Технологическая линия для сушки кукурузы в початках и способ ее применения

(51) 26 3/00 (2006.01) 26 9/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ поэтапного использования энергии солнечного излучения и энергии, получаемой при сжигании органического топлива. Решение реализуется с применением предлагаемой технологической линии,включающей в себя два смежных рабочих участка. На первом из них производится первичное подсушивание и тепловая подготовка (подогрев) продукции с использованием солнечной энергии к следующему этапу,осуществляемому с применением способа камерной сушки активным вентилированием с использованием для этого сушильного агента, нагретого за счет сжигания органического топлива. В результате достигается сразу несколько положительных результатов технико-экономического и экологического порядка. При этом,повышается эффективность использования сушильного агента и снижение расхода органического топлива,снижается содержание в высушенной сельскохозяйственной продукции продуктов неполного сгорания органического топлива, а также снижаются выбросы вредных веществ в окружающую атмосферу. Это положительно отражается на товарном качестве перерабатываемой данным способом продукции сельскохозяйственного производства, на снижении трудозатрат и времени на сушку сельскохозяйственной продукции по предлагаемому способу.(72) Шишкин Андрей Аркадьевич Шишкин Аркадий Александрович(73) Акционерное общество Казахский научноисследовательский институт энергетики им. академика Ш.Ч. Чокина(56) Мальтри В., Птке Э., Шнайдер Б. Сушильные установки сельскохозяйственного назначения. - М. Машиностроение, 1979(54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ СУШКИ КУКУРУЗЫ В ПОЧАТКАХ И СПОСОБ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ(57) Предлагаемое техническое решение относится к сельскому хозяйству и предназначено для сушки сыпучих сельскохозяйственных культур,в частности,кукурузы в початках. Задачей предлагаемого решения является повышение технико-экономической и экологической эффективности камерного способа сушки сельскохозяйственной продукции. Основной технический результат заключается в снижении расхода органического топлива, а также в снижении загрязнения высушиваемой продукции продуктами неполного сгорания органического топлива и в повышении ее товарно-продовольственного качества. Данный результат достигается путем совмещения в технологическом процессе сушки Предлагаемое техническое решение относится к сельскому хозяйству и предназначено для сушки сыпучих сельскохозяйственных культур,в частности, кукурузы в початках. В мелких индивидуальных крестьянских хозяйствах кукурузу в початках часто сушат, как и в прежние времена, в естественных атмосферных условиях на открытой площадке или под навесом с использованием для этого солнечной энергии и естественных погодных условий, характерных для конца лета-начала осени. Достоинство данных простейших средств и способа сушки в необходимости наличия лишь свободной площадки и доступная всем солнечная энергия, а недостаток большая продолжительность сушки в таких условиях и прямая зависимость от погодных условий, нередко приводящая к потере части собранного урожая. (Уколов В.С. Сушка кукурузы,М.,Колос,1964,с.65.,А. Сухина.-/). Для повышения производительности процесса сушки и уменьшения зависимости от погоды разработано немало способов и средств сушки кукурузы в початках от простых напольных сушильных установок с активным вентилированием атмосферным или подогретым воздухом до более сложных и дорогостоящих камерных способов сушки. Общим для всех сушильных установок является применение активного вентилирования. Активная вентиляция,особенно нагретым сушильным агентом (подогретым воздухом в смеси с продуктами сжигания органического топлива) позволяет в несколько раз увеличить насыпной слой початков кукурузы, чем снижается потребность в занимаемой площади, а также сокращается время сушки. (В. Мальтри, Э. Птке, Б. Шнайдер Сушильные установки сельскохозяйственного назначения М.,Машиностроение, 1979, с.272-274). Недостаток такого способа в недостаточной его эффективности вследствие больших непроизводительных затрат органического топлива. Еще одним недостатком является повышенное загрязнение высушиваемой продукции продуктами неполного сжигания топлива, а также повышенное загрязнение окружающей среды вредными продуктами сгорания. Известны также технические решения, направленные на снижение недостатков с использованием конструктивных решений по камерным способам сушки, в которых сама высушиваемая продукция размещена в камере на нескольких стеллажах или отсеках, вентилируемых подогретым воздухом, в том числе и с изменением направления потока вентилируемого воздуха на обратное (Камерные сушилки для кукурузы в початках частьи часть , /-/2809/). Хотя энергоэффективность таких способов камерной сушки выше, чем ранее упомянутых,технико-экономическая эффективность и экологическая чистота остаются еще достаточно низкими. Это обусловлено повышенным расходом органического топлива,что приводит к повышенному загрязнению высушенной продукции вредными токсичными продуктами неполного 2 сгорания топлива и тем самым - к снижению товарно-продовольственной ценности последней. Кроме того,повышенное использование органического топлива удорожает сам процесс сушки и загрязняет окружающую атмосферу парниковыми газами и другими токсичными продуктами сжигания органического топлива. Задачей предлагаемого технического решение является разработка более эффективного технологического процесса сушки сельскохозяйственной продукции, в частности,кукурузы в початках, при котором обеспечивается снижение расхода органического топлива, а также повышение связанных с этим техникоэкономических и экологических факторов. Технический результат,достигаемый предлагаемым техническим решением, заключается в снижении расхода органического топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу, а также повышении ее товарно-продовольственного качества за счет снижения загрязнения высушиваемой продукции продуктами неполного сжигания органического топлива. Технический результат предлагаемого решения достигается за счет совмещения в технологическом процессе сушки поэтапного использования энергии солнечного излучения и энергии, получаемой при сжигании органического топлива,путем использования предлагаемой технологической линии, включающей в себя два рабочих участка. На первом из участков с использованием солнечной энергии производится первичная подсушка и тепловая обработка с подготовкой высушиваемой продукции к следующему этапу камерной сушки,осуществляемому на втором смежном с первым участке. На втором участке сушка производится активным вентилированием с использованием для этого нагретого сушильного агента за счет сжигания органического топлива. При этом на первом этапе(на первом участке) обеспечивается предварительное подсушивание продукции с нагревом ее до уровня температур, близких к рабочей температуре этапа камерной сушки. Для достижения технического результата существенным стало также использование специальных тароупаковочных средств для транспортировки продукции к месту размещения данной технологической линии, а также для снижения трудозатрат и времени на перемещение продукции с первого участка на второй в пределах технологической линии и,наконец,для осуществления самого процесса сушки продукции непосредственно в затареном состоянии. Применение таких средств не только ускоряет и облегчает рабочий процесс сушки, но, что не менее важно, сокращает потери тепла, аккумулированного сушильной камерой при ее загрузке-разгрузке, а также препятствует при завершении процесса сушки быстрому охлаждению высушенной продукции, чем способствует повышению ее товарного качества. В результате достигается сразу несколько положительных результатов техникоэкономического и экологического порядка. Первый технический результат достигается за счет замены части тепловой энергии органического топлива эквивалентным количеством солнечной энергии. В связи со снижением периода обработки высушиваемой продукции на этапе камерной сушки сокращается расход органического топлива, расход электроэнергии на работу дутьевого вентилятора,снижается загрязнение высушиваемой продукции токсичными продуктами неполного сгорания органического топлива и, в целом, снижаются затраты времени на сушку. Другой технический результат достигается тем,что при последовательном вентилировании высушиваемой продукции на втором этапе сначала через сушильную камеру с менее влажной продукцией, а затем через камеру с более влажной продукцией, но предварительно подогретой до уровня температур камерной сушки, более полно используется дефицит влажности сушильного агента(минимальное количество влаги,недостающее до насыщенного состояния водяных паров в сушильном агенте). При этом предварительное подсушивание и тепловая подготовка высушиваемой продукции на первом этапе дополнительно исключает возникновение условий для конденсации водяных паров при прохождении сушильного агента сквозь вновь загруженную в сушильную камеру свежую, но не подогретую продукцию. Это обусловлено тем, что в предлагаемом способе сушки свежая продукция попадает в камеру уже нагретой до уровня рабочих температур камерного процесса сушки, поэтому конденсации водяных паров на ней не происходит. Причинно-следственная связь между признаками предлагаемой технологической линии, а также способом ее применения для сушки продукции сельскохозяйственного производства, с одной стороны, и техническим результатом - с другой,выражена в том, что первоначальная обработка и подготовка высушиваемой продукции с использованием солнечной энергии обеспечивает сокращение объема использования органического топлива и выбросов вредных продуктов сжигания в окружающую среду- предварительный нагрев на первом этапе высушиваемой продукции с одновременным удалением из нее значительного количества влаги способствует началу следующего этапа камерной сушки без промедления и потому - без излишних затрат времени и органического топлива. Последнее приводит к снижению загрязнения высушенной продукции вредными продуктами неполного сжигания органического топлива и окружающей среды, что обуславливает повышенную техникоэкономическую и экологическую эффективность предлагаемого способа сушки и более высокое товарное качество продукции, обработанной с применением предлагаемого способа- предварительная подсушка высушиваемой продукции и нагрев ее на первом этапе при используемой в данном способе последовательной схеме циркуляции сушильного агента исключает преждевременное достижение сушильным агентом насыщенного состояния в сушильной камере на втором этапе сушки. Это устраняет условия для конденсации содержащихся в сушильном агенте водяных паров на вновь загруженной в сушильную камеру продукции, в результате чего сушильный агент полностью вырабатывает содержащийся в нем дефицит влажности до выхода из второй камеры,чем дополнительно повышается эффективность процесса сушки по предлагаемому способу- использование, по меньшей мере, двух сушильных камер, загружаемых и выгружаемых высушиваемой продукцией поочередно и независимо одна от другой обеспечивает минимальные потери тепла в процессе загрузкивыгрузки одной из камер, повышенную техникоэкономическую эффективность и повышенную производительность. Таким образом, данная совокупность признаков обеспечивает достижение основного технического результата. Признаки,развивающие и дополняющие основное техническое решение также существенны,поскольку обеспечивают достижение дополнительных технических результатов. На фиг.1 схематически изображены оба участка технологической линии для сушки по предлагаемому способу на фиг.2 схематически приведены основные рабочие узлы камерного этапа сушки в виде двух сушильных камер с системой циркуляции и переключения направления потока сушильного агента В предлагаемом решении технологическая линия для сушки кукурузы в початках включает в себя два смежных участкаи , первый из которых является участком предварительной обработки и подготовки продукции с использованием энергии солнечного излучения. На данном участке находится производственная площадка 1, расположенная частично под открытым небом, а частично под навесом (не показан) в пределах досягаемости погрузочно-разгрузочного устройства, например,тельфера 2. Другим элементом предлагаемой технологической линии являются применяемые в ней средства для затаривания и транспортировки продукции, а также перемещения и обработки продукции на каждом из участков (этапов) сушки и последующей отлежки высушенной продукции. Данное вспомогательное средство изготовлено в виде большой скатерти 3 изготовленной из прочной упаковочной или мешочной свободно проницаемой для воздуха технической ткани. Размер такой скатерти 3 ограничивается лишь объемами используемых в данной технологической линии сушильных камер (например, порядка 55 м 2 или более). По контуру скатерти 3 имеются прочно прикрепленные к ней петли 4 с продетыми сквозь них канатиком или прочной веревкой 5. Затаривание такой скатерти 3 на пункте первичной обработки початков производится в навал с последующей стяжкой продетыми сквозь петли 4 канатиком или веревкой 5 краев скатерти 3 в один узел, который закрепляют и 3 подготовленной для транспортирования или перемещения продукции в виде образованного таким образом куля 6 к месту обработки. Необходимо отметить, что для предлагаемого и описанного ниже способа сушки куль 6 при затаривании заполняется не более, чем на 2/3 своей максимально возможной вместимости с тем, чтобы находящаяся внутри куля 6 продукция могла свободно равномерно распределяться в объеме камеры. На втором смежном участке (участок ) данной технологической линии расположены сушильные камеры в количестве не менее двух, например камеры 7 и 8,выполненные в виде теплоизолированных блоков призматической формы, герметически закрываемых сверху съемной крышкой 9. Внутренний объем каждой из камер 7 и 8 разделен решетчатым основанием 10 на две части. Нижние части, называемые поддоном 11, в обеих камерах 7 и 8 имеют, соответственно, входные каналы 12 и 13,подключенные теплоизолированными трубопроводами 14 и 15,снабженными задвижками, соответственно 16 и 17 и подключенными к тепловентилятору 18. Поддоны 11 имеют и выходные каналы, соответственно, 19 и 20 с задвижками, соответственно 21 и 22,подключенные к теплоизолированным выхлопным трубам 30 и 33, соответственно, в нижней их части. Верхняя часть внутреннего объема камеры над решетчатым основанием 10, называемая рабочим объемом 25 каждой из сушильных камер (7 и 8),имеет два выводных канала, расположенных в верхней части рабочего объема. Один из выводов теплоизолированным трубопроводом 26,снабженным задвижкой 27, сообщен с рабочим объемом 25 другой сушильной камеры. Второй вывод из рабочего объема 25 камеры 7 теплоизолированным патрубком 28 с задвижкой 29 подключен к теплоизолированной выхлопной трубе 30, а камера 8 аналогичным патрубком 31 с задвижкой 32 подключена к теплоизолированной выхлопной трубе 33 в верхней ее части. Предлагаемая технологическая линия сушки кукурузы в початках работает следующим образом. Доставленную к технологической линии сушки продукцию, затареную в виде кулей 6, с помощью тельфера 2 сгружают с транспортного средства (не показано) с равномерным распределением кулей 6 на производственной площадке 1 вдоль стрелы тельфера 2. Затем фиксирующие узлы кулей 6 развязывают и образующие их скатерти 3 в развернутом виде расстилают на площадке 1, а находящиесяв них початки кукурузы равномерно распределяют по поверхности развернутой скатерти 3 предпочтительно в 1-2 слоя. Периодически контролируя параметры сушки(температуру и влажность початков, устанавливают момент достижения температуры и снижения влажности продукции установленных для них конечных значений на предварительном этапе их обработки, после чего разложенные скатерти с продукцией вновь собирают в неплотные кули 6,которые с помощью тельфера 2 переносят в 4 освободившуюся от предыдущей партии высушенной продукции камеру, например камеру 7,равномерно распределяя кули 6 на решетчатом основании 10. Затем камеру 7 с помощью тельфера 2 герметически закрывают крышкой 9 и в соответствии с предлагаемым решением производят переключение системы задвижек 16, 17, 21, 22, 27,29, 32 таким образом (см.табл.1), чтобы генерируемый тепловентилятором 18 сушильный агент (как правило, это разбавленные воздухом продукты сжигания органического топлива) с помощью воздуховода 15 поступал первоначально в поддон 11 камеры 8 (с уже частично подсушенной продукцией). Проходя через уложенные на решетчатом основании 10 кули 6 и снимая влагу с частично высушиваемой продукции, сушильный агент частично насыщается влагой и практически при той же температуре (при установившемся температурном режиме) поступает по соединяющему обе камеры трубопроводу 26 в верхнюю часть рабочего объема 25 камеры 7, откуда проходя сквозь слой предварительно подогретой на первом этапе но более свежей и потому более влажной продукции, размещенной на решетчатом основании 10 дополнительно вбирает в себя влагу вплоть до своего полного насыщения, после чего поступает в поддон 11 камеры 7, а из него по каналу 19 в выхлопную трубу 30 и затем в окружающую атмосферу. При такой последовательности циркуляции сушильного агента обеспечивается наиболее полное использование имеющегося в сушильном агенте дефицита влажности после прохождения им первой из камер. В результате,сушильный агент на выходе из первой камеры имеет еще значительную потенциальную возможность отбора влаги. При этом с помощью соответствующих контролирующих средств (не показаны) периодически осуществляется контроль температуры и влажности продукции в камерах 7 и 8. При достижении установленного конечного значения влажности продукции наступает момент ее выгрузки из камеры 8. Для осуществления данной операции без прекращения процесса сушки в камере 7, производят переключение коммутирующих задвижек 16, 17, 21, 22, 27, 29, 32 (в соответствии с табл.1) таким образом, чтобы сушильный агент с тепловентилятора 18 поступал по каналу 14 в поддон 11 камеры 7, а после прохождения слоя высушиваемой продукции выбрасывался через канал 28 с открытой задвижкой 29 в выхлопную трубу 25. Тем временем, производится выгрузка высушенной продукции из камеры 8. Для выполнения этой операции с помощью тельфера 2 снимают крышку 9 с камеры 8, вынимают из нее кули 6 с высушенной продукцией и переносят их в отдельный теплоизолированный блок (не показан),предназначенный для постепенного охлаждения(отлежки) высушенной продукции для повышения ее качественных товарных показателей. Камеру 8 загружают кулями 6 со свежей продукцией с более высокой влажностью, чем продукция,находящаяся в это время в камере 7 и близкой к ней температурой. Затем крышку 9 камеры 8 устанавливают на место и в соответствии с предлагаемым способом сушки производится переключение системы задвижек 16, 17, 21, 22, 27,29, 32 (табл.1) таким образом, чтобы задвижка 17 была закрыта, а задвижка 27 в канале 26,соединяющем обе камеры 7 и 8, и задвижка 22 в канале 20, соединяющем поддон 11 камеры 8 с выхлопной трубой 33 были открыты. В результате,нагретый сушильный агент поступает из тепловентилятора 18 первоначально в поддон 10 камеры 7 затем, пройдя слой высушиваемой продукции в данной камере и частично вобрав в себя влагу, поступает по канал 26, соединяющему обе камеры 7 и 8 с открытой задвижкой 27 в верхнюю часть камеры 8, загруженной более влажной продукцией, и, проходя из верхней части камеры 8 в поддон 11 через слой более влажной продукции дополнительно вбирает в себя влагу до более полного насыщения водяными парами и через открытую задвижку 22 канала 20 попадает в выхлопную трубу 33, а затем в окружающую атмосферу. При достижении влажности высушиваемой продукции в камере 7 заданного конечного значения, производится операция выгрузки высушенной продукции из камеры 7 с переносом ее на отлежку в упомянутый выше теплоизолированный блок, а камера 7 вновь загружается свежей продукцией. Для осуществления данной операции без остановки процесса сушки в камере 8,производят переключение коммутирующих задвижек 16,17,21,22,27,29,32(табл.1) таким образом, чтобы сушильный агент с тепловентилятора 18 поступал по теплоизолированному трубопроводу 15 в поддон камеры 8, а после прохождения слоя высушиваемой продукции выбрасывался через открытую задвижку 32 в выхлопную трубу 33. Тем временем,производится выгрузка высушенной продукции из камеры 7. С помощью тельфера 2 снимают крышку 9 с камеры 7, вынимают кули 6 из камеры 7 и переносят их в упомянутый выше отдельный теплоизолированный блок для отлежки высушенной продукции. Камеру 7 вновь загружают кулями 6 свежей продукции с более высокой влажностью, чем продукция, находящаяся в это время в камере 8. Затем крышка 9 камеры 7 устанавливается на место и, в соответствии с предлагаемым способом сушки, производится переключение системы задвижек 16,17,21,22,27,29,32 (табл.1) таким образом, чтобы задвижка 16 была закрыта, а задвижка 17 и задвижка 27 в соединяющем обе камеры 7 и 8 канале 26, и задвижка 21 в канале 19, соединяющем поддон камеры 7 с выхлопной трубой 30, были открыты. Этим завершается один полный цикл работы данной технологической линии для сушки с/х продукции. В результате описанного выше одного цикла сушки