Зерносушарка на пару

Один із досить поширених альтернативних видів палива – це пара. В Україні та Казахстані вже працює багато парових зерносушарок. У яких же випадках ми рекомендуємо розглядати пар як джерело тепла для сушіння кукурудзи, соняшнику, сої, ріпаку та інших культур? Перш за все, розберемося з типами зерносушарок, які краще застосовувати для пари.

На фото: італійська зерносушарка Ravaro на пару, поставлена і змонтована ТОВ “Фінпро Груп”

Типи зерносушарок на пару

Потрібно зазначити, що знайти виключно парові зерносушарки у світі нам не вдалося. Зазвичай, це шахтна зерносушарка, придатна для роботи на альтернативному паливі, але з теплообмінником на борту.

І, хоча всі виробники кажуть, що вони виробляють парові сушарки, зазвичай це не зовсім так. Ви все одно отримаєте газову зерносушарку, адаптовану під пар.

Зерносушарки для пари є двох типів:

1. Ті, які перекладаються на пар легко;
2. Ті, які перевести на пар складно і дорого.

На фото: Зерносушарка Bonfanti з нагнітаючими вентиляторами.

Для підключення до пари, в зерносушарку довелося внести суттєві конструктивні зміни, які неминуче призведуть до низки проблем.

На фото: Зерносушарка Ravaro з витяжними вентиляторами.

Для підключення зерносушарки не довелося впроваджувати ніякі зміни конструкції. Крім того, таке розташування теплообмінника має низку переваг.

Як можна побачити на цих фотографіях, зерносушарка з витяжними вентиляторами (на фото це сушарка Ravaro) перекладається легше і простіше, крім того, має цілу низку експлуатаційних переваг перед зерносушаркою Бонфанті, яка створює в зоні сушіння тиск. Наприклад, візуальний контроль теплообмінника, доступ до нього для очищення і сервісного обслуговування, відсутність втрат тиску в додаткових трубах, вентилятор не виноситься на мороз тощо.

Почитати докладніше про всі ці переваги і про те, з якими складнощами доведеться зіткнутися з нагнітальними зерносушарками, можна в цій статті:

Крім того, витяжна зерносушарка дає нам змогу вбудовувати теплообмінник прямо в її корпус. І це важливо.

Річ у тім, що олійні культури, які використовуються для отримання олії (екстракції олії), мають сушитися робочим агентом (повітрям) доволі низьких температур (55-65°С). А отже, Втрата навіть 5 °C тепла є доволі критичною.

Якщо ж теплообмінник встановлений прямо на “борту” зерносушарки (на стінці шахти), то втрати тепла між теплообмінником і зоною сушіння буде зведено до мінімуму.

На фото: шахтна італійська вакуумна зерносушарка Ravaro на пару.

Доцільність зерносушарок на парі

Насправді, парові або масляні теплообмінники є системами теплообміну з одним із найвищих ККД. Особливо, якщо порівнювати з поширеними в Україні “котлами” на теплообмінниках повітря-повітря.

Однак, хороший паровий котел коштує набагато дорожче за дешевий український теплогенератор із теплообмінником. Незважаючи на свою високу паливну економічність, капітальні вкладення будуть набагато вищими.

Такі системи цілком собі можуть дозволити великі підприємства. Однак, для малих і середніх фермерських господарств, ми можемо порекомендувати розглянути зерносушарку на твердому паливі (пелета, тріска, лушпиння, дрова і т. п.) з теплообмінником повітря-повітря. Його ефективність буде нижчою, але зате початкові інвестиції істотно менші.

Також, в Україні дуже популярні теплогенератори без теплообмінника. Ми такі системи рекомендувати не можемо не тільки з моральних міркувань, а й спостерігаючи за ними на практиці.

Коли ж застосовувати зерносушарки на пару?

Сушіння зерна за допомогою пари буде дуже ефективним на підприємствах, наприклад, олійноекстракційної промисловості, де пар є невід’ємною частиною технологічного процесу, а культури не потребують високих температур сушіння. Наприклад, сушити кукурудзу парою буде, м’яко кажучи, важкувато.

Важливо також і те, що олійні культури (соняшник, соя), які використовуються на олійноекстракційних заводах, є продуктами підвищеної пожежонебезпеки. Тому, сушіння олійних культур непрямим полум’ям є максимально безпечним способом. Це дає нам ще один привід для використання пари під час сушіння пожежонебезпечного насіння, бобів тощо.

На фото: Олійноекстракційний завод у Казахстані з двома італійськими зерносушарками Ravaro гібридного типу (можуть працювати як на парі, так і на газі). Інжиніринг, постачання та шефмонтаж – Фінпро Груп.

Також, ми рекомендуватимемо зерносушарку на пару великим компаніям, які можуть дозволити собі такі інвестиції. Парове обладнання, завдяки своїй високій ефективності окупляється доволі швидко, незважаючи на свою високу первісну вартість. У той же час, парове обладнання служитиме багато років. А ось звичайні теплогенератори, які виробляються в Україні, якщо пощастить, відпрацює кілька років.

Принцип дії та пристрій зерносушарки на парі

• Пар генерується в спеціальній котельні, яка не є частиною зерносушарки. Котельня обслуговує весь олійноекстракційний завод. Виробництво пари здійснюється шляхом нагрівання води. А для нагріву води зазвичай використовується тверде паливо. Зазвичай, на МЕЗах такого палива в надлишку. Наприклад, на заводі з виробництва соняшникової олії буде завжди достатньо лушпиння насіння.
• Потім пара подається на зерносушарку через спеціальну регулювальну арматуру. Крім стандартного набору арматури, важливо, щоб зерносушарка вміла керувати встановленою регулювальною арматурою і враховувала інерційність сушіння парою. Адже одна справа, коли ми сушимо газом, коли будь-яка команда газовому пальнику з панелі управління одразу позначається на зміні температури робочого агента, а зовсім інша справа сушіння парою.
• Далі пар постачається в теплообмінник (також званий паровим підігрівачем повітря), де відбувається нагрівання холодного повітря з атмосфери (підготовка робочого агента).
• Робочий агент іде в зерно, тоді як відпрацьовану пару (конденсат) потрібно грамотно відвести за допомогою конденсатовідвідника (і, можливо, охолоджувача конденсату).

На фото: Зерносушарка Раваро з теплообмінником пар-повітря.

Вибір теплообмінника

Одним із найголовніших питань під час купівлі зерносушарки на пару є вибір теплообмінника (калорифера). Теплообмінник повинен мати досить великий розмір, щоб підігрівати повітря з температури довкілля до температури сушіння вашої культури (насіння соняшнику, соєвих бобів тощо). Потрібно розуміти, що стандартні показники всіх зерносушарок зазвичай надані виробниками за умовно нормальної температури навколишнього середовища (+15°C – +20°C). Однак, на практиці, ви сушитимете і за менших температур. Тому, перед тим як запитувати комерційну пропозицію на зерносушарку на парі, ви маєте чітко описати в технічному завданні і мінімальну температуру довкілля, і температуру робочого агента, згідно з вашою технологією. Обидва ці параметри повинні бути надані не виробником, а вами, замовником. Дуже важливим є розуміння цього моменту.

На фото: Теплообмінники GEA для зерносушарки Раваро.

При цьому ми не рекомендуємо вказувати занадто низьку мінімальну температуру навколишнього середовища. Тут мається на увазі така температура, яка може трапитися, але не буде тривалою. Важливо розуміти, що і за менших температур навколишнього середовища зерносушарка продовжуватиме працювати. Просто вона не зможе нагріти повітря до необхідної температури сушіння, що призведе до падіння продуктивності. Але зерносушарка не зупиниться!

Якщо такі екстремальні умови можуть траплятися лише на нетривалий час (скажімо, кілька днів на рік), чи є сенс замовляти дорожчий теплообмінник? Адже, щоб забезпечити його парою, вам знадобиться і відповідний (потужніший) котел. Тут потрібно врахувати всі можливі фактори і прийняти не тільки безпечне, а й оптимальне рішення.

Важливим є також відстань між трубами теплообмінника. Адже зерносушарка працюватиме на підприємстві, де багато пилу, що виділяється зерносепараторами, завальними ямами, циклонами тощо. Вам дуже важливо, щоб відстань між трубами була досить великою для уникнення засмічення теплообмінника. Занадто маленькі зазори в теплообміннику призведуть до необхідності його частого чищення.

Кількість пари, необхідна для зерносушарки

ККД практично будь-яких теплообмінників пара-повітря настільки високий, що для цілей сушіння зерна прирівнюється до 100%. Сучасні іноземні виробники теплообмінників борються за частки відсотків. Тому, особливих чудес ви тут не чекайте. Якщо, під час розгляду тендерних пропозицій, кількість зазначеної пари сильно відрізняється, потрібно з’ясувати чому це відбувається. Швидше за все, теплообмінник з меншою кількістю необхідної пари не буде здатний підігріти його на заявлену кількість градусів. Зверніть на це увагу, оскільки з цим нам доводиться стикатися досить часто. Вам же важливо визначити істину. Але як?

Дуже просто. Вимагайте тепловий розрахунок теплообмінника! У тепловому розрахунку мають бути вказані всі параметри:

• Кількість повітря (робочого агента), що подається в зерносушарку
• Початкова та кінцева температура повітря
• Температура/тиск пари
• Кількість пар
• Втрати тиску в теплообміннику
• І багато інших параметрів!

Таке порівняння теплових розрахунків теплообмінників дасть змогу визначити справедливість комерційних пропозицій. Часто вам навіть не потрібно буде для цього бути фахівцем-теплофізиком. У будь-якому випадку, ви завжди можете звернутися до нас для проведення справедливого порівняння або надання своїх коментарів/висновлень.

Простий розрахунок

Попередньо проаналізувати скільки пари вам знадобиться для сушіння того чи іншого продукту ви можете самостійно, користуючись ось цими нехитрими обчисленнями.

