Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технология хранения зерна на элеваторах

Введение

Успешное выполнение государственных планов производства и заготовок зерна различных культур – необходимое условие для обеспечения нормального снабжения населения продуктами питания, промышленности – сырьем установленных кондиций. Обеспечение закупок значительного количества зерна, его качественная послеуборочная обработка, хранение и отгрузка потребителям – ответственная задача всей элеваторной промышленности нашей страны. Сохранение природных качеств зерна, разницы потерь и денежные издержки зависят от того, насколько послеуборочная обработка и хранение будут научно обоснованными и экономически целесообразными. Основная задача заготовительных элеваторов: приемка зерна от хлебосдатчиков с одновременной его классификацией, обработка для улучшения качества, составление крупных партий зерна из отдельных мелких, размещение, хранение и отгрузка зерна по назначению. Характерная особенность этих зернохранилищ наличие развитого приемно-отпускного фронта. Поступление зерна ограничивается очень короткими сроками, что увеличивает вместимость зернохранилищ. Для хлебоприемных предприятий работа носит сезонный характер. /1/

Современное хлебоприемное предприятие представляет собой комплекс производственных участков, включающих: элеватор, сушильно-очистительные, приемно-очистительные и другие рабочие башни, механизированные склады различной конструкции, семяобрабатывающий цех и вспомогательные здания и сооружения. Хлебоприемные предприятия в зависимости от месторасположения относительно транспортных коммуникаций подразделяют на линейно-пристанционные (железнодорожные) и пристанские (водные); глубинные, находящиеся в местах, отдаленных от железнодорожных и водных путей. /2/

1 Литературный обзор

1.1 Нории

Нории предназначены для перемещения зерна и продуктов его переработки в вертикальном направлении на элеваторах, хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятиях. Тяговый элемент – бесконечная лента с закрепленными на ней, в основном, металлическими ковшами.

При транспортировании зерна нориями происходит его значительное травмирование.

После трехкратного подъема норией каждой из опытных партий (при проведении эксперимента) содержание битых зерен возрастает в 1,6 – 2,6 раза, а наличие частиц оболочек и эндосперма в проходе сита с отверстиями Æ1 мм достигает 0,5 % при практическом отсутствии его в исходном зерне.

При работе нории травмируется не только перемещаемый продукт, но и происходит интенсивный износ ковшей, башмака и головки.

Для устранения этих явлений (частично) – ВНИИЗ разработал норию с применением полимерных материалов. При этом увеличивается срок службы, снижается травмирование зерна. По результатам проведенных исследований были разработаны и изготовлены полимерные ковши. Серийное производство и поставку ковшей потребителем осуществляет фирма ООО “Агрополимер” Ассоциации “Хлебопродуктпрогресс”. При этом исключается налипание трудносыпучих продуктов к ковшам, а это увеличивает производительность нории. Специалисты ОАО «Мельинвест» (г. Нижний Новгород) приступили к серийному производству норий с использованием изделий ООО «Агрополимер». Примером служит нория типа НМ производительностью от 5 до 40 т/ч, высотой до 20 метров. Эти нории скоростные с центробежной разгрузки ковшей, что обеспечивает меньшие энергозатраты в процессе эксплуатации. Внутренняя поверхность головки нории облицована износостойкими листами из полиуретана, которые защищают и уменьшают износ деталей. Верхний и нижний барабаны нории выполнены из перфорированного листа, что предотвращает попадание зерна между норийной лентой и барабанами, и это снижает травмирование зерна.

Характерной особенностью норий является применение полимерных ковшей, что уменьшает ее взрывоопасность и практически предотвращает травмирование зерна.

Все характерные особенности позволяют причислять нории типа НМ к оборудованию, максимально защищенному, удобному в эксплуатации и обслуживании./3/

1.2 Нории и конвейеры

Заводами АО ²МПО Элеватормельмаш² по заказу Ассоциации ²Хлебопродуктпрогресс² изготовлены образцы подъёмно-транспортных машин повышенной износостойкости:

нория самонесущая НС-10 производительностью 10 т/ч, с трубами круглого сечения, высотой подъема 20 м;

нория УВ-УНП-10 производительностью 10т/ч, высота подъема 27м;

конвейер с погруженными скребками 2КПС-А2000-0 производительностью 50т/ч, длина транспортирования 50м.

Нории укомплектованы ковшами, а конвейеры - скребками из полимерного материала. Быстроизнашиваемые поверхности машин покрыты износостойким полиуретаном.

Монтаж нории самонесущей осуществляется без крепления к перекрытиям здания. Возможно ее использование вне складских или производственных помещений предприятия. /4/

1.3 Зерносушилки

По заказу АО «Росхлебопродукт» за счет средств внебюджетного фонда на одном из машиностроительных заводов РФ освоено серийное производство шахтной зерносушилки А1-УЗМ-1м открытого типа с рецеркуляцией и дополнительным нагревом зерна. Она имеет плановую производительность 50 т/ч и предназначена для сушки зерновых, зернобобовых и масличных культур продовольственного и кормового назначения. Эффективность сушки значительно повышена благодаря использованию подогревателя каскадного типа. Она рекомендована к серийному производству. И АО «Нижний теплоход» освоил серийное производство данной зерносушилки. Этот завод разрабатывает и должен освоить серийное производство передвижной зерносушилки мощностью 15 т/ч, отвечающей требованиям отрасли хлебопродуктов./5/

Имеется рациональное предложение: смонтировать шахту зерносушилки из трех шахт, установленных одна на другой – вверху две шахты с зерносушилки ЗСПЖ-8 (горячая зона), внизу – одна шахта с зерносушилки Кч-УСА, перегороженная на две части. Это объясняется тем, что в период массовой заготовки на предприятии работает несколько технологических линий:

на продовольственное зерно,

пивоваренный ячмень,

фуражные культуры.

Поэтому, кроме стационарной зерносушилки ДСП-32-от приходится задействовать и передвижные зерносушилки Кч-УСА малой производительности, а зерно после сушки не удавалось охлаждать до температуры наружного воздуха, что неудовлетворительно сказывалось на его хранении.

В предлагаемой зерносушилке зерно охлаждает вентилятор ВЦП № 10, воздух подается по воздухопроводу в нижнюю шахту – зону охлаждения.

После реконструкции производительность зерносушилки доведена с 6 – 8 т/ч на передних зерносушилках, до 15 –18 т/ч и регулируется в зависимости от влажности зерна, поступающего на сушку.

Внедрение данной зерносушилки позволило охлаждать просушенное зерно до температуры наружного воздуха, что не удалось достичь на передвижных зерносушилках.

1.4 Сепараторы

Зерно, поступающее с поля от комбайнов, очень редко бывает настолько чистым и сухим, что может храниться в обычных условиях долго и без изменения свойств. В большинстве своем зерно даже кондиционной влажности и, на первый взгляд, чистое при хранении начинает греться и требует постоянных дополнительных обработок (активного вентилирования и прочих операций), чтобы предотвратить интенсивную порчу,

Плохая сохраняемость зерна обусловлена засоренностью мелкими примесями, состоящими из мелких семян сорных растений, которые имеют, как правило, повышенную влажность, а также песка, земли, пыли, дробленого зерна и других мелких включений. Они закупоривают межзерновое пространство, препятствуют естественной и активной вентиляции и тем самым образуют очаги самосогревания, порчи.

Следовательно, первейшая необходимость при приемке свежеубранного зерна – немедленная очистка от вредных примесей и, особенно, от наиболее неприятного их компонента – мелкого сора. Это должно проводиться при приемке сухого, а тем более влажного, т. к. удаление этой наиболее влажной части перед сушкой существенно экономит расход энергии при сушке самого зерна. Очистка от мелкой примеси проводится не полностью. Это происходит потому, что сита с малыми отверстиями быстро забиваются и плохо очищаются щетками. Особенно плохо работают такие сита при выделении влажных примесей, содержащих большое количество зеленых семян сорных трав.

ВИМ провели исследование, которые доказали возможность существенного повышения роли решета за счет сокращения вспомогательных рабочих органов. В разработанном принципиально новом зерноочистителе процесс очистки от крупных и мелких примесей осуществляется при гравитационном (самотечном) движении зернового материала. Он представляет собой вертикальную колонку прямоугольного сечения. К нему не подведено никакой энергии, а при работе слышен только шорох пересыпающегося по решетам зерна. Исходный зерновой материал засыпают в верхнюю часть колонки, и он самотеком проходит по установленным внутри решетам, разделяясь на фракции, выходящие в нижней части отдельными потоками: очищенное зерно, крупная примесь и мелкая примесь.

Решета – в виде ряда консольно закрепленных вогнутых пальцев из пружинной проволоки, размещенных с определенным зазором между собой, и установлены в колонке зигзагообразно. Такая конструкция решет и их размещение обеспечивают их самоочистку от застревающих частиц в процессе работы.

Создано несколько модификаций зерноочистителей: СЗГ-25 производительностью 25 т/ч, ЗГ-5 (5 т/ч), СГ-0,15 (150 кг/ч) и ЗГ-50 (50 т/ч). В колонках этих зерноочистителей 3 зигзагообразных решетных канала. Решета сменные, а в комплект входят различные наборы для обработки массы разных культур.

СЗГ-25 предназначен для предварительной очистки свежеубранного зерна перед сушкой, засыпкой на хранение или обработкой в линии (агрегате).

СГ-0,15 предназначен для очистки малых партий семян на селекционных предприятиях, в домашних хозяйствах. Этот «малыш» приводится в работу от бытового пылесоса, имеет массу 20 кг и достаточно малые габариты.

ЗГ-50 предназначен для предварительной и первичной очистки зерна. /6/

1.5 Обеззараживание зерна

Есть один способ, который позволяет исключить заражение зерна насекомыми в течении довольно длительного срока его хранения. Заключается он в том, что в зерно вводят в микро-количествах вещества, обладающие большой биологической активностью в отношении насекомых и сравнительно мало активные в отношении теплокровных животных.

В качестве биологически активных веществ чаще всего используют фосфорорганические инсектициды и теретроиды, а в последнее время начали практиковать внедрение смесей фосфорорганических теретроидных инсектицидов.

В отличие от фумигантов (бромистого метила и др.) эти вещества являются инсектицидами контактного действия. Насекомые погибают от кратковременного контакта с обработанным этими веществами зерном. Этот способ в отличие от традиционной фумигации зерна заключает в себе ряд неоспоримых преимуществ. Он значительно безопаснее фумигации. Не требуется останавливать работу на элеваторе на период введения фумиганта, экспозиции и дегазации. Не надо выполнять трудоемкие мероприятия по герметизации зернохранилища. Решаются экологические проблемы, так как исключается выброс в окружающую среду ядовитых газов, используемых при фумигации зерна. Инсектициды контактного действия сохраняются на зерне в токсичных для насекомых количествах в течение нескольких месяцев после однократной обработки, и на протяжении этого периода зерно не заражается насекомыми.

Эти обстоятельства делают защиту зерна от насекомых экономически более целесообразной, чем с использованием метода фумигации.

Технологически обработка зерна инсектицидами контактного действия довольно проста. Инсектициды (выпускаемые, как правило, в виде концентрата эмульсии), разбавлены водой либо без разбавления распыляют с помощью специальных распылителей на мелкие капли, которые вводят в поток зерна на конвейерной ленте внутри самотека. Капли инсектицида захватываются отдельными зернами. Затем зерно поступает в силосы на хранение.

Таким образом, обработка зерна происходит в потоке и для снижения издержек ее целесообразно совмещать с другими операциями на элеваторе, например с приемкой зерна, очисткой, вентилированием, закладкой в силосы после сушки и т.п. /7/

Зерно, обработанное смесью инсектицидов, разрешается использовать на продовольственные цели без анализа остатков в нем инсектицидов при соблюдении трех условий: если оно было обработано при норме расхода не более 3,5 г/т, если оно хранилось не менее 4 месяцев, если температура зерна во время хранения была не менее 20°С.

При прочих условиях перед использованием зерна на продовольственные цели обязательно должен быть проведен анализ остатков перметрина и пирифосметила.

