Viljan kuivatuksessa sstj nopeasti ProAgria Pirkanmaa

prof. Jukka Ahokas

14.2.2012

Maatalous-metstieteellinen tiedekunta

Maataloustieteiden laitos

Viljan kuivaus:

Lis energianssttutkimuksia:

Tulossa olevia

http://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspx

http://enpos.weebly.com/

http://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspxhttp://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspxhttp://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspxhttp://enpos.weebly.com/

Kuivaamistarve

Kuivauksessa

materiaalista poistetaan

vett

Jokaista haihdutettua

vesikiloa kohden tarvitaan

0,15 l polttoljy

Hehtaarin sadon

kuivaamiseen tarvitaan

viljan kosteudesta

riippuen 30 70 l ljy

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0

20

40

60

80

100

120

140

15 17 19 21 23 25 27

Haketa

rve m

3/h

a

ljyn

tarv

e l

/ha

Viljan kosteus %

ljy l/ha Hake m3/ha

Kuivaus

Poistettava vesimr on:

a

lasatovpoisto

w

wwMM

1

Mvpoisto = poistettava vesimr

Msato = loppukosteudessa wl oleva

satomr (normaalisti 13 %)

wa = kuivauksen alkukosteus (wb)

wl = kuivauksen loppukosteus (wb)

Esimerkki

Hehtaarisato on 3500 kg ja puintikosteus on 20 %.

Poistettava vesimr on 3500*(0,2-0,13/(1-0,2)= 306 kg.

Thn tarvitaan ljy n 46 l.

Jos vilja korjataan 500 ha alalta, n 150 tonnia vett pit

poistaa viljasta. Thn tarvitaan n 23 000 l ljy

vuosittain. Jos kuivataan hakkeella, tarvitaan 270 m3

haketta.

Lmminilmakuivurin kapasiteetti

Kuivurin kapasiteetti pit laskea kokonaisuutena, jolloin siihen vaikuttavat mm Kuivurin tilavuus Uunin teho Elevaattoreiden tehot Puskurivaraston kytt Jhdytyssiilon kytt Kuivuriautomatiikka Ern kuivausaika/vuorokausirytmi Viljan kosteus Viljojen kypsymisaika

Jos ajatellaan koko viljankorjuuketjua, kuivuri ei saisi hidastaa sadonkorjuuta

Kuivauspivt

Kuivauseri vuorokaudessa on keskimrin 2 kpl Puintikelpoisia pivi on

keskimrin 16 kpl korjuukautena Jos kuivurin kapasiteetin pit olla

puintikapasiteetin suuruinen, saadaan esim. 16 pv ja 2 er/pv = 32 er/satokausi Koko korjattavan sadon pitisi

siten mahtua 32 ern.

Uunin koko

Uunin koon valinnassa vaikuttavat seuraavat asiat: Liian suuri nopeus (suuri

ilmamr) vie jyvi poistoilman mukana Lmptilan nousu,

puhallusilman mr ja uunin teho ovat toisistaan riippuvia Mit suurempi ilmamr

puhaltimella on, sit nopeammin kosteus poistuu

Puuni = qmT

Uunin teho Puuni riippuu

kuivauslmptilasta ja

uunin ilmamrst.

Uunin tehon vaikutus 40 m3 kuivuri ja kuivauslmptila 70 C

Viljan jhdytys

Kuivausilman lmpeneminen kesti 7 min, kuivaus 7 h ja jhdytys 1 h.

Jhdytys tarvitsee lhes aina saman ajan, kuivumisaika riippuu viljan

alkukosteudesta. Tss tapauksessa sstettisiin 1 h aika, jos jhdytyssiilo

olisi erillinen.

0

25

50

75

100

0 2 4 6 8

Kuivauslmptila Viljan lmptilaPoistoilman lmptila

Aika H

Lm

p

tila

C

Sstmahdollisuuksia

Kuivauksen energian kulutusta on teknisesti mahdollista vhent jopa yli 50% ljyst voidaan luopua

siirtymll uusiutuviin polttoaineisiin - Vilja voidaan kuivata kokonaan kotimaisella polttoaineella Kuivaamisesta voidaan

kokonaan luopua jos kytetn muita silnttapoja Hytyyk viljelij tst

taloudellisesti Talous on eri asia kuin energiansst !

16 %

32 %10 %

Polttoljy (68,9 snt/l)

Shk (8,9 snt/kWh)

8 %

200 hl

Korko (5%)

Poisto (poistoajat: koneisto 15 ja rakennus 25 vuotta)

Vakuutus ja kunnossapito (1,5%)

Polttoljy (68,9 snt/l)

Shk (8,9 snt/kWh)

Ty

Energian sst

ljypolttimen st, vaikutus 0 15 % Kuivaus hyvn sn aikaan,

vaikutus 0 20 % Kuivurin eristminen, vaikutus 10

20 % Korkea kuivauslmptila, vaikutus

10-15 % Ylikuivaamisen vlttminen,

vaikutus 10-20% Poistoilman lmmn talteenotto,

vaikutus jopa yli 50 %

Polttimen stminen

ljypolttimen st, vaikutus 0 15 %

Laskentaperuste Vilja-ala 100 ha

Puintikosteus 22 %

Varastointikosteus 13 %

Sato 3500 kg/ha

Energiansst

Kustannus 400

Sst 5,0 %

Sst /v 190

Takaisinmaksuaika v 2,1

ljynpolton hytysuhde

Polttimen ilmamrn st vaikuttaa

Savukaasujenlmptilaan

CO2 pitoisuuteen

hviihin

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

50 100 150 200 250 300 350

Savu

kaas

uh

vi

%

Savukaasulmptila C

Savukaasuhvit

8

9

10

11

12

13

14

15

CO2 pitoisuus %

Kuivaaminen hyvn sn aika

70 C

15 C

5 C Tss esimerkiss kylmll sll tarvitaan lhes 20% enemmn

energiaa!

Ilmaa lmmitettv 55 C

Ilmaa lmmitettv 65 C

Kuivausolosuhteet

Helsinki

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 4 8 12 16 20 24

Kellonaika

Ilm

an

ko

ste

us

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Lm

p

tila

C

Elokuu % Syyskuu % Lokakuu % Elokuu C Syyskuu C Lokakuu C

Eristminen

Kuivurin eristminen, vaikutus 10 20 %

20 C - 20 C 70 C 10 C

Talo Kuivuri Eristminen lyhent mys kuivausaikaa !

Energiansst

Kustannus 2000

Sst 10,0 %

Sst /v 379

Takaisinmaksuaika v 5,3

Pintalmptiloja

Kuivurin puhallusilman puoleisen

pdyn pintalmptilat ovat n 30

50 C

Tst aiheutuu 200 300 W/m2

lmpvirta

10 m2 peltipinta aiheuttaa 2 3 kW

lmphvin

Puhallusputken pintalmptilat ovat

50 60 C ja lmpvirta on 400

500 W/m2

5 m pitkn ja 0,63 m halkaisijaltaan

olevan putken vaipan ala on n 10 m2

ja lmphvi on 4 5 kW

Eristminen

Tuloksia Alustavia syksyn 2011 koetuloksia

Er Alkukosteus [%] Kaasun kulutus eristmttmss

kuivurissa [m3]

Kaasun kulutus

eristetyss kuivurissa

[m3]

Energian sst [%]

1 24 209 182 13

2 21 209 156 25

3 22 144 134 7

4 17 99 71 28

5 15,5 78 65 17

6 19,5 128 98 23

7 16 72 51 29

Keskiarvo 20 %

Korkea kuivauslmptila

Korkea lmptila nopeuttaa

kosteuden siirtymist jyvss

Kuuma ilma pystyy sitomaan

enemmn vett viljasta

Lmptilan nosto

Pienent energian kulutusta

Lis kuivurin kapasiteettia

Lis kuivurin lmphviit

eristys nousee trkeksi

Siemenviljaa ja leipviljaa ei

saa kuivata liian kuumalla

ilmalla

Tuloksia kuivausilman lmptilan noston vaikutuksesta

Lhde: Suomi et al. 2003. Viljan korjuu ja varastointi laajenevalla viljatilalla. Maa- ja elintarvike 31.

Viljan lmmnkestvyyteen vaikuttaa

Viljan kosteus. Hyvin kostean viljan kuivuessa

jyvn syntyy jnnityksi, jotka voivat rikkoa

jyvn rakenteen ja aiheuttavat vaurioita

Lmmlle altistumisaika. Jyv lmpenee

nopeasti kuivausilman lmptilaan ja vauriot

lisntyvt, jos altistumisaika pitenee.

Kuivurin rakenne. Rakenne ja toimintatapa

ratkaisevat kuinka kauan jyv altistuu korkealle

lmptilalle.

Viljalaji tai -lajike. Viljalajike vaikuttaa viljan

kestvyyteen.

Rehuvilja

Kuivauslmptilan vaikutus ohran itvyyteen

Lhde: Suomi et al. 2003. Viljan korjuu ja varastointi laajenevalla viljatilalla. Maa- ja elintarvike 31.

Kuivausilman lmptila 119C, nopea kierto

Korkea lmptila tuhoaa itvyyden !

Kuivauksen hytysuhde

Kuivaukselle voidaan laskea hytysuhde, esimerkiksi

lmptilahytysuhde on helppo todeta kuivaus- (Tk),

poisto- (Tp) ja ulkoilman (Tu) lmptilojen avulla

uk

pk

TTT

TT

Tk Tp

Tu

Kuivurin lmphvi

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Drying time min

Po

we

r/L

oss

kW

Heat power

Heat loss

Lmpenemisen aiheuttama hvi

Kuivauksen aiheuttama hvi

Kuivuminen

Lmmn talteenotto

Poistoilman lmp

voidaan kytt imuilman

lmmittmiseen

Hyty jopa 50 %

Hankala toteuttaa ja kallis

Kuivausilman plyt

vaikeuttavat

lmmnvaihdinten

toimintaa

Energian sst

Tll kuivurilla

pstn yli 50%

energian sstn

Kotimainen polttoaine

Hake Polttoaine pit varata ennakkoon Vaatii investointeja, uusi uuni, automaattinen polttoaineen sytt,

automaattinen tuhkan poisto Biopolttoljy

Voidaan hydynt nykyisi uuneja Kannattavaa vain jos saadaan rouhe kytetty

Vilja Huonokuntoisen viljan kytt lmmitykseen Onko viljan poltto eettisesti hyvksyttv ?

Lmpkeskuksen hydyntminen Kuivurin tehontarve on paljon suurempi kuin rakennusten tehon

tarve => lmpkeskuksen lmmll voidaan vain auttaa kuivuria Vesipattereiden ja lmpputkien asentaminen on kallista

Hake

Etupes, voidaan liitt nykyiseen

ljykattilaan

Teho ljykytt alhaisempi

Joudutaan hankkimaan uusi uuni

Biopoltin

Hakkeen kannattavuus Viljamr Vilja-ala 100 ha

Puintipivi

vuodessa 15

Puintikosteus 25 % 33,3 db Eri/vrk 2

Varastointikosteus 13 % 14,9 db Eri vuodessa 30

Sato 3500 kg/ha 14 % kosteudessa Erkoko 11667 kg

16 m3

Varastoinnissa Vett 455 kg

Kuiva-ainetta 3045 kg

Puitaessa Vett 1015 kg

Kokonaismr 4060 kg

Vihrell merkittyihin ruutuihin voit sytt uudet

arvot !

