Вступ або навіщо взагалі сушити зерно на пропан-бутані?

Незважаючи на те, що ціна природного газу сильно залежить від політичних і макроекономічних процесів у світі та в Україні, тим не менш, є найекономічнішим і технологічним видом палива для сушіння зерна.

Однак, так склалося не у всіх країнах. Наприклад, за заявою Канадської асоціації пропану, понад 80% усіх зерносушарок у Північній Америці працюють саме на пропані. І якось вони не страждають від волатильності цін на природний газ. Сушать собі кукурудзу без проблем.

Проте навіть у країнах колишнього СРСР у агрокомпаній далеко не завжди є можливість побудувати зерносушильний комплекс або елеватор у місці, де є газ. Крім того, підведення природного газу – це досить дорогий захід! У такому разі у фермерського господарства залишається лише два варіанти:
1) Встановити зерносушарку або збудувати елеватор (або ЗАВ) повністю на твердому паливі;
2) Купити зерносушарку, що працює на пропан-бутановій суміші (ЗВГ).

У першому випадку у фермера/агрокомпанії виникає низка ризиків і складнощів. Це і низька надійність, і малий термін служби теплогенераторів, і залежність від ринку твердого палива, і низька технологічність процесу сушіння на таких видах палива. (Детальніше див. у нашій статті про переведення зерносушарки на тверде паливо).

Тому тут на допомогу нам приходить пропан-бутан або скраплений вуглеводневий газ (СВГ)!

На фото: частина газового господарства для роботи зерносушарки на пропан-бутані в процесі завершення монтажу в Харківській області (Україна).

Найекономніші зерносушарки для будь-якого газу

Найекономнішими газовими зерносушарками вважаються зерносушарки, які оснащені не тільки системою рекуперації тепла, але і системою рециркуляції тепла. Щоб це стало можливим, зазвичай зерносушарку оснащують двома незалежними зонами сушіння (і, як наслідок, двома пальниками). Детальніше про те, як вони працюють, можна дізнатися в нашій статті про Двозонні зерносушарки.

В Україні, Казахстані, Молдові та Грузії ми представляємо італійські двозонні зерносушарки:

Шахтні зерносушарки Scolari

Енергозберігаючі італійські газові зерносушарки з алюцинку. Завдяки наявності систем рекуперації та рециркуляції тепла мають особливо високі показники економічності.

Промислові зерносушарки FAO

Промислові французькі надійні зерносушарки з системами рециркуляції та рекуперації тепла, двозонні та гібридні, утеплені, максимально зручні для обслуговування, неперевершена система пожежної безпеки.

Пропан-бутан, ЗВГ, скраплений газ?

Пропан і бутан – органічні речовини, які належать до групи алканів.

У зрідженому вигляді ці гази відносяться до групи зріджених вуглеводневих газів (скорочено СВГ). Або англійською Liquified Petroleum Gas (скорочено LPG).

Для цілей сушіння зерна нас цікавлять суміш цих ЗВГів: пропан-бутан. Її ми і називаємо в народі – скраплений газ.

Найголовніші властивості скрапленого газу для зерносушарки – високий коефіцієнт корисної дії при нагріванні повітря і простий перехід до рідини за відносно низького тиску і нормальної температури. Через ці властивості можна зберегти досить великий обсяг енергії в маленькій ємності для СВГ.

Інші важливі властивості скрапленого газу – хороша здатність до випаровування і спалювання при температурі горіння.

Теплова ефективність суміші пропан-бутан майже втричі вища, ніж у природного газу. Тому за наших умов температури існує оптимальна можливість експлуатації скрапленого газу для всіх споживачів.

Витрати пропан-бутану при сушінні зерна

У цьому питанні існує дуже велике непорозуміння більшістю замовників, з якими ми стикаємося. Найпоширеніше питання при цьому – яка витрата скрапленого газу на зерносушарці.

У чому ж складність цього питання? Річ у тім, що в Україні всі вже давно звикли до того, що витрата природного газу вимірюється величиною кількість кубічних метрів поділена на тонно-відсоток: м³/т% (див. докладніше про те, що таке тонно-відсоток).

Але все не так зі скрапленим вуглеводневим газом! Річ у тім, що ЗВГ (пропан-бутан) НЕ вимірюють у кубічних метрах! Адже об'єм газу залежить від його тиску. Пропан-бутан можна і потрібно вимірювати в літрах або в кілограмах.

Але коли ж нам використовувати літри, а коли кілограми?

Чому так? Річ у тім, що щільність скрапленого газу збільшується при зниженні температури. Це означає, що в 1 літрі ЗВГ перебуватиме більше речовини за нижчої температури. Тому, при купівлі пропан-бутанової суміші в літрах, ми не знаємо точно, скільки кілограм ми купили.

Припустимо, ми купили 1000 літрів літньої пропан-бутанової суміші влітку, коли температурі була +20°С і взимку, коли температура була +5°С. Тоді влітку ми купили 0.545 х 1000 = 545 кг, а взимку 0.556 х 1000 = 556 кг газу або на 11 кг більше. Різниця становить 2% від загальної ваги!

Тепер Ви розумієте, що з купівлею газу в літрах потрібно бути обережнішими. Принаймні ми повинні розуміти що ми купуємо і за якої температури.

Пропан-бутанова суміш

Чому змішують пропан і бутан?

Пропан і бутан – це гази з різними фізико-хімічними властивостями.

• Пропан – більш висококалорійний газ, ніж бутан. Пропан містить 11’961 ккал в одному кілограмі. Однак, пропан має властивість сильно розширюватися за високих температур. При розширенні пропан створює дуже високий тиск. Температура кипіння: -43°С.
• Бутан – менш калорійний газ. Містить 11’783 ккал в одному кілограмі. Різниця з пропаном за калорійністю не дуже велика: всього 1.5%. Бутан стійкий до розширення, однак у нього дуже висока температура кипіння: -0,5°С.

Як видно з тексту вище, чистий бутан не може використовуватися за мінусових температур, оскільки він перестає випаровуватися (пам'ятаємо