Техніка

Що таке сучасний зерновий елеватор?

19.04.2021

Елеватор/елеваторний комплекс є одним із різновидів стаціонарного зерносховища, яке включає технологічний комплекс обладнання, що виконує цілу низку важливих функцій протягом значного періоду, починаючи від приймання зерна на зберігання – сирого, засміченого, не готового до споживання та зберігання – до відвантаження покупцю/споживачу чистого, сухого, зі збереженням якості навіть після тривалого періоду зберігання. Тобто, елеватори вирішують усі проблеми пов’язані з заготівлею, сушінням, зберіганням і транспортуванням зерна.

Елеватори бувають декількох типів, кожен з яких, у свою чергу, ділиться на підтипи. Однак, залежно від призначення елеватори поділяють на:

  • хлібоприймальні або заготівельні. Тут зерно, що надходить від здавачів, первинно обробляється, очищується, сушиться і певний час зберігається. Оскільки основну масу зерна неможливо розмістити на тривале зберігання або відправити на прийомні комбінати, то на заготівельних елеваторах зерно додатково обробляють: сушать, знезаражують, очищують від домішок. Окрім того, на елеваторах цього типу готують посівний матеріал зернових та технічних культур, а також насіння трав. Ємність, а під цим терміном слід розуміти кількість зерна, що одночасно зберігається на елеваторі, становить 15-100 тис. т;
  • виробничі. Споруджують на території зернопереробних підприємств з метою забезпечення їх сировиною. Це можуть бути заводи з виробництва борошна, круп, комбікорму. Завдання елеваторів цього типу – забезпечення безперебійної роботи підприємств по переробці, у зв’язку з чим виробничі елеватори мають ємності відповідного обсягу та обладнання, необхідні для обробки сировини відповідно до заданої рецептури. Їх ємність становить 10-150 тис. т;
  • примлинові елеватори служать для підготовки зерна продовольчих культур – пшениці та жита – до переробки на млині. Такі елеватори приймають зерно з автомобільного/залізничного транспорту. Окрім того, ці елеватори здійснюють сортування, сушіння та зберігання зернових партій, формуючи з них помольні фракції. Місткості ємностей такого елеватора для створення запасу має вистачити на 3 місяці безперебійної роботи борошномельного підприємства;
  • перевалочні і портові. Це високопродуктивні елеватори великої місткості, призначені для прийому зерна з базисних/перевалочних елеваторів, імпортного зерна з морських суден, для відвантаження зерна на експорт, а також внутрішнім споживачам. Будують у місцях перевалок зерна з одного виду транспорту на інший. Для ефективної роботи портового зерносховища необхідні високопродуктивні транспортні потужності. Як правило, вони «прив’язані» до великих залізничних станцій, морських портів; їх ємкість значна і сягає 50-100 тис. тонн;
  • фондові (базисні). Елеватори дуже великої місткості, призначені для тривалого зберігання (3 – 4 роки) стратегічного запасу державного зернового резерву підвищеної якості. Зерно з фондових елеваторів відпускається лише у виняткових випадках – при оновленні запасу або для покриття зернового дефіциту в окремих районах держави;
  • базисні. Основним завданням елеваторів цього типу є створення оперативного запасу зернової сировини для поточного споживання. Призначені для тривалого зберігання зерна, прийнятого з залізничного транспорту, і відвантаження в залізничні вагони. Їх основними функціями є сушіння та очищення зерна. Проте, на базисні елеватори надходить зерно, яке вже зазнало первинної переробки. Також тут формують великі партії зерна, які відповідають певним вимогам. Це великі, високопродуктивні елеватори великої місткості, що розміщуються на перетині транспортних магістралей. Їх ємність значна і досягає 100-150 тис. т;
  • елеватори для заводів з виробництва комбікорму. Ці елеватори оснащені обладнанням для сушіння, очищення, зберігання і обробки зерна зернових культур та здійснюють прийом зернової сировини з автомобільного/залізничного транспорту. Вимоги до них: запасів для безперебійної роботи комбікормового підприємства повинно вистачити на 3 місяці;
  • перевалочні (вузлові). Призначені для приймання зерна і його транспортної перевалки. В окремих випадках можуть використовуватися для приймання зерна з полів і його тривалого зберігання;
  • фермерські елеватори є частиною фермерського господарства і по ємності повинні забезпечувати зберігання річного врожаю фермера з власних полів. Такий елеватор приймає зерно з великовантажних автомобілів, здійснює його очищення, сушіння, зберігання і відвантаження споживачам. Він забезпечує якісне зберігання зернової сировини протягом 12 місяців;
  • тимчасові елеватори-сховища – це мобільні сховища, термін монтажу яких не більше тижня. Сховища такого типу легко переміщувати з об’єкта на об’єкт, а їх обладнання дозволяє зберігати зернову сировину в кондиції не менше півроку. Завантаження зерна у такий елеватор проводиться через центральну завантажувальну колону або за допомогою мобільного транспортеру. Сховище накрите брезентовим покриттям і обладнане системою аерації, а його обслуговування не вимагає спеціальних машин та механізмів.

Рис. 1. Такі сучасні ваги одночасно здійснюють зважування і розвантажування зерна навіть із непристосованих для цього зерновозів

За типами конструкції в Україні до недавніх часів (хоча ще й зараз наявні) були поширені прямокутні (в плані) елеватори заввишки 53-60 метрів та силосні корпуси висотою до 45 метрів. Проте сучасні технології зберігання зерна на базі сучасних конструкційних технічних рішень стрімко просуваються вперед, і це накладає свій відбиток на конструкційне «обличчя» сьогоднішнього елеватора. Тому такий сучасний елеватор має в своєму складі відповідне обладнання на всі випадки життя. Це дозволяє ефективно працювати з зерном та гарантувати йому високу якість навіть після значних термінів зберігання.

Значна виробнича потужність та тривалі терміни знаходження зерна на елеваторі передбачають, що зерну постійо під час перебування на ньому буде «комфортно». Тобто, воно буде очищене від сміттєвих домішок, матиме необхідну низьку вологість, буде надійно захищене від негативних природних факторів та зберігатиметься в такому стані тривалий час. І після цього зерно не втратить своєї якості. Зцією метою до складу елеватора повинно входити технологічне обладнання, яке має це забезпечити. Щоб реально уявити такий елеватор, спробуємо не тільки проаналізувати його на базі конкретного (Київська область), але й «побудувати» в нашій уяві. Отже, склад типового елеватора:

елеватори не займаються вирощуванням зерна, а працюють на давальній сировині – тобто все зерно на договірній основі отримується від зерновиробників. Тому не дивно, що таке зерно потужним зерновозом транспортується до «брами» елеватора, після якої, відповідно до правильних «соціалістичних канонів», воно зважується. Ваги можуть бути розміщені як одразу за брамою, так і безпосередньо біля самого елеватора – в районі засипної ями, з якої зерно транспортерами переміщається на очищення.

Далі з завальної ями зерно транспортується норіями до робочої вежі, на якій розташовані машини для попереднього, первинного очищення. Елеватор не «будує ілюзій» щодо високої чистоти отримуваного зерна, тому для його очищення має в своєму складі ефективну зерноочисну машину. Результати навіть «поверхневих» досліджень машин цієї групи свідчать, щоочищення зерна цілком задовільно виконують вітчизняні машини. Вони за ціною, продуктивністю та якістю очищення успішно конкурують із зарубіжними аналогами. Тому при проектуванні та побудові елеваторів споживачі надають перевагу машинам українського походження.

Обов’язково слід відмітити, щопроцес очищення зерна супроводжується значними пиловідокремленнями. А, зважаючи на вміст такого пилу і легкого сміття, яке в зерні від комбайна може становити навіть до 3%, та потужність елеватора, наприклад, 150 тис. тонн, викиди пилу можуть сягати 4,5 тис. тонн. І вони при відсутності спеціалізованих систем для їх збору, можуть «витати» в повітрі елеватора, осідати на його території та розповсюджуватись на прилеглі. А таке явище в ХХІ столітті є недопустимим та не може позитивно схвалюватись. Тому зерноочисна машина комплектується системою пиловідокремлення і аспірації (рис. 2).

Рис. 2. Зерноочисна машина комплектується потужними та ефективними системами пиловідокремлення та аспірації

Потім, зважаючи на зерно технологічної культури та її вологість, можуть бути різні схеми роботи як із зерном, так і з обладнанням самого елеватора. У варіанті роботи із зерном пшениці, яке часто в період збирання має вологість, що значно менше допустимої – 14%, воно може транспортуватися в буферні оперативні силоси малої місткості. З них у подальшому, згідно прийнятої та можливої схеми роботи із цим зерном, з допомогою транспортерів та галерей, воно майже без затримок у часі транспортується на тривале місце зберігання – в зернові силоси великої місткості (рис. 3). Тут зерно може зберігатись значний час.

Рис. 3. Ключове технологічне обладнання елеватора – сучасний великотонажний металевий циліндричний силос для зберігання зерна

Відділення для зберігання зерна в складі елеватора в останні два десятиліття в Україні широко представлене металевими зерновими силосами. Їх кількість (різної конструкції та призначення) в складі елеватора часто доходить до кількох десятків. Зерновий силос – ключове обладнання елеватора, оскільки він виконує функцію, покладену на весь елеватор: не лише якісно та ефективно зберігає зерно, а й виконує низку задач, що спрямовані на підтримання зерна у «стартових» кондиціях по якості протягом  значного терміну. Цей термін, залежно від призначення елеватора, може бути навіть один рік. Сучасний силос являє собою сталевий циліндр висотою до 30 м і діаметром до 20 м. Металеві силоси мають місткість, що досягає 10 тис. тонн. На території елеватора вони, як правило, розміщені послідовно в кілька рядів, по 4-10 силосів у ряду. Зерно з приймальних оперативних бункерів (для допоміжних проміжних технологічних операцій ) підіймають транспортерами нагору будівлі на надсилосний поверх, і по конвеєрах засипають його до основних силосів, які виконують зберігання зерна тривалий час. Сучасні силоси розроблені та виготовлені на базі сучасних конструкційних матеріалів – сталі, алюмінію і різних сплавів. Найчастіше їх виготовляють із листової сталі і циліндричними за формою. Ці матеріали та їх профіль забезпечують силосам необхідну конструкційну жорсткість. У сучасному елеваторі силоси необхідної місткості розташовані в один або кілька взаємопов’язаних рядів, що дозволяє зберігати значні об’єми зерна різних культур чи сортів одних і тих самих культур в одному елеваторі. Переваги металевих силосів – зручність їх завантаження і розвантаження. Вони швидше будуються (монтуються), вартість однієї тонни місткості їх у 1,5-2 рази менша, ніж елеватора із залізобетону. До переваг такого сховища також треба віднести їх малу потребу в площі. Металеві силоси надійно захищають зернові маси від гризунів, пожежобезпечні, зручні для проведення газової дезинсекції, активного вентилювання і т. д. Поряд зі стійкістю до тиску завантаженої в нього зернової маси, вітру і несприятливої дії атмосферних факторів силоси забезпечують збереження зерновою масою вихідних показників якості. Основний недолік зернових силосів – у них може бути забезпечене надійне зберігання тільки сухого зерна. Практика також свідчить, що при різких перепадах атмосферних температур утворюються значні температурні градієнти, які призводять до виникнення явища термовологопровідності зернової маси і утворення в ній вологи з конденсату. Останнє стимулює активацію мікрофлори і низки інших негативних явищ. У боротьбі з ними дієвим засобом є активне вентилювання (або аерація зерна). Тому зернові сучасні силоси мають ефективні системи активного вентилювання зерна, що гарантує стабільну необхідну температуру зерна в силосі та разом з тим – попередження процесів гниття і появи плісняви на поверхні зерна та діяльності шкідливих комах.

Сушильне відділення елеватора включає в себе першочергово необхідну кількість сушарок різного виконання з пальниками під потрібний вид палива та буферні ємності для тимчасового накопичення вологого і сухого матеріалів. Тому в складі елеватора поряд із силосами є зернові сушарки.

Зерно, яке потребує сушіння, накопичується в невеликих буферних силосах, що розміщені поряд із сушарками. Після сушіння сухе зерно знову надходить у буферний силос, а з нього з допомогою галерей та транспортерів переміщається до великотонажних зернових силосів для довготривалого зберігання або одразу ж відвантажується за межі елеватора.

Однією із основних культур, зерно якої переробляється та зберігається на елеваторі, є кукурудза. Її зерно часто доставляється господарствами-постачальниками на елеватор просто від комбайна зі значною вологістю, яка сягає 35% і навіть більше. Природно, що таке зерно після очищення зерноочисними машинами на елеваторі транспортується «короткими технологічними шляхами» елеватора відразу ж до зернової сушарки, оскільки воно потребує негайного сушіння.

Для сушіння зерна на елеваторі виробничники, як правило, використовують зернові сушарки шахтного типу (рис. 4), переважно – виробництва зарубіжних фірм, які підтвердили своє високе реноме в умовах України. Наразі в Україні найчастіше використовують шахтні сушарки компаній-виробників Західної та Східної Європи і США й вітчизняні з продуктивністю сушіння до 100 т/год. При цьому всі майбутні власники прискіпливо підходять до вибору зерносушарки – її виробника, продуктивності сушіння, економічних показників роботи, енергоефективності, оскільки в майбутньому при її експлуатації це призведе не тільки до додаткових разових фінансових витрат, але й надалі, протягом усього строку її експлуатації, відзначатиметься додатковими вкладеннями і високою собівартістю кінцевого продукту. А при використанні в складі елеватора, коли згідно потужності елеватора потрібно висушити більше 100 тис. тонн в рік, – це призведе до значних неефективних економічних затрат. І тоді власнику елеватора не потрібно бути великим економістом, щоб відчути це… «Прискіпливість» у виборі конкретної сушарки обумовлюється також ї її габаритами, згідно з якими уже на етапі проектувальних робіт не тільки на «папері», але й на виробничій площадці, поряд та між іншим габаритним обладнанням та фундаментами закладаються також «серйозні» бетонні фундаменти для неї, переміщати які після «неправильного» проектування буде дуже дорого.

Сушіння зерна шахтними сушарками, особливо високопродуктивними, може здійснюватися за одноразовий прохід через сушарку при незначному знятті вологи. Однак, при значній вологості зерна, наприклад, кукурудзи – до 35%, за одноразовий прохід неможливо якісно виконати зниження вологості зерна до необхідних 15%. Тому для сушіння такого зерна виконується установка послідовно з’єднаних двох шахтних сушарок та подвійний пропуск зерна за схемою: сушіння – охолодження – досушування – охолодження – складування. Тому при побудові елеватори ці виробничі нюанси враховуються та згідно з ними передбачаються в складі елеватора відповідні технологічні і транспортні лінії та об’єкти. Вони дозволять переміщати таке зерно «поряд» із сушаркою та виключити його небажане далеке переміщення/транспортування з тим, щоб знову повернути на досушування до сушарки. За періодичного сушіння, тобто за повного сушіння однієї партії зерна, як правило, шукають компроміси у процесах та режимах сушіння і економією палива сушаркою при цьому. Тому в складі елеваторів біля сушарки розміщують та застосовують для охолодження зерна силоси з активним вентилюванням.

Рис. 4. У складі зернового елеватора – високопродуктивні зернові сушарки шахтного типу безперервної дії (на передньому плані – 2 штуки)

Транспортні системи. Всі «зернові шляхи» між силосами, сушарками та зерноочисним відділенням між собою зблоковані за допомогою допоміжного транспортного і технологічного обладнання. Зерно із приймальних бункерів/зернових ям піднімають транспортерами або вертикальними підйомниками (норіями) наверх робочої будівлі, очищають від домішок, сушать в зерносушарках і направляють по верхньому конвеєру на надсилосні транспортери, які скидають його в силоси. Зерно із малотоннажних буферних силосів вивантажують через отвори з воронками в днищах силосів на нижні конвеєри – це один із варіантів роботи із зерном у силосах. Конвеєри встановлюють у підсилосному поверсі.

Температура зерна в силосах постійно вимірюється. Для цього, як правило, всередині силосів, на різних рівнях, розміщують термопідвіски, які входять до складу системи виміру і контролю температури.

Стандартні функції системи виміру і контролю температури:

  • отримання інформації у вигляді протоколів різної форми; комп’ютерна програма отримує із центрального пульту показники температури і заносить їх у пам’ять в цифровій базі даних. Показники температури подаються у графічному вигляді і можуть бути роздруковані у вигляді протоколів;
  • візуальне представлення температур. Можна з першого погляду побачити критичні ділянки на основі плану розташування у трьохмірній панорамі, виявити актуальні (критичні) температури зерна в силосі і негайно прийняти відповідні міри. Графічна оцінка процесу зміни температури допомагає при складанні прогнозу напрямків руху температури;
  • інформація по силосах. У складі постійних даних може бути додана додаткова інформація по кожному силосу. Граничні дані по кожному бункеру залежать від зерна (виду, сорту, фізичного стану) і можуть встановлюватися індивідуально. Більш «старі» дані автоматично видаляться або заносяться в архів;
  • обробка даних. Можна отримувати різноманітні друковані протоколи з класифікацією за групами силосів. Для всіх видів обробки інтегровано попередній перегляд друку. Таким чином, користувач може в будь-який час отримати всі необхідні дані для перегляду своїх документів простим натиском кнопки.

Сучасні потужні елеватори обов’язково мають відділення залізничного відвантаження, які представляють собою систему бункерів-хоперів для відвантаження на залізничний або автомобільний транспорт. У варіанті залізничного відвантаження до елеватора підходить та пролягає через його територію залізнична «гілка». Розміщення її біля оперативного буферного силоса дозволяє швидко та зручно вивантажити сухе зерно в залізничний вагон.

Усі технологічні процеси елеватора автоматизовані, що виключає помилки обслуговуючого персоналу. Система включає цілий комплекс систем керування та візуального спостереження і управління за технологічними об’єктами елеватора.

Сучасний елеватор не можна уявити без адміністративно-побутового корпусу, лабораторій, пожежного резервуара й інших будівель та споруд, необхідних згідно з нормативними вимогами.

Отже, сучасний елеватор – це не просто місце для зберігання зерна, а відповідність актуальним вимогам до ефективного ведення бізнесу та критеріям:

  • продумана структура приймання зерна для мінімізації простоїв у гарячий період сезону;
  • абсолютний облік зернової продукції під час перебування її на території елеватора;
  • наявність якісного обладнання для післязбиральної первинної переробки врожаю – від очищення до сушіння;
  • можливість оперативного просушування великої партії вологого зерна;
  • гарантія збереження зерна під час зберігання і можливість оперативного попередження небезпеки, типу грибків чи хлібних шкідників;
  • можливість окремо зберігання різних партій зерна;
  • оперативне завантаження та відвантаження зернової продукції залізничним чи автомобільним транспортом;
  • повна автоматизація всіх процесів.

М. Занько, канд. техн. наук, ст. наук. співробітник (ДНУ «УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого)

Фото автора

Залишити коментар: