RU2658446C2 - Башенная зерносушилка с улучшенной регенерацией тепла и секцией противоточного охлаждения - Google Patents

Башенная зерносушилка с улучшенной регенерацией тепла и секцией противоточного охлаждения Download PDF

Info

Publication number
RU2658446C2
RU2658446C2 RU2015105193A RU2015105193A RU2658446C2 RU 2658446 C2 RU2658446 C2 RU 2658446C2 RU 2015105193 A RU2015105193 A RU 2015105193A RU 2015105193 A RU2015105193 A RU 2015105193A RU 2658446 C2 RU2658446 C2 RU 2658446C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wall
cooling
ducts
air
grain
Prior art date
Application number
RU2015105193A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015105193A (ru
Inventor
Дэвид Моррисон
Original Assignee
ДЗЕ ДжиЭсАй ГРУП, ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДЗЕ ДжиЭсАй ГРУП, ЭлЭлСи filed Critical ДЗЕ ДжиЭсАй ГРУП, ЭлЭлСи
Publication of RU2015105193A publication Critical patent/RU2015105193A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2658446C2 publication Critical patent/RU2658446C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
    • F26B23/002—Heating arrangements using waste heat recovered from dryer exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/12—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft
    • F26B17/14—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft the materials moving through a counter-current of gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/12—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/04—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/06—Grains, e.g. cereals, wheat, rice, corn
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к башенным зерносушилкам. Башенная зерносушилка содержит нагреватель и вентилятор, отделяющие камеру нагрева и камеру охлаждения друг от друга. Сушилка снабжена системой регенерации тепла/рециркуляции тепла и/или противоточным охлаждением для снижения потребности в энергии для башенной сушилки. Система регенерации тепла содержит камеру, которая является наружной по отношению к наружной стенке башни и которая расположена вдоль канала для сушки. Нижняя часть камеры открыта в атмосферу. Горячий отработавший воздух поступает в камеру регенерации тепла в верхней части и втягивается обратно в башню посредством вентилятора, когда отработавший воздух выходит из открытой нижней части камеры. При осуществлении противоточного движения стенки, образующие канал для зерна в секции охлаждения, не являются воздухопроницаемыми, и воздух втягивается в секцию охлаждения через воздуховоды наружной стенки, которые закрыты у внутренней стенки. Поступающий воздух проходит вверх через нагретое зерно, нагревается и затем поступает в камеру через воздуховоды внутренней стенки, которые закрыты у наружной стенки башни. Изобретение должно обеспечить снижение энергозатрат. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 19 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
В данной заявке испрашивается приоритет по заявке на патент США №61/943,102, поданной 21 февраля 2014, которая озаглавлена “Tower Grain Dryer With Improved Heat Reclaim And Counter-Flow Cooling Section” и включена сюда путем ссылки.
ЗАЯВЛЕНИЕ В ОТНОШЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЛИ РАЗРАБОТОК, ФИНАНСИРУЕМЫХ ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА
Неприменимо.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данная заявка относится к башенным зерносушилкам и, в частности, к зерносушилке с системой регенерации/рекуперации тепла и, если требуется, с секцией противоточного охлаждения.
Существующие в настоящее время башенные зерносушилки 10, подобные схематично показанной на фиг. 1, как правило, содержат центральную камеру 12, ограниченную пористой (или воздухопроницаемой) стенкой 14. Башня также включает в себя наружную пористую (или воздухопроницаемую) стенку 16, расположенную на определенном расстоянии от стенки 14 камеры. Стенка камеры и наружная стенка образуют кольцевую колонну 18, через которую проходит зерно, подлежащее сушке. Вентилятор 20 подачи теплого воздуха, как правило, расположен внутри камеры. Вентилятор подачи теплого воздуха всасывает холодный воздух через нижнюю часть зерносушилки и через колонну для зерна, как показано стрелками А1 на фиг. 1, что обеспечивает охлаждение нагретого зерна и одновременный предварительный нагрев воздуха, который охлаждал зерно, перед поступлением его в вентилятор подачи теплого воздуха. Предварительно нагретый воздух поступает в вентилятор подачи теплого воздуха для его нагрева до температуры сушки и вытесняется через верхнюю часть колонны для зерна, как показано стрелками А2. Следовательно, зерно опускается через верхнюю секцию нагрева (в которой зерно подвергается сушке) в нижнюю секцию охлаждения (в которой зерно охлаждается).
Сушилки башенного типа могут обрабатывать в пределах от 1000 бушелей в час до свыше 10000 бушелей в час. Можно понять, что любое повышение эффективности сушки может давать существенную выгоду. Кроме того, часто утверждается, что сушилки данного типа при их очень высоких скоростях сушки и противоточном охлаждении/регенерации тепла вызывают некоторое повреждение высушиваемого зерна вследствие быстрого охлаждения горячего зерна очень холодным воздухом. Таким образом, усовершенствования секции охлаждения могут привести к повышению качества зерна, а также к улучшенной регенерации тепла.
Следует понимать, что в сушилке с поперечным потоком охлаждающего воздуха, такой как показанная на фиг. 1, горячее высушенное зерно, которое выходит из сушильной секции, будет сталкиваться с воздухом, имеющим по существу температуру окружающей среды. Данный контакт горячего зерна со значительно более холодным воздухом может вызывать растрескивание и бой кукурузы с высоким содержанием влаги.
Кроме того, зерно с высоким содержанием влаги, такое как кукуруза с высоким содержанием влаги, будет подвергаться большему нагреву во время процесса сушки, чем, как правило, требуется при нормальных условиях уборки урожая. Это может сделать зерно более подверженным бою. Разбитая кукуруза увеличивает количество мелко измельченного материала («измельченного зерна») в резервуарах для хранения и часто является более подверженной возникновению плесени во время хранения. Исследования показали, что быстрый переход от тепла к холоду может усилить возможность боя. Влажные условия уборки урожая также могут привести к наличию других посторонних примесей в зерне. Управление инспекции зерна, боен и скотоприемных площадок (GIPSA - Grain Inspection, Packers and Stockyards Administration) Министерства сельского хозяйства США определяет посторонние примеси как: «Весь материал, который легко проходит через сито с круглыми отверстиями с размером 6/64”, и весь материал, отличный от кукурузы, который остается сверху на сите с круглыми отверстиями с размером 12/64”, в соответствии с процедурами, предписанными в инструкциях Федеральной инспекции зерна (FGIS - Federal Grain Inspection Service)». Максимальное допустимое количество битых зерен кукурузы и посторонних примесей (BCFM - broken corn and foreign material) для желтозерной кукурузы №2 составляет 3%. Заводы по производству спирта, как правило, требуют скидки при количестве битых зерен кукурузы и посторонних примесей, превышающем 3%, и кукуруза с уровнями содержания битых зерен кукурузы и посторонних примесей, превышающими 6-7%, как правило, подвергается выбраковке. Для оборудования, которое может выполнять обработку при нетипичных уровнях содержания битых зерен кукурузы и посторонних примесей, скорее всего, потребуются бóльшие усилия по борьбе с пылью и особое внимание к мерам обеспечения безопасности, связанным с пылью. Кроме того, аномальное количество битых зерен кукурузы и посторонних примесей может сильно повлиять на ферментацию вследствие ввода дополнительных не поддающихся ферментации материалов в процесс.
Таким образом, также было бы желательно разработать башенную сушилку, которая обеспечит уменьшение количества битых зерен кукурузы и посторонних примесей в кукурузе и уменьшение повреждения зерна в целом путем выполнения более «плавного» процесса охлаждения в секции охлаждения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нескольких словах, зерносушильная башня содержит нагреватель и вентилятор, отделяющие камеру нагрева и камеру охлаждения друг от друга. Вентилятор обеспечивает всасывание воздуха из камеры охлаждения в нагреватель, в котором температура воздуха повышается, и выталкивание его в камеру нагрева. Таким образом, отрицательное давление существует в камере охлаждения, и положительное давление существует в камере нагрева. Периферии камер нагрева и охлаждения окружены соответственно нагревательной и охлаждающей колоннами. Нагревательная и охлаждающая колонны образованы внутренней и наружной стенками, которые предпочтительно являются цилиндрическими, и при этом наружная стенка окружает внутреннюю стенку (то есть внутренняя и наружная стенки являются по существу коаксиальными, так что нагревательная и охлаждающая колонны являются кольцевыми). Как внутренняя стенка, так и наружная стенка нагревательной колонны выполнены из пористого (или воздухопроницаемого) материала, в то время как внутренняя и наружная стенки охлаждающей колонны выполнены из материала, который не является пористым (то есть из воздухонепроницаемого материала). Внутренняя и наружная стенки камеры нагрева и охлаждения в комбинации образуют кольцевой канал для сушки зерна. Башня включает в себя впускной элемент в верхней части башни, который обеспечивает направление зерна в канал для сушки зерна. Зерно проходит вдоль канала для сушки, чтобы выйти из башни в выпускном элементе в нижней части башни. Внутренняя и наружная стенки камеры нагрева являются перфорированными (или по другим причинам являются воздухопроницаемыми), как было указано, так что нагретый воздух может проходить по каналу для сушки для высушивания зерна, когда оно опускается вдоль канала для сушки. В месте, находящемся приблизительно на половине пути вниз по каналу для сушки, зерно проходит через зерноворошители, которые могут представлять собой устройства типа зерноворошителей по патенту США №8601714, который включен в данный документ путем ссылки, для обеспечения оптимального использования осушающего воздуха.
Сушилка может включать в себя систему регенерации тепла или рециклинга тепла. Система регенерации тепла содержит камеру, внешнюю по отношению к наружной стенке и расположенную в некотором месте вдоль канала для сушки и ниже зерноворошителей. Камера регенерации тепла ограничена с одной стороны наружной стенкой секции нагрева и с двух сторон кожухом или корпусом, при этом нижняя часть камеры предпочтительно открыта в атмосферу. Множество воздуховодов или труб для рециркуляции тепла продолжаются от камеры охлаждения, через охлаждающую колонну и в верхнюю часть данной камеры регенерации тепла. Местоположение камеры регенерации тепла, положение отверстия трубы и отрицательное давление в камере охлаждения «действуют» совместно для втягивания части относительно сухого и теплого отработавшего воздуха из зоны под зерноворошителями непосредственно в камеру охлаждения.
Когда зерно выходит из канала для сушки, оно поступает в канал для охлаждения. Канал для охлаждения ограничен наружной стенкой и расположенной на определенном расстоянии от нее, внутренней стенкой. Кроме того, внутренняя и наружная стенки в качестве иллюстрации показаны как цилиндрические, так что канал для охлаждения является кольцевым. Внутренняя стенка также образует камеру охлаждения, и камера охлаждения отделена от камеры нагрева посредством разделителя камер или предпочтительно посредством разделительного бункера.
Башенная сушилка может быть предусмотрена с противотоком в секции охлаждения, который заставляет воздух проходить вверх через опускающееся вниз зерно. В секции с противотоком как внутренняя, так и наружная стенки канала для охлаждения выполнены из воздухонепроницаемого или непористого материала. В наружной стенки секции охлаждения образовано множество отверстий, которые ведут к открытым нижним воздуховодам наружной стенки, которые проходят от наружной стенки в канал для зерна. Воздуховоды наружной стенки в качестве иллюстрации продолжаются до внутренней стенки и заканчиваются у внутренней стенки. Однако воздуховоды наружной стенки не проходят во внутреннюю стенку и, следовательно, будут закрыты у внутренней стенки. Аналогичным образом, внутренняя стенка включает в себя множество отверстий и соответствующих воздуховодов внутренней стенки, продолжающихся в канал для зерна от отверстий внутренней стенки. Воздуховоды внутренней стенки в качестве иллюстрации продолжаются до наружной стенки и заканчиваются у наружной стенки и, таким образом, будут закрыты у наружной стенки. Воздуховоды выполнены с такой формой, чтобы обеспечить возможность прохода зерна над и под воздуховодами при образовании минимального препятствия и без утечки. Таким образом, верхняя половина воздуховодов образует угол, равный углу естественного откоса или превышающий угол естественного откоса зерна, проходящего через колонну. Если воздуховод имеет полностью открытую нижнюю часть, то нижний край отверстия воздуховода в соответствующей стенке должен будет образовывать угол, который равен углу естественного откоса или меньше угла естественного откоса зерна, проходящего через колонну. Открытая нижняя часть данных воздуховодов может быть полностью открыта (то есть без какой-либо нижней стенки) или может быть частично открыта посредством жалюзи или перфорационных отверстий. Вентилятор зерносушилки создает отрицательное давление в камере охлаждения и совместно с отверстиями и воздуховодами стенок обеспечивает всасывание окружающего охлаждающего воздуха в воздуховоды наружной стенки, через зерно, в направлении, противоположном по отношению к направлению потока зерна (а не поперек канала для зерна), и наружу из зерна через воздуховоды внутренней стенки в камеру охлаждения. Воздуховоды внутренней стенки образуют множество «столбиков» и рядов и, таким образом, образуют решетку из воздуховодов внутренней стенки. Аналогичным образом, воздуховоды наружной стенки образуют множество «столбиков» и рядов и образуют решетку из воздуховодов наружной стенки. Воздуховоды внутренней стенки и воздуховоды наружной стенки смещены друг от друга так, чтобы отклонить поток воздуха в направлении, противоположном по отношению к потоку зерна, а не вместе с потоком зерна.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой схематичный чертеж башенной сушилки по предшествующему уровню техники, в которой предусмотрено поперечно-точное охлаждение;
фиг. 2 представляет собой вид в перспективе башенной сушилки, предусмотренной как с противоточным охлаждением, так и с системой регенерации/рекуперации тепла;
фиг. 3 представляет собой вид в перспективе, аналогичный виду по фиг. 2, но с частью корпуса системы рекуперации тепла, удаленной, чтобы показать предназначенные для рекуперации тепла трубы системы рекуперации тепла;
фиг. 4 представляет собой сечение башенной сушилки с камерой регенерации тепла, показанной только с одной стороны для иллюстрации;
фиг. 5 представляет собой увеличенный вид в перспективе секции охлаждения в башенной сушилке с удаленной частью наружной стенки, чтобы показать воздуховоды наружной стенки и воздуховоды внутренней стенки башенной сушилки;
фиг. 6 представляет собой увеличенный местный вид в перспективе, выполненный с разрезом вдоль вертикальной плоскости сушильной башни, показывающий воздуховоды наружной стенки и воздуховоды внутренней стенки;
фиг. 7 и 8 представляют собой увеличенные местные виды в перспективе, показывающие поток охлаждающего воздуха, проходящий в охлаждающую колонну через воздуховоды наружной стенки и затем в центральную камеру охлаждения в башне через воздуховоды внутренней стенки;
фиг. 9 представляет собой местный вид, выполненный с разрезом вдоль вертикальной плоскости, в секции охлаждения в башне со стрелкой, показывающей поток охлаждающего воздуха в и через колонну для охлаждения зерна, в центральную камеру и затем в вентилятор;
фиг. 10А представляет собой схематичный вид башни, показывающий приведенные в качестве иллюстрации значения температуры и относительной влажности воздуха, выходящего из сушильной секции башни по предшествующему уровню техники, предусмотренной с поперечно-точным охлаждением;
фиг. 10В представляет собой график, показывающий приведенные в качестве иллюстрации температуру и относительную влажность отработавшего воздуха, выходящего из сушильной колонны из верхней части к нижней части сушильной секции в башенной сушилке;
фиг. 11 представляет собой увеличенный местный вид в перспективе башенной сушилки с удаленной частью корпуса камеры рекуперации тепла, чтобы показать трубы для входа в канал для повторного использования отработавшего воздуха;
фиг. 12 представляет собой местный вид в перспективе секции регенерации тепла/рекуперации тепла в башенной сушилке;
фиг. 13 представляет собой вертикальное сечение секции рекуперации тепла в башенной сушилке со стрелками, показывающими канал для повторного использования отработавшего воздуха;
фиг. 14 представляет собой вертикальное сечение секции рекуперации в башенной сушилке;
фиг. 15 представляет собой увеличенный местный разрез, показывающий один канал для регенерации тепла/повторного использования отработавшего воздуха; и
фиг. 16А-16С представляют собой вертикальный вид сбоку, вид с частичным разрезом и вертикальное сечение башенной сушилки с системой регенерации тепла, но без противоточного охлаждения;
фиг. 17 представляет собой увеличенный выполненный с вырезом вид системы регенерации тепла в башне по фиг. 16А; и
фиг. 18 представляет собой вертикальное сечение системы регенерации тепла.
Фиг. 19 представляет собой схематическое изображение для сравнения потребностей в энергии для башенной сушилки по предшествующему уровню техники (с поперечно-точным охлаждением), башенной сушилки, предусмотренной только с противоточным охлаждением, башенной сушилки, предусмотренной только с рекуперацией тепла, и башенной сушилки, предусмотренной как с противоточным охлаждением, так и с рекуперацией тепла.
Соответствующие ссылочные позиции будут использованы на нескольких фигурах чертежей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нижеприведенном подробном описании изобретение проиллюстрировано посредством примеров, а не посредством ограничения. Данное описание несомненно создаст возможность для специалиста в данной области техники реализовать и использовать изобретение и описывает несколько вариантов осуществления, адаптаций, вариантов, альтернатив и применений изобретения, включая тот вариант, который, по мнению автора изобретения, в настоящее время является наилучшим вариантом осуществления изобретения. Кроме того, следует понимать, что изобретение не ограничено при его применении деталями конструкции и схемами расположения компонентов, приведенными в нижеследующем описании или проиллюстрированными на чертежах. Могут быть предусмотрены другие варианты осуществления изобретения, и изобретение может быть реализовано на практике или осуществлено разными способами. Кроме того, следует понимать, что формулировки и терминология, используемые в данном документе, приведены в целях описания, и их не следует рассматривать как образующие.
Башенная сушилка 100 с улучшенными нагревательной и сушильной способностями показана в целом на фиг. 2-4. Башенная сушилка 100 разделена на верхнюю сушильную секцию 102 и нижнюю секцию 104 охлаждения. Верхняя сушильная секция включает в себя пористую внутреннюю стенку 106, окруженную пористой наружной стенкой 108, которые вместе образуют сушильную колонну 110 (фиг. 4). Ворошитель 111 может быть размещен приблизительно в середины длины сушильной секции 102. Ворошитель в сушилке 100 может представлять собой ворошитель, подобный раскрытому в патенте США №8601714, который включен в данный документ путем ссылки. Секция 104 охлаждения аналогичным образом включает в себя внутреннюю стенку 112, окруженную наружной стенкой 114, которые вместе образуют охлаждающую колонну 116. Однако, как рассмотрено ниже, в данной сушилке стенки охлаждающей колонны выполнены из сплошного или воздухонепроницаемого материала. Сушильная колонна и охлаждающая колонна сообщаются друг с другом так, что зерно проходит из сушильной колонны в охлаждающую колонну. Таким образом, сушильная и охлаждающая колонны вместе образуют канал для прохода зерна. Внутренняя и наружная стенки сушильной колонны и охлаждающей колонны в качестве иллюстрации показаны обе как цилиндрические, так что как сушильная колонна, так и охлаждающая колонна являются кольцевыми. Впускной элемент 118 в верхней части башни 100 обеспечивает направление большей части зерна в канал для прохода зерна для сушки, и высушенное охлажденное зерно выходит из башни через выпускной элемент 120 в нижней части башни.
Внутренние стенки сушильной секции и секции охлаждения образуют центральную камеру 122а сушки и центральную камеру 122b охлаждения, которые разделены разделителем 123 камер или разделительным бункером (фиг. 13). Например, может быть использован разделительный бункер, подобный раскрытому в патенте США №8356420, который включен в данный документ путем ссылки. Горелка 124 расположена приблизительно на стыке сушильной секции и секции охлаждения, и вентилятор 126 расположен под горелкой для направления воздуха через горелку для его нагрева. Вентилятор создает отрицательное давление в центральной камере 122b охлаждения и всасывает воздух через охлаждающую колонну 116. Данный охлаждающий воздух проходит через зерно, проходящее из сушильной колонны 110, для охлаждения зерна. Охлаждающий воздух после втягивания его в центральную камеру 122b охлаждения под вентилятором вытесняется вверх через горелку, в которой воздух нагревается. Данный нагретый воздух затем вытесняется через внутреннюю стенку 106 сушильной секции для сушки влажного зерна в сушильной колонне 110, и затем нагретый высушивающий воздух выпускается через наружную стенку 108 сушильной секции.
В широкодоступных башенных сушилках, таких как башенная сушилка 10 по фиг. 1, внутренняя и наружная стенки секции охлаждения являются воздухопроницаемыми, и охлаждающий воздух втягивается внутрь через высушенное зерно. Данный воздух проходит поперек потока (то есть по существу перпендикулярно потоку) зерна и, следовательно, данное охлаждение названо поперечно-точным охлаждением. Таким образом, холод (или окружающий воздух) будет «контактировать» с горячим зерном, которое выходит из сушильной колонны. Как указано выше, данный внезапный контакт с воздухом, который значительно холоднее, чем зерно (особенно в верхней части охлаждающей колонны), может вызвать повреждение зерна. Башенная сушилка 100 значительно снижает остроту данной проблемы. Охлаждающий воздух, который в этом случае нагревается посредством горелки для сушки зерна, по-прежнему вводится через секцию 104 охлаждения. Однако, как показано на фиг. 5-9, секция 104 охлаждения предусмотрена с множеством воздуховодов 128 наружной стенки и множеством воздуховодов 130 внутренней стенки. Воздуховоды 128 наружной стенки открыты у наружной стенки 114 и продолжаются в охлаждающую колонну 116. Воздуховоды 128 наружной стенки в качестве иллюстрации продолжаются полностью поперек охлаждающей колонны и закрыты у внутренней стенки 112 секции охлаждения. Воздуховоды 130 внутренней стенки открыты у внутренней стенки 112 (чтобы они открывались в центральную камеру 122b охлаждения) и продолжаются в охлаждающую колонну 116. Воздуховоды 130 внутренней стенки в качестве иллюстрации продолжаются полностью поперек охлаждающей колонны и закрыты у наружной стенки 114 секции охлаждения.
Все воздуховоды 128 наружной стенки и все воздуховоды 130 внутренней стенки по меньшей мере частично открыты в их нижних частях. Как видно на фигурах, воздуховоды 128 наружной стенки имеют форму перевернутой буквы “V” (то есть являются ∧-образными) и, следовательно, не имеют нижней стенки. Воздуховоды 130 внутренней стенки в качестве иллюстрации показаны как ромбовидные (то есть они являются ◊-образными). Нижние стенки воздуховодов 130 внутренней стенки являются перфорированными, так что воздух может поступать в воздуховоды внутренней стенки из-под воздуховодов внутренней стенки.
Воздуховоды 128 наружной стенки предпочтительно выровнены в вертикальном направлении и в горизонтальном направлении для образования решетки из воздуховодов наружной стенки. Воздуховоды 130 внутренней стенки также выровнены в вертикальном направлении и в горизонтальном направлении для образования решетки из воздуховодов внутренней стенки. Однако ряды и «столбики» воздуховодов внутренней стенки и воздуховодов наружной стенки смещены друг от друга так, что воздуховоды 128 внутренней стенки и воздуховоды 130 наружной стенки не выровнены друг относительно друга ни в горизонтальном направлении, ни в вертикальном направлении. Таким образом, «столбики» воздуховодов внутренней стенки находятся между «столбиками» воздуховодов наружной стенки, и ряды воздуховодов внутренней стенки находятся между рядами воздуховодов наружной стенки. Кроме того, каждый воздуховод 130 внутренней стенки находится над по меньшей мере одним воздуховодом 128 наружной стенки для приема охлаждающего воздуха из воздуховода наружной стенки, как описано ниже. Воздуховоды 128 наружной стенки могут быть предусмотрены с нижней стенкой, которая будет ограничивать отверстие или канал сообщения между воздуховодом наружной стенки и охлаждающей колонной 116. В одном варианте степень, до которой открыто отверстие, ограниченное подобной нижней стенкой, можно регулировать для того, чтобы способствовать регулированию потока воздуха, проходящего через зерно в секции охлаждения. Аналогичным образом, воздуховоды 130 внутренней стенки могут быть выполнены с формой перевернутой буквы V, которая аналогична форме воздуховодов наружной стенки. Наклонные верхние поверхности воздуховодов внутренней и наружной стенок обеспечат возможность прохода зерна поверх воздуховодов без скапливания зерна, что произошло бы, если бы, например, воздуховоды имели горизонтальные верхние поверхности (то есть, если бы они были по существу прямоугольными). Несмотря на то, что внутренние и наружные воздуховоды показаны как имеющие треугольную форму или ромбовидную форму, они могут иметь другие формы. Например, воздуховоды могут образовывать дугу и, таким образом, могут иметь по существу круглое или овальное поперечное сечение.
При эксплуатации вентилятор создает отрицательное давление в центральной камере 122b охлаждения под вентилятором 126 (в секции охлаждения в башне). Таким образом, как показано стрелками на фиг. 7-9, отрицательное давление в центральной камере 122b охлаждения, созданное вентилятором, обеспечивает втягивание наружного воздуха в охлаждающую колонну 116 через воздуховоды 128 наружной стенки. Воздуховоды 128 наружной стенки не открыты в центральную камеру 122b охлаждения, но, скорее, закрыты на конце, противоположном входу в воздуховод 128 в наружной стенке 114. Таким образом, воздух, поступающий в воздуховод 128 наружной стенки, выходит из воздуховода 128 из открытой нижней части воздуховода. Поскольку воздуховоды внутренней стенки смещены в вертикальном направлении и в горизонтальном направлении и находятся на надлежащем расстоянии от воздуховодов наружной стенки, воздух, выходящий из воздуховодов 128 наружной стенки, втягивается вверх через проходящее вниз, высушенное зерно (для охлаждения зерна) до тех пор, пока воздух не войдет в воздуховод 130 внутренней стенки через нижнюю часть воздуховода внутренней стенки. В этот момент воздух втягивается через воздуховод 130 внутренней стенки и в центральную камеру 122b охлаждения под действием отрицательного давления в центральной камере охлаждения. После этого воздух втягивается вверх посредством вентилятора для нагнетания его через горелку для его нагрева. Затем нагретый воздух вытесняется через пористые (или воздухопроницаемые) стенки 106 и 108 сушильной секции 102 для обеспечения его прохода через канал для зерна в сушильной колонне для сушки влажного зерна.
Как видно, в охлаждающей колонне 116 охлаждающий воздух проходит против потока (противоположно потоку или в направлении, противоположном потоку) зерна. То есть, охлаждающий воздух проходит по существу вверх через зерно (то есть поднимается сквозь проходящее вниз зерно). Это позволяет холодному воздуху оставаться в колонне для зерна в течение более продолжительного промежутка времени и обеспечивает более продолжительный контакт охлаждающего воздуха с зерном. Это имеет два преимущества. Во-первых, поскольку воздух находится в контакте с зерном в течение более продолжительного промежутка времени, температура воздуха, поступающего в центральную камеру 122, выше температуры воздуха, поступающего в центральную камеру в башенной сушилке по предшествующему уровню техники с поперечно-точным охлаждением, такой как башенная сушилка 10 (фиг. 1). Это обеспечивает уменьшение количества энергии, которое требуется башне 100 (по сравнению с башней 10) для нагрева воздуха до заданной температуры при проходе воздуха через горелку. Кроме того, самое горячее зерно (то есть зерно в верхней части охлаждающей колонны 116) не подвергается воздействию самого холодного воздуха. Наоборот, воздух нагревается и поднимается через столб охлаждающегося зерна, и зерно, поступающее в охлаждающую колонну 116 из сушильной колонны 110, контактирует с воздухом, который является более теплым, чем окружающий воздух. Уменьшение разницы между температурой охлаждающего воздуха и температурой зерна в верхней части столба охлаждающегося зерна (то есть в верхней части охлаждающей колонны 116) обеспечивает повышение качества обработанного зерна (уменьшенный перепад температур с меньшей вероятностью вызывает бой, растрескивание или другое повреждение зерна).
Фиг. 10А представляет собой схематическое изображение башни, показывающее приведенные в качестве иллюстрации значения температуры и относительной влажности воздуха, выходящего из сушильной секции башни. Фиг. 10В представляет собой график, показывающий температуру и относительную влажность отработавшего воздуха от верхней части до нижней части сушильной колонны. Температура и относительная влажность отработавшего воздуха были рассчитаны на основе температуры окружающего воздуха, составляющей 50°F (10°C), и относительной влажности, составляющей 60%, нагрева охлаждающего воздуха посредством горелки до 200°F (~93°C), кукурузы, поступающей в башню и имеющей содержание влаги, составляющее 25%, и кукурузы, выходящей из башенной сушилки и имеющей содержание влаги, составляющее 15%. Показано, что воздух, выходящий из сушильной секции в верхней части башни, имеет температуру 64°F (~18°C) и относительную влажность 99%. Температура отработавшего воздуха повышается и относительная влажность отработавшего воздуха снижается по мере перемещения зерна вниз в сушильной колонне 110. В качестве иллюстрации показано, что в нижней части сушильной секции отработавший воздух имеет температуру 130°F (~54°C) и относительную влажность 18%. Значения температуры и относительной влажности, показанные на фиг. 10А-В, будут варьироваться в зависимости от таких факторов, как температура, до которой воздух нагревается посредством горелки, температура зерна и содержание влаги в зерне в сушильной колонне 110, ширина кольцевой сушильной колонны и высота и диаметр сушильной секции башни. Таким образом, следует понимать, что данные числовые значения могут изменяться, если изменяется любой из указанных параметров, и, следовательно, приведены только в целях иллюстрации.
Отработавший воздух, выходящий из верхней части сушильной секции, является слишком холодным и слишком влажным для использования. Однако отработавший воздух в нижней части сушильной колонны (в месте по существу под ворошителем 111) является достаточно теплым и достаточно сухим, что позволяет обеспечить его рециркуляцию и повторное использование для сушки зерна. Таким образом, башня 100 по фиг. 4 включает в себя систему 140 рециркуляции тепла/регенерации тепла (фиг. 11-15) для улавливания некоторой части отработавшего воздуха и повторного ввода отработавшего воздуха обратно в центральную камеру для обеспечения его повторного нагрева посредством горелки. Отработавший воздух, который подвергается рециркуляции или рециклингу или регенерации, может иметь относительную влажность, составляющую менее приблизительно 35%, и предпочтительно относительную влажность, составляющую приблизительно 30% или менее.
Система 140 регенерации тепла предпочтительно расположена под зерноворошителем 111 в сушильной секции 102. Как показано, система регенерации тепла находится по существу на стыке сушильной секции 102 и секции 104 охлаждения. Система регенерации тепла содержит множество открытых вверх, вертикальных труб 142, расположенных вокруг периферии сушильной секции 102. Как показано на фиг. 13 и 15, направленный внутрь, коленчатый патрубок 144 расположен у нижней части каждой трубы 142, и поперечная труба 146 простирается сквозь верхнюю часть наружной стенки 114 секции охлаждения и открывается через внутреннюю стенку 112 секции охлаждения вблизи узла, включающего в себя вентилятор и нагреватель. Вертикальная труба 142, коленчатый патрубок 144 и поперечная труба 146 образуют канал 148 для повторного использования отработавшего воздуха. Как показано на фиг. 13, выход из канала 148 для повторного использования в центральную камеру 122b охлаждения в верхней части секции 104 охлаждения находится над входом в вентилятор. Однако выход канала для повторного использования может находиться ниже входа вентилятора, если это желательно. Каналы 148 для повторного использования расположены на одинаковых расстояниях друг от друга вокруг нижней части сушильной секции. Башня 100 показана как имеющая восемь (8) каналов 148 для повторного использования. При желании может быть предусмотрено большее или меньшее число каналов для повторного использования отработавшего воздуха.
Вертикальные трубы 142 для повторного использования воздуха окружены корпусом или кожухом 150. Корпус 150 содержит вертикальные каркасные элементы 152, дистанцирующие элементы 154, которые отделяют вертикальные каркасные элементы от наружной стенки башни, горизонтальные каркасные элементы 156 и верхние каркасные элементы 158, которые наклонены диагонально вверх от верхнего конца вертикальных каркасных элементов по направлению к наружной стенке секции нагрева. Боковые панели 160 смонтированы между вертикальными каркасными элементами, и верхние панели 162 смонтированы между верхними каркасными элементами и продолжаются от верхней части боковых панелей и доходят до наружной стенки сушильной секции. Таким образом, корпус 150 закрыто сверху и сбоку и открыто снизу.
Как показано стрелками на фиг. 13, теплый, относительно сухой воздух выпускается через колонну 110 для сушки зерна и наружу от наружной стенки сушильной секции в зону, окруженную корпусом 150. Все боковые панели 160 и все верхние панели 162 расположены на расстоянии от вертикальных труб 142. Таким образом, существует зазор между открытым верхом вертикальных труб 142 и верхними панелями 162. Следует понимать, что корпус 150 удерживает или «сдерживает» отработавший воздух, и часть данного воздуха втягивается в трубы 142 и, следовательно, в канал 148 для повторного использования. Наклонные верхние панели 162 также могут служить для отклонения отработавшего воздуха в вертикальные трубы 142. Однако более важно то, что корпус служит для предотвращения попадания воздуха, влаги, снега и т.д. из зоны над корпусом 150 в канал 148 для повторного использования отработавшего воздуха.
Отработавший воздух, который поступает в канал 148 для повторного использования, направляется в центральную камеру в секции охлаждения в башне вблизи узла, состоящего из вентилятора и нагревателя. Повторно используемый воздух затем соединяется с охлаждающим воздухом, который поступил в центральную камеру через воздуховоды наружной стенки и воздуховоды внутренней стенки, для принудительной подачи его к горелке посредством вентилятора. Корпус 150 служит по меньшей мере для выполнения следующей функции. Оно улавливает отработавший воздух, который должен быть повторно использован или подвергнут рециркуляции. В незначительной степени оно обеспечивает отклонение воздуха в канал 148 для повторного использования. Однако, поскольку канал для повторного использования сообщается с центральной камерой в секции охлаждения, отрицательное давление, создаваемое вентилятором в секции охлаждения, обеспечит втягивание воздуха в вертикальную трубу канала для повторного использования. Корпус 150 также отделяет зону регенерации тепла от наружного воздуха, и, таким образом, влажный холодный воздух, который выходит из сушильной секции над системой 140 регенерации, не будет смешиваться с отработавшим воздухом, который является более теплым и более сухим и, таким образом, будет оставаться полезным для дальнейшей сушки зерна.
Кроме того, как было отмечено, корпус 150 открыто в его нижней части. Таким образом, отработавший воздух, который не втягивается в вертикальные трубы 142, будет выходить из корпуса 150 в нижней части корпуса. Воздух, выходящий из корпуса, будет проходить вблизи воздуховодов наружной стенки, как видно на фиг. 14. Действительно, как видно на фиг. 14, корпус окружает по меньшей мере некоторые из верхних воздуховодов наружной стенки. Воздух, выходящий из корпуса 150, по-прежнему будет более теплым, чем окружающий воздух. Поскольку нижняя часть корпуса находится вблизи от по меньшей мере некоторых из верхних воздуховодов наружной стенки, некоторая часть отработавшего воздуха, который не поступает в канал 148 для повторного использования отработавшего воздуха, может быть повторно использована посредством воздуховодов наружной стенки. Или же, как описано ниже, в случае сушилки, не имеющей воздуховодов в секции охлаждения, воздух, который является более теплым, чем окружающий, может быть втянут через перфорированные стенки секции охлаждения. Повторное использование отработавшего воздуха посредством воздуховодов 124, 126 обеспечивает наличие воздуха, более теплого, чем окружающий, для охлаждения зерна в верхней части охлаждающей колонны. Всасывание более теплого воздуха в верхней части охлаждающей колонны позволяет уменьшить перепад температур между горячей высушенной кукурузой и охлаждающим воздухом и, следовательно, приводит к дополнительному уменьшению повреждения зерна теплом.
Повторно используемый отработавший воздух, который подвергнут рециркуляции с вводом его в центральную камеру 122b секции охлаждения, является более теплым, чем охлаждающий воздух, который поступает в центральную камеру через воздуховоды внутренней стенки. Таким образом, повторной используемый или подвергнутый рециркуляции, отработавший воздух обеспечивает дополнительный предварительный нагрев воздуха, который принудительно подается через горелку посредством вентилятора. Кроме того, отработавший воздух, который втягивается обратно через воздуховоды наружной и внутренней стенок, будет также обеспечивать предварительный нагрев воздуха, поступающего в камеру 116 секции охлаждения. Таким образом, это дополнительно уменьшает количество энергии, необходимой для нагрева воздуха до заданной температуры (такой как 200°F (~93°C)).
Существуют ситуации, в которых может быть желательным выполнить башенную сушилку только с рекуперацией тепла. Подобная башенная сушилка по существу будет представлять собой башенную сушилку с поперечно-точное охлаждением (такую как башня по фиг. 1) и с системой регенерации тепла. Например, создание башенной сушилки с поперечно-точным охлаждением является менее дорогостоящим, чем создание башенной сушилки с противоточным охлаждением. Кроме того, существующие в настоящее время, башенные сушилки с поперечно-точным охлаждением могут быть модернизированы за счет системы регенерации тепла.
Башенная сушилка 200, показанная на фиг. 16А-17, представляет собой башенную сушилку с поперечным потоком, предусмотренную с системой регенерации тепла. Башенная сушилка 200 разделена на верхнюю сушильную секцию 202 и нижнюю секцию 204 охлаждения. Как верхняя сушильная секция, так и нижняя секция охлаждения включают в себя пористую внутреннюю стенку 206, окруженную пористой наружной стенкой 208, которые вместе образуют колонну 210 для зерна. Ворошитель (непоказанный) может быть расположен приблизительно на середине длины сушильной секции 202. Колонна 210 для зерна в сушильной секции 202 (то есть сушильная колонна) и колонна 210 для зерна в секции охлаждения (то есть охлаждающая колонна) сообщаются, так что зерно проходит из сушильной колонны в охлаждающую колонну. Таким образом, сушильная и охлаждающая колонны вмести образуют канал для прохода зерна. Внутренняя и наружная стенки сушильной колонны и охлаждающей колонны в качестве иллюстрации показаны обе как цилиндрические, так что как сушильная колонна, так и охлаждающая колонна являются кольцевыми. Впускной элемент 218 в верхней части башни 200 обеспечивает направление большей части зерна в канал для прохода зерна для сушки, и высушенное охлажденное зерно выходит из башни через выпускной элемент 120 в нижней части башни.
Система 240 регенерации тепла или рекуперации тепла в башне 200 по существу идентична системе 140 регенерации тепла в башне 100. Для этого система 240 регенерации тепла предпочтительно расположена ниже зерноворошителя в сушильной секции 202 и расположена по существу на стыке сушильной секции 202 и секции 204 охлаждения. Система регенерации тепла содержит множество открытых вверх, вертикальных труб 242, расположенных вокруг периферии сушильной секции 202. Направленный внутрь, коленчатый патрубок 244 расположен у нижней части каждой трубы 242, и поперечная труба 246 простирается сквозь верхнюю часть наружной стенки 204 секции охлаждения и открывается через внутреннюю стенку 112 секции охлаждения вблизи узла 220, состоящего из вентилятора и нагревателя. Вертикальная труба 242, коленчатый патрубок 244 и поперечная труба 246 образуют канал 248 для повторного использования отработавшего воздуха. Выход из канала 248 для повторного использования в центральную камеру охлаждения в верхней части секции 204 охлаждения находится над входом в вентилятор 220а. Однако выход канала для повторного использования может находиться ниже входа вентилятора, если это желательно. Множество каналов 248 для повторного использования расположены на одинаковых расстояниях друг от друга вокруг нижней части сушильной секции. Башня 200 может быть предусмотрена с восемью каналами для повторного использования, как и башня 100. Может использоваться большее или меньшее число каналов для повторного использования.
Вертикальные трубы 242 для повторного использования воздуха окружены корпусом или кожухом 250, который идентичен кожуху 150. Кожух 250 не будет описан дополнительно за исключением того, что он имеет боковую стенку, образованную из боковых панелей 260, и верхнюю поверхность, образованную из верхних панелей 262. Верхняя поверхность показана как имеющая наклон наружу и вниз. Таким образом, корпус 250 закрыто сверху и сбоку и открыто снизу.
Как показано стрелками на фиг. 18, теплый, относительно сухой воздух выпускается через колонну 210 для сушки зерна и наружу от наружной стенки сушильной секции в зону, окруженную корпусом 250. Все боковые панели 260 и все верхние панели 262 расположены на расстоянии от вертикальных труб 242. Таким образом, существует зазор между открытым верхом вертикальных труб 242 и верхними панелями 262. Следует понимать, что корпус 250 удерживает или «сдерживает» отработавший воздух, и часть данного воздуха втягивается в трубы 242 и, следовательно, в канал 248 для повторного использования. Наклонные верхние панели 262 также могут служить для отклонения отработавшего воздуха в вертикальные трубы 242. Однако более важно то, что корпус служит для предотвращения попадания воздуха, влаги, снега и т.д. из зоны над корпусом 250 в канал 248 для повторного использования отработавшего воздуха.
Отработавший воздух, который поступает в канал 248 для повторного использования, направляется в центральную камеру в секции охлаждения в башне вблизи узла, состоящего из вентилятора и нагревателя. Повторно используемый воздух затем соединяется с охлаждающим воздухом, который поступил в центральную камеру через воздуховоды наружной стенки и воздуховоды внутренней стенки, для принудительной подачи его к горелке посредством вентилятора. Корпус 250 служит по меньшей мере для выполнения следующей функции. Оно улавливает отработавший воздух, который должен быть повторно использован или подвергнут рециркуляции. В незначительной степени оно обеспечивает отклонение воздуха в канал 248 для повторного использования. Однако, поскольку канал для повторного использования сообщается с центральной камерой в секции охлаждения, отрицательное давление, создаваемое вентилятором в секции охлаждения, обеспечит втягивание воздуха в вертикальную трубу канала для повторного использования. Корпус 250 также отделяет зону регенерации тепла от наружного воздуха, и, таким образом, влажный холодный воздух, который выходит из сушильной секции над системой 240 регенерации, не будет смешиваться с отработавшим воздухом, который является более теплым и более сухим и, таким образом, будет оставаться полезным для дальнейшей сушки зерна.
На схеме по фиг. 19 приведено сравнение потребностей в энергии для стандартной (или соответствующей предшествующему уровню техники) башенной сушилки (такой как башенная сушилка 10 с поперечно-точным охлаждением), башенной сушилки только с противоточным охлаждением, башенной сушилки только с рекуперацией тепла и башенной сушилки как с противоточным охлаждением, так и с рекуперацией тепла. В иллюстративном примере потребовалось 10,83 тысячи британских тепловых единиц (11426,3 кДж) для нагрева 77100 кубических футов воздуха в минуту (2181,93 м3/мин) до заданной температуры сушки, составляющей 200°F (~93°C), при температуре входящего воздуха, составляющей 70,0°F (~21°С). В результате вычислений установлено, что в башенной сушилке только с противоточным охлаждением воздух, поступающий в горелку, имеет температуру, которая составляет 77,4°F (~25°С) или на приблизительно 7,4°F (~4°С) выше, чем температура воздуха из башни по предшествующему уровню техники. Данное повышение температуры воздуха, поступающего в узел, состоящий из вентилятора и горелки, привело к уменьшению энергии, необходимой для нагрева 77100 кубических футов в минуту (2181,93 м3/мин) на 5,7% (до 10,21 тысячи британских тепловых единиц (10772,2 кДж)). В результате вычислений установлено, что в башенной сушилке с рекуперацией тепла, но без противоточного охлаждения, воздух, поступающий в горелку, имеет температуру, которая составляет 94°F (~34°С) или приблизительно на 24°F (~13°С) выше, чем температура воздуха, поступающего в горелку в случае стандартной (соответствующей предшествующему уровню техники) башенной сушилки, и приблизительно на 16,6°F (~9°С) выше, чем температура воздуха, поступающего в горелку в башне с противоточным охлаждением. Использование только рекуперации тепла обеспечивает уменьшение энергии, необходимой для нагрева 77100 кубических футов воздуха в минуту (2181,93 м3/мин), до 8,83 тысячи британских тепловых единиц (9316,18 кДж), что представляет собой снижение приблизительно на 18% по сравнению с башенной сушилкой по предшествующему уровню техники и приблизительно на 13,5% по сравнению с башенной сушилкой только с противоточным охлаждением. Использование как противоточного охлаждения, так и рекуперации тепла (посредством повторного использования теплого, относительно сухого отработавшего воздуха) обеспечивает повышение температуры воздуха, поступающего в узел, состоящий из вентилятора и горелки, в иллюстративном примере до 101,4°F (~38,5°С) и уменьшение потребности в энергии для башенной сушилки по сравнению с башенной сушилкой по предшествующему уровню техники на 24,2% (до 8,21 тысячи британских тепловых единиц (8662,04 кДж)). Данные расчеты приведены только в целях иллюстрации. Данные расчеты приведены ниже в таблице.
Стандартная башенная сушилка (по предшествую-щему уровню техники) Башенная сушилка с противоточ-ным охлаждением Башенная сушилка с рекуперацией тепла Башенная сушилка как с противоточным охлаждением, так и с рекуперацией тепла
Температура входящего воздуха, поступающего в горелку/вентилятор 70,0°F~21,1°С 77,4°F~25,2°С 94°F~34,4°С 101,4°F~38,6°С
Энергия, необходимая для нагрева 77100 кубических футов входящего воздуха в минуту (2181,93 м3/мин) до 200°F (93,3°С) 10,83 тыс. британских тепловых единиц (11426,3 кДж) 10,21 тыс. британских тепловых единиц (10772,2 кДж) 8,83 тыс. британских тепловых единиц (9316,18 кДж) 8,21 тыс. британских тепловых единиц (8662,04 кДж)
Уменьшение использования энергии при рассмотрении четырех башенных сушилок (с поперечно-точным охлаждением по предшествующему уровню техники, только с противоточным охлаждением, только с рекуперацией тепла и с противоточным охлаждением и рекуперацией тепла) будет изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха, факторов, указанных выше, которые будут влиять на температуру отработавшего воздуха, а также других факторов. Однако, следует понимать, что использование только противоточного охлаждения приводит к незначительному уменьшению потребности в энергии, использование рекуперации тепла обеспечивает резкое снижение потребности в энергии, и использование как противоточного охлаждения, так и рекуперации тепла обеспечивает еще большее снижение потребности в энергии.
Поскольку различные изменения могут быть выполнены в вышеописанных конструкциях без отхода от объема изобретения, предусмотрено, что все, что содержится в вышеприведенном описании или показано на сопровождающих чертежах, следует интерпретировать в качестве иллюстрации, а не в ограничительном смысле. Рекуперация тепла базируется на перемещении теплого сухого отработавшего воздуха в камеру секции охлаждения. Башенные сушилки 100, 200 имеют канал для повторного использования отработавшего воздуха с наружной стороны башенных сушилок. Это требуется в башенных сушилках меньшего диаметра вследствие потребностей в пространстве. Однако в башенных сушилках большего диаметра канал для повторного использования отработавшего воздуха может находиться с внутренней стороны башенной сушилки (то есть в центральной камере секции нагрева). В подобной башенной сушилке канал для повторного использования отработавшего воздуха будет проходить от камеры охлаждения через разделитель камер/разделительный бункер в камеру нагрева и затем поворачивать посредством коленчатого патрубка в сквозное отверстие в нагревательной колонне, так что вход в канал для регенерации тепла представляет собой отверстие в наружной стенке секции нагрева и сообщается с корпусом 150 для регенерации тепла. Несмотря на то, что выход канала для повторного использования воздуха предпочтительно находится вблизи вентилятора/сушилки в камере секции охлаждения, выход из канала для повторного использования воздуха в центральную камеру секции охлаждения в альтернативном варианте может находиться рядом с нижней частью башни. Скорее всего, это приведет к более длинной вертикальной трубе и более высокому корпусу (для систем, в которых вертикальная труба находится с наружной стороны башенной сушилки).

Claims (25)

1. Башенная сушилка для сушки зерна, содержащая:
верхнюю сушильную секцию, состоящую из внутренней стенки и наружной стенки, окружающей указанную внутреннюю стенку, при этом указанные внутренняя и наружная стенки являются воздухопроницаемыми и вместе образуют проточный канал для сушки зерна, а указанная внутренняя стенка образует центральную камеру секции нагрева;
нижнюю секцию охлаждения, состоящую из внутренней стенки и наружной стенки, окружающей указанную внутреннюю стенку, при этом указанные внутренняя и наружная стенки вместе образуют проточный канал для охлаждения зерна, который сообщается с указанным проточным каналом для сушки зерна и принимает зерно из указанного проточного канала для сушки зерна, при этом указанная внутренняя стенка образует центральную камеру секции охлаждения, причем указанные внутренняя и наружная стенки секции охлаждения выполнены с возможностью обеспечения втягивания окружающего воздуха снаружи указанной башенной сушилки в указанную центральную камеру секции охлаждения;
вентилятор и нагреватель, расположенные между указанной центральной камерой секции охлаждения и указанной центральной камерой сушильной секции, при этом указанные вентилятор и нагреватель выполнены с возможностью нагнетания нагретого воздуха в указанную центральную камеру секции нагрева;
систему рекуперации тепла, содержащую по меньшей мере один канал для повторного использования воздуха, имеющий вход, расположенный с возможностью приема воздуха, выходящего из башенной сушилки через сушильную секцию, и выход, который сообщается с указанной центральной камерой секции охлаждения, при этом указанный канал для повторного использования направляет нагретый отработавший воздух из указанной сушильной секции и повторно вводит указанный нагретый отработавший воздух в указанную центральную камеру секции охлаждения;
причем указанные внутренняя и наружная стенки секции охлаждения выполнены из воздухонепроницаемого материала, а указанная башенная сушилка содержит воздуховоды, продолжающиеся через указанный проточный канал для охлаждения зерна для обеспечения сообщения указанной центральной камеры секции охлаждения с окружающим наружным воздухом;
при этом указанные воздуховоды включают множество воздуховодов наружной стенки, продолжающихся в указанный канал для охлаждения зерна от указанной наружной стенки секции охлаждения и открытых у указанной наружной стенки, и множество воздуховодов внутренней стенки, продолжающихся в указанный канал для охлаждения зерна от указанной внутренней стенки секции охлаждения и открытых у указанной внутренней стенки, при этом все указанные воздуховоды наружной стенки и все указанные воздуховоды внутренней стенки являются по меньшей мере частично открытыми в их нижних частях,
причем охлаждающий воздух поступает в указанный канал для охлаждения зерна через вход в указанные воздуховоды наружной стенки, проходит вверх через проходящее вниз зерно для входа в указанные воздуховоды внутренней стенки и поступает в центральную камеру секции охлаждения через выход указанных воздуховодов внутренней стенки.
2. Башенная сушилка по п. 1, в которой указанные воздуховоды внутренней стенки и указанные воздуховоды наружной стенки имеют наклонные верхние поверхности, образующие угол относительно вертикали, который меньше угла естественного откоса зерна, проходящего через колонну.
3. Башенная сушилка по п. 2, в которой верхние поверхности указанных воздуховодов внутренней стенки и указанных воздуховодов наружной стенки образуют форму перевернутой буквы V.
4. Башенная сушилка по п. 3, в которой указанные воздуховоды внутренней стенки по существу имеют форму перевернутой буквы V или имеют по существу ромбовидную форму.
5. Башенная сушилка по п. 3, в которой указанные воздуховоды наружной стенки по существу имеют форму перевернутой буквы V или имеют по существу ромбовидную форму.
6. Башенная сушилка по п. 3, в которой любой или каждый из указанных воздуховодов внутренней стенки и указанных воздуховодов наружной стенки имеет нижнюю поверхность, которая является перфорированной или жалюзийной.
7. Башенная сушилка по п. 1, в которой система рекуперации тепла включает корпус для улавливания воздуха, подвергаемого рециркуляции, и отделения воздуха, подвергаемого рециркуляции, от бесполезного отработавшего воздуха и/или окружающего воздуха.
8. Башенная сушилка по п. 7, в которой по меньшей мере один канал для повторного использования содержит воздуховод, сообщающий корпус с камерой охлаждения.
9. Башенная сушилка по п. 7, в которой корпус имеет открытую нижнюю часть, расположенную вблизи уровня по меньшей мере некоторых из воздуховодов наружной стенки, в результате чего отработавший воздух может быть втянут через воздуховоды наружной стенки в качестве охлаждающего воздуха.
10. Башенная сушилка для сушки зерна, содержащая:
верхнюю сушильную секцию, состоящую из внутренней стенки и наружной стенки, окружающей указанную внутреннюю стенку, при этом указанные внутренняя и наружная стенки являются воздухопроницаемыми и вместе образуют проточный канал для сушки зерна, а указанная внутренняя стенка образует центральную камеру секции нагрева;
нижнюю секцию охлаждения, состоящую из внутренней стенки и наружной стенки, окружающей указанную внутреннюю стенку, при этом указанные внутренняя и наружная стенки вместе образуют проточный канал для охлаждения зерна, который сообщается с указанным проточным каналом для сушки зерна и принимает зерно из указанного проточного канала для сушки зерна, причем указанная внутренняя стенка образует центральную камеру секции охлаждения, при этом указанные внутренняя и наружная стенки секции охлаждения выполнены с возможностью обеспечения втягивания окружающего воздуха снаружи указанной башенной сушилки в указанную центральную камеру секции охлаждения;
вентилятор и нагреватель, расположенные между указанной центральной камерой секции охлаждения и указанной центральной камерой сушильной секции, при этом указанные вентилятор и нагреватель выполнены с возможностью нагнетания нагретого воздуха в указанную центральную камеру секции нагрева;
систему рекуперации тепла, содержащую корпус для улавливания воздуха, подвергаемого рециркуляции, и отделения воздуха, подвергаемого рециркуляции, от бесполезного отработавшего воздуха и/или окружающего воздуха и по меньшей мере один канал для повторного использования отработавшего воздуха, имеющий вход, расположенный с возможностью приема воздуха, который прошел через наружную стенку верхней сушильной секции и в зону, окруженную корпусом, и выход, который сообщается с указанной центральной камерой секции охлаждения, причем указанный вход содержит воздуховод, обеспечивающий сообщение зоны, окруженной корпусом, с камерой охлаждения, причем указанный канал для повторного использования направляет нагретый отработавший воздух из указанной сушильной секции и повторно вводит указанный нагретый отработавший воздуха в указанную центральную камеру секции охлаждения.
11. Башенная сушилка по п. 10, в которой указанные внутренняя и наружная стенки секции охлаждения выполнены из воздухопроницаемого материала.
12. Башенная сушилка по п. 10, в которой указанные внутренняя и наружная стенки секции охлаждения выполнены из воздухонепроницаемого материала, при этом указанная башенная сушилка содержит воздуховоды, продолжающиеся через указанный проточный канал для охлаждения зерна для обеспечения сообщения указанной центральной камеры секции охлаждения с окружающим наружным воздухом.
13. Башенная сушилка по п. 12, в которой указанные воздуховоды включают множество воздуховодов наружной стенки, продолжающихся в указанный канал для охлаждения зерна от указанной наружной стенки секции охлаждения и открытых у указанной наружной стенки, и множество воздуховодов внутренней стенки, продолжающихся в указанный канал для охлаждения зерна от указанной внутренней стенки секции охлаждения и открытых у указанной внутренней стенки, при этом все указанные воздуховоды наружной стенки и все указанные воздуховоды внутренней стенки являются по меньшей мере частично открытыми в их нижних частях, причем охлаждающий воздух поступает в указанный канал для охлаждения зерна через вход в указанные воздуховоды наружной стенки, проходит вверх через проходящее вниз зерно для входа в указанные воздуховоды внутренней стенки и поступает в центральную камеру секции охлаждения через выход указанных воздуховодов внутренней стенки.
14. Башенная сушилка по п. 13, в которой корпус имеет открытую нижнюю часть, расположенную вблизи уровня по меньшей мере некоторых из воздуховодов наружной стенки, в результате чего отработавший воздух может быть втянут через воздуховоды наружной стенки в качестве охлаждающего воздуха.
RU2015105193A 2014-02-21 2015-02-16 Башенная зерносушилка с улучшенной регенерацией тепла и секцией противоточного охлаждения RU2658446C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461943102P 2014-02-21 2014-02-21
US61/943,102 2014-02-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015105193A RU2015105193A (ru) 2016-09-10
RU2658446C2 true RU2658446C2 (ru) 2018-06-21

Family

ID=53873642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015105193A RU2658446C2 (ru) 2014-02-21 2015-02-16 Башенная зерносушилка с улучшенной регенерацией тепла и секцией противоточного охлаждения

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9863703B2 (ru)
CA (1) CA2882505C (ru)
RU (1) RU2658446C2 (ru)
UA (1) UA120830C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727521C1 (ru) * 2019-12-30 2020-07-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Энергосберегающая шахтная сушилка для зерновых культур
RU204716U1 (ru) * 2020-12-23 2021-06-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации Устройство для сушки и нагрева сыпучих продуктов питания

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9671164B2 (en) * 2014-08-20 2017-06-06 Daniel L. Forsyth Seed dryer and method
US9506693B2 (en) 2014-08-22 2016-11-29 Kelly Brian Pauling Grain dryers with selectable ducts for cooling
US11193711B2 (en) * 2016-04-18 2021-12-07 Sukup Manufacturing Co. Bridge reducing mixed-flow grain dryer with cross-flow vacuum cool heat recovery system
US10767926B2 (en) * 2016-04-18 2020-09-08 Sukup Manufacturing Co. Mixed-flow grain dryer with cross-flow vacuum cool heat recovery system
US10378820B2 (en) * 2016-04-18 2019-08-13 Sukup Manufacturing Co. Mixed flow grain dryer with vacuum cool heat recovery system
WO2017197229A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 The Gsi Group Llc Agricultural dryer with mixed-flow fan
JP6798200B2 (ja) * 2016-09-06 2020-12-09 株式会社サタケ 穀物乾燥機及び該穀物乾燥機の使用方法
BR102016022709B1 (pt) * 2016-09-29 2022-01-18 Otalício Pacheco Da Cunha Torre de umidificação, esterilização, resfriamento, congelamento e secagem de grãos
CN106679393B (zh) * 2017-01-20 2022-04-22 中国科学院理化技术研究所 一种粮食烘干系统
CN107388798A (zh) * 2017-07-07 2017-11-24 山西东昌实业有限公司 一种玉米烘干系统
JP6933089B2 (ja) * 2017-10-27 2021-09-08 井関農機株式会社 作物用乾燥機
CN107549846B (zh) * 2017-11-06 2023-04-28 临沂金铭工程科技有限公司 一种花生烘干设备
CN110360830B (zh) * 2019-08-13 2024-05-17 瀚能(苏州)节能科技有限公司 一种全密闭粉体流热泵干燥机
CN111829334B (zh) * 2020-07-30 2024-07-26 黑龙江省农业机械工程科学研究院佳木斯农业机械化研究所 谷物管式烘干机物料自清回收装置
CN115540520A (zh) * 2022-05-18 2022-12-30 郭赛娇 一种高效工业酶制备用烘干设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4308669A (en) * 1978-09-14 1982-01-05 Beard Industries, Inc. Advanced optimum continuous crossflow grain drying and conditioning method
SU1413388A1 (ru) * 1987-01-28 1988-07-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения Зерносушилка
SU1673807A1 (ru) * 1989-08-18 1991-08-30 Одесский технологический институт пищевой промышленности им.М.В.Ломоносова Способ сушки сыпучих термолабильных материалов и устройство дл его осуществлени
US6209223B1 (en) * 1998-12-08 2001-04-03 Advanced Dryer Systems, Inc. Grain drying system with high efficiency dehumidifier and modular drying bin
RU2254529C2 (ru) * 2003-07-03 2005-06-20 Открытое акционерное общество "Сибирский Агропромышленный Дом" (ОАО "САД") Сушилка сыпучего материала, например зерна, и рабочая камера зерносушилки или иной тепломассообменной установки

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7818894B2 (en) * 2007-10-15 2010-10-26 Noyes Ronald T Method and apparatus for low-energy in-bin cross-flow grain and seed air drying and storage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4308669A (en) * 1978-09-14 1982-01-05 Beard Industries, Inc. Advanced optimum continuous crossflow grain drying and conditioning method
SU1413388A1 (ru) * 1987-01-28 1988-07-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения Зерносушилка
SU1673807A1 (ru) * 1989-08-18 1991-08-30 Одесский технологический институт пищевой промышленности им.М.В.Ломоносова Способ сушки сыпучих термолабильных материалов и устройство дл его осуществлени
US6209223B1 (en) * 1998-12-08 2001-04-03 Advanced Dryer Systems, Inc. Grain drying system with high efficiency dehumidifier and modular drying bin
RU2254529C2 (ru) * 2003-07-03 2005-06-20 Открытое акционерное общество "Сибирский Агропромышленный Дом" (ОАО "САД") Сушилка сыпучего материала, например зерна, и рабочая камера зерносушилки или иной тепломассообменной установки

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727521C1 (ru) * 2019-12-30 2020-07-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Энергосберегающая шахтная сушилка для зерновых культур
RU204716U1 (ru) * 2020-12-23 2021-06-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации Устройство для сушки и нагрева сыпучих продуктов питания

Also Published As

Publication number Publication date
CA2882505C (en) 2018-09-04
US20150241123A1 (en) 2015-08-27
CA2882505A1 (en) 2015-08-21
UA120830C2 (uk) 2020-02-25
US9863703B2 (en) 2018-01-09
RU2015105193A (ru) 2016-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2658446C2 (ru) Башенная зерносушилка с улучшенной регенерацией тепла и секцией противоточного охлаждения
RU2739512C2 (ru) Зерносушилка со смешанным потоком с системой рекуперации тепла с вакуумным охлаждением
CA1094313A (en) Multiple stage grain dryer with intermediate steeping
EP2647935B1 (en) Grain drying arrangement and method for drying grain
US20150260455A1 (en) Method for filtering an air flow in a grain dryer
US4308669A (en) Advanced optimum continuous crossflow grain drying and conditioning method
US9174157B2 (en) Energy recuperating filtration apparatus
US20220026146A1 (en) An Apparatus, A Bottom Plate Component And A Method For Drying Bulk Particulate Material
US2941310A (en) Treatment of grain
CN103591768B (zh) 倾斜多室沸腾床干燥器
CN102519232A (zh) 带式环流烘干机
CN205690867U (zh) 一种便捷水稻烘干装置
CN110542301A (zh) 采用热风烘干方式对谷物的干燥工艺
EP3421914B1 (en) Vertical dryer
CN109883180A (zh) 一种废气零排放物料干燥装置
DK2719983T3 (en) Drying system for bulk material with an air inlet
EP2135024B1 (en) Improved meal dryer/cooler
CN107677063A (zh) 一种安全节能洁净型煤干燥系统
CN107289770A (zh) 一种用于生产有机废水处理催化剂的干燥工艺及设备
CN110073159A (zh) 用于干燥松散木质材料的设备
CN109708429B (zh) 一种组合式振动流化床—流化床干燥设备及其干燥方法
RU2102663C1 (ru) Сушилка "вьюга"
CN221066899U (zh) 一种棱镜反光材料用高性能树脂的出料装置
CN220250481U (zh) 一种谷物干燥系统
US571407A (en) Kiln for drying kindling-wood