Зерно инсектицидами контактного действия обрабатывают с помощью специального аппарата – распылителя инсектицидов, привязывается в технологическую линию элеватора. Распылитель инсектицидов разбивает непосредственно смесь концентратов эмульсии препаратов в туман с размером капель до 50 мкм, которые захватываются в самотеки зерном.

Обработка зерна смесью инсектицидов полностью защищала его от насекомых.

1.6 Весы

Новые весовые устройства повышенного класса точности «Фидематик -67» и «Сумаматик» разработаны и выпускаются чешской фирмой «Прокоп» в сотрудничестве со специализированными западными фирмами.

Они предназначены для использования в производстве на основе применения сыпучих зерновых и масличных материалов. С помощью данных весовых устройств обеспечивается выполнение следующих функций: регулирование производительности очистительного отделения, контроль массы зерна перед очисткой («Фидематик-67»): контроль массы зерноочистительных отходов и конечных продуктов («Сумаматик-36»). /8/

1.7 Датчики

Датчик отклонения норийной ленты от вертикали VSP-DD-4000 устанавливается на норийную трубу в прорезанное на боковой поверхности отверстие диаметром 35 мм. При сходе ленты в одну или другую сторону и приближении ее к стенке на критическое расстояние, срабатывает один из датчиков и подает сигнал обслуживающему персоналу о том, что лента отошла от вертикали.

Производиться КФ «Веспер» г. Зеленоград./9/

1.8 Новый способ сушки зерна

По заданию Орловского комбината хлебопродуктов – члена Ассоциации «Хлебопродуктпрогресс» – за счет внебюджетных средств НИОКР Ассоциации разработан и внедрен новый способ сушки с использованием тепломассообмена и охлаждения зерна. Разработчики В. И. Атаназевич и др. Способ сушки прост и внедрен на Орловском комбинате хлебопродуктов на зерносушилке ДСП-32-ОТ, привязанной к элеватору.

Суть нового способа сушки заключается в том, что зерносушилка в дневное время работает как сушильный аппарат с использованием агента сушки, в ночное время – как охладитель зерна с использованием низкой температуры ночного времени. При этом экономия топлива получается от использования воздуха при сушке в дневное время с более высокой суточной температурой (20–26°С), эффективное охлаждение происходит за счет использования воздуха в ночное время с более низкой суточной температурой (10–16°С).

Предпочтительно новый способ сушки применять на зерносушилках, привязанных к силосам элеватора, так как необходимо использовать силоса сырого и сухого зерна и дополнительно требуется силос – тепломассообменник.

Реконструированная зерносушилка ДСП-32-ОТ работала с 1 августа по сентябрь 1996 года и просушила 8000 т пшеницы .Влажность зерна колебалась от 18 до 23 %, клейковина – от 17 до 23%. Температура воздуха днем в августе составляла 20–26°С, ночью – 10–16°С. Температура зерна после сушильных шахт составила 45–55°С, температура охлажденного зерна в августе 19–20°С, в сентябре 14–16°С. Температура теплоносителя поддерживалась по зонам 90–110–130°С. Производительность зерносушилки колебалась в среднем от 40 до 42 план т /ч. Количество и качество клейковины пшеницы не изменилось.

Применение данного способа сушки позволило:

– увеличить среднесуточную производительность зерносушилки на 25% при полном сохранении качества зерна;

– улучшить процесс охлаждения (например, при температуре воздуха 26°С температура зерна после сушки составляла 19–21°С);

– обеспечить полную пожаробезопасность зерносушилки;

– снизить расход топлива на 10 %.

1.9 Термометрия элеватора

Малым предприятием «ТОТЕМ» (г. Калуга) разработан и испытан на Кузнецовском комбикормовом заводе Московской области опытный образец малопроводной системы термометрии элеватора. Предлагаемая система предназначена для замены систем дистанционного контроля температуры зерна типа ДКТ, МАРС–1500, М–5 ,УДКТЭ, а также для установки на элеваторах, не оборудованных системами термометрии.

В состав системы входят: компьютер IBM PC 386/486; блок связи; комплект электронных блоков с коммутаторами; программное обеспечение.

