Зерновой элеватор – это современный технологический комплекс, предназначенный для приемки, обработки, хранения и отгрузки зерна. В зависимости от назначения элеваторы подразделяют на:

  • заготовительные (принимают зерно от хозяйств, очищают от примесей, сушат и отгружают потребителю; ёмкость 15—100 тыс. т);
  • производственные (сооружают при мельницах, крупяных, комбикормовых, крахмалопаточных заводах и. т. п.; 10—150 тыс. т);
  • базисные (предназначены для длительного хранения зерна, принимаемого с ж/д транспорта и отгружаемого в ж/д вагоны; 100—150 тыс. т);
  • перевалочные и портовые (строят в местах перевалок зерна с одного вида транспорта на другой — на крупных ж/д станциях, в морских портах;50—100 тыс. т).


Современный элеваторный комплекс включает в себя:

  • весовая станция (для автомобильного или ж/д транспорта);
  • лаборатория – предназначена для определения качества и влажности зерна;
  • приёмное отделение — представляет собой завальную яму проездного или непроездного типа, в которую производится выгрузка зерна из авто- или ж/д транспорта;
  • рабочая башня, в ней располагаются машины для предварительной, первичной и, при необходимости, вторичной очистки зерна, а также система аспирации для очистки от лёгких примесей;
  • сушильное отделение, включает в себя ёмкости для накопления влажного и сухого материалов, а также необходимое количество сушилок различного исполнения с горелками под нужный вид топлива;
  • отделение хранения, в современном элеваторе представляет собой силосы (банки) требуемой вместимости, расположенные либо в один ряд, либо в несколько взаимоувязанных рядов, что позволяет хранить различные культуры или сорта одних и тех же культур в одном элеваторе;
  • отделение отгрузки, как правило, представляют собой систему бункеровхопперов для отгрузки на ж/д или автотранспорт;
  • транспортное оборудование связывает все маршруты элеватора (нориями и транспортёрами различных видов и модификаций);
  • металлоконструкции (норийные вышки и транспортные мосты и галереи);
  • системы электрики и автоматизации, включают в себя шкафы управления, частотные преобразователи, датчики, электро-кабельную продукцию, освещение и т. д.;
  • административно-бытовой корпус, пожарный резервуар и прочие, требуемые по нормативам, здания и сооружения.

Приемка

Весовая

Приемка зерна на элеваторе начинается с весовой. Автомобиль или ж/д состав проходит через весы, где определяется вес завозимого сырья. Здесь же отбираются пробы зерна для лаборатории.

Лаборатория

Самая главная задача лаборатории — проанализировать различные характеристики зерна и присвоить ему класс.
Сотрудник лаборатории не только проводит исследования зерна, но и принимает непосредственное участие в приеме, перемещении и отгрузке зерна, контролирует ряд параметров при сушке, вентиляции и хранении зерновых культур.
При приеме зерна на хранение лаборант проверяет документы о качестве продукта. В случае, если данные в документе на зерно не совпадают с результатами анализа лаборатории, специалист оформляет рекламационный акт. Лаборант отбирает пробы для анализов, отправляет зерно на хранение и оформляет соответствующие документы.

В ходе хранения зерна лаборанты анализируют его по множеству критериев:

  • органолептическим показателям (цвету и запаху);
  • массовой доле белка, влаги, клейковины, качеству сырой клейковины;
  • числу падения;
  • стекловидности;
  • наличию примесей, в том числе сорняковых;
  • дефектам и другим показателям

Завальная яма

Завальная яма – это емкость, в которую зерно выгружается из транспортных средств. Автомобильные завальные ямы могут принимать зерно с самосвалов или же оснащаться автомобилеразгрузчиками. Автомобилеразгрузчики в свою очередь могут быть для задней или боковой выгрузки. Очень важно, чтобы завальная яма была оснащена системой аспирации, т.к. при выгрузке образуется большое облако пыли и мелких летучих примесей. Из завальной ямы, при помощи транспортера, сырье подается на норию.

Транспортная система

Ковшевые нории

Ковшевые нории служат для подъема зерна на определенную высоту с дальнейшей подачей на очистку, сушку, емкости хранения или отгрузку. Конструктивно нория состоит из двух барабанов
(верхнего приводного [1] и нижнего натяжного [7]), между которыми натянута лента [8] с ковшами [5]. Между головкой [2] и башмаком нории [11] лента закрыта норийными трубами [4]. Привод нории состоит из электродвигателя [10] и редуктора [9]. Продукт через приемный носок [6] подается в башмак нории с помощью транспортера или самотеком. Транспортировка продукта осуществляется ковшами путем зачерпывания со дна башмака или засыпания продукта непосредственно в ковш. Разгрузка осуществляется в верхней части (головке) нории через разгрузочный патрубок [3]. На элеваторах, как правило, используются нории производительностью от 50 до 1000 т/час со скоростью движения ленты 2 – 3 м/с.

Конвейеры предназначены для перемещения зерна в горизонтальной плоскости или под углом. Конструктивно они подразделяются на скребковые, ленточные и шнековые.

Конвейеры

Скребковые (цепные) конвейеры траспортируют сыпучие грузы при помощи тяговой цепи со скребками, движущейся по коробу. Продукт поступает в конвейер через загрузочный патрубок, перемещается по коробу и выгружается через разгрузочный патрубок, установленный в днище конвейера. По концам конвейера установлены приводная (с электромотором и редуктором) и натяжная станции. Конвейеры оснащаются датчиками движения цепи и датчиками подпора. Чтобы увеличить износостойкость днища конвейера, его внутреннюю поверхность футеруют высокомолекулярным полиэтиленом или полиуретаном. Современные элеваторы оборудуются цепными конвейерами производительностью 50 – 1000 т/час.

Ленточные конвейеры обеспечивают щадящее перемещение зерна на ленте, движущейся по фиксированным роликам. Основные преимущества ленточных конвейеров – это минимальное травмирование зерна, низкое энергопотребление, реверсивная работа, возможность перемещения зерна на большие расстояния и с высокой производительностью. К недостаткам можно отнести сложность промежуточных выгрузок.

Шнековые конвейеры перемещают зерно при помощи вращающегося шнекового вала. На элеваторах плоскодонные силосы, как правило, оборудованы зачистными шнеками. После основной выгрузки зерна из силоса при помощи выгрузных воронок, для разгрузки остатков зерна включают в работу зачистной шнек. Двигаясь по кругу внутри силоса, шнек транспортирует зерно к центральной воронке. К недостаткам шнековых конвейеров относится относительно высокий уровень травмирования зерна.

Очистка и сушка зерна являются важными этапами в процессе его послеуборочной обработки. Только что собранная зерновая масса имеет высокую влажность до 25%, а иногда даже выше. Кроме этого, в зерне присутствуют сорные примеси, влажность которых может достигать 45%. Если хранить зерно в таком состоянии, то его влажность увеличится за счет перераспределения влаги между зерновой массой и посторонними примесями, что может привести к гниению урожая, развитию патогенных микроорганизмов и плесневых грибков, а в холодное время года к его подмораживанию. В связи с этим, очистка и сушка зерна должна производиться сразу же после того, как оно было собрано с полей, пока не успел произойти влагообмен. Осуществление предварительной очистки и сушки зерна позволяет снизить его влажность до необходимого уровня, когда исключена возможность самосогревания зерновой массы в процессе длительного хранения. Правильно организованные очищение и высушивание зерновой массы способствуют физиологическому дозреванию урожая, улучшению его товарных качеств.

Система очистки

Для предварительной очистки зерна от грубых и крупных примесей, соломистых частиц и комочков земли на элеваторах в составе технологических линий применяются сепараторы предварительной очистки (СПО), барабанные скальператоры или же типовые зерноочистительные машины. Предварительная очистка необходима для обеспечения нормальной работы зерносушилок (предотвращения их забивания и снижения расхода энергии на сушение продукта), а также для отбора случайных предметов, которые могут привести к поломкам транспортного оборудования.

СПО, как правило, оснащен движущейся решетной лентой, на которую поступает исходный зерновой поток. Крупная сорная примесь поднимается на ленте вверх и выводится из машины через воронку. Прошедшее сквозь решето зерно продувается нагнетаемым встречным потоком воздуха, в результате чего отделяются и выводятся легкие примеси.

Скальператор – это машина, внутри которой на валу закреплен ситовой барабан с винтообразной лопастью для транспортировки грубой примеси. Исходный продукт поступает в барабан, сита которого пропускают зерно и задерживают сор, который выходит сходом в конце цилиндра. Скальператор может комплектоваться дополнительными ситами для очистки таких культур, как подсолнечник, просо, гречиха, кукуруза в зерне и т.д.

Для первичной и вторичной очистки зерна применяются зерноочистительные машины, к основным типам которых относятся плоско-решетные и барабанные.

Зерноочистительная машина барабанного типа состоит из ситового и воздушного сепараторов. Исходное зерно, поступающее в машину через приемный патрубок, продувается встречным потоком воздуха, при этом происходит отделение легких примесей. После этого зерно попадаетв ситовой барабан,гдепроисходитегоочисткаотпримесей,отличающихсяпо размерам.Полученныефракцииочищенногозернаипримесей раздельно выводятся из машины через выпускные патрубки. Очистка сит производится блоками подвижных щёток и катков.

В плоскорешетной очистной машине исходное зерно, поступающее через приемный патрубок, попадает на сита, где происходит его очистка от примесей, отличающихся по размерам. Полученные фракции очищенного зерна и примесей раздельно выводятся из машины через выпускные патрубки. Для отделения легких примесей эти машины оборудуются воздушными сепараторами или аспирационными колонками.

Система сушения

После предварительной очистки зерно аккумулируется в конусных операционных силосах, откуда подается на сушку. Существуют различные типы зерносушилок, из них можно выделить несколько основных:

ШАХТНЫЕ. Это самый распространенный тип зерносушилок в Европе, в том числе и в Украине. В шахтной зерносушилке зерно продвигается через центральную колонну с множеством воздуховодов, расположенных в шахматном порядке, которые обеспечивают равномерный прогрев зерна по всей шахте. Рабочий агент (горячий воздух) заходит во входные воздуховоды с одной стороны сушильной колонны, равномерно распределяется по длине шахты, проходит сквозь зерно и выходит с противоположной стороны через выходные воздуховоды, чем обеспечивается равномерный прогрев зерна по всей ширине шахты.

Зерносушилки шахтного типа достаточно дорогие, однако имеют ряд преимуществ:

  • однородность конечной влажности зерна;
  • чистота работы;
  • экономичность, благодаря возможности утепления и системе рекуперации тепла.

МОДУЛЬНЫЕ. Принцип работы модульных зерносушилок прост и состоит в следующем: зерно поступает в верхнюю часть зерносушилки, где расположен шнек, который распределяет зерно по всей длине сушилки и загружает колонны поочередно. Вентилятор нагнетает в камеру воздух из окружающей среды и в дальнейшем делится на два потока. Один поток поступает в камеру смешивания, а второй греется горелкой. В камере смешивания оба потока при помощи отражателей смешиваются, обеспечивая равномерность температуры реагента сушки в любой точке камеры. Внутренняя и наружная стенки колонны перфорированные, что дает возможность агенту сушки продувать слой зерна, обеспечивая температуру зерна, заданную оператором. Внижней части сушки расположены дозирующие вальцы, скоростью вращения которых регулируется время нахождения зерна в колоннах. Выгрузка высушенного зерна из сушилки производится нижним винтовым шнеком.

БАШЕННАЯ ЗЕРНОСУШИЛКА. Башенная зерносушилка представляет собой цилиндрическую конструкцию, боковая стенка которой состоит из двух перфорированных листов, между которыми вниз движется столб зерна. Внутри башни горит пламя, горячий воздух от которого проходит сквозь зерновую массу, нагревая её и отбирая влагу, и выходит наружу через боковую поверхность сушилки.

Основные преимущества зерносушилок башенного типа:

  • Высокая производительность;
  • Невысокая стоимость относительно шахтных зерносушилок;
  • Простота конструкции.

Наряду с преимуществами этот тип зерно-сушилок имеет свои недостатки:

  • Необходимость регулярной чистки сетки и её замены в зависимости от культуры;
  • Высокая пыльность работы;
  • Более низкая энергоэффективность по сравнению с шахтным типом из-за отдачи теплого воздуха в атмосферу через перфорированные боковые стенки и невозможности утепления.

ЗЕРНОСУШИЛКИ БОЧКОВОГО ТИПА покупают в основном небольшие фермерские хозяйства, для которых они очень удобны по трем основным причинам:

  • Бочкавая сушилка работает в порционном режиме, поэтому не требует круглосуточной подачи зерна;
  • Она имеет небольшую емкость (самые распространенные в Украине — 30-35 м3);
  • Сушилка достаточно автономна. Если она оснащена дизельной горелкой и валом отбора мощности от трактора, то сушить зерно можно в любом месте.

Эти три фактора делают сушилки бочкового типа очень удобными в эксплуатации в условиях небольших фермерских хозяйств, где зерно может поставляться с перебоями (а иногда и вовсе прекращаться на ночь или на большие сроки).

Основными недостатками являются:

  • Высокая травмируемость зерна, поскольку зерно несколько раз перегружается при помощи шнека;
  • Невысокая производительность и энергоэффективность;
  • Необходимость регулярной чистки сетки и её замены в зависимости от культуры;
  • Высокая пыльность работы;

ЗЕРНОУШИЛКИ КОНВЕЙЕРНОГО ТИПА используются, как правило, на предприятих, которые занимаются производством семян, посколько они обладают очень важным достоинством – минимальным травмированием зерна.

Основу конструкции конвейерной зерносушилки составляют два наклонных аэродинамических щелевых ложа, состоящих из специальных стальных пластин, собранных в виде жалюзи, сквозь которые проникает горячий воздух, продувающий зерно и увлекающий его за собой. Верхнее ложе предназначено для сушки зерна, а нижнее — для его досушивания и охлаждения. Влажное зерно из накопительногобункерасамотекомравномернораспределяетсяповсейшириневерхнего ложа через заслонку, регулирующую толщину слоя в зависимости от влажности. Начиная с середины нижнего ложа, сквозь медленно движущееся зерно продувается наружный охлаждающий воздух, который затем поступает в камеру сгорания через каналы рециркуляции. Все горячие зоны сушилки теплоизолируются с внутренней стороны, что позволяет сэкономить до 30% расхода энергии. Это единственные сушилки, которые позволяютсушитьнеочищенныйзерновойворохбезпроблем,послечегоочищатьсухоезерно отпримесей значительно легче, чем влажное. Поскольку сушилки этоготипа поставляются практически в собранном виде, срок монтажа и пусконаладочных работ не более недели. В сушилках конвейерного типа легко решается проблема удаления выделяющейся зерновой пыли — в месте пересыпа зерна с верхнего на нижнее ложе устанавливается специальная аспирационная труба и подключается к системе аспирации.

Оперативные емкости

На современных элеваторах в качестве оперативных ёмкостей, временно аккумулирующих влажное или сухое зерно, применяются силосы с конусным дном. Как правило, они располагаются вблизи рабочей башни и обеспечивают бесперебойную работу очистных машин и зерносушилки. Конусное дно позволяет быстро и легко выгружать зерно из силоса.

При выборе оперативных емкостей, угол конусности подбирается, исходя из основных культур, принимаемых элеватором, и составляет 40° — 65°. Объем конусных силосов колеблется в пределах 100 – 2000 м3, при диаметре 3 – 11 м.

Цилиндрическая часть конусных силосов состоит из оцинкованных стальных гофрированных листов, соединенных внахлест рядами высокопрочных болтов. Все соединения заполняются высококачественным герметиком, способным выдерживать различные температуры при эксплуатации без потери своих физических свойств.

Силос опирается на вертикальные профильные стойки, установленные на железобетонном фундаменте и подкрепленные крестовинами. Сверху он закрыт крышей конической формы, имеющей угол наклона 30°. Загрузка емкостей осуществляется через центральное отверстие в крыше. В состав силоса входит система термометрии, система вентиляции, датчики уровня, лестница, площадки и люки для обслуживания.

Емкости хранения

После того, как зерно прошло процессы очистки и сушки, оно готово для перемещения в ёмкости храниения. Для этого его поднимают ковшевой норией на определенную высоту, откуда направляют самотеком в транспортер, расположенный на надсилосной галерее. Пройдя по транспортёру, зерно выгружается в силос через загрузочную горловину.

Для длительного хранения зерновых и масличных культур используются, в основном, плоскодонные силосы или, реже, силосы с конусным дном.

