Одной из конструктивных особенностей и неотъемлемой частью современного зерносушильного оборудования, уже продолжительное время назад, стало наличие системы рекуперации тепла.
Система рекуперации тепла в зерносушилке — это система, в которой воздух, подаваемый в зерносушилку, предварительно нагревается теплым зерном в процессе его охлаждения с целью снижения расхода топлива зерносушилки.
Исходя из этого определения, становится понятным, что системы рекуперации тепла применимы только в поточных зерносушилках, в которых во время процесса сушки зерна всегда есть часть уже сухого зерна, которое охлаждается потоком холодного воздуха из окружающей среды. Холодный воздух, проходя через зерно охлаждает его. Но в процессе охлаждения, воздух нагревается и становится теплым. Поэтому было бы грехом не использовать это тепло в процессе сушки зерна.
В процессе сушки зерна можно использовать два типа теплого воздуха, который помогает экономить топливо:
– воздух из зоны охлаждения (рекуперация),
– воздух из завершающих этапов сушки (рециркуляция).
Воздух рекуперации
Это холодный воздух, который нагрелся в процессе теплообмена при охлаждении зерна. Этот воздух стал теплым, но его температура ниже температуры воздуха рециркуляции, так как изначально (перед зоной охлаждения) он был совсем холодный. Но у воздуха рекуперации есть важное преимущество: проходя через сухое зерно, он не вобрал в себя лишнюю влагу, но теплее, чем температура окружающей среды. Это решение уже давно внедрено в конструкцию зерносушилок STRAHL, позволяя экономить до 30% на затратах газа.
Воздух рециркуляции
Это горячий воздух, который остыл и стал теплым в процессе теплообмена на завершающих этапах сушки зерна. Воздух участвовал в процессе сушки, но он не вобрал в себя много влаги, так как проходил через почти сухое зерно. (Воздух для системы рециркуляции отбирается из тех зон зерносушилки, где зерно уже хорошо подсушено). С другой стороны, его преимущество перед воздухом рекуперации в том, что он горячее, а соответственно также может эффективно участвовать в экономии топлива.
Нужно отметить, что точного научного определения этих терминов нет. В маркетинговых материалах эти термины часто напутаны. Во избежание путаницы на нашем сайте мы используем такие трактования этих терминов, как указано выше.
Пассивная
Это система рекуперации, в которой воздух через зону охлаждения проходит без помощи вентилятора. Такие системы менее эффективны, так как они не так хорошо охлаждают зерно. Для того, чтобы зерно лучше охлаждалось, производители таких сушилок делают зону охлаждения большего объема. Получим ли мы желаемый эффект – сильно зависит от температуры окружающей среды.
Активная
Прямая противоположность пассивной системе рекуперации – система оснащена дополнительным вентилятором рекуперации тепла. Такой вентилятор принудительно увеличивает объем воздуха, проходящий через зону охлаждения. Это более надежное и эффективное решение, которое не только повышает экономичность сушки зерна, но и гарантирует эффективность системы охлаждения зерна.
Зерносушилка с активной системой рекуперации тепла. Дополнительный вентилятор установлен снизу зерносушилки и протягивает отработанный воздух, который образовался в левой части зерносушилки в её правую часть, где он подаётся снова на горелку.
Обращайте внимание на то, есть ли система рекуперации в вашей зерносушилке и какой принципе её работы.
На каких элементах еще может сэкономить производитель оборудования? Например, на утеплении зерносушилки.
Немаловажный факт. Современные зерносушилки обычно утепляются минеральной ватой. Свойства стандартной минеральной ваты позволяют ей выдерживать температуры до 1000°С и при этом она не плавится. Отличный опыт применения минеральной ваты демонстрируют стационарные зерносушилки STRAHL, формируя из них герметичные сэндвич-панели.
Однако, некоторые производители устанавливают стекловату, температура плавления которой начинается на 250-450°С, в зависимости от типа утеплителя. Это приводит к том, что если на зерносушилке возникнет пожар, то стекловата плавится и течет по всем щелям сушилки. Восстанавливать такое оборудование после пожара будет сложно.
Немного физики процесса.
Теплопроводность:
1) минеральной ваты: 0.030-0.045 Вт/м*К
2) воздуха: 0.026 Вт/м*К
Казалось бы, очевидно, что воздух имеет меньшую теплопроводность, чем минеральная вата!?
Если бы воздушная прослойка действительно имела бы более высокое термическое сопротивление, чем прослойка из минеральной ваты, то мировые производители минеральной ваты уже давно обанкротились бы!
На самом деле, термическое сопротивление воздуха в десятки раз ниже термического сопротивления минеральной ваты.
Действительно, теплопроводность воздуха меньше теплопроводности минеральной ваты. И некоторые недобросовестные производители пользуются этим “убойным” маркетинговым аргументом, предлагая покупателям конструктивно более дешёвые зерносушилки без утепления тепловыми матами.
Однако, на самом деле, это обман покупателя!
Дело в том, что передача тепла между двумя стенками происходит тремя путями. И теплопроводность – это только один из них. Вот эти три пути:
Теплопроводность.
Конвекция.
Излучение.
Теплопроводность
Это способность материальных тел проводить теплоту от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.). Иными словами, это передача тепловой энергии между соседними молекулами.
Конвекция
Это способность передавать тепло через газы и жидкости.
Горячий воздух поднимается от нагретой поверхности вверх и замещается более холодным воздухом, который перемещается вниз. Таким способом, тепло от горячей поверхности отводится тёплым воздухом (который легче холодного).
Излучение
Это способность передавать тепловую энергию между двумя материальными телами через пространство посредством электромагнитных волн. Излучаемое тепло двигается со скоростью света через пространство (при этом само пространство не нагревается).
Воздух действительно является отличным теплоизолятором. Именно поэтому все теплоизоляторы такие лёгкие – они состоят из множества пор, содержимым которых и является воздух.
Однако, благодаря пористой (пещеристой) структуре, минеральная вата блокирует передачу тепла конвекцией и излучением и, таким образом, увеличивает термическое сопротивление в десятки раз!
Получается, что для достижения уровня теплоизоляции минеральной ватой толщиной 10 см, нам понадобится 2.78/0.15 = 18 замкнутых воздушных прослоек из воздуха толщиной 10 см!
Обратите внимание, что при увеличении толщины воздушной прослойки, термическое сопротивление сильно не возрастает. Поэтому основной способ увеличения термического сопротивления — это увеличение количества воздушных прослоек.
Но в таком случае мы получаем зерносушилку, которая займёт по площади, утрированно, чуть ли не половину территории элеватора.
И производство зерносушилки без утепления, безусловно, проще и дешевле для поставщика, а финансовые потери от эксплуатации «головная боль» эксплуатанта.
Поэтому внимательно обращайте внимание на наличие теплоизоляции и формат её реализации на оборудовании.
Еще одна не очевидная особенность конструктива зерносушилки, имеющая большую важность для её эффективной эксплуатации, это наличие регулируемой зоны отлёжки.
Для каких нужд она требуется? Давайте разбираться.
Сушка зерна с низкой входящей влажностью
Если зерно на входе очень сухое, производительность зерносушилки резко возрастает, что приведёт к уменьшению времени нахождения зерна в зоне охлаждения. В этом случае нам может понадобиться увеличить зону охлаждения, чтобы оно успевало остыть.
Сушка низкотемпературных продуктов
При сушке подсолнечника, рапса и др. подобных продуктов, зерно сушится на низких температурах. Поэтому, оно не нагревается сильно и минимального размера зоны охлаждения будет достаточно в любую погоду.
При сушке кукурузы высокими температурами рабочего агента нам, скорее всего, придется по максимуму увеличить зону охлаждения, чтобы зерно успело остыть. Особенно, когда зерно на входе относительно сухое (т.е. очень быстро продвигается по шахте, а значит и по зоне охлаждения).
Порционный или циклический режим сушки
В порционном режиме (он же называется циклическим) нам вообще не нужно охлаждать зерно. Если зерносушилка не оснащена заслонками перекрытия подачи холодного воздуха в зону охлаждения, мы не можем полностью заблокировать систему охлаждения. Но мы можем хотя бы уменьшить её. Уменьшая зону охлаждения, мы увеличиваем зону сушки. Как следствие, увеличивается производительность.
Зона охлаждения и экономия газа
Раз уж мы затронули тему охлаждения зерна в зерносушилках, хотелось бы остановиться и на том, как влияет зона охлаждения на экономичность работы зерносушилки.
Мы должны отталкиваться от двух постулатов:
Чем больше мы снимаем тепла из зерна, тем больше его поступает обратно в зерносушилку за счёт системы рекуперации тепла. Ведь в современных зерносушилках, весь воздух, который прошёл через зону охлаждения, возвращается обратно в шахту, таким образом снижая расход газа (или другого топлива).
Чем больше зона охлаждения, тем меньше зона сушки. Это значит, что производительность зерносушилки с большей зоной охлаждения будет несколько ниже, чем производительность с уменьшенной зоной охлаждения.
Таким образом, от размера зоны охлаждения будет зависеть расход газа.
Если мы хотим увеличить производительность сушилки, мы можем увеличить зону сушки (уменьшив зону охлаждения).
Если же мы заботимся об экономичности работы сушилки, нужно контролировать выходящую температуру зерна. Если она существенно выше температуры окружающей среды, это означает, что, увеличив зону охлаждения мы сможем забрать из зерна ещё больше тепла. Но, конечно, при этом немного снизится производительность зерносушилки.
Как правильно поступать, каждый хозяин элеватора должен решить для себя самостоятельно. Когда на элеваторе очередь зерновозов, вы, возможно, заходите увеличить производительность за счет уменьшения зоны охлаждения (конечно, если конечная температура зерна при этом останется в допустимых пределах).
Но если очереди зерновозов нет, вы можете увеличить зону охлаждения и, таким образом, немного сократить расход газа (при описанных выше условиях, конечно).
Это лишь некоторые элементы из общего числа тех, на которые стоит обращать внимание при выборе зерносушильного оборудования. Прислушивайтесь к мнениям экспертов и делайте свой выбор правильно, а не руководствуясь только принципом дешевизны.
Обращайте внимание на опыт ведущих заводов зерносушильного оборудования, таких, как завод STRAHL, воплощающий в себе все эффективные современные тенденции и старающийся этот опыт отточить до совершенства.