Poistettava

vesimr 560 kg

Plttoljy P tarve 0,12 kgP/kgH2O

P tarve 67,2 kg/ha

Hytysuhde 0,9

P 0,835 kg/l

P tarve 80 l/ha 793 kWh/ha

P tarve koko

alalla 8048 l 79333 kWh

P hinta 1 /l

P kustannus 8048

P lmpsislt 42,5 MJ/kg

Kuivurin

eristminen 2000

11,8 kWh/kg

9,9 kWh/l

0,10 /kWh

Vaihtoehdot Hake 0 /m3 Puupelletti 0,26 /kg Vilja 0,1 /kg Energiansst

Investointikustannus Uusi hakeuuni 25000 Uusi uuni 25000 Uusi uuni 25000 Kustannus 2000

Polttoainevarasto 3000

Polttoainevara

sto 3000 Polttoainevarasto 2000 Sst 10,0 %

Hakkuri 5000 Hakkuri 0

Yhteens 33000 Yhteens 28000 Yhteens 27000

Polttoaine Kosteus 30 % Kosteus 10 % Kosteus 14 % Sst /v 805

Tiheys 200 kg/m3 Tiheys 800 kg/m3 Tiheys 700 kg/m3

Takaisinmaksuaik

a v 2,5

Lmparvo 12,6 MJ/kg Lmparvo 16,9 MJ/kg Lmparvo 16,9 MJ/kg

3,5 kWh/kg 4,7 kWh/kg 4,7 kWh/kg

698 kWh/m3 4682 kWh/t

Hytysuhde 0,8 Hytysuhde 0,8 Hytysuhde 0,8

Mrt Mr 1,28 m3/ha Mr 0,19 t/ha Mr 169 kg/ha

Mr 128 m3 Mr 19 t Mr 16942 kg

Hinta 0 Hinta 4956 Hinta 1694

Sst /v Sst /v 8048 3092 Sst /v 6354 Sst /v 805

Takaisinmaksuaika

v Tak.maksuaika v 4,1 9,1 Tak.maksuaika v 4,2 Tak.maksuaika v 2,5

Halkouuni

Tylit, ei nykyaikaa, paloturvallisuus ?

Kylmilmakuivaus

Kuluttaa 1/4:n lmminilmakuivauksen

energiamrst

Hyv vastaanotto-kapasiteetti voidaan

hydynt parhaat puintikelit

"Varastokuivuri"

Pitk kuivausaika

Vilja ei hiodu alempi hl-paino

Vilja ei kierr jatkuvasti esipuhdistimen

kautta enemmn roskia

Ei kauppakelpoista viljaa ilman

lislmp

Soveltuu huonosti, jos on monia lajeja ja

lajikkeita

Kylmilmakuivaus Jos viljakerroksen paksuus > 1m

keskipakopuhallin vlttmtn Mrk vilja yli 60 cm kerroksessa

kuorettuu ja pintakerros homehtuu Paksuissa kerroksissa viljan

sekoittaminen on vlttmtnt Suuri kuivuri suuri liitntteho

polttomoottorikyttinen puhallin lislmp Rationaalinen viljan ksittely

edellytt koneistamista kylmilmakuivuri on hankala koneistaa halvalla investointikustannukset nousevat

Kylmilmakuivuri

SAMI-kuivaussiilot

Kuivaussiilo toimii automaattisesti logiikan

ohjaamana.

Kuivauksen alkaessa ohjataan puhallin

plle, jonka jlkeen siilon keskell

olevassa puhalluskanavassa liikkuvan

sulkutulpan korkeutta ohjataan

saavuttamaan sdetty painetaso.

Mrtyn vlein viljamassaa kierrtetn

siilossa kyttmll yhtaikaisesti poisto- ja

tyttkuljettimia.

Listietoa

http://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspx

http://enpos.weebly.com/

http://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspxhttp://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspxhttp://www.energia-akatemia.fi/Sivut/default.aspxhttp://enpos.weebly.com/