Плоскодонный силос представляет собойцилиндрическую конструкцию, которая устанавливаетсянажелезо-бетонныйфундаментисостоитизстальныхоцинкованныхэлементов: гофрированных листов, образующих боковую поверхность силоса, вертикальных профильных рёбер, конусной крыши, ветровых колецдля увеличения жесткости, а также лесниц, площадок и люков для обслуживания. Силовая конструкция силосадолжна обладать необходимой прочностью и жесткостью, чтобы выдерживать все типы нагрузок, которым она подвергается в процессе эксплуатации: давление зерновой массы, собственный вес и вес поддерживаемого транспортного оборудования, ветровые и снеговые нагрузки и т. д. Объем силосов с плоским дном может варьироваться от 50 до 25 000 м3 при диаметре 4 – 32 м.

Для обеспечения непрерывного послойного контроля температуры зерновой массы силосы оснащаются системой термометрии, датчики которой равномерно располагаются по всему объему ёмкости и передают информацию на центральный пульт управления елеватором. При необходимости зерновая масса продувается воздухом из окружающей среды, что позволяет снизить температуру зерна в случае его самосогревании. Система вентиляции состоит из 2 или 4 центробежных вентиляторов, расположенных у основания силоса и нагнетающих воздух внутрь через аэрационные каналы в фундаменте или аэроднище. Воздух проходит через толщу зерна, обеспечивая теплообмен, и покидает емкость через воздуховоды или вытяжные вентиляторы, расположенные на крыше.

Выгрузка зерна из хранилища производится через выгрузные воронки в транспортер, находящийся в подземной галерее. Чтобы избежать неравномерной нагрузки на стенки силоса, выгрузку следует осуществлять сначала через центральную воронку, а затем через вспомогательные. Остатки зерна убираются при помощи зачистного шнека

Система отгрузки

При выборе площадки для строительства элеватора наличие удобной транспортной развязки играет ключевую роль. Современные элеваторные комплексы способны выполнять погрузку продукта на автомобильный, железнодорожный или водный транспорт. Продуманная, правильно организованная система отгрузки позволяет быстро и эффективно загружать транспорт, избегая простоев и длинных очередей у элеватора.

После выгрузки из ёмкостей хранения, продукт перемещается при помощи транспортного оборудования в специальные бункеры, установленные над автомобильным проездом или железнодорожной веткой. Объём накопительного бункера определяется в зависимости от объёма загружаемого транспорта, режима его подачи и производительности транспортной системы элеватора. Для ж/д отгрузки объем бункера может составлять 120 – 400 м3, для автотранспортной — 30 – 120 м3.

Система автоматизации

Современный зерновой терминал представляет собой сложный комплекс технологических систем и механизмов, эффективное управление которым практически невозможно без автоматизированной системы управления (АСу). мелкая неполадка или сбой в одном звене технологической линии, не замеченные вовремя, могут стать причиной остановки всего элеватора, и, как следствие, обернуться финансовыми потерями для предприятия. Оснащение элеватора АСу также позволит избежать ряда проблем, связанных с расширением производственных мощностей элеватора, и обеспечит его стабильную бесперебойную работу.

Автоматизированная система управлением технологическим процессом (АСУ ТП) элеватора позволяет в автоматическом режиме эффективно решать целый ряд важных задач, среди которых:

  • автоматизированное управление процессами приема, очистки, сушки, хранения и отгрузки зерна;
  • автоматизация сбора, обработки и предоставления достоверной информации о состоянии оборудования элеваторного комплекса оперативному и диспетчерскому персоналу для контроля и принятия решений;
  • обеспечение выполнения плановых заданий по транспортировке груза с минимально необходимой численностью эксплуатационного и обслуживающего персонала;
  • повышение эффективности и срока службы оборудования;
  • снижение производственных потерь и сокращение эксплуатационных расходов.

Система управления оборудованием элеваторного комплекса предусматривает
работу в нескольких режимах:

  • «Автоматизированный» — управление технологическими процессами осуществляется в соответствии с заданными алгоритмами;
  • «Дистанционный ручной» — ручное управление осуществляется с рабочего места Оператора;
  • «Местный ручной» — ручное управление отдельными механизмами осуществляется по месту;