Соняшник

Спочатку потрібно з’ясувати необхідну зерносушарці кількість тепла. Для нагрівання повітря нам знадобиться 50’000 м³/год х 75°С х 0,29 = 1’087’500 ккал/год, де 50’000 м³/год – об’єм повітря, який потрібен зерносушарці (див. паспорт зерносушарки), 75°С – на скільки градусів ми нагріваємо повітря (у нашому випадку з 0°С до 65°С плюс 10°С запас), 0.29 – коефіцієнт для переведення в кілокалорії на годину.

Знаючи необхідне тепло, розраховуємо кількість пари: 1’087’500 ккал/год / 498,0 ккал/кг = 2’184 тонни пари на годину, де 498,0 – це кількість тепла, яка міститься в парі тиском 6 абсолютних бар (див. таблицю нижче).

Кукурудза

За таким самим принципом можна робити будь-які інші розрахунки для зерносушарок. Наприклад, якщо ми сушимо кукурудзу за мінімальної температури повітря довкілля -10°С, температурою робочого агента 120°С, у зерносушарці, що потребує 150’000 м3 повітря, парою надлишковим тиском 8 бар, то нам знадобиться: 150’000 м³/год x (120°C-(-10°C)+10°C) x 0,29 = 6’090’000 ккал/год тепла. Абсолютний тиск = надлишковий + абсолютний. Іншими словами, абсолютний тиск у нашому випадку становить 8+1 = 9 бар. Звідси за таблицею нижче знаходимо приховану теплоту пароутворення: 484,8 ккал/кг. Таким чином, для нашого завдання нам буде потрібно 6’090’000 ккал/год / 484,8 ккал/гк = 12,5 тонни пари на годину.

Сушарка з таким об’ємом повітря зможе сушити близько 600-800 тонн кукурудзи на добу. А їй подавай 12,5 тонна пари на годину. Так, як бачите, щоб сушити кукурудзу парою потрібні будуть певні інвестиції. Однак, сушка парою дуже швидко себе окупає. Тому й таке рішення дуже доцільне, за умови, що є достатні кошти для капітальних вкладень.

Властивості пари

У цій таблиці наведено деякі загальні властивості пари:

• 1, 2: Температура і тиск пари – величини залежні.
• 5: Теплота киплячої рідини: Кількість тепла, яку потрібно затратити для підвищення температури води від 0°С до температури кипіння (без власне переходу в пару).
• 6: Прихована теплота пароутворення: це кількість тепла, що виділяється під час переходу 1 кг пари в рідкий стан (вона також дорівнює кількості тепла, що необхідна для перетворення 1 кг води на 1 кг пари). За допомогою цієї колонки можна розрахувати скільки пари потрібно для зерносушарки. (Див. докладніше приклад розрахунку вище).
• 7: Повна теплота насиченої пари: це сума колонок 5 (теплоти киплячої рідини) і 6 (прихованої теплоти пароутворення).

Отже, за допомогою таблиці вище ми можемо:

1. Знайти відповідність між температурою і тиском пари;
2. Обчислити кількість пари, необхідну для роботи зерносушарки (докладніше див. приклад розрахунку вище).
3. Оцінити кількість конденсату, який буде виходити з теплообмінника зерносушарки.

Хотілося б тільки звернути увагу читачів на те, що в колонці 6 цифри в рази більші, ніж у колонці 5. Іншими словами, отримувати додаткове тепло з конденсату практично недоцільно.

Оптимальні температура/тиск пари

Звісно, ви знаєте, чому ми температуру і тиск пишемо через дріб, а не через сполучник “і”. Адже температура і тиск насиченої пари мають пряму залежність один від одного. Що вищий тиск пари, то вища її температура.

Дивно, але вища температура пари не означає, що вона несе в собі більше теплових калорій. Насправді, якщо у вас на підприємстві котел виробляє пар 16 бар, ми можемо поставити як теплообмінник на 16 бар, так і на 5 бар. Для останнього варіанту ми “здроселюємо” пару з 16 до 5 бар, при цьому ми не втратимо тепло, яке несе в собі пара. Ефективність зерносушарки від цього не зміниться. Вибір тиску пари має залишатися на вашій проєктній організації, яка робитиме проєкт парового господарства всього комплексу. Ми до нього з легкістю підлаштуємося.

На фото: дві зерносушарки Ravaro на пару.

Зерносушарки, рекомендовані для пара

Як випливає зі статті вище, ми можемо перевести на пар будь-яку зерносушарку. Однак, легше, швидше і дешевше за все на пару переводяться зерносушарки з витяжними вентиляторами або, так звані, вакуумні зерносушарки.

Винятком тут, мабуть, є зерносушарка Alvan Blanch, що має комбіновану технологію: вентилятор витягує повітря з теплообмінника, але нагнітає його в зерно. Тому, незважаючи на те що формально зерносушарка є нагнітальною, вона дуже зручна для переведення на пар.

Залишилися запитання? Зв’яжіться з нами!