Artykuły

Wojciech Bartoszyński
Doradca klienta w firmie AG-PROJEKT

Na początek rzecz oczywista: wysuszenie ziarna nie jest dziś problemem technicznym, istnieje wiele rodzajów suszarni i wszystkie one spełniają swe podstawowe zadanie – SUSZĄ ziarno. Jednak – w dzisiejszych warunkach rynkowych – ważne jest jeszcze by suszyć TANIO.

Warunkiem świadomego wyboru suszarni musi być przeprowadzenie choćby podstawowej kalkulacji uwzględniającej zarówno koszt zakupu suszarni, jak i koszt jej eksploatacji. Do wykonania takiej kalkulacji trzeba znać odpowiedź na kilka podstawowych pytań. W dalszej części artykułu skupimy się na suszeniu kukurydzy, która jest największym wyzwaniem.

Niestety na rynku suszarni egzystuje wiele mitów i niedomówień i stosunkowo często inwestorzy podejmują decyzje zakupowe ulegając im.

Przede wszystkim musimy wiedzieć jaką ilość ziarna chcemy wysuszyć w ciągu sezonu. Ta ilość w połączeniu z zakładanym realistycznym czasem trwania kampanii suszarniczej da nam dobową wydajność suszarni. Innym dobrym wyznacznikiem wydajności suszarni jest wydajność posiadanych kombajnów – wydajności te powinny być równe – co skosimy w ciągu doby – także w ciągu doby powinniśmy wysuszyć (zakładamy konieczność suszenia całego zebranego plonu). Oczywiście wielkości te odnosić się muszą do poszczególnych rodzajów ziarna oraz ilość wilgoci w ziarnie zależną także od regionu (inną wilgotność kukurydzy mamy w dolnośląskim, a inną w warmińsko-mazurskim). Przyroda niestety przynosi zarówno mokre, jak i suche sezony, ale przyjęcie w założeniach najbardziej mokrego roku będzie rozwiązaniem bezpieczniejszym, bo w roku suchym można suszarni nie używać (zboża), lub suszyć krócej (kukurydza), albo suszyć wolniej. Warto też na tym etapie przewidzieć także powiększenie areału, rozpoczęcie lub powiększenie skupu lub suszenie usługowe. Warto tez wziąć pod uwagę fakt, że posiadanie suszarni w naturalny sposób skraca żniwa w przypadku pszenicy czy rzepaku, bo wówczas mammy możliwość koszenia już z samego rana nie czekając na podniesienie się rosy czy wystąpienie mżawki – co jednak zwiększa ilość suszonych zbóż.

Gdy określimy wymaganą wydajność dobową suszarni (osobno dla kukurydzy, zbóż, rzepaku), możemy zacząć zbierać wstępne informacje o ofertach producentów.

Potrzebujemy jeszcze określić rodzaj suszarni, który w większości wypadków będzie wynikał także z jej wydajności. Do dyspozycji mamy tak naprawdę dwa typy suszarni: porcjowe i przepływowe. Spotykane czasem rozwiązania doraźne typu „suszarnia podłogowa” (system perforowanej podłogi lub kanałów powietrznych na podłodze hali lub silosu płaskiego przysypywanych suszonym materiałem), czy adaptacje systemów wentylacyjnych silosów i tym podobne rozwiązania, służyć mogą jedynie do wietrzenia lub do nieznacznego dosuszenia małych ilości ziarna (maks. o 1-3 tonoprocent). Te rozwiązania nie zapewnią ani ekonomii procesu, ani jego powtarzalności w odniesieniu do poszczególnych partii ziarna, ani wymaganej wydajności.

Rys. 1. Schemat działania suszarni z rekuperacją

Suszarnia porcjowa

Suszarnia o ruchu porcjowym ma kilka zalet. Jednak brak możliwości zastosowania odzysku ciepła dyskwalifikuje ją jako rozwiązanie ekonomiczne. Suszarni tej nie używa się przy wydajnościach dobowych rzędu ponad 100 ton.

 

Suszarnia przepływowa

To urządzenie, które działaniem przypomina... taśmę produkcyjną w zakładzie przemysłowym. „Taśma” ma tu układ pionowy i porusza się w dół, a napędza ją siła grawitacji. Przepływ powietrza umożliwiają daszki wbudowane w kolumnę napełnioną ziarnem. Wszystkie fazy toczą się jednocześnie, a odpowiadają im strefy suszarni: góra suszarni to strefa zasypu (z buforem zasypowym), niżej (około ¾ kolumny) to strefa suszenia, jeszcze niżej mamy strefę chłodzenia (ok ¼ kolumny), na samym dole mamy strefę rozładunku (element wybierający i lej). W suszarni takiej jest sens izolowania termicznego strefy suszenia, co ogranicza zużycie energii do 2,2-2,5 l LPG na tonoprocent (15-17 kWh/t%).

 

Suszarnia przepływowa z rekuperacją

Architektura suszarni przepływowej umożliwia odzyskiwanie energii ze strefy chłodzenia (lub także z dolnej – czyli „suchszej” – części strefy suszącej) poprzez pobieranie ogrzanego powietrza i używanie go do procesu suszenia „następnego” ziarna. Tej budowy izolowana suszarnia powinna zapewnić spalanie na poziomie ok. 1,7 litra LPG na każdy tonoprocent wody odparowany z ziarna (ok. 12 kWh / t%).

Podgrzanie powietrza przechodzącego przez ziarno jest niezbędne, aby zwiększyć możliwość pochłaniania przez nie pary wodnej (zwiększyć jego higroskopijność). To istotne bo w każdym kilogramie powietrza o temperaturze 10°C „zmieści się” około 4 g wody, a w tym samym kilogramie powietrza, po jego podgrzaniu do 120°C „upchniemy” tej wody aż 34 gramy. Możliwe jest wprawdzie suszenie powietrzem bez jego podgrzewania, pod warunkiem, że powietrze ma wilgotność względną poniżej 100%, ale wymagałoby to przetłoczenia przez suszone ziarno wielokrotnie większej objętości powietrza, co wydłużyłoby sam proces, a zużycie energii przez wentylatory przewyższyłoby oszczędności wynikające z braku zużycia paliwa. Podejmując decyzję co do rodzaju paliwa należy wziąć pod uwagę koszt pozyskania energii z danego paliwa.

Paliwo

Jednak sama cena energii uzyskiwanej z danego rodzaju paliwa nie wystarcza do podjęcia decyzji, bowiem nie zawsze dany rodzaj paliwa jest dostępny lokalnie. Należy uwzględnić także koszt magazynowania, przygotowania czy transportu opału, łatwość obsługi i możliwość jej automatyzacji, ekologiczność danego paliwa (w świetle uregulowań prawnych czy dodatkowych opłat emisyjnych), konieczność stosowania wymiennika spaliny – powietrze, a nawet ilość wody w spalinach ze spalania danego rodzaju paliwa. Zdecydowana większość budowanych obecnie suszarni zasilana jest mieszaniną gazów propan-butan.

Decyzję o wyborze danego dostawcy suszarni podejmujemy po wyborze rodzaju suszarni oraz rodzaju zasilającego ją paliwa. Warto wziąć pod uwagę, czy oferujący dane rozwiązanie jest jego producentem, czy jedynie sprzedaje produkty innej firmy, oraz to czy producent ma swoją siedzibę w kraju czy za granicą – co wpływa na czas sprowadzenia potrzebnych części w przypadku konieczności napraw, czy konserwacji. Warto też zobaczyć na własne oczy obiekty wybudowane przez firmę czy odwiedzić zakład produkcyjny firmy i na żywo „dotknąć” oferowanego produktu.

 

Chłodnica

Suszarnie przepływowe standardowo mają sekcję chłodzenia wbudowaną w kolumnę z ziarnem. Zastosowanie osobnej chłodnicy utrudniłoby odzyskiwanie energii, a także wymusiłoby zastosowanie kosztownych urządzeń załadunku i rozładunku ziarna, elementu wybierającego oraz leja chłodnicy. Korzystniejsze jest więc stosowanie chłodnicy wbudowanej w samą suszarnię.

Rozwiązanie z osobną chłodnicą ma sens tylko wtedy, gdy chcemy zwiększyć wydajność już posia­danej suszarni, której rozbu­dowa nie jest możliwa lub uzasadniona. Zakładanie roz­wiązania z osobną chłodnicą podczas zakupu suszarni wy­daje się ekonomicznie nieuzasadnione.

Wydajność

Jak porów­nać konkretne oferty suszarni? Na co zwra­cać w ofertach uwagę? Jak zweryfikować produkty? Porównywać można jedynie produkty zbliżone do siebie. Teoretycznie porównywanie ofert suszarni o tej samej wydajności jest rozwiązaniem miarodajnym. Niestety sposoby obliczania deklarowanej wydajności danej suszarni stosowane przez różnych producentów są bardzo różne, a rozbieżności mogą sięgać nawet ponad 100%! Wy­dajność podawana jest przez producentów bardzo różnie np. od 30% do 15% (a kto suszy do 15%?). Warto zwrócić uwagę na zastrzeżenia napisane „drobnym drukiem” (jednolite ziarno, dojrzałe biologicznie, wil­gotność powietrza, temperatura...) powoduje, że ta wydaj­ność jest jedynie pewną liczbą, która nie nadaje się do porównań. Na szczęście istnieje wskaźnik pozwalający „sprowadzić do wspólnego mianownika” różne suszarnie. Tym wskaźnikiem jest ilość ziarna mieszcząca się w suszarni (uwaga na stosowanie identycznego przelicznika z m3 na tony – np. 0,75). Im więcej ziarna jest w suszarni (czyli jest su­szona) – tym większą wydajność ma suszarnia. To jak porów­nanie dwóch sznurów do bielizny o tej samej długości, które dadzą tę samą „wydajność” suszenia (w tych samych warun­kach atmosferycznych). Tak samo dwie suszarnie tego samego rodzaju, o tej samej pojemności suszyć będą bardzo zbliżoną ilość ziarna, zakładając oczywiście, że konstruktorzy nie popeł­nili kardynalnych błędów, np. dając zbyt mały palnik czy wen­tylatory, albo projektując za mało daszków.

Faktyczna wydajność suszarni zależy od bardzo wielu czynników: wilgotności ziarna, rodzaju ziarna (flint czy dent), FAO, temperatury suszenia, wilgotności i temperatury powietrza... i tak dalej. Jak więc określić faktyczną wydajność danej suszarni? W wiel­kim przybliżeniu będzie to dla kukurydzy 3-4 razy to, co się w suszarni mieści (suszarnia o zasypie 30 ton będzie suszyła 90 – 120 ton kukurydzy na dobę). Próba „wyciągania” wyższej wy­dajności suszenia powoduje, że dane ziarno przebywa w su­szarni poniżej 6 godzin, a czas czystego suszenia niebezpiecz­nie (bez przebywania w buforze i bez chłodzenia) zbliża się do 4 godzin. A w tym czasie ziarniak nie jest w stanie oddać wil­goci z całej swej objętości i mamy zjawisko „odbicia” wilgoci: po suszeniu ziarno ma 14% a za 2-3 godziny – 16 czy 18%. Jeśli chodzi o pszenicę faktyczna wydajność będzie około 3 razy wyższa niż dla kukurydzy. Rzepaku wysuszymy w ciągu doby tylko o około 25% więcej niż kukurydzy – ze względu na ko­nieczność zmniejszenia przepływu powietrza (porywanie zia­ren).

 

Wydajność a zużycie paliwa

Jak suszyć szybciej z kolumny o mniejszej objętości? To dość proste: zwiększyć przepływ powietrza czyli zamontować większe wentylatory i większy palnik. Co dzieje się wtedy ze zużyciem paliwa? Do ogrzania większej ilości powietrza trzeba więcej energii, więc spalanie musi rosnąć. Producenci samo­chodów podają spalanie np. 6,5 l/100 km i prędkość maksy­malną 230 km/h – jednak nikt nie oczekuje, że samochód osią­gnie obie te wartości podczas jednej jazdy! Z suszarniami jest podobnie: albo suszymy szybko, albo suszymy ekonomicznie.

 

Dalsze zmniejszanie zużycia paliwa

Użytkownicy suszarń są zainteresowani obniżaniem energochłonności procesu suszenia ziarna, bo to zapewniłoby im przewagę rynkową. Czy stosowanie rekuperacji to koniec postępu w technologii suszarniczej? Z pewnością nie. Można rozważać na przykład zastosowanie znanej technologii susze­nia próżniowego dla ziarna, jednak na dziś budowa i eksploatacja takiej suszarni będzie zdecydowanie droższa niż suszarni klasycznej. Można myśleć o odzyskiwaniu energii ze zużytego, powietrza wyrzucanego z suszarni. Firma AG-PROJEKT, jako jeden z producentów, może pochwalić się wdrożeniem do produkcji suszarni przepły­wowej, która wyrzuca zużyte powietrze o temperaturze 35-40°C, zamiast „normalnych” 65-75°C, a zagospodarowana w ten sposób energia przekłada się na oszczędności o 0,5 l LPG na każdy to­noprocent. Decyzja o zakupie takiej (oczy­wiście droższej) suszarni wymaga przeprowadzenia bardzo starannego rachunku ekonomicznego. Warto jednak tę pracę przeprowadzić, bo w niektórych przypadkach różnica w cenie sprawniejszej suszarni zwraca się już po jednym sezonie, a kolejne se­zony przynoszą czyste oszczędności.