Сушіння зерна в Україні: від бантини – до шахтини!

Зерносушарка шахтного типу «ТоР» моделі СД-30

Станіслав Халін, директор, кандидат економічних наук, доцент

Микола Занько, кандидат технічних наук ДНУ «УкрНДІПВТ ім. Леоніда Погорілого

 

Навіть нинішні зерновиробники ще добре пам’ятають ті часи, коли врожай зернових культур збирався та обмолочувався за повної стиглості зерна. Такої стиглості можна було домогтися за польових умов, позаяк літнє сонечко добре робило свою справу. Й тоді таке зерно зберігалося в коморі. «А як же кукурудза?» – спитаєте ви. Чекати, коли вона висохне в полі, не доводилося: зчаста восени в цей процес втручалася осіння погода – дощі, висока вологість повітря, холодні та сирі ночі. Збирали качани кукурудзи фактично вручну, опісля почали застосовувати примітивні кукурудзозбиральні вітчизняні комбайни, які виконували збирання врожаю лише в качанах. Згодом у господарствах і на зернових елеваторах вручну очищали качани від обгортки й докладали при цьому примітивних зусиль, щоб зерно спочатку висохло на качані. В колгоспах і дрібних підприємствах качани очищали не повністю: листяну обгортку качанів вручну заламували у бік основи качана, зв’язували та підвішували на довгих жердинах-бантинах. Так зерно в качанах висихало й доходило за вологістю до потрібної кондиції.

Пройшли часи… На початку ХХІ ст. з’явилося обладнання для первинної переробки зерна. В CША та Європі зерно почали сушити спеціалізованим технологічним обладнанням – зерновими сушарками. В Україні виробництво такого обладнання не було. Згодом технічний прогрес дістався України та її зерновиробників. Потребу в нових інтенсивних технологіях сушіння зерна стрімко підштовхнула комбайнова технологія збирання хлібних культур, надто – кукурудзи на зерно. Її площі в господарствах зросли, зерно стало затребуваним. Україна, нарешті, «прийшла» до зернових сушарок. Ринок заполонили сушарки всіх типів. Однак сушарки здебільшого були зарубіжними. Цей привабливий сегмент вітчизняні промислові виробники такого складного обладнання ще не опанували. Проте ринкові відносини, приватизація підприємств і землі, боротьба за виживання за умов економічних реалій сьогодення швидко змусили всіх гравців промислового й аграрного ринку до рішучих дій у підходах до розв’язання складних виробничих і технічних питань. До виробництва й до споживача почали надходити вітчизняні зерносушарки. Звичайно, їх виготовлення було доступне лише потужним підприємствам. Однак на українському ринку вони склали достойну конкуренцію зарубіжним зерносушаркам.

Розмаїття зернових сушарок різного конструкційного виконання на ринку України – велике. Проте серед них ведуть перед зерносушарки шахтного типу. Об’єктивно слід зазначити, що здебільшого – це зерносушарки європейських фірм. Такі широкі географічні умови виробництва зерносушарок за діапазоном кліматичних і погодних умов цілеспрямовано відбиваються в їхніх конструкційних особливостях, способах сушіння, якості й марках застосовуваного металу/сталі, захисті від високих і низьких температур та вологості повітря протягом календарного року й навіть у вологості зерна.

Наприклад, у південних європейських державах виробництво зерносушарок шахтного типу підлаштовано під низьку вологість повітря та зерна (15–17%), позаяк там у сезон достигання зерна домінують високі плюсові температури й низька вологість повітря. Сезон збирання – осінь, без дощів, суха, тривала. На сушіння від комбайнів до зерносушарки надходить зерно з низькою вологістю – 15–17%. Усі шахтні зерносушарки адаптовані й укомплектовані газовими пальниками від провідних фірм-виробників. Формуються зовсім інші реалії використання такої зерносушарки: Україна, її чимала протяжність із півночі на південь (майже 900 км), відчутні перепади температур за географічною широтою, холодні сильні вітри восени-взимку, висока вологість повітря. Вологість зерна кукурудзи перед сушінням сягає 35% (!), а іноді й більше. Щоб висушити таке зерно до регламентованих 14% слід у процесі його сушіння зняти понад 20% вологи! Таке зерно може сушитися навіть за температури +125°С за один прохід у сушарці, що є прийнятним для кукурудзи. Такий режим сушіння класифікується, як жорсткий. Метали, використані в конструкції сушарки, відразу негативно реагують і на високу температуру, і на її поєднання з холодними сирими вітрами та перепадами атмосферних температур.

Зважаючи на нестабільну ситуацію з енергоносіями, для вироблення теплоагента зерносушильне господарство України спрямоване на використання як енергоносія за одержання теплоагента – нагрітого повітря – відновлюваних біоресурсів. Для спалювання такого біопалива й одержання теплоагента використовуються теплогенерувальні пристрої вітчизняного виробництва. Важливо зазначити, що європейські зерносушарки здебільшого не адаптовані під них. Зарубіжні виробники рекламують свою продукцію – сушарки – згідно з продуктивністю, яку вони забезпечують удома, для тієї країни, де зроблено сушарку. Змінивши ареал використання та потрапивши до умов України, така зерносушарка конкретно не відповідає всім заявленим показникам: низька продуктивність сушіння зерна – фактично на 1/3 менше паспортної, низький ресурс використання – робота на високих температурних режимах призводить до зниження терміну служби конструкційного металу шахт, низька енергетична й економічна ефективність.

Українські власники таких зерносушарок добре знають їх плюси та мінуси, тому намагаються не повторити помилок попередніх років під час вибору й придбання нових. Вони купують вітчизняні зерносушарки. Для цього 2025 р. у вітчизняних промисловиків-машинобудівників є все: бажання, конструкційні матеріали, освоєні високі технології виробництва, постійні та зростальні запити від українських покупців. Свідчення цьому – шахтні зерносушарки потокового типу «ТоР» (підприємство-виробник – ТОВ «ТЕЗЗ» смт Гребінки, Київська область). Їх розробкою та виробництвом підприємство опікується від 2020 р. До типу «ТоР» входять зерносушарки СД-15, СД-20, СД-30 (табл.), СД-40, СД-60 і СД-80. Їх продуктивність, під час сушіння зерна кукурудзи та знімання вологи з 24 до 14%, становить 4–25 т/год. На досягнення такої продуктивності першочергово спрямовані технічні параметри зерносушарок: місткість шахт для зерна – в діапазоні 15–80 т, продуктивність вентиляторів для переміщення теплоагента від теплогенератора до зерносушарки – від 40 000 до 180 000 м3/год, енергозабезпечення здійснюють електродвигуни із сумарною потужністю від 11,75 до 57 кВт. Відповідно до запитів сьогодення передбачено комплектування зерносушарок твердопаливними теплогенераторами з тепловою потужністю від 1,2 до 5 МВт, які виробляють і подають теплоагент до зерносушарок під час спалювання твердого біопалива. Конструкційно зерносушарки поєднують у собі переваги традиційних шахтних економічних зерносушарок із трикутними повітряними коробами та жалюзійних сушарок, що дає змогу сушити зерно з великою засміченістю (до 4%). Діагонально розташовані короби дають змогу рівномірно обдувати зерно. Порівняно з горизонтально розташованими повітряними коробами це забезпечує отримання на виході одноріднішої за вологістю зернової маси.

 

Зерносушарки шахтного типу «ТоР» (далі – зерносушарки) призначені для сушіння зерна або насіння зернових і бобових культур, кукурудзи, соняшнику, ріпаку, сої та рису з використанням потоку нагрітого до заданої температури повітря, яке подається через зернову колону за допомогою одного або кількох вентиляторів до камер нагрівання, що створюють вакуум у секціях нагрівання зернової колони та можуть використовуватися в усіх кліматичних зонах України. За конструкцією зерносушарка типу «ТоР» модель СД належить до шахтних, вакуумного типу.

Завантажувальний бункер і дах зерносушарки виготовлені з листів оцинкованої сталі та слугують для нагромадження вологого зерна. Зерно завантажується через отвір діаметром 200 мм у даху сушарки. Бункер оснащено двома ротаційними датчиками рівня зерна, які керують автоматичним заповненням зерносушарки.
Дифузори колони виконані з листів оцинкованої сталі та розташовані з обох боків зерносушильних секцій. З одного боку – дифузор теплогенератора (ТГ), в якому може бути встановлено газовий пальник, або до нього приєднується повітровод твердопаливної топки. З протилежного боку – дифузор вентилятора, котрий створює вакуум у колоні, завдяки чому й складаються умови для процесу сушіння.

Сушильна колона виготовлена з листів оцинкованої сталі та слугує для перебування в ній вологого зерна, яке в процесі сушіння нагрівається, висушується та в нижніх секціях охолоджується. Сушильну колону оснащено коробами-повітроводами, через які подається гаряче сухе повітря та відводиться вологе охолоджене повітря (рис. 2). Конфігурація коробів із вертикальними елементами забезпечує можливість сушіння зерна із засміченістю до 4% (колона з самоочищенням).

 

Вивантажувальний механізм (ВМ) призначений для плавного дозованого відвантаження зерна. Йому надає дії двигун-редуктор, який своєю чергою керується частотним перетворювачем, що дає змогу з високою точністю регулювати продуктивність відвантаження зерна.

Вивантажувальний бункер виготовлений з оцинкованої сталі та слугує для спрямування зерна самопливом до норії для його дальшого переміщення. Він має інспекційний люк для огляду й очищення від сміття. Опорна конструкція виконана з фарбованих кутиків і слугує для втримання зерносушильної колони, заповненої зерном.
Вентилятор зерносушарки – осьового типу, встановлюється у верхній частині дифузора, що дає змогу зменшити шум і встановлювати на нього аспіраційну систему (циклофен). Корпус вентилятора виготовлено зі сталі. Крильчатка вентилятора встановлюється безпосередньо на вал електродвигуна.
Як теплоагент під час сушіння використовують потік нагрітого до заданої температури повітря, що проходить через зернову колону за допомогою двох дифузорів – пальника/теплогенератора й осьового вентилятора.
Весь процес сушіння регулює електронний блок (контролер) управління процесом. Електронний блок управління повсякчас одержує дані з датчиків температури на вході й виході агенту сушіння.

Зерно до сушарки подається норією згори через вхідний отвір у даху й гравітаційно, рівномірно розподіляється по зерновій колоні. Зерно нагрівається від гарячого повітря, яке підігрівається топкою на твердому паливі або пальником на природному газі (пропані), та за допомогою вакуумного вентилятора, розташованого на даху зерносушарки, всмоктується в шахту сушарки. Із нагріванням зерно втрачає вологу. Той самий вентилятор, створюючи розрідження в секції охолодження, забезпечує охолодження зерна до температури навколишнього середовища.
Вивантаження зерна із сушарки здійснюється за допомогою вивантажувального механізму з двигун-редуктором.
Чисте, очищене від грубих і дрібних сміттєвих і незернових домішок зерно подається норією до завантажувального бункера, що розміщений згори сушарки. Під впливом сили тяжіння зерно поступово просипається через зернові колони згори донизу.