с использованием предлагаемой технологической линии по предлагаемому способу сушки будут получены две партии высушенной продукции с повышенной эффективностью использования для этого органического топлива, с более полным использованием теплового потенциала и дефицита влажности сушильного агента, со снижением содержания в высушенной сельскохозяйственной продукции твердых продуктов неполного сгорания органического топлива и снижением выбросов вредных веществ в окружающую атмосферу, что положительно отражается на себестоимости и товарном качестве перерабатываемой данным способом продукции. В приведенной ниже табл.1 представлена технологическая карта работы данной линии и положения коммутационных задвижек,соответствующие каждому из режимов. Таблица 1 Коммутационно-режимная карта технологической линии сушки по предлагаемому способу Режим работы технологической линии Задвижки Рабочий режим 1 (работают обе камеры тепловентилятор 18 камера 8 камера 7) Рабочий режим 2 (работают обе камеры тепловентилятор 18 камера 7 камера 8) Рабочий режим 3 (работает камеры 7,камера 8 в режиме загрузка-разгрузка тепловентилятор 18 камера 7 выхлопн. труба 30) Рабочий режим 4 (работает камеры 8,камера 7 в режиме загрузка-разгрузка тепловентилятор 18 камера 8 выхлопн. труба 33) Положения коммутационных задвижек технологической линии 16 17 21 22 27 29 32 Откр. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Технологическая линия для сушки кукурузы в початках, содержащая сушильную камеру с решетчатым основанием, разделяющим внутренний объем камеры на поддон,подключенный воздуховодом к тепловентилятору, и рабочий объем с каналом отвода отработанного сушильного агента,с возможностью размещения в рабочем объеме высушиваемой продукции для сушки вентилированием ее сушильным агентом,подаваемым от тепловентилятора, отличающаяся тем, что технологическая линия содержит, по меньшей мере, две сушильные камеры, сообщенные соединительным трубопроводом с коммутационной задвижкой,а также рабочую площадку,размещенную, по крайней мере, частично, под открытым небом, и погрузочно-разгрузочное устройство, в зоне действия которого находится рабочая площадка с сушильными камерами. 2. Способ сушки кукурузы в початках активной вентиляцией сушильным агентом, нагретым с применением органического топлива и использованием технологической линии для сушки по п.1, отличающийся тем, что сушку осуществляют в два этапа, на первом из которых початки кукурузы с использованием солнечной энергии предварительно подсушивают и подогревают до температуры максимально близкой к рабочей температуре второго камерного этапа сушки,определяемой целевым назначением высушенного зерна, при этом на камерном этапе используют, по меньшей мере, две сушильные камеры, а активное вентилирование зерна осуществляют пропусканием сушильного агента сначала через камеру с менее влажной продукцией,а затем через камеру с более влажной продукцией,при этом загрузку и выгрузку каждой из камер осуществляют независимо от другой с возможностью непрерывной работы последней. 3. Способ сушки кукурузы в початках по п. 2,отличающийся тем, что початки кукурузы доставляют к месту размещения технологической линии в упаковке в виде кулей из воздухопроницаемого материала, которые на рабочей площадке развязывают и кукурузные початки распределяют равномерным слоем на подстилающей поверхности из развязанных кулей, а после завершения первого этапа сушки с использованием солнечной энергии початки кукурузы вновь собирают в кули, которые затем с помощью погрузочно-разгрузочного устройства загружают в сушильную камеру с равномерным распределением их на поверхности решетчатого основания камеры. 4. Способ сушки кукурузы в початках по п.п 2 и 3, отличающийся тем, что в качестве материала для упаковки и подстилающей поверхности для размещения высушиваемой продукции на площадке используют свободно проницаемую для воздуха прочную техническую ткань, например мешковину,с распределенными по краям петлями для стягивания краев упаковки пропущенные через данные петли канатиком. 5. Способ сушки кукурузы в початках по п.п.2-4,отличающийся тем, что на обоих этапах сушки технологический процесс и степень его завершенности контролируют измерением влажности и температуры высушиваемой продукции.