RU2005968C1

RU2005968C1 - Method for grain drying in column-type driers

Info

Publication number: RU2005968C1
Authority: RU
Inventors: Л.В. Колесов; Н.М. Андрианов; А.Г. Гущинский; Н.В. Александров
Original assignee: Ленинградский сельскохозяйственный институт; Новгородский сельскохозяйственный институт
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: method consists in grain preheating, blowing through gravitationally moving grain layer with drying agent, discharge of worked drying agent and its repeated use. In this case, worked drying agent is separated into two flows, one of which constituting 65-70% of total flow is taken from upper part of drying column and directed for grain preheating, and other flow is discharged from lower part of drying column and cleaned, mixed with ambient air, heated and again fed to drying column. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к прикладной механике, а именно к способам сушки твердых материалов или предметов путем удаления из них влаги, и используется в сельском хозяйстве для сушки зерна и различных сыпучих материалов в сушилках шахтного типа. The invention relates to applied mechanics, and in particular to methods of drying solid materials or objects by removing moisture from them, and is used in agriculture for drying grain and various bulk materials in shaft-type dryers.

Известны способы сушки в сушильных установках шахтного типа, которые ведут путем подачи сушильного агента от теплогенератора через подводящие короба к зерновому материалу, где осуществляют его нагрев до определенной температуры и далее вместе с испарившийся влагой отработанный сушильный агент выбрасывается в атмосферу. There are known drying methods in shaft-type drying plants, which are carried out by feeding the drying agent from the heat generator through the supply ducts to the grain material, where it is heated to a certain temperature and then the spent drying agent is emitted into the atmosphere together with moisture evaporated by moisture.

Недостатком этих способов сушки является следующее. The disadvantage of these drying methods is the following.

Так как средняя температура отработанного сушильного агента, выбрасываемого наружу, значительно превышает температуру наружного воздуха (на 30. . . 40^оС и более), то происходят большие потери тепловой энергии в окружающую среду. Поэтому КПД использования тепловой энергии в процессе сушки, получаемой от теплогенератора, низок.Since the average temperature of the exhaust drying agent discharged outwardly much higher than the outside air temperature (by 30.. 40 ^C or more), then there are large heat losses to the environment. Therefore, the efficiency of using thermal energy in the drying process obtained from the heat generator is low.

Наиболее близким к предлагаемому способу сушки (прототип) является способ сушки с утилизацией тепловой энергии в шахтных сушилках, в котором повышение КПД использования тепловой энергии осуществляется за счет дополнительного использования отработанного сушильного агента. В этом способе отработанный сушильный агент из нижней части шахты смешивается с наружным воздухом, нагревают смесь в топке и подают в шахту зерносушилки. Closest to the proposed method of drying (prototype) is a method of drying with the utilization of thermal energy in shaft dryers, in which the increase in the efficiency of use of thermal energy is achieved through the additional use of spent drying agent. In this method, the spent drying agent from the bottom of the shaft is mixed with the outside air, the mixture is heated in the furnace and fed to the shaft of the grain dryer.

В прототипе используется лишь часть тепловой энергии отработанного сушильного агента, только та, которая отбирается из нижней части шахты. Отработанный сушильный агент из верхней части шахты выбрасывается в атмосферу, что как следствие не позволяет получить высокой экономичности процесса. In the prototype, only part of the thermal energy of the spent drying agent is used, only that which is taken from the bottom of the shaft. Spent drying agent from the upper part of the mine is emitted into the atmosphere, which as a result does not allow to obtain high efficiency of the process.

В прототипе (из-за недостаточной изученности процесса сушки в сушилке) не указана протяженность зоны отбора отработанного сушильного агента на рециркуляцию. Однако выбор неоптимальных размеров зоны отбора ведет к снижению теплового КПД процесса сушки. Так при завышении размеров зоны в связи с увеличением влагосодержания отработанного сушильного агента скорость сушки зерна снижается и это, как следствие, приводит к снижению производительности процесса сушки. Но при занижении размеров зоны не весь отработанный сушильный агент еще обладающий высоким сушащим потенциалом (т. е. высокой температурой и низким влагосодержанием) будет отбираться на рециркуляцию. Эта, как следствие, приводит к снижению теплового КПД процесса сушки. In the prototype (due to insufficient knowledge of the drying process in the dryer), the length of the selection zone of the spent drying agent for recycling is not indicated. However, the selection of non-optimal sizes of the selection zone leads to a decrease in the thermal efficiency of the drying process. So, when the size of the zone is overestimated due to the increase in the moisture content of the spent drying agent, the drying speed of the grain decreases and this, as a result, leads to a decrease in the productivity of the drying process. But when underestimating the size of the zone, not all of the spent drying agent that still has a high drying potential (i.e., high temperature and low moisture content) will be recirculated. This, as a consequence, leads to a decrease in the thermal efficiency of the drying process.

В прототипе отсутствует одновременное использование теплоты отработанного сушильного агента из разных зон шахты как для целей предварительного подогрева зерна, поступающего на сушку, так и для целей подогрева воздуха, подаваемого в теплогенератор, что, как следствие, снижает тепловой КПД процесса сушки. In the prototype, there is no simultaneous use of the heat of the spent drying agent from different zones of the mine both for the purpose of preheating the grain supplied to the dryer and for the purpose of heating the air supplied to the heat generator, which, as a result, reduces the thermal efficiency of the drying process.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса сушки за счет увеличения его теплового КПД. The aim of the invention is to increase the efficiency of the drying process by increasing its thermal efficiency.

Цель достигается тем, что отработанный сушильный агент разделяют на два потока, из которых один, составляющий 65. . . 70% от полного потока, отводят из верхней части шахты и направляют на предварительный подогрев зерна, а другой, составляющий 35. . . 30% от полного потока, отбирают из нижней части шахты, очищают в фильтре очистки, смешивают с наружным воздухом, подогревают в теплогенераторе и снова подают в шахту. The goal is achieved in that the spent drying agent is divided into two streams, of which one, component 65.. . 70% of the total flow is diverted from the upper part of the mine and sent to the pre-heating of grain, and the other, which is 35.. . 30% of the total flow, taken from the bottom of the shaft, cleaned in a cleaning filter, mixed with outside air, heated in a heat generator and again served in the shaft.

Таким образом, в предлагаемом способе достигается использование теплоты всего отработанного сушильного агента: из верхней части шахты - для предварительного подогрева зерна, поступающего на сушку, а из нижней части шахты путем рециркуляции для сушки зерна; суммарный результат от совокупного применения известных приемов повторного использования тепловой энергии отработанного сушильного агента (из верхней части шахты на предварительный подогрев исходного материала, а из нижней - на рециркуляцию) достигается выше суммы результатов от использования каждого из известных приемов в отдельности. Это объясняется следующим. В известном способе сушки (прототип) отбираемый на рециркуляцию из нижней зоны шахты поток отработанного сушильного агента смешивается с наружным воздухом, подогревается в теплогенераторе, после чего повторно подается в шахту. В ней он разделяется на два потока. Первый попадает в нижнюю часть шахты и снова направляется на рециркуляцию. Второй поток, пройдя слой зерна, находящегося в верхней части шахты, выбрасывается в атмосферу. Таким образом, вторая часть потока рециркулирующего сушильного агента дважды в шахте вступает в теплообмен с зерном, после чего выбрасывается в атмосферу. Thus, in the proposed method, the use of the heat of the entire spent drying agent is achieved: from the upper part of the mine for preheating the grain supplied to the dryer, and from the lower part of the mine by recirculation to dry the grain; the total result from the combined use of known methods of reusing the thermal energy of the spent drying agent (from the upper part of the mine to preheat the source material, and from the bottom to recycling) is achieved above the sum of the results from using each of the known methods individually. This is explained by the following. In the known drying method (prototype), the stream of spent drying agent selected for recycling from the lower zone of the mine is mixed with the outside air, heated in a heat generator, and then re-fed into the mine. In it, it is divided into two streams. The first goes to the bottom of the shaft and again goes for recycling. The second stream, passing a layer of grain located in the upper part of the mine, is released into the atmosphere. Thus, the second part of the recycle drying agent stream twice in the mine enters heat exchange with the grain, and then is released into the atmosphere.

В предлагаемом способе сушки эта (вторая) часть потока рециркулирующего сушильного агента не выбрасывается в атмосферу, а подается в камеру предварительного подогрева зерна. Таким образом, часть рециркулирующего сушильного агента трижды в шахте вступает в теплообмен с зерном, чем достигается его лучшая отработка и, как следствие, повышается экономичность процесса сушки за счет увеличения его теплового КПД. In the proposed drying method, this (second) part of the recycle drying agent stream is not emitted into the atmosphere, but is fed into the grain preheating chamber. Thus, part of the recirculating drying agent in the mine three times enters heat exchange with the grain, thereby achieving its better development and, as a result, the drying process is increased due to an increase in its thermal efficiency.

В предлагаемом способе сушки указывается количественное значение потока сушильного агента, отбираемого на рециркуляцию из нижней части шахты (30. . . 35% ). Предлагаемый объем потока сушильного агента на рециркуляцию позволяет повысить эффективность процесса сушки. Из анализа экспериментальных данных, полученных в шахтной зерносушилке, следует, что в нижней части шахты значительно замедляется скорость сушки зерна при одновременном интенсивном повышении его температуры. Это свидетельствует о том, что в этой хоне шахты в результате уменьшения влажности зерна значительно ухудшается тепловлагообмен между зерном и сушильным агентом. В связи с этим отработанный сушильный агент, выходящий из данной зоны шахты, имеет еще достаточно высокий сушащий потенциал и его целесообразно направлять на рециркуляцию. Так, температура отработанного сушильного агента в данной зоне в среднем всего на 25. . . 30% ниже значения температуры сушильного агента на входе подводящих коробов, а влагосодержание сушильного агента повышается лишь на 15. . . 35% . In the proposed drying method, the quantitative value of the flow of the drying agent selected for recirculation from the lower part of the mine (30... 35%) is indicated. The proposed volume of the flow of the drying agent for recycling can improve the efficiency of the drying process. From an analysis of the experimental data obtained in the shaft dryer, it follows that in the lower part of the shaft the drying speed of the grain is significantly slowed, while its temperature is rapidly increasing. This indicates that in this mine hone, as a result of a decrease in grain moisture, heat and moisture exchange between the grain and the drying agent is significantly impaired. In this regard, the spent drying agent leaving this mine zone has a sufficiently high drying potential and it is advisable to direct it to recycling. So, the temperature of the spent drying agent in this area is on average only 25.. . 30% lower than the temperature of the drying agent at the inlet of the supply ducts, and the moisture content of the drying agent increases only by 15.. . 35%

Сравнение результатов исследований процессов сушки зерна с различной начальной влажностью зерна с различной начальной влажностью зерна, различной производительностью сушилки и при различных режимах сушки позволяет определить протяженность зоны отбора сушильного агента на рециркуляцию. Для различных начальных влажностей зерна, режимов его сушки и производительностей сушилки характерным является то, что точки перегиба в протекании зависимостей изменения температуры и влажности зерна незначительно смещаются по высоте шахты. Опыты позволили установить, что размеры зоны отбора отработанного сушильного агента, который по его параметрам рационально направлять на рециркуляцию, должны составлять 30. . . 35% от высоты шахты. При условии равномерного движения сушильного агента по высоте шахты объем потока отработанного сушильного агента, отбираемого на рециркуляцию, также составит 30. . . 35% . Comparison of the results of studies of grain drying processes with different initial grain moisture with different initial grain moisture, different dryer capacities and with different drying modes allows us to determine the length of the selection zone of the drying agent for recycling. For various initial grain moisture, drying modes and dryer productivity, it is characteristic that the inflection points in the course of the dependences of changes in temperature and grain moisture are slightly shifted along the shaft height. The experiments made it possible to establish that the size of the selection zone of the spent drying agent, which according to its parameters is rationally directed to recycling, should be 30.. . 35% of the height of the mine. Provided that the drying agent is uniformly moving along the shaft height, the volume of the spent drying agent stream taken for recycling will also be 30.. . 35%

При занижении размеров зоны отбора сушильного агента на рециркуляцию не весь сушильный агент, обладающий еще высоким сушащим потенциалом, попадает на рециркуляцию, в результате чего снизится тепловой КПД процесса сушки. При завышении размеров зоны отбора в рециркулирующий поток будет попадать часть отработанного сушильного агента с высоким влагосодержанием. Это, как следствие, приведет к снижению скорости сушки и уменьшению производительности процесса сушки. When the size of the selection zone of the drying agent for recirculation is underestimated, not all of the drying agent, which has an even higher drying potential, falls into recirculation, as a result of which the thermal efficiency of the drying process decreases. If the selection zone is oversized, a part of the spent drying agent with high moisture content will fall into the recycle stream. This, as a result, will lead to a decrease in the drying rate and a decrease in the productivity of the drying process.

Таким образом, рациональной с точки зрения получения максимальной производительности процесса сушки и получения высокого значения его теплового КПД является зона отбора отработанного сушильного агента на рециркуляцию с размерами, составляющими 30. . . 35% от ее высоты. Thus, rational from the point of view of obtaining the maximum productivity of the drying process and obtaining a high value of its thermal efficiency is the selection zone of the spent drying agent for recycling with dimensions of 30.. . 35% of its height.

Для осуществления этого способа в устройство дополнительно введены перегородка, разделяющая отводящий диффузор на две: верхнюю, составляющую 65. . . 70% всей высоты, и нижнюю, составляющую 35. . . 30% всей высоты, воздухоотвод, соединяющий верхнюю часть отводящего диффузора с камерой предварительного нагрева, устанавливаемой на входе в сушилку, фильтр для очистки отработанного сушильного агента, подаваемого из нижней части отводящего диффузора в воздуховод, подающий наружный воздух в теплообменник теплогенератора, и заслонка, устанавливаемая в воздуховоде, соединяющем нижнюю часть отводящего диффузора с воздуховодом, подающий наружный воздух в теплогенератор для создания одинаковых сопротивлений на пути отработанного сушильного агента, поступающего в камеру предварительного подогрева зерна и в теплообменник теплогенератора. To implement this method, a partition is additionally introduced into the device, which divides the outlet diffuser into two: the upper one, component 65.. . 70% of the entire height, and the lower component of 35.. . 30% of the entire height, an air outlet connecting the upper part of the outlet diffuser with a preheating chamber installed at the inlet to the dryer, a filter for cleaning the spent drying agent supplied from the bottom of the outlet diffuser into the duct, supplying outside air to the heat exchanger heat exchanger, and a damper installed in the duct connecting the lower part of the outlet diffuser with the duct, supplying external air to the heat generator to create the same resistance in the path of the spent dryer of the inlet to the preheating chamber and in the grain heat source heat exchanger.

Анализ новых существенных признаков по критерию "существенные отличия" дает возможность сделать следующий вывод: ни один из существующих и известных способов сушки зерна в шахтных сушилках не дает возможности использовать теплоту отработанного сушильного агента с наибольшим эффектом при наименьших затратах как на конструктивные изменения и добавления, так и на расход других видов энергии при сохранении максимальной производительности процесса сушки. The analysis of new significant features by the criterion of "significant differences" makes it possible to draw the following conclusion: none of the existing and known methods of drying grain in shaft dryers makes it possible to use the heat of the spent drying agent with the greatest effect at the lowest cost both on structural changes and additions, and the consumption of other types of energy while maintaining maximum productivity of the drying process.

В качестве примера анализируются известные способы и устройства для использования отработанного сушильного агента в шахтных сушилках по критерию "существенные отличия", в которых имеются существенные признаки, общие с предлагаемыми. As an example, known methods and devices for using the spent drying agent in shaft dryers are analyzed according to the criterion of "significant differences", in which there are significant features that are common with the proposed ones.

Известен способ сушки, заключающийся в многократном последовательном прохождении сушильным агентом зерна, находящегося в различных зонах шахты. При таком способе сушки достигается высокий тепловой КПД процесса сушки. Однако за счет увеличения влагосодержания сушильного агента после прохождения им каждой очередной зоны сушки значительно снижается скорость сушки зерна. При этом понижается производительность процесса сушки. A known method of drying, which consists in multiple sequential passage of the drying agent of grain located in different areas of the mine. With this drying method, a high thermal efficiency of the drying process is achieved. However, due to the increase in the moisture content of the drying agent after passing through each subsequent drying zone, the speed of drying the grain is significantly reduced. This decreases the productivity of the drying process.

Известны установки для сушки изделий из материалов, в которых для повышения экономичности путем увеличения степени использования тепла применяют дополнительные элементы: подсушиватель и контур промежуточного сушильного агента с последовательно включенными в него компрессорами, конденсатором, установленным на трубопроводе сухого воздуха перед сушилкой, дросселем и испарителем, установленным на линии отводящих газов после экономайзера. Однако следует отметить, что в этом устройстве применяются дополнительные устройства, значительно увеличивающие стоимость сушильных установок и требующие высококвалифицированного обслуживания и дополнительных затрат энергии, например, на привод компрессоров. При этом не учитываются биологические свойства материала при протекании процесса сушки. Known installations for drying products made of materials in which, to increase efficiency by increasing the degree of heat use, additional elements are used: a dryer and an intermediate drying agent circuit with compressors in series, a condenser installed on the dry air pipe in front of the dryer, a choke and an evaporator installed on the exhaust gas line after the economizer. However, it should be noted that in this device additional devices are used that significantly increase the cost of drying plants and require highly qualified service and additional energy costs, for example, to drive compressors. This does not take into account the biological properties of the material during the drying process.

Таким образом, в предлагаемом способе повышение экономичности процесса сушки осуществляется за счет повышения эффективности утилизации теплоты части рециркулирующего сушильного агента при одновременном обеспечении максимальной производительности процесса сушки. Thus, in the proposed method, increasing the efficiency of the drying process is carried out by increasing the efficiency of heat recovery of part of the recycle drying agent while ensuring maximum productivity of the drying process.

Предлагаемый способ ведут следующим образом: отработанный сушильный агент, выходящий из шахты, разделяют на два потока, один из которых, поступающий из верхней части отводящего диффузора и составляющий 65. . . 70% от полного потока сушильного агента, используют для предварительного подогрева зерна, поступающего в шахту, а другой поток отработанного сушильного агента, поступающего из нижней части диффузора и составляющий 35. . . 30% от полного потока сушильного агента, пропускают через фильтр очистки, смешивают с наружным воздухом, подогревают в теплообменнике теплогенератора и далее осуществляют его подачу в шахту. The proposed method is carried out as follows: the spent drying agent leaving the mine is divided into two streams, one of which coming from the upper part of the outlet diffuser and comprising 65.. . 70% of the total flow of the drying agent is used to preheat the grain entering the mine, and another stream of spent drying agent coming from the bottom of the diffuser and comprising 35.. . 30% of the total flow of the drying agent is passed through a purification filter, mixed with outside air, heated in a heat exchanger heat exchanger and then fed to the mine.

Предлагаемый способ поясняется чертежом. The proposed method is illustrated in the drawing.

Устройство содержит шахту 1, в которой происходит сушка зерна, подводящий диффузор 2 для равномерного распределения сушильного агента по всей высоте шахты, теплогенератор 3, в топку которого подается топливо G_т и наружный воздух G_в для сжигания топлива, отводящий диффузор 4, разделенный перегородкой 5 на две части, из верхней части по воздуховоду 6 отработанный сушильный агент подается в камеру предварительного подогрева 7, из нижней части отработанный сушильный агент по воздуховоду 8 подается через регулирующий орган (заслонку) 9 в воздуховод 10, в который одновременно засасывается наружный воздух, отработанный сушильный агент, смешавшись с наружным воздухом, через фильтр 11 вентилятором 12 подается в теплообменник теплогенератора 3, где он подогревается и далее подается в подводящий диффузор сушилки.The device comprises a shaft 1, in which the drying of grain, feed cone 2 for even distribution of the drying agent throughout the shaft height, a heat generator 3, in which the furnace is supplied with fuel G _m and the outside air G _in the combustion, a discharge diffuser 4, divided by a partition 5 in two parts, from the upper part through the duct 6, the spent drying agent is fed into the preheating chamber 7, from the lower part, the spent drying agent through the duct 8 is fed through the regulatory body (damper) 9 into the air 10 d, which simultaneously sucked outside air, the exhaust drying agent is mixed with the outside air through a filter 11, a fan 12 is fed into the heat source heat exchanger 3 where it is heated and then fed into the inlet diffuser drier.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. A device that implements the proposed method works as follows.

Влажное зерно через камеру предварительного подогрева 7, в которой оно подогревается отработанным сушильным агентом, поступающим из верхней части отводящего диффузора 4, поступает в шахту 1, где подогретое зерно продувается отработанным сушильным агентом, поступающим из подводящего диффузора 2 от теплогенератора 3. Зерно, перемещаясь по шахте 1 сверху вниз, продувается сушильным агентом и выходит наружу. Отработанный сушильный агент из нижней части шахты поступает в нижнюю часть отводящего диффузора 4 и далее по воздуховодам 8 и 10 через фильтр очистки 11 вентилятором 12 подается в теплообменник теплогенератора 3. Из верхней части шахты отработанный сушильный агент поступает в верхнюю часть отводящего диффузора 4 и далее по воздуховоду 6 в камеру предварительного подогрева 7, где происходит предварительный подогрев зерна, поступающего в шахту 1. Wet grain through the pre-heating chamber 7, in which it is heated by the spent drying agent coming from the upper part of the outlet diffuser 4, enters the shaft 1, where the heated grain is blown by the spent drying agent coming from the supply diffuser 2 from the heat generator 3. The grain moving along mine 1 from top to bottom, blown with a drying agent and goes outside. The spent drying agent from the bottom of the shaft enters the lower part of the outlet diffuser 4 and then through the air ducts 8 and 10 through the cleaning filter 11, the fan 12 is fed into the heat exchanger of the heat generator 3. From the top of the shaft, the spent drying agent enters the upper part of the outlet diffuser 4 and then the duct 6 into the preheating chamber 7, where the preheating of the grain entering the mine 1 takes place.

Технико-экономическую эффективность предлагаемого способа сушки можно обосновать следующим образом:
Повышается эффективность использования тепловой энергии на 10. . . 15% в сравнении с использованием тепловой энергии отработанного сушильного агента только нижней части шахты, за счет одновременного использования тепловой энергии отработанного сушильного агента и из верхней части шахты для предварительного подогрева зерна, поступающего на сушку в шахту.The technical and economic efficiency of the proposed drying method can be justified as follows:
Increases the efficiency of heat energy by 10.. . 15% in comparison with the use of thermal energy of the spent drying agent only in the lower part of the mine, due to the simultaneous use of the thermal energy of the spent drying agent and from the upper part of the mine for preheating the grain entering the mine for drying.

Повышается производительность процесса сушки на 25. . . 30% в сравнении с производительностью, которую он имеет в производительных условиях за счет того, что та часть шахты, которая использовалась для нагрева зерна в ней, с применением предварительного подогрева используется для сушки зерна. (56) Гержой А. П. , Самочетов В. Ф. Зерносушение и зерносушилки. М. : Колос, 1967. Increases the productivity of the drying process by 25.. . 30% in comparison with the capacity that it has in production conditions due to the fact that the part of the mine that was used to heat the grain in it, using preheating, is used to dry the grain. (56) Gerzhoy A.P., Samochetov V.F. Grain drying and grain dryers. M.: Kolos, 1967.

Механизация и электрификация сельского хозяйства, N 2, 1980, с. 60-62. Mechanization and Electrification of Agriculture, N 2, 1980, p. 60-62.

Claims

METHOD OF DRYING GRAIN IN DRYING UNITS OF A MINING TYPE, including pre-heating of grain, blowing of a gravitationally moving layer of grain with a drying agent, removal of the used drying agent and its reuse, characterized in that, in order to increase the efficiency of the process by increasing thermal efficiency, the spent drying agent divided into two streams, of which one, comprising 65 - 70% of the total flow, is diverted from the upper part of the shaft and sent to the pre-heating of the grain, and the other is diverted from the bottom of the shaft, cleaned, mixed with outside air, heated and fed back into the shaft.