Проектирование тепломассообменного оборудования линии обработки зерна гречихи производительностью 1 т/ч

Проектирование тепломассообменного оборудования линии обработки зерна гречихи производительностью 1 т/ч

Введение

Темой данной работы является проектирование тепломассообменного оборудования линии обработки зерна гречихи производительностью 1 т/ч. В рамках данной работы будут рассмотрены наиболее распространенные методы тепловой обработки зерна гречихи, с подробным анализом преимуществ и недостатков. Значительная роль в данной работе отводится технико-экономическим показателям и энергоэффективности тепломассообменных процессов в ходе обработки зерна гречихи, поскольку основой для внедрения в производство является экономическая обоснованность разрабатываемого проекта.

1. Анализ состояния и разработка новой системы

Стандартная технология получения крупы из зерна гречихи включает подготовку зерна к переработке и непосредственно переработку его в крупу путем шелушения.После очистки, при выработке быстроразвариваюшейся крупы, гречихуподвергают гидротермической обработке. Способ гидротермической обработки зерна гречихи включает предварительный прогрев зерна, пропаривание, сушку, охлаждение.

Поступающее зерно обычно имеет невысокую влажность, структурно-механические свойства эндосперма и оболочек различаются незначительно. Поэтому разделить их при шелушении трудно и результаты переработки такого зерна получаются невысокими. При проведении ГТО стремятся прежде всего усилить различие свойств оболочек и эндосперма (ядра) путем повышения прочности ядра и уменьшения прочности оболочек (пленок). Обработка паром (пропаривание) приводит к быстрому увлажнению и прогреву зерна. При этом в результате физико-химических изменений преобразуется структура эндосперма, происходит его пластификация, снижение хрупкости, повышение сопротивляемости разрушению. Вследствие неравномерного набухания составных частей зерна ослабевает связь пленок и ядра.

Последующая после пропаривания сушка обезвоживает в большей степени наружные пленки, которые, теряя влагу, становятся более хрупкими и легче раскалываются при шелушении. Кроме того, возникающие в процессе пропаривания и сушки деформационные изменения в составных частях зерна приводят к отслаиванию оболочек.

Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна, при этом холодные оболочки становятся более хрупкими. Таким образом, ГТО улучшает технологические свойства зерна, позволяет снизить дробимость ядра при шелушении и шлифовании, а происходящие при этом биохимические изменения позволяют получать продукцию с улучшенными органолептическими качествами, повышающими потребительские достоинства крупы при сохранении ее биологической ценности.

Рис. 1 Конструктивно-технологическая схема обработки зерна гречихи

Из уровня техники известен способ гидротермической обработки зерна гречихи для получения крупы быстроразваривающейся, который предусматривает обжаривание очищенного зерна гречихи при 170-200°С в течение 3-5 минут, увлажнение водой с температурой 90-100°С до массовой доли влаги в зерне 19-21%, пропаривание паром с атмосферным давлением в течение 4,9-5 мин, отволаживание в течение 1-2 часов в изотермических условиях, подсушивание до массовой доли влаги не выше 13,5% и охлаждение до температуры, не превышающей температуру окружающего воздуха производственного помещения на 6-8°С.

Известен также способ гидротермической обработки зерна гречихи предусматривающий увлажнение зерна гречихи водой при наборе вакуума с остаточным давлением 0,02-0,04 МПа и подаче воды в зерно в течение 10-60 секунд. Затем осуществляют отволаживание зерна в течение 4-6 часов и сушку.

Недостатком вышеприведенных способов является длительность процесса и, как следствие, малая производительность, а также большое количество колотых зерен.

Гидротермическая обработка гречихи включает пропаривание зерна, его отволаживание, сушку и охлаждение. Перед пропариванием зерно подогревают (предварительный нагрев зерна сокращает расход пара на пропаривание и сушку), пропаривание ведут при давлении пара 0,25-0,30 МПа в течение 5 минут в пропаривателях периодического действия А9-БПБ. После пропаривания проводят непродолжительноеотволаживание. Затем зерно сушат воздухом с температурой 120-140°С до остаточной влажности 13,0-13,5%, охлаждают и подают на шелушение. Выход гречневой крупы ядрицы составляет не менее 67,0%, в том числе колотых зерен 3,0-5,0%. Крупа имеет кремовый цвет с желтоватым или зеленоватым оттенком, что ухудшает ее потребительские свойства и товарный вид.

Большое количество колотых зерен в готовом продукте и его цвет обусловлены неравномерностью прогрева зерна. При пропаривании через неподвижную массу зерна гречихи пропускают пар, однако при известных параметрах проведения способа конструкция пропаривателя не позволяет осуществить равномерное пропаривание всей массы, что приводит к образованию застойных зон в верхней и нижней частях пропаривателя. Поэтому для завершения физико-химических процессов в зерне, выравнивания влажности в массе зерна необходимо проводить отволаживание. Однако после пропаривания поверхность влажного зерна становится смолистой из-за клейстеризации крахмала в зерне и при отволаживании оно слипается в комок (комкуется), что при дальнейшей обработке приводит к увеличению количества колотых зерен. Для исключения стадии отволаживания необходимо обеспечить равномерность пропаривания, например, путем повышения давления пара и времени обработки.

Таким образом, недостатками способа являются большое содержание в готовой крупе колотых зерен (дробленого зерна), невысокие потребительские свойства крупы и низкий товарный вид, а также невысокая производительность способа.

Для проведения ГТО зерна крупяных культур, в т.ч. зерна гречихи, используют специальные аппараты-пропариватели.

Недостатками пропаривателей являются относительно небольшая производительность при обработке зерна крупяных культур, что связано с невозможностью обработки продукта паром при высоком избыточном давлении, низкое качество пропаривания зерна из-за наличия застойных зон в рабочем объеме камеры, что приводит к неравномерности пропаривания.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат периодического действия с автоматическим управлением А9-БПБ. Пропаривание осуществляют в течении 5-12 минут при давлении пара 0,40-0,65 МПа. Пропариватель содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с конической нижней частью и сферическую крышку, загрузочный и разгрузочный патрубки, предохранительный клапан, приспособление для подачи и распределения пара, приспособление для сброса давления и отвода пара. Приспособление для подачи и распределения пара представляет собой вертикальную полую трубу с открытым нижним концом, по длине ограниченную расстоянием до низа корпуса в 0,4-0,6 диаметра отверстия разгрузочного патрубка и снабженную равноудаленными друг от друга и установленными с зазором к боковой поверхности корпуса дополнительными парораспределяющими трубками с открытыми концами, расположенными под углом 120° относительно друг друга и направленными вниз под углом 25-30° к оси полой вертикальной трубы. Полая вертикальная труба верхним концом сообщена с горизонтальной полой трубой, установленной в верхней части корпуса, один конец которой закрыт, а другой выполнен в виде патрубка. На вертикальной полой трубе и дополнительных парораспределяющих трубках выполнены равноудаленные друг от друга отверстия, причем на вертикальной полой трубе отверстия расположены по четырем сторонам относительно ее оси под углом 90° относительно друг друга, а на дополнительных парораспределяющих трубках они расположены под углом 90° в трех плоскостях относительно их центральной оси, при этом соотношение диаметров вертикальной полой трубы и дополнительных парораспределяющих трубок составляет 1,6:1,0. Приспособление для сброса давления и отвода пара выполнено в виде пружинного клапана и размещено на крышке пропаривателя.

Аппарат работает следующим образом. После заполнения пропаривателя через загрузочный патрубок в него через отверстия в змеевике подают пар для обработки зерна. По истечении срока обработки подачу пара в рабочую камеру прекращают и постепенно уменьшают (сбрасывают) давление в рабочей камере до атмосферного. Затем обработанную партию зерна выгружают из аппарата через разгрузочный патрубок и подают на отволаживание в специальные короба. После отволаживания зерно гречихи сушат, охлаждают и подают на шелушение.

Недостатками пропаривателя является выполнение парораспределяющего приспособления в виде конических змеевиков, что приводит к неравномерному распределению пара по сечению корпуса и по его высоте, т.е. к неравномерному нагреву зерна. Конструкция парораспределителя предусматривает подачу пара в его центральную часть, что приводит к образованию зоны перепаривания в центре и недопаривания на периферии в верхней и, особенно, в нижней частях корпуса. В центральной части корпуса создается повышенная температура и влажность, приводящие к обильному конденсатообразованию, что в неподвижном слое зерна приводит к комкованию и слипанию зерна, налипанию его на конструктивные элементы парораспределителя. Это затрудняет разгрузку зерна, а также обычно приводит к повторному пропариванию налипшей части зерна и, как следствие, - к получению горелых пересушенных зерен, снижается производительность пропаривателя. Выполнение устройства для сброса пара в виде колена с верхним открытым концом, расположенным под крышкой, и нижним концом, соединенным с паропроводом для отвода пара, не позволяет при сбросе давления организовать циркуляцию пара по всему объему пропаривателя - в нижней его части застойная зона сохраняется.

Технической задачей, решаемой А9-БПБ, является также повышение качества обработки зерна путем обеспечения более равномерного пропаривания зерна, повышение производительности и упрощение конструкции пропаривателя.

Пропариватель А9-БПБ

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе ГТО зерна гречихи, включающем предварительный прогрев зерна, пропаривание, сушку, охлаждение, пропаривание осуществляют в течение 5-12 минут при давлении 0,40-0,65 МПа. Также в пропаривателе для проведения ГТО зерна гречихи, содержащем вертикально расположенный цилиндрический корпус с конической нижней частью и сферическую крышку, загрузочный и разгрузочный патрубки, предохранительный клапан, приспособление для подачи и распределения пара, приспособление для сброса давления и отвода пара, приспособление для подачи и распределения пара представляет собой вертикальную полую трубу с открытым нижним концом, по длине ограниченную расстоянием до низа корпуса в 0,4-0,6 диаметра отверстия разгрузочного патрубка и снабженную равноудаленными друг от друга и установленными с зазором к боковой поверхности корпуса дополнительными парораспределяющими трубками с открытыми концами, расположенными под углом 120° относительно друг друга и направленными вниз под углом 25-30° к оси полой вертикальной трубы, полая вертикальная труба верхним концом сообщена с горизонтальной полой трубой, установленной в верхней части корпуса, один конец которой закрыт, а другой выполнен в виде патрубка;на вертикальной полой трубе и дополнительных парораспределяющих трубках выполнены равноудаленные друг от друга отверстия, причем на вертикальной полой трубе отверстия расположены по четырем сторонам относительно ее оси под углом 90° относительно друг друга, а на дополнительных парораспределяющих трубках они расположены под углом 90° в трех плоскостях относительно их центральной оси, при этом соотношение диаметров вертикальной полой трубы и дополнительных парораспределяющих трубок составляет 1,6:1,0; приспособление для сброса давления и отвода пара выполнено в виде пружинного клапана и размещено на сферической крышке пропаривателя.

При этом величина зазора между боковой поверхностью корпуса и дополнительными парораспределяющими трубками составляет 0,6-0,8 диаметра корпуса, а размер отверстий, выполненных на вертикальной полой трубе и дополнительных парораспределяющих трубках меньше размера обрабатываемого зерна.

Проведение процесса в таких условиях, во-первых, позволяет обеспечить равномерное пропаривание всей массы зерна и получить крупу ядрицу гречихи с повышенным выходом не менее 72% и с содержанием колотого зерна 0,5-1,5%, а во-вторых, стабилизирует процесс пропаривания и положительно влияет на качество крупы. В сравнении с прототипом вырабатывается крупа более однородная по цвету по всей массе партии, при этом она приобретает более ярко выраженный запах, свойственный гречневой крупе.

При закрытых патрубке и клапане через загрузочный патрубок корпус заполняют зерном гречихи до уровня фланцевого соединения его со сферической крышкой. Перекрывают загрузочный патрубок и одновременно подают пар в корпус по горизонтальной трубе через патрубок, соединенной с линией подачи пара. Пар, проходя через отверстия в вертикальной трубе и дополнительных парораспределяющих трубках, поступает в нижнюю часть корпуса, а также в весь объем корпуса и равномерно пропаривает зерно гречихи. При достижении заданной величины давления и окончании установленного времени пропаривания подачу пара прекращают и постепенно открывают патрубок для сброса пара. Для выпуска зерна закрывают патрубки с одновременным открытием патрубка. Зерно гречихи сушат и направляют на шелушение. Получают крупу гречихи с выходом не менее 72% и содержанием колотых зерен 0,5-1,5%.

Предлагаемая конструкция позволяет организовать подачу пара снизу по всему объему зерна, что обеспечивает равномерность насыщения всей зерновой массы паром, устраняет образование застойных зон. Расположение дополнительных парораспределяющих трубок, наклон их под углом 25-30 к оси вертикальной трубы, также наличие определенным образом расположенных отверстий позволяет не только обеспечить равномерность поступления пара в объем зерна, но и устраняет налипание на трубы, что обеспечивает качество пропаривания, облегчает выпуск пропаренного зерна из-за устранения его зависания, позволяет снизить время набора необходимого давления в корпусе, что снижает общее время пропаривания, т.е. увеличивает производительность пропаривателя.

Взаимное расположение дополнительных трубок и величины углов определены экспериментально. Уменьшение этих параметров, как и их увеличение, нарушает равномерность пропаривания, т.е. снижает егокачество, а также производительность пропаривателя. Ограничение длины вертикальной полой трубы расстоянием до низа корпуса в 0,4-0,6 диаметра отверстия разгрузочного патрубка оптимизирует процесс пропаривания в нижней части (зоне) пропаривателя. Уменьшение этого расстояния препятствует выгрузке пропаренного зерна, увеличению времени выгрузки, а увеличение - не позволяет равномерно пропарить нижнюю зону.

Предлагаемыйпропариватель работает следующим образом. При закрытых патрубке и клапане через загрузочный патрубок корпус заполняют зерном гречихи до уровня фланцевого соединения его со сферической крышкой. Перекрывают загрузочный патрубок и одновременно подают пар в корпус по горизонтальной трубе через патрубок, соединенной с линией подачи пара. Пар, проходя через отверстия в вертикальной трубе и дополнительных парораспределяющих трубках, поступает в нижнюю часть корпуса, а также в весь объем корпуса и равномерно пропаривает зерно гречихи. При достижении заданной величины давления и окончании установленного времени пропаривания подачу пара прекращают и постепенно открывают патрубок для сброса пара. Для выпуска зерна закрывают патрубки с одновременным открытием патрубка. Зерно гречихи сушат и направляют на шелушение. Получают крупу гречихи с выходом не менее 72% и содержанием колотых зерен 0,5-1,5%. Дальнейшая работа пропаривателя повторяется согласно вышеописанной схеме. В таблице приведено время работы пропаривателя по прототипу и заявляемого в течение одного цикла пропаривания - от загрузки зерна до его выпуска Таким образом, улучшаются органолептические качества крупы, т.е. появилась возможность получения различных цветовых оттенков пропаренной крупы, что позволило значительно улучшить конкурентоспособность этой продукции. Увеличение использования пара на себестоимости не сказывается, так как в качестве топлива на существующей котельной, вырабатывающей пар, используют лузгу гречневую и/или овсяную, которая является отходом действующих производств.

Использование для ГТО зерна гречихи пропаривателяА9-БПБ позволяет улучшить качество пропаривания путем повышения равномерности пропаривания, упростить конструкцию и повысить производительность пропаривателя.

После пропарки, гречихи попадает в паровую сушилку ВС-10-49, предназначенная для сушки и поджаривания крупяных культур и готовой крупы. Сушка зерна осуществляется воздухом с температурой 75 C до влажности не выше 13,5% охлаждение ведется до температуры, не превышающей температуру производственного помещения на 6-8 C.

Вертикальная паровая сушилка непрерывного действия предназначена для сушки и поджаривания крупяных культур или готовой крупы. Сушилка собрана из отдельных секций прямоугольного сечения, образующих вертикальную шахту. Шахту комплектуют из восьми, десяти, двенадцати и четырнадцати тепловых секций. Над верхней секцией установлен приемный ковш, а в нижней секции расположено выпускное устройство. Во всех остальных секциях в продольном направлении в шахматном порядке проходят девять труб 50 мм, внутри которых проходят трубы 25 мм. К боковым стенкам секций прикреплены скаты, направляющие зерно на паровые трубы. Для предотвращения пригорания зерна над трубами укреплены отражательные козырьки в виде уголков из листовой стали. Тепловые секции комплектуют из двух чугунных боковин, к которым крепят двойные трубы. Внутренние трубы ввинчены в стенку канала и открыты с обоих концов, а наружные трубытолько одним концом ввинчены в стенку канала, другой же конец закрыт крышкой. В передней стенке сушилки сделано два вертикальных канала: канал подачи свежего пара и канал отвода отработавшего пара (конденсата). Канал подачи свежего пара в верхней секции соединен с паровой магистралью, а канал отвода пара в нижней секции сообщается с конденсатоотводящей магистралью. Тепловые секции снаружи ограждены съемными щитами, в которых с одной стороны устроены люки с задвижками для засасывания воздуха в сушилку, а с другой стороны - отверстия для всасывающих труб вентилятора, который отсасывает из сушилки воздух вместе с водяными парами.

Тепловые секции монтируют на двух чугунных боковинах, скрепленных между собой продольными связями и желобом, в котором установлен шнек вывода зерна из сушилки. Разгрузочное устройство над шнеком состоит из лопастного валика-ворошителя , регулирующей задвижки с рукояткой.

Скорость движения зерна сверху вниз, а следовательно, время пребывания зерна в сушилке регулируют задвижкой. Давление пара и его температуру регулируют редукционным вентилем. Для поддержания постоянного уровня зерна в камере сушилки в зерноприемнике смонтированы электронные датчики уровня, которые управляют двухскоростным электродвигателем привода рамы и каретки выпускного устройства.

Охладительная колонка ОК. Предназначена для охлаждения и частичного подсушивания зерна крупяных культур после паровых сушилок. Она состоит из двух охладительных шахт, приемного и выпускного бункеров и грузовых клапанов. Внутренние стенки шахты выполнены из штампованного сита с отверстиями размером 1,5х20 мм, а наружные стенки - жалюзийные.

Нагретое зерно после сушилки поступает в приемный бункер и далее по шахтам медленно опускается вниз, подвергаясь интенсивному продуванию потоком воздуха. Забор воздуха осуществляется вентилятором.

Таким образом, наряду со снижением давления пара до атмосферного при гидротермической обработке зерна гречихи по предлагаемому способу происходит улучшение потребительских достоинств и качественных показателей готового продукта: цвета, вкуса, запаха, увеличивается коэффициент шелушения зерна, сокращается время варки крупы. Все это в целом предопределяет рациональность использования разрабатываемого способа на предприятиях малой мощности, который при ограниченном количестве оборудования, наименьшем количестве обслуживающего персонала и наиболее простом управлении обеспечивает эффективную работу предприятия и полностью удовлетворяет запросы потребителя.

2. Тепловой расчет

Пропаривание гречихи происходит в аппарате А9-БПБ. Его технические характеристики указаны В таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики пропаривателя

Пропаривание осуществляют при давлении пара 0,25-0,30 МПа и продолжительностью 5 мин при температуре 100⁰С. В соответствии с техническими характеристиками паровых котлов подбираем тип котла, обеспечивающий необходимые параметры процесса пропаривания - КП-250.

Таблица 2

3. Тепловой баланс, коэффициент полезного действия (КПД) и расход топлива котельного агрегата

Тепловой баланс составляется в расчете на 1кг сжигаемого топлива. Он определяет равенство между количеством тепла, поступившим в котлоагрегат , и суммой полезно использованного тепла Q₁ и тепловых потерь Q₁, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆.

Общее уравнение теплового баланса в абсолютных величинах (ккал/кг):

или в относительных величинах (процентах):

На основании теплового баланса определяется КПД котлоагрегата брутто  в %, расход (кг/ч, нм³/ч)топлива В и В_р.

Учитывая, что для рекомендуемых к проектированию паровых котлов не применяются горючие сланцы (расход тепла на разложение карбонатов топлива Q_к = 0), располагаемое тепло топлива Q_р^р определяется по формуле:

Q_p^p = Q_н^р + Q_в.вн. +i_тл ,

Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемым вне парового котла, Q_b.bh. учитывают только для высокосернистых мазутов.

Величину физического тепла топлива i_тл учитывают только для жидких топлив. Значит, в нашем случае:

Q_p^p = Q_н^p

Располагаемое тепло  при сжигании угля (ккал/кг)

Q_p^p = 3110 ккал/кг

Потеря тепла с уходящими газами, %, зависит от заданной температуры уходящих газов из котлоагрегата и определяется по формуле:

где I_ух - энтальпия уходящих газов, ккал/кг, определяется по температуре уходящих газов по табл. 3.1; - энтальпия холодного воздуха при заданной температуре t_хв и определяется по табл.3.1.

Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания

Потери тепла от химического недожога q3 и механического недожога q4 определяется по табл. 3,2 для данных типа топки и топлива. = 0.5%, q4 = 0%.

Потеря тепла от наружного охлаждения котла q5 находится по рис 3.1

Коэффициент сохранения тепла:

Потери с физическим теплом шлака q6 учитывают только при сжигании твердых топлив если:

.

Т.к. условие не соблюдается .

Сумма потерь тепла в котельном агрегате (%)

КПД котлоагрегата брутто определяется по обратному балансу:

Полезно использованное тепло котельного агрегата (ккал/кг):

Принимаем P=0,8 атм=0,08 МПа, t_нас=197,4 ⁰С, i”=741 ккал/кг, i_пв=110,3 ккал/кг,

где D - заданная паропроизводительность (кг/ч) котлоагрегата по пару (перегретый или насыщенный);

 - количество продувочной воды (кг/ч);

i_пр=i_н - энтальпия продувочной воды, принимается равной температуре насыщения при давлении в барабане котла, ккал/кг;",i_пв - энтальпия перегретого пара и питательной воды на входе в барабан котла или водяной экономайзер при заданном абсолютном давлении, температурах пара и питательной воды (ккал/кг).

Полный расход топлива (кг/ч; нм3/ч).

. Анализ конструкции разрабатываемого типа машины, узла, приспособления

Для интенсификации процесса шелушения зерна, снижения количества дробленых зерен, повышения пищевкусовых качеств и увеличения выходов готовой продукции на крупозаводах нашла широкое применение гидротермическая обработка. Этот процесс состоит из трех последовательных операций: пропаривания, сушки и охлаждения.

Пропариватель периодического действия с автоматической системой управления процессом А9-БПБ предназначен для пропаривания зерна крупяных культур, главным образом гречихи.

Над загрузочным затвором пропаривателя устанавливают бункер для зерна. Сам аппарат состоит из цилиндрической пропаривающей камеры, загрузочного и разгрузочного затворов, вентилей для подачи пара и снижения давления, механизма автоматического управления и электродвигателя.

Пропаривающая камера представляет собой сварной вертикальный цилиндр с крышкой и коническим днищем. В крышке и днище имеются горловины для установки приемного и выпускного затворов. Внутри пропаривающей камеры установлен змеевик, состоящий из трех горизонтальных трубчатых колец с отверстиями, расположенными по периметру и обращенными вниз, и труба для снижения давления. Кольца змеевика соединены между собой трубами; патрубок среднего кольца соединен с вентилем подачи пара.

Затворы для приема и выпуска зерна выполнены в виде пробковых кранов. Поворачивает пробку храповой механизм, приводимый в действие через систему рычагов от механизма автоматического управления.

На трубопроводе, подводящем пар, установлены предохранительный клапан и манометр.

Механизм автоматического управления выполнен в виде отдельной приставки к аппарату и соединен тягами с паровыми вентилями и приемно-выпускными устройствами. Параллельно предусмотрена возможность ручного управления.

Цикл пропаривания включает следующие операции. При закрытых кранах подачи и отвода пара и закрытом разгрузочном затворе открывается загрузочный затвор, аппарат заполняется очищенным зерном в количестве 660 кг. После заполнения аппарата загрузочный затвор закрывается посредством системы рычагов, приводимых от пульта автоматического управления.

Открывается вентиль подачи пара, который поступает в трубы змеевика и через отверстия в этих трубах проходит в зерновую массу, одновременно подогревая и увлажняя ее.

После истечения заданного срока пропаривания открывается вентиль для выпуска пара по трубе. Затем открывается разгрузочный затвор, пропаренное зерно высыпается в под - сушильный бункер, затвор закрывается и открывается загрузочный затвор.

Управление работой пропаривателя автоматическое. Цикл пропаривания составляет 7-10 мин (включая загрузку и выгрузку зерна).

Паровая сушилка ВС-10-49. Вертикальная паровая сушилка непрерывного действия предназначена для сушки и поджаривания крупяных культур или готовой крупы. Сушилка собрана из отдельных секций прямоугольного сечения, образующих вертикальную шахту. Шахту комплектуют из восьми, десяти, двенадцати и четырнадцати тепловых секций. Над верхней секцией установлен приемный ковш, а в нижней секции расположено выпускное устройство. Во всех остальных секциях в продольном направлении в шахматном порядке проходят девять труб 50 мм, внутри которых проходят трубы 25 мм. К боковым стенкам секций прикреплены скаты, направляющие зерно на паровые трубы. Для предотвращения пригорания зерна над трубами укреплены отражательные козырьки в виде уголков из листовой стали. Тепловые секции комплектуют из двух чугунных боковин, к которым крепят двойные трубы. Внутренние трубы ввинчены в стенку канала и открыты с обоих концов, а наружные трубы только одним концом ввинчены в стенку канала, другой же конец закрыт крышкой. В передней стенке сушилки сделано два вертикальных канала: канал подачи свежего пара и канал отвода отработавшего пара (конденсата). Канал подачи свежего пара в верхней секции соединен с паровой магистралью, а канал отвода пара в нижней секции сообщается с конденсатоотводящей магистралью. Тепловые секции снаружи ограждены съемными щитами, в которых с одной стороны устроены люки с задвижками для засасывания воздуха в сушилку, а с другой стороны - отверстия для всасывающих труб вентилятора, который отсасывает из сушилки воздух вместе с водяными парами.

Тепловые секции монтируют на двух чугунных боковинах, скрепленных между собой продольными связями и желобом, в котором установлен шнек вывода зерна из сушилки. Разгрузочное устройство над шнеком состоит из лопастного валика-ворошителя, регулирующей задвижки с рукояткой.

Скорость движения зерна сверху вниз, а следовательно, время пребывания зерна в сушилке регулируют задвижкой. Давление пара и его температуру регулируют редукционным вентилем. Для поддержания постоянного уровня зерна в камере сушилки в зерноприемнике смонтированы электронные датчики уровня, которые управляют двухскоростным электродвигателем привода рамы и каретки выпускного устройства.

Охладительная колонка ОК. Предназначена для охлаждения и частичного подсушивания зерна крупяных культур после паровых сушилок. Она состоит из двух охладительных шахт, приемного и выпускного бункеров и грузовых клапанов. Внутренние стенки шахты выполнены из штампованного сита с отверстиями размером 1,5х20 мм, а наружные стенки - жалюзийные. Нагретое зерно после сушилки поступает в приемный бункер и далее по шахтам медленно опускается вниз, подвергаясь интенсивному продуванию потоком воздуха. Забор воздуха осуществляется вентилятором.

. Разработка мероприятий по охране окружающей среды, технике безопасности, пожарной безопасности

Охрана окружающей среды

В проектах вновь строящихся и реконструированных крупяных заводовследует предусматривать специальный раздел «Охрана окружающей среды». Пыль, образующаяся в процессе технологии, попадая в атмосферу, снижает частоту атмосферного воздуха, уменьшает степень его прозрачности, что ведет к сокращению прямой солнечной радиации и ультрафиолетового излечения.

Пыль покрывает поверхность растений, затрудняет газообмен с внешней средой. Пыль состоит из измельченных частиц зерна и из минеральных частиц, густо обсемененных спорами грибов и бактерий, иногда содержит различныехимикаты. Кроме того, она пожаро- и взрывоопасна. При хранении зерна и готовой продукции возможна порча их амбарнымивредителями. Для обеззараживания хлебопродуктов используют химическиесредства защиты от вредителей, что является наряду с пылью источником загрязнения и отрицательного воздействия на окружающую среду (воздух, вода, почва, растительный и животный мир). Отрицательное воздействие на окружающую среду (человека) оказывают: шум, вибрация, вакуум, дискомфортные условия (температура, влажность) среды.

Проект должен предусматривать устройства и средства, сводящие к минимуму вредное воздействие перечисленного на окружающую среду. В проекте крупяного завода следует предусматривать технические решения, обеспечивающие выполнения требований действующих санитарных норм по защите атмосферного воздуха, водного бассейна, почвы. Уровни звукового давления на постоянных рабочих местах и на территории крупяного завода не должны превышать величин, предусмотренных санитарными нормами. Мероприятия по снижению избыточных уровней звуковогодавления должны предусматриваться как технологическими, так и объемно-планировочными и конструктивными решениями.

При проектировании пневмотранспортных установок и аспирационныхсетей следует предусматривать мероприятия по снижению звукового давлениявоздуходувных машин. При установке оборудования с избыточным уровнем звукового давления и вибрации в проекте должны быть предусмотрены технические решения, рекомендуемые паспортом завода-изготовителя, требованиямнаучной организации труда и техники безопасности. Содержание пыли в выбросах в атмосферу воздуха пневматических и аспирационных установок не должно приводить к превышению предельно допустимых концентраций, установленных санитарными нормами. Шумовые характеристики оборудования следует принимать по даннымзавода-изготовителя, а при их отсутствии - по данным машиноиспытательныхстанций. В проектах крупяных заводов следует применять освоенное промышленное оборудование и апробированные решения по утилизации тепловой энергиинагретого воздуха и пара, поступающего на технические нужды, а также в системы отопления и вентиляции.

Техника безопасности

При эксплуатации технологического оборудования зерносушильных комплексов необходимо учитывать возникновение потенциально вредных и опасных факторов, к которым относятся:

- нанесение травм движущимися и вращающимися частями транспортёров, грузоподъёмного и транспортного оборудования;

поражение электрическим током;

получение тепловых ожогов при выполнении работ по сушке зерна;

падение с высоты;

- наличие на территории зерносушильного комплекса пылевидныхзгрязнений.

Основной причиной травматизма при выполнении работ и обслуживании зерноочистительных агрегатов и комплексов является нарушение правил техники безопасности. Поэтому строгое соблюдение правил техники безопасности является обязательным.

Все операции обслуживания зерносушилки надо выполнять при и выключенном оборудовании Пуск и остановку производить по заранее установленным и известным всему обслуживающему персоналу сигналам.

При выполнении ремонтных операций или технического обслуживания необходимо пользоваться предохранительными очками. Гаечные ключи должны соответствовать размерам гаек и головок болтов и не иметь трещин, надломов. Нельзя применять подкладки, наращивать ключ трубой или один ключ другим, в этом случае ключи могут легко соскочить и причинить травму. Запрещается бить молотком по ключу. На острые нерабочие концы таких инструментов, как напильники, шаберы, отвертки должны быть насажены прочные, гладкие и закругленные рукоятки с металлическими кольцами, закрепленными на рукоятках со стороны инструментов.

Прежде чем прокручивать или двигать какую-либо деталь надо предупредить лиц, находящихся вблизи данного механизма.

На условия труда рабочих, занятых в отраслях сельскохозяйственного производства, влияют различные неблагоприятные факторы, среди которых наиболее часто проявляются следующие: метеорологические, запыленность, загазованность и т. д.

Метеорологические факторы - это температура, влажность и скорость движения воздуха. От этих трёх параметров зависит создание необходимого микроклимата в кабине машины или в производственном помещении, что в свою очередь определяет самочувствие работающего и производительность труда.

Запылённость рабочей зоны нетоксична, а только оказывает на организм человека вредное воздействие через органы дыхания, зрения, кожный покров. Она создается при проведении всех полевых работ, особенно в сухую погоду, а также в период уборки урожая.

Чрезмерная загазованность на рабочем месте, например в помещении с тепловой установкой, может послужить причиной отравления. Основной вредный и опасный для здоровья человека газ, с которым возможен его контакт - окись углерода.

Техника безопасности при обслуживании зерноочистительных агрегатов и комплексов заключается в соблюдении правил и норм технической и пожарной безопасности при эксплуатации технологического оборудования сушилок, подъёмно-транспортного, энергетического и другого оборудования.

К обслуживанию оборудования допускаются лиц, прошедшие специальную подготовку и проинструктированные в соответствии с требованиями безопасности, изложенными в руководстве по эксплуатации и в инструкциях по технике безопасности.

Эксплуатация всех агрегатов допускается только в исправном состоянии. Особенно тщательно необходимо контролировать исправность печного и электрооборудования, контрольно-измерительных устройств.

Работы внутри бункеров и завальной ямы производить в респираторах, очках и рукавицах.

Необходимо соблюдать температурный режим установки. Температура воздуха, подаваемого в бункер, не должна превышать величины, установленной инструкцией.

Работы в бункере должны проводится бригадой в составе 3 человек с разрешения лица, назначенного администрацией ответственным за безопасную работу агрегата.

Перед спуском в бункер необходимо отключить его принудительное вентилирование и принудительную циркуляцию зерна.

Спуск в бункер или завальную яму разрешается только с надетым страховочным поясом и привязанной к нему верёвкой, проверенной и испытанной на разрыв усилием 200 кг.

Запрещается во время работы сушилки:

открывать смотровые и технологические люки и крышки, производить какие-либо работы по прочистке каналов, ремонту,

оставлять оборудование без присмотра.

Пожарная профилактика и безопасность

Основными причинами пожаров при обслуживании зерноочистительных агрегатов и комплексов являются искры, вылетающие из труб печей, неосторожное обращение с огнём, нарушение мер противопожарной безопасности. Поэтому при обслуживании зерноочистительных агрегатов и комплексов и особенно на уборке нужно все время следить за исправностью электрооборудования, а также наличие исправного искрогасителя на трубе печи. При осмотре и проведении технического обслуживания сушилки в темное время пользуются только электрическим освещением.

Пожарная безопасность - состояние объекта труда при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность объекта обеспечивается системой предупреждения пожара и системой пожарной защиты. Пожарная взрывоопасность должна удовлетворять требованиям ГОСТ 12.1.007-89. Для обеспечения пожарной безопасности в помещении сушилки предусматриваются следующие средства пожаротушения: водозаборный кран, два ящика с песком, лопата, топор, огнетушитель ОП-3, брезент.

. Расчет технико-экономических показателей

Основные технико-экономические показатели линии обработки зерна гречихи: производительность, мощности электродвигателей теплообменных установок (пропариватель, сушилка, охладительная установка) (рис 6.1).

Производительность линии составляет 1т/ч. Мощности электродвигателей пропаривателя, сушилки и охладительной колонки соответственно равны 2,2 кВт; 0,7 кВт и 0,3 кВт.

Суммарная потребляемая мощность на обработку 1 т. зерна гречихи составит:

 кВт/т.

Зная рыночную стоимость 1кВт (=4,84р.) можем определить затраты на электроэнергию потраченную на обработку 1 т. зерна:

руб/т

зерно пропаривание сушилка тепловой

Библиография

. Воронин Ю.И. Сельскохозяйственные машины. - М.: ВО Агропромиздат, 1990

. Карпов Б.А. Технология послеуборочной обработки и хранения зерна. - М.: Агропромиздат, 1987.-288 с.

. Лебедев В.Б. Промышленная обработка и хранение семян. - М.: Агропромиздат, 1991. 255 с.

. Трисвятский Л.А. и др. Практикум по хранению и технологии сельскохозяйственных продуктов. - М.: Колос, 1981. - 208 с.

. Трисвятский и др. Хранение и технология сельскохозяйственных продуктов. - М.: Колос, 1991.- 414 с.

. Бойко Е.А. Котельные установки и парогенераторы. Красноярск 2008г.

. Баранов В.Н. Методика теплового расчета паровых котлов, Новосибирск 2009г.