Какая зерносушилка технологичнее и экономичнее – шахтная, модульная?.. Или есть другие варианты? Выбор зерносушилки определяется прежде всего ее производительностью, стоимостью, экономным расходом топлива, безопасностью в работе, надежностью автоматического контроля влажности зерна на выходе, автоматическим управлением температурой зерна и горячего воздуха. Кроме того, немаловажна легкость очистки сушилки, особенно при сушке разных партий семенного зерна. Важную роль при этом играет вид зерна и его дальнейшее использование. (Опубликовано в № 11.2011 г.)

Основной задачей сушки зерновых и масличных культур является снижение влажности зерна до значений, при которых его можно заложить на длительное хранение, не опасаясь возникновения очагов самосогревания. Однако сушка – это не только способ понижения влажности зерна. При правильно подобранном режиме сушки происходит физиологическое дозревание зерна и улучшение его качества.

В случае нагревания зерна при сушке сверх допустимой температуры ухудшается его качество, снижаются всхожесть и энергия прорастания семенного зерна, увеличивается трещиноватость зернобобовых культур, риса-зерна, снижаются хлебопекарные свойства муки, полученной из такого зерна. Например, у кукурузы в результате сушки при высокой температуре полностью теряется всхожесть, но целиком сохраняется кормовая ценность. В пересушенной кукурузе трудно отделяется крахмал.

У пшеницы, высушенной при высокой температуре, происходит закал зерна, затрудняющий его размол

У пшеницы, высушенной при высокой температуре, происходит закал зерна, затрудняющий его размол. При помоле зерна пшеницы с трещинами снижается выход муки высшего сорта. Посевное зерно невозможно высушить при высоких температурах без снижения всхожести, поэтому температура посевного зерна, а также солодового ячменя и мукомольной пшеницы во время сушки не должна превышать 45 °С. Для других видов зерна температура может быть выше. Предельная температура зависит и от начальной влажности зерна: чем выше влажность, тем ниже должна быть температура. Поэтому для сушки семенного, кормового и мукомольного зерна установлены разные температурные диапазоны сушки.

Оптимизация –  деньги в копилку

В целях оптимизации процесса сушки зерна и снижения затрат на сушку при выборе и установке новой сушилки следует обращать внимание на следующие моменты.
•    В верхней части зерносушилки или непосредственно над ней должна быть установлена накопительная резервная секция или буферная емкость, в которую транспортным оборудованием подается влажное зерно. Установленные в буферной емкости датчики верхнего и нижнего уровня зерна обеспечат непрерывное заполнение зерносушилки, включая и выключая загрузочные устройства.
•    Конструкция и производительность сушилки не должны зависеть от направления ветра (независимость от розы ветров); нужно, чтобы зерносушилку можно было размещать на любом месте участка.
•    Должна быть обеспечена подача агента сушки к каждому зернышку со всех сторон, наличие застойных зон или локальных течений осушаемого продукта не допускается. Необходимо минимизировать контакт осушаемого продукта с нагретыми металлическими частями конструкций сушилки, чтобы не допустить контактный перегрев продукта. Это существенно сказывается на эффективности использования энергии теплоносителя, а соответственно, и на расходе топлива.
•    Теплоизоляция горячей зоны и наружная обшивка позволяют существенно снизить расход тепла и, соответственно, топлива, особенно с учетом климатических условий зернопроизводящих регионов стран СНГ.
•    Качественные (модуляционные) горелки и топливная автоматика позволяют поддерживать температуру теплоносителя в автоматическом режиме, что позволяет значительно экономить топливо.
•    Зерносушилка должна работать в полном автоматическом режиме и не зависеть от ошибок обслуживающего персонала. Датчики температуры, включенные в состав управляющей автоматики сушилки, должны исключать недопустимое превышение температуры зерна и агента сушки.
•    Выбросы пыли за пределы сушилки должны быть исключены, нужно своевременно удалять и собирать зерновую пыль.
•    Сушка зерна должна проводиться бережно, без травмирования и перегрева, с минимальным количеством транспортных механизмов и устройств.
•    Для обеспечения чистки сушилки от остатков зерна и проведения ее ремонта должен быть обеспечен легкий доступ в любую точку сушилки.

Какой же тип сушилок наиболее предпочтителен?

При выборе зерносушильного оборудования необходимо учитывать множество факторов, чтобы выбранное оборудование максимально соответствовало потребностям хозяйства или элеватора, было экономичным и простым в эксплуатации.
Некоторые утверждают, что лучшими являются шахтные сушилки. Если судить по времени их жизненного цикла, то они – безусловные лидеры, точнее долгожители. А как быть с модульными зерносушилками, пришедшими на рынки СНГ сравнительно недавно?
Прежде чем характеризовать каждый тип сушилок в отдельности, определимся, что их объединяет.
Независимо от конструкции сушилки для снижения влажности зерна на 1% требуется одинаковое количество тепла. Следовательно, перед конструкторами разных сушилок стояла одна и та же задача: донести тепло до зерна с минимальными потерями. Чем лучше она решена, тем меньше эксплуатационные расходы на сушку. В связи с тем, что влажному зерну требуется для нагрева (сушки) одинаковое количество тепла, можно сделать вывод, что сушилки всех типов с одинаковым объемом загруженного зерна (рабочий объем) имеют примерно одинаковую производительность при условии, что количества подведенного тепла достаточно для испарения влаги.
На сегодняшний день широкое распространение получили следующие типы сушильного оборудования: сушилки шахтного типа с рециркуляцией (сушилки типа ДСП производства KMZ Industries) и рекуперацией тепла (некоторые сушилки Petkus, Shmidt-Zeeger, Strahl, Stela и пр.), а также сушилки модульного типа (или колонковые) Sukup, Farm Fans, Mathews Company, Delux и др.
Рециркуляция зерна позволяет снизить влажность зерна до требуемого уровня за несколько циклов. Сначала происходит предварительный нагрев сырого зерна до предельно допустимой температуры, контактный влагообмен между сухим рециркулирующим и сырым зерном, затем зерно поступает в зону сушки с воздействием на него агента сушки.

Если на модульную сушилку дует холодный ветер или идет дождь, нагрев зерна будет неравномерный

В основу энергосберегающего принципа сушки положен принцип рекуперации (повторного использования) тепла нагретого сухого воздуха, прошедшего сквозь слой охлаждаемого горячего зерна после сушки, за счет чего значительно уменьшается расход топлива и повышается КПД сушилки.
Наличие теплоизоляции горячих зон зерносушилки сокращает непроизводительные потери энергоносителя на нагрев окружающей среды.
Шахтные проточные сушилки используются в составе крупных зернохранилищ (элеваторов), как правило, они обладают высокой производительностью и работают практически непрерывно круглый год.
Такие сушилки имеют высокую металлоемкость, большую высоту зерновой шахты (20-25 м) и, как следствие, высокую стоимость. Они требуют больших капитало­вложений при строительно-монтажных работах (сооружение мощного железобетонного фундамента и монтажные работы) – до 25% от стоимости сушилки, поэтому стоимость сушилок зерна подобного типа высокая. Время сборки шахтных сушилок – от 4 до 6 недель. У них высокие энергетические показатели, но имеются серьезные проблемы с выбросами зерновой пыли, так как зерно, протекая сквозь высокую шахту, непрерывно сталкивается с поперечными потоку зерна металлическими коробами для подачи горячего агента сушки и охлаждающего воздуха, сдавливается и стирается. Если в сушилку попадет влажный неочищенный зерновой ворох, то он легко может застрять между воздухоподводящими (отводящими) коробами, что может привести к образованию локальных струйных течений, местному перегреву вороха и пожару. К тому же зерновая пыль взрывоопасна, а собрать ее или предотвратить ее выброс в атмосферу очень проблематично и дорого. Горизонтальные (или вертикальные) модульные (колонковые) сушилки основаны на принципе поперечной подачи воздуха (горячего и холодного) через слой зерна, протекающего между стенками из перфорированных листов. Модульными или колонковыми сушки принято называть из-за их конструктивной особенности: сушка состоит из модулей и колонн (секций), количество которых зависит от заявленной потребителем производительности агрегата. Принцип работы таких сушилок довольно прост и состоит в следующем:
•    зерно поступает в верхнюю часть сушилки, где расположен шнек, который распределяет зерно по всей длине сушилки и загружает колонны поочередно. Возможно исполнение сушилки в виде круглой башни с двойными перфорированными стенками – в этом случае заполнение всей сушилки происходит под действием гравитации, а верхний шнек отсутствует;
•    вентилятор нагнетает в камеру воздух из окружающей среды, который в дальнейшем делится на два потока: один – поступает в камеру смешивания, а другой – греется горелкой. В камере смешивания оба потока при помощи отражателей смешиваются, обеспечивая равномерность температуры агента сушки в любой точке камеры;
•    внутренняя и наружная стенки колонны перфорированы, что позволяет агенту сушки продувать слой зерна, обеспечивая температуру зерна, заданную оператором;
•    в нижней части сушки расположены дозирующие вальцы, скоростью вращения которых регулируется время нахождения зерна в колоннах, тем самым обеспечиваются те или иные режимы сушки;
•    высушенное зерно выгружается из сушилки нижним винтовым или скребковым транспортером.
Стенки плоские перфорированные и находятся под давлением зерна, поэтому сушилки имеют сложную и мощную раму. Зерно при подаче необходимо распределить вдоль сушилки (верхним шнеком-распределителем), а потом снова собрать, да еще и обеспечить равномерность протекания в параллельных секциях. Для этого установлены шнековые транспортеры и лопастные дозаторы. Но чем больше механизмов, тем больше цена, эксплуатационные затраты и вероятность поломки. Преимущества горизонтальных модульных сушилок: быстрый монтаж, простой и дешевый фундамент, относительно низкая по высоте система подачи зерна и возможность будущей модернизации для увеличения производительности.

Только сушилки конвейерного типа позволяют без проблем сушить неочищенный зерновой ворох

Среди недостатков, присущих модульным сушилкам, можно выделить следующие:
•    зерно в сушилке движется сплошным столбом, к которому изнутри подводится горячий сушильный агент. Проходя через слой зерна толщиной 250-300 мм, сушильный агент выходит за пределы сушилки через перфорированную стенку. Это приводит к тому, что с внут­ренней (горячей) стороны зерно перегревается и пересушивается, а внешний слой зерна остается недосушенным;
•    если на модульную сушилку дует холодный ветер или идет дождь, это приводит к неоднородному нагреву зерна (одна сторона сушилки интенсивно охлаждается, а другая (с подветренной стороны) перегревается) и некачественной сушке зернового потока;
•    для сушки мелкосеменных культур (рапс, горчица) необходимы стенки с соответствующим мелким перфорированием, чтобы семена не застревали в перфорации, так как это ухудшает проходимость воздушного потока;
•    при движении вертикального столба зерна происходит его трение о перфорацию внутренней и внешней стенок, в результате чего зерно истирается, травмируется его внешняя оболочка;
•    возможно застревание вороха влажного зерна в любом месте по высоте потока, особенно в местах установки внутренних конструкций, что приводит к локальным местным течениям и перегревам;
•    при сушке некоторых культур выделяется много зерновой пыли, которая оседает вокруг сушилки и загрязняет прилегающую территорию, возникает пожароопасная ситуация. А тоненькая шелуха, отделяющаяся от каждого зернышка при сушке (особенно кукурузы), забивает внешние перфорированные листы так, что воздух не может проходить сквозь слой зерна и засоренную перфорацию, что резко снижает эффективность сушки, в таком случае сушилку приходится останавливать для очистки;
•    отсутствие рекуперации тепла (использование теплого воздуха) из зоны охлаждения высушенного зерна и отсутствие теплоизоляции приводит к тому, что сушилки потребляют огромное количество энергоносителя на сушку 1 т зерна.

Сушилки конвейерного типа производства Alvan Blanch (Англия). Снято а порту на южном побережье Англии

Для Украины сушилка непрерывного потока конвейерного типа – относительно новый вариант.
Конструкция такой сушилки разработана в Англии (как известно, там постоянно высокая влажность) инженерами компании Alvan Blanch. Сушилка представляет собой модульную конструкцию, которая поставляется в собранном виде, с пультом управления и электрическими кабелями. Главная особенность этих сушилок – два наклонных ложа, состоящие из специальных стальных пластин, собранных в виде жалюзи, сквозь которые проникает горячий воздух, продувает и увлекает за собой зерно. Верхнее ложе предназначено для сушки зерна, а нижнее – для его досушивания и охлаждения. За счет подачи большого количества горячего воздуха через относительно небольшой слой зерно сушится во взвешенном, псевдосжиженном состоянии, таким образом достигаются оптимальные условия конвекционного нагрева каждого зернышка, отсутствует контактный перегрев и сдавливание зерна. Влажное зерно подается в накопительный бункер, из которого оно самотеком равномерно распределяется по всей ширине ложа через заслонку, регулирующую толщину слоя зерна на верхнем ложе в зависимости от его влажности. Это единственные сушилки, позволяющие сушить неочищенный зерновой ворох без проблем. Очищать сухое зерно от примесей намного легче, чем влажное. Также есть автоматическая регулировка скорости движения зернового потока (максимальная скорость движения – 110 см в минуту), которая зависит от влажности и температуры зерна, а также от температуры агента сушки. Температура агента сушки задается оператором и автоматически контролируется и поддерживается сушилкой с точностью до 0,1 градуса. Начиная с середины нижнего ложа сквозь медленно движущееся зерно продувается наружный охлаждающий воздух.
На всех горячих зонах сушилки с внутренней, горячей стороны устанавливается теплоизоляция, что уменьшает потери тепла на нагрев металлический конструкций сушилки и непроизводительные затраты топлива. Это позволяет сэкономить до 30% энергии, что и было проверено на работающих сушилках и подтверждено многочисленными тестами.
Нагретый сухой воздух из охлаждающей секции поступает в камеру сгорания через каналы рециркуляции. Данная схема позволяет сушить разные культуры мелкими партиями, не останавливая сушку для очистки.
Срок монтажа таких сушилок и пусконаладочных работ составляет 3-5 дней! Для установки сушилки и монтажа требуется простой ленточный фундамент. Сушилка предназначена для сушки любых культур, снимает до 15% влажности за один проход, за счет правильного распределения потоков воздуха имеет высокую экономичность, полностью автоматизирована, что снижает риск поломки при неправильной эксплуатации. И самое главное – конструкция данной сушилки проверена временем, первые сушилки подобного типа в Англии работают без поломок уже более 30 лет.
Очень хорошо решается проблема удаления выделяющейся зерновой пыли: в месте пересыпа зерна с верхнего на нижнее ложе подключается трубопровод системы аспирации. В простом варианте возможна установка примыкающей к торцу сушилки осадочной камеры, где будет скапливаться зерновая пыль, которая затем удаляться вручную.

Иллюстративная и упрощенная схема сушилки конвейерного типа

Что в результате?

•    Сушилка должна быть относительно недорогой, но долговечной, сделанной из хороших материалов, все процессы сушки должны быть автоматизированы и контролируемы.
•    Производительность сушилки должна соответствовать масштабам хозяйства. Лишнего не надо, оно вам денег будет стоить!
•    Топливо должно быть удобным и недорогим. Пока самым дешевым энергоносителем является газ (из газопровода или сжиженный).
•    Сушилка без рекуперации тепла – деньги на ветер!
•    Если выращиваете кукурузу, конечно, нужна сушилка с возможностью интенсивной сушки и желательно с внешним вентилируемым бункером для охлаждения зерна. Это повысит КПД сушки на 25-30%!
•    Персонал – не последний фактор. Чем меньше шанс, что ваше оборудования пострадает из-за ошибки персонала, тем лучше. Поэтому нужен максимум автоматизации и блокировок «защита от дурака»!
•    Чем удобнее обслуживание, тем производительнее и дольше служит сушилка.
•    При строительстве нового зерносушильного комплекса (участка) необходимо заранее подумать о зерноочистке, сушилке, накопительных силосах и нории.
•    Конструкция сушилки и ее производительность не должны зависеть от направления ветра (розы ветров) и места расположения зерносушилки. Роза ветров очень важна при установке отечественных сушилок. Это один из главных факторов определения ее месторасположения. Обычно сушилки устанавливают с подветренной стороны, так, чтобы выхлоп влажного воздуха уносился от комплекса.

Анатолий Куприевич,
директор предприятия «ПроектКонтактСервис», Почетный работник строительства и архитектуры Украины