Блок связи (БС) устанавливается в лаборатории в непосредственной близости с компьютером и соединяется с ним через последовательный порт СОМ. Блок (БС) соединяется с электронными блоками (БПр), находящимися в надсилосном помещении, с помощью двухпроводной линии связи (телефонная пара). Таким же образом блоки преобразования (БПр) соединяются между собой.

Комплекс (БС) – линия связи – субблок КМЦ блока преобразования (часть БП) образуют канал связи, по которому происходит обмен информации между компьютером и блоками (БПр) на элеваторе. Данный канал связи без каких либо изменений может применяться не только в системе термометрии, но и при автоматизации многих технологических процессов в отрасли.

Блоки преобразования (БПр), как уже указывалось выше, монтируются на элеваторе (вместо местных блоков или РШ). Это оконченные устройства, где происходит преобразование аналоговой информации, поступающей с датчиков термоподвесок в цифровую и передача ее в канал связи. К каждому блоку (БПр) подключается до 14 типовых термоподвесок (ТМ-1М, ТПРДГ и др.). Подключаются термоподвески к блоку через коммутаторы датчиков (К), монтируемых в головках термоподвесок (ТП). Такое подключение подвесок дает возможность намного сократить наладочные работы, которые связаны с подгонкой сопротивления соединительных проводов от блока до головки термоподвески (в старых местных блоках для этого использовались проволочные резисторы). Возможно применение термоподвесок с различной градуировкой. Число заказываемых блоков (БПр) зависит от количества силосов в элеваторе (т.е. количества подключаемых термоподвесок).

Программное обеспечение позволяет:

выполнить измерения, как по всем силосам без исключения, так и в отдельно выбранных оператором; записывать данные измерений в архив; выдавать динамику роста температуры в неблагополучных силосах. По желанию оператора данные о температуре могут выводиться на экран монитора компьютера в цветовой гамме. Протокол измерений выводится на печать. Помимо этого программа позволяет диагностировать состояние электронных блоков.

2 Технологическая часть

2.1 Принципиальная схема элеватора

Принципиальную схему составляют исходя из условий выполнения всех намеченных операций с наименьшим числом подъемов зерна.

В принципиальной схеме отражают расположение всего технологического и транспортного оборудования.

На нашем проектируемом предприятии осуществляются следующие операции:

приемка зерна с автотранспорта (автомобилеразгрузчик У15-УРВС);
прием зерна с железнодорожного транспорта (вагон-зерновоз);
сушка (сушилка РД-2х25-70, ДСП-32);
основная очистка (сепаратор А1-БИС-100);
закладка на хранение;
отпуск на: автотранспорт, железнодорожный транспорт, водный транспорт.

Принципиальная схема проектируемого элеватора отражена на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема элеватора.

2.2 Расчет и подбор обрудования.

2.2.1 Весовое оборудование

Зерно, поступающее с автомобильного транспорта и отгружаемого на него, взвешивают на автомобильных весах. Необходимое количество автомобильных весов определяют по формуле:

где q – расчетная грузоподъемность автомобилей, т;

t – время, для двукратного взвешивания, мин;

Г – необходимое количество автомобильных весов;

А – физическая масса зерна, т;

Кс – коэффициент суточной неравномерности;

Кч – коэффициент часовой неравномерности;

Пр – продолжительность расчетного периода заготовок, сут.

Принимаем двое весов. Одни для взвешивания тары, вторые – для взвешивания груженых автомобилей.

2.2.2 Приемно-отпускные устройства

2.2.2.1 Приемно-отпускные устройства с автотранспорта

Приемное устройство включает автомобилеразгрузчик, приемный бункер, специализированные на приемке транспортные механизмы (нории, транспортеры) и накопительные бункера.

Максимально-часовое поступления зерна с автотранспорта:

где ач – максимально-часовое поступление зерна, т/ч;

t – расчетное время работы оборудования, ч/сут.

Количество приемных потоков:

где Qн – производительность транспортных машин, т/ч;

Ки – коэффициент использования транспортных машин по производительности;

Квн – коэффициент, учитывающий снижение производительности транспортных машин от влажности и засоренности;

Кк – коэффициент, учитывающий снижение производительности транспортных машин от культур, отличающихся от пшеницы натурой;

А2 – количество зерна основных партий поступающих автотранспортом, т;

А1 – количество зерна, поступающего автотранспортом,т;

Кt1 – коэф., учитывающий неравномерность поступления автомобилей с зерном;

Крвз – коэффициент, учитывающий снижение производительности транспортных машин от культур отличающихся от пшеницы натурой;

Ка – коэффициент, учитывающий неравномерность поступления автомобилей с зерном.

Принимаем 2 приемных потока

Число автомобилеразгрузчиков:

где q – грузоподъемность автомобилеразгрузчиков, т/час;

Кв – коэффициент, учитывающий снижение производительности автомобилеразгрузчиков от влажности и засоренности;

Кпч – коэффициент, зависящий от культуры.

Принимаем 2 автомобилеразгрузчика.

Число отпускных потоков зерна на автомобильный транспорт:

где А – количество зерна, отпускаемого на автотранспорт

Км – коэффициент часовой неравномерности для отпуска

Кс – коэффициент суточной неравномерности для отпуска

Принимаем 1 поток на автотранспорт

2.2.2.2 Приемно-отпускные устройства с ж/д транспорта

Приемные и отпускные устройства проектируют для работы с четырехосными вагонами грузоподъемностью до 62 т. Одновременно загружаемые или разгружаемые вагоны устанавливают без расцепки. Разгрузочные устройства должны обеспечивать разгрузку крытых вагонов и саморазгружающихся вагонов-зерновозов.

Максимальный суточный объем (т/сут) операции приема зерна определяют с учетом коэффициентов неравномерности:

где В – годовой объем приема зерна, т;

Км – коэффициент, месячной неравномерности;

М – расчетное число месяцев в году.

Число приемных потоков:

Где Qпод – масса зерна в одной подаче при приеме с ж/д транспорта, т;

Т – общая продолжительность обработки вагонов одной подачи, час;

Qтт – производительность вагоноразгрузчика, т/час.

Принимаем 1 приемный поток.

Число приемных точек:

Принимаем 1 приемную точку.

Максимальный суточный объем погрузки зерна на ж/д:

где В – годовой объем отпуска зерна, т;

Число погрузочных потоков:

Принимаем 1 отпускной поток на ж/д.

Число погрузочных точек:

2.2.3 Расчет оборудования для очистки зерна

Предварительная очистка от грубых примесей в потоке приема от хлебосдатчиков предусмотрено на 50% от всего поступающего зерна с засоренностью более ограничительных кондиций.

Необходимое количество воздушно-ситовых машин для предварительной очистки определяют по формуле:

где Ка – коэффициент, учитывающий неравномерность поступления автомобилей с зерном в течение часа;

Qсс – паспортная производительность оборудования, т/час;

К₁, К₂ – коэффициенты, зависящие от культуры, влажности и засоренности;

а₁, а₂ – масса зерна пшеницы и ржи (соответственно), которая подвергается предварительной очистке;

А₁ – масса зерна, поступающего от хлебосдатчиков в течение периода заготовки, т.

Принимаем 1 машину для предварительной очистки (А1-БЗО-100).

Необходимое число сепараторов для очистки сухого зерна:

где ∑Qс – общая необходимая производительность сепаратора, т/час.

Принимаем 2 сепаратора А1-БИС-100.

Таблица 1

Влажность, %
Культура	11…12			12…14					14…16				16…17
	%	Физ. т		%		Физ. т			%		Физ. Т		%		Физ. Т
Пшеница а=62400*0,8=4617,6	37	18470		37		18470			13		6489,6		13		6489,6
Рожь а=62400*0,8=12480	37	4617,6		37		4617,6			13		1622,4		13		1622,4
Засоренность, %
Культура	0,2…0,4		0,4…0,6				0,6…0,8			0,8…1				1…3
	%	Физ. Т	%		Физ. Т		%	Физ. Т		%		Физ. Т		%		Физ. Т
Пшеница а=62400*0,8=4617,6	20	9984	20		9984		11	5491,2		11		5491,2		38		18969,6
Рожь а=62400*0,8=12480	20	2496	20		2496		11	1372,8		11		1372,8		38		4742,4