испаритель, отвода конденсата 32 из секций испарителя 17 и 18, подачи пара 33 в калорифер 6, отвода конденсата 34 из калорифера 6, отвода частиц 35 из циклона 7, рециркуляции хладагента 36 в теплонасосной установке; датчики: температуры 37-45; влажности 46-48; влагосодержания 49-51; расхода 52-58; исполнительные механизмы 59-75; микропроцессор 76; (а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, л, м, н, о, п, р, с, т, у, ф, х, ц - входные каналы управления; А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К, Л, М, Н, О, П, Р, С - выходные каналы управления).
Способ осуществляется следующим образом.
Влажное зерно последовательно подают сначала в теплообменник 5, где оно нагревается за счет теплоты отработанного сушильного агента, затем в зону тепловлагообмена 2 рециркуляционной сушилки 1, в которой за счет смешивания исходного влажного и рециркуляционного высушенного потоков зерна происходит перераспределение теплоты и влаги между влажными и сухими зернами путем контактного тепловлагопереноса (сорбционная сушка влажного зерна), а также выравнивание температуры и влажности по всему объему зерновой смеси влажного зерна с рециркулируемым. После зоны тепловлагообмена 2 зерновую смесь разделяют на два потока, каждый из которых поступает в зону сушки 3 и продувается сушильным агентом, в результате чего влажность зерна снижается. По одному потоку высушенное зерно охлаждают свежим (наружным) воздухом по линии 29 в зоне охлаждения 4 и с помощью нории 13 по линии 24 подают на хранение в силосы 11. По другому рециркулирующему потоку с помощью нории 12 высушенное зерно вновь смешивают с влажным зерном и повторно направляют в цикл тепловлагообмена. Отработанный сушильный агент после предварительного подогрева влажного зерна в теплообменнике 5 направляют в циклон 7 для очистки от содержащихся в нем взвешенных твердых частиц, которые отводятся из циклона по линии 35. Очищенный сушильный агент с помощью распределителя потока 20 направляют на осушение и охлаждение в секцию испарителя 17 теплонасосной установки, работающую в режиме конденсации. Осушенный и охлажденный сушильный агент с помощью распределителя 21 разделяют на два потока, один из которых подают на активное вентилирование зерна в силосы 11 по линии 26, а другой на сушку зерна по линии рециркуляции 25, с подпиткой каждого потока свежим воздухом соответственно по линиям 27 и 28. Перед подачей смеси сушильного агента и свежего воздуха на сушку ее подогревают в секции 15 двухсекционного конденсатора теплонасосной установки за счет теплоты конденсации хладагента, а затем в калорифере 6. Свежий воздух вентилятором 10 по линии 29 сначала подают в зону охлаждения зерна 4 рециркуляционной сушилки 1, а затем отработанный воздух после охлаждения зерна по линии 30 подают в секцию 16 двухсекционного конденсатора и далее по линии 31 направляют на размораживание резервной секции 18 испарителя теплонасосной установки, работающей в режиме регенерации.
По текущей информации о влажности, температуре и расходе влажного зерна в линии 22 после его предварительного подогрева в теплообменнике 5, получаемой соответственно с датчиков 37, 46, 53, микропроцессор 76 с помощью исполнительного механизма 59 устанавливает необходимый расход рециркулируемого (сухого) зерна, подаваемого норией 12 на смешивание с влажным. Выравнивание до заданных значений температуры и влажности зерновой смеси за счет сорбционных свойств влажного зерна в зоне тепловлагообмена 2 контролируется и передается с помощью датчиков 38 и 47 в микропроцессор 75, который в соответствии с заложенным в него алгоритмом устанавливает заданный режим сушки, а именно, массовый и тепловой расход сушильного агента на входе в зону сушки шахтной зерносушилки 1 воздействием на мощность регулируемого привода вентилятора 8 посредством исполнительного механизма 62 и на температуру сушильного агента в калорифере 6 воздействием на расход пара в линии 33 посредством исполнительного механизма 61.
По информации датчиков 41 и 57 микропроцессор определяет количество теплоты, поступающей с отработанным сушильным агентом в рабочую секцию испарителя 17 теплонасосной установки, в зависимости от которого устанавливает расход хладагента в линии рециркуляции 36 посредством исполнительного механизма 63 регулируемого привода компрессора 14, обеспечивая при этом необходимую хладопроизводительность теплонасосной установки. В установившемся режиме сушки микропроцессор 76 обеспечивает заданное соотношение расходов сушильного агента в рабочую секцию испарителя и хладагента в линии рециркуляции 36. Хладагент, сжатый компрессором 14, конденсируется в секциях конденсатора 15 и 16 и дросселируется через терморегулирующий вентиль 69 до давления, при котором поступает в рабочую секцию испарителя 17. Испарение хладагента за счет теплоты сушильного агента позволяет охладить последний ниже точки «росы» и осушить вследствие выпадения содержихся в нем паров влаги.
Процесс конденсации влаги, содержащейся в сушильном агенте, сопровождается образованием «снеговой шубы» на охлаждающем элементе испарителя, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи от хладагента к сушильному агенту через стенку охлаждающего элемента при нарастающей по ходу процесса сушки толщины «снежной шубы», и, как следствие, снижает интенсивность осушения сушильного агента.
По информации датчиков 41, 42, 43, 57 микропроцессор непрерывно вычисляет текущее значение коэффициента теплопередачи по формуле:
где Q=Vcсаρса(t1-t2) - количество теплоты, подаваемой сушильным агентом в испаритель теплонасосной установки, кДж/ч; V - объемный расход сушильного агента, м3/ч; сса, ρса - средние значения теплоемкости, кДж/(кг·К), плотности, кг/м3, сушильного агента; F - площадь поверхности охлаждающего элемента испарителя, м2; Δtcp=(t1-t2)/ln[(t1-t3)/(t2-t3)] - среднелогарифмический температурный напор, С; t1, t2 - температура сушильного агента соответственно на входе и выходе из испарителя, С; t3 - температура хладагента на входе в испаритель, С,
и вырабатывает сигнал отклонения текущего значения коэффициента теплопередачи от заданного интервала значений, по которому корректирует соотношение расходов «сушильный агент-хладагент» путем изменения расхода хладагента в линии рециркуляции 36 воздействием на мощность привода компрессора 14 с помощью исполнительного механизма 63. При отклонении текущего значения коэффициента теплопередачи от заданного в сторону уменьшения микропроцессор увеличивает хладопроизводительность теплонасосной установки. Если увеличение хладопроизводительности (расхода хладагента в линии 36) не позволяет вывести текущее значение коэффициента теплопередачи на данный интервал значений, то микропроцессор 76 посредством исполнительных механизмов 66, 67 и 69 отключает рабочую секцию 17 испарителя из контура рециркуляции хладагента 36 на регенерацию и подключает посредством исполнительных механизмов 65, 68, 70 резервную секцию 18 в контур рециркуляции 36 на режим конденсации. Работа исполнительных механизмов 65, 66, 67, 68, 69, 70 синхронизирована. При этом распределитель потока 20 посредством исполнительного механизма 64 переключает поток сушильного агента, подаваемого на осушение, в рабочую секцию испарителя 18, переключившуюся с режима регенерации на режим конденсации.
После осушения и охлаждения в рабочей секции испарителя теплонасосной установки сушильный агент с помощью исполнительного механизма 72 распределителя потока 21 разделяют на два потока, один из которых подают на активное вентилирование зерна в силосы, а другой на сушку зерна, с подпиткой каждого потока свежим воздухом соответственно по линиям 28 и 27. Микропроцессор 76 непрерывно контролирует температуру в различных сечениях зерновой массы по высоте силосов 11. При хранении зерна в нем протекают физиологические процессы, сопровождающиеся выделением теплоты. В результате температура зерна может достичь значения, при котором может произойти ухудшение коммерческих, технологических и пищевых свойств зерна. Поэтому предусмотрено своевременное определение любого перегрева при хранении и охлаждение зерна за счет активного вентилирования. При хранении в замкнутых объемах (в силосах или бункерах) на начальных стадиях может быть повреждена лишь небольшая часть хранящегося зерна. Однако такая опасность, имеющая на начальных стадиях локальный характер, при отсутствии своевременного контроля может распространиться на другие области хранящегося зерна. Поэтому для сохранения качества зерна при его продолжительном хранении в силосах 11 температура зерна считывается на значительном количестве точек измерения с помощью датчиков 45.
При отклонении текущей температуры зерна в любой из точек измерения зерновой массы, хранящейся в силосах 11, от заданного значения в сторону увеличения осушенный и охлажденный сушильный агент после рабочей секции испарителя теплонасосной установки используют с помощью линии 26 для охлаждения и активного вентилирования зерна. В зависимости от количества зерновой массы в силосе 11 микропроцессор 76 устанавливает заданный расход смеси осушенного сушильного агента и свежего воздуха, подаваемой вентилятором 9 на активное вентилирование зерна, текущее значение которой контролируется датчиком 58 в линии 26. По текущим значениям влагосодержания и температуры смеси осушенного сушильного агента и свежего воздуха, измеряемых соответственно датчиками 51 и 44, микропроцессор 76 определяет в соответствии с J-d диаграммой влажного воздуха относительную влажность смеси. Относительная влажность является важным фактором, влияющим на процесс хранения зерна. При данной температуре и низкая и высокая относительная влажность может привести к ухудшению качества зерна. Относительная влажность, при которой начинается порча зерна, зависит от температуры. Поэтому по информации о температуре зерна в любой из точек измерения зерновой массы, хранящейся в силосах 11, микропроцессор 76 корректирует соотношение расходов охлажденного сушильного агента и свежего воздуха в линии 26 с помощью исполнительных механизмов 72 и 74. Как только температура зерна достигает равенства или становится ниже заданного значения, то микропроцессор 76 прекращает активное вентилирование зерна и весь поток осушенного и охлажденного сушильного агента посредством распределителя 21 и исполнительного механизма 72 подается в контур рециркуляции сушильного агента 25.
В процессе сушки микропроцессор 76 осуществляет непрерывный контроль за влагосодержанием смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха в линии 25. При активном вентилировании зерна соотношение составляющих этой смеси, подаваемой на сушку вентилятором 8, будет неизбежно изменяться, поэтому микропроцессор 76 непрерывно корректирует режим сушки в зависимости от влажности высушенного зерна, измеряемой датчиком 48 в линии 24 отвода зерна на хранение в силосы 11, а в зависимости от влагосодержания смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха микропроцессор устанавливает кратность по рециркуляции высушенному зерну (отношение расходов сухого рециркулируемого зерна и важного зерна, подаваемого на сушку) воздействием на расход рециркулируемого зерна посредством исполнительного механизма 59 регулируемого привода нории 12. Причем при уменьшении влагосодержания смеси, подаваемой на сушку, микропроцессор 76 увеличивает производительность сушилки 1 по важному зерну за счет снижения расхода рециркулируемого зерна.
При отклонении текущего значения влажности высушенного продукта от данного, что объясняется возможными случайными возмущениями либо из-за существенных колебаний состава влажного зерна, и в первую очередь его влажности, либо из-за технологических сбоев, связанных с подсосами в тракте, подали зерна на сушку в линии 22, а также линиях рециркуляции сушильного агента, микропроцессор 76 осуществляет коррекцию режима сушки и посредством исполнительных механизмов 61 и 62 воздействует на изменение температуры и расхода смеси сушильного агента и свежего воздуха на входе в сушилку путем изменения расхода пара в калорифере 6 и мощности привода вентилятора 8.
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа стабилизации термовлажностных характеристик зерна на примере сушки зерна пшеницы продовольственного назначения в шахтной рециркуляционной зерносушилке ДСП-24сн [Жидко В.И., Резчиков В.А, Уколов B.C. Зерносушение и зерносушилки. - М.: Колос, 1982. - 239 с.] с последующим длительным хранением в металлическом зернохранилище с аэрожелобами для активного вентилирования [Вобликов Е.М. Технология элеваторной промышленности. - Ростов н/Д: издательский центр «МарТ», 2001. - 192 с.].
Пределы регулирования температуры и расхода воздуха на входе в сушилку обоснованы в литературе [Гинзбург А.С.Основы теории и техники сушки пищевых производств. - М.: Пищевая пром-ть, 1973. - 243 с.] и соответственно составляют: 373...413 К; 27800...45900 м3/ч.
Для начальной влажности зерна пшеницы с крепкой и хорошей клейковиной выше 20% используется двухступенчатый режим позонной сушки при температуре сушильного агента 373...393 К в первой зоне и 403...413 во второй. При кратности рециркуляции по сухому зерну в интервале значений 0,3...0,4 влажность зерна снижается до стандартного значения 14% и не превышает предельно допустимой температуры нагрева зерна 318...323 К. Температура зерна на выходе из охладительной камеры не превышает температуру наружного воздуха более чем на 281...283 К.
Для длительного и надежного хранения, обеспечивающего необходимые аэробные условия и предотвращающего порчу продукта, в способе предложена аэрация зерна смесью атмосферного и кондиционированного воздуха при потоке 0,1...0,3 м3/мин на кубический метр зерновой массы при любой продолжительности периода аэрации в зависимости от температуры зерна.
Для подготовки кондиционированного воздуха к последующей сушке и хранению зерна в линии рециркуляции сушильного агента 25 установлена теплонасосная установка со следующими техническими данными:
| Хладопроизводительность, кВт | 30...40 |
| Хладагент (фреон-12) | R12 |
| Тип компрессора | поршневой одноступенчатый |
| Температура хладагента на | |
| входе в испаритель, К | 263...273 |
| Площадь охлаждающей поверхности | |
| испарителя, м2 | 68,9 |
| Допустимая толщина снеговой шубы, мм | 16±0,5 |
| Допустимые пределы изменения | |
| коэффициента теплопередачи, кВт/(м2·К) | 5,8...8,0 |
С помощью датчиков 37, 46, 53 информация о текущей производительности сушилки по влажному зерну, например 24 т/ч, и его температуре после предварительного нагрева в камере 5, например 301 К, передается в микропроцессор 76, который по заложенному в него алгоритму устанавливает расход воздуха, например, в первой зоне сушки 45900 м3/ч и во второй зоне 27800 м3/ч (на чертеже условно показана одна зона сушки).
Отработанный воздух после первой и второй зон сушки, отдав часть своей теплоты на подогрев влажного зерна в теплообменнике 5 с температурой, например 314 К, направляют по линии рециркуляции 25 в циклон, а затем в рабочую секцию испарителя теплонасосной установки, работающую в режиме конденсации. За счет конденсации влаги из сушильного агента в снеговую шубу на охлаждающей поверхности рабочей секции испарителя обеспечивается снижение его влагосодержания, например, до 0,001...0,005 кг/кг, с которым он подается в линию рециркуляции 25 и в линию 26 на активное вентилирование зерна, хранящегося в силосах 11. При отклонении температуры зерна в силосах от заданного значения, например 293 К, в сторону увеличения микропроцессор устанавливает соотношение расходов осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха в линии 26, при котором относительная влажность смеси, подаваемой на активное вентилирование для заданной температуры хранения зерна, обеспечивали бы замедление физиологических процессов, сопровождающихся выделением тепла. Непрерывное считывание температуры зерна в различных точках измерения может быть обеспечено различными устройствами, например термометрическими датчиками с аналоговыми индикаторами, и программированным управлением с заданным временным интервалом измерений [Фомина О.Н., Левин A.M., Нарсеев А.В. Зерно. Контроль качества и безопасности по международным стандартам. - М.: Протектор, 2001. - 368 с.]. Чтобы предотвратить порчу, вызванную паразитами и плесенью, зерно при аэрации необходимо быстро довести до необходимой температуры. Продолжительность периода аэрации устанавливается микропроцессором в зависимости от высоты силоса, например 30...45 мин. После вентилирования считывание температуры не прекращается, при необходимости корректируя полученные значения с учетом температуры смеси осушенного (охлажденного) и свежего воздуха, подаваемой на вентилирование. Если полученные результаты показывают завышение температуры приблизительно на 2...5°С, то можно предположить, что в классе зерна имеются очаги нагрева, имеется опасность повреждения и активное вентилирование повторяется. Если температура зерна в точках измерения находится в области заданных значений, соответствующих относительной влажности окружающей среды, то активное вентилирование прекращается и весь поток осушенного и охлажденного сушильного агента подается на сушку зерна через секцию 15 конденсатора теплонасосной установки. Повышение температуры смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха перед конденсатором позволяет снизить тепловую нагрузку на калорифер 6.
По информации датчика 49 о текущем расходе воздуха на входе в зерносушилку 1 микропроцессор 76 корректирует соотношение расходов осушенного (охлажденного) и свежего воздуха в линии 25 путем изменения расхода воздуха в линии подпитки 27. При этом влагосодержание смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха на входе в сушилку может изменяться в интервале значений, например 0,003...0,015 кг/кг, в зависимости от которых микропроцессор воздействует на кратность рециркуляции по высушенному зерну (отношение расхода рециркулируемого сухого зерна, возвращаемого на сушку норией 12, к расходу влажного зерна, подаваемого на сушку по линии 22). Наибольший сушильный потенциал смеси обеспечивается при малых значениях ее влагосодержания, например, 0,003...0,005. В этом случае достигается максимальная величина влагонапряжения сушильной камеры по испаренной влаги (количество испаряемой влаги с единицы объема сушильной камеры в единицу времени), например, 22,4...24,2 кг/м3·ч, что позволяет снизить расход рециркулируемого зерна, а следовательно, уменьшить кратность рециркуляции по сухой фазе и повысить производительность сушилки по высушенному зерну. При высоком влагосодержании смеси, например 0,013...0,15 кг/кг, влагонапряжение сушильной камеры снижается и составляет, например 20,5...21,2 кг/(м3·ч), что не позволяет довести конечную влажность зерна до 14%. Поэтому увеличивают расход рециркулируемого зерна, стабилизируя термовлажностные характеристики зерновой смеси в зоне тепловлагообмена рециркуляционной сушилки и осуществляя процесс сушки с высокими технико-экономическими показателями.
Таким образом, предлагаемый способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна при сушке и хранении по сравнению с базовым имеет следующие преимущества:
- позволяет эффективно использовать потенциал сушильного агента в теплонасосных сушильных установках с целью максимального использования вторичных энергоресурсов;
- обеспечивает реализацию неиспользованных резервов рекуперации теплоты высушенного зерна для нагревания отработанного воздуха, используемого для размораживания испарителя теплонасосной установки;
- стабилизирует температуру и влажность зерна при сушке в шахтных рециркуляционных зерносушилках за счет воздействия на кратность рециркуляции по сухой фазе в зависимости от влагосодержания сушильного агента на входе в сушилку;
- стабилизирует температуру и влажность зерна при хранении в силосах посредством активного вентилирования смесью кондиционированного (осушенного и охлажденного воздуха) и свежего воздуха, забираемого из атмосферы;
- предотвращает самосогревание зерна при хранении;
- обеспечивает снижение тепловых нагрузок на конденсатор и испаритель теплонасосной установки, что позволяет снизить энергозатраты на единицу массы высушенного зерна на 10...15%.
1. Способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна при его сушке и хранении, включающий управление процессом сушки в шахтной рециркуляционной сушилке и предусматривающий предварительный подогрев влажного зерна потоком отработанного сушильного агента, сушку зерна осушенным воздухом, осушение и охлаждение отработанного сушильного агента в рабочей секции испарителя, нагревание в конденсаторе теплонасосной установки и подачу в сушилку, отключение на регенерацию рабочей секции испарителя и подключение резервной, осуществление подпитки сушильного агента в контуре рециркуляции свежим воздухом, измерение температуры, расхода и влагосодержания сушильного агента на входе в сушилку, отличающийся тем, что после сушки и охлаждения зерна осуществляют его продолжительное хранение в силосах; отработанный сушильный агент после предварительного подогрева влажного зерна подвергают очистке от легких примесей в циклоне, а после осушения и охлаждения в рабочей секции испарителя теплонасосной установки сушильный агент разделяют на два потока, один из которых подают на активное вентилирование зерна в силосы, а другой - на сушку зерна, с подпиткой каждого потока свежим воздухом, причем перед подачей смеси сушильного агента со свежим воздухом на сушку ее подогревают в одной из секций двухсекционного конденсатора теплонасосной установки, а затем - в калорифере; отработанный воздух после охлаждения зерна подают в другую секцию двухсекционного конденсатора теплонасосной установки и далее направляют на размораживание резервной секции испарителя теплонасосной установки, работающей в режиме регенерации; дополнительно измеряют расход, температуру и влагосодержание смеси осушенного и охлажденного сушильного агента и свежего воздуха как перед сушкой, так и перед активным вентилированием зерна, температуру зерна в различных сечениях по высоте силоса и при отклонении температуры зерна в любой из точек измерения зерновой массы, хранящейся в силосах, от заданного значения в сторону увеличения, устанавливают соотношение расходов осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха по температуре и влагосодержанию смеси, подаваемой на активное вентилирование зерна воздействием на расход свежего воздуха в линии подпитки, а расход смеси осушенного (охлажденного) сушильного агента и свежего воздуха, подаваемой на сушку устанавливают воздействием на расход свежего воздуха, подаваемого в контур рециркуляции сушильного агента перед конденсатором теплонасосной установки; при равенстве или отклонении текущей температуры зерна в силосах от заданного значения в сторону уменьшения прекращают активное вентилирование зерна, а осушенный и охлажденный сушильный агент после рабочей секции испарителя направляют на сушку.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стабилизацию влажности и температуры смеси влажного и рециркулируемого зерна осуществляют в зависимости от влагосодержания смеси сушильного агента и свежего воздуха, подаваемой на сушку, воздействием на кратность рециркуляции сушилки по высушенному зерну путем изменения расхода рециркулируемого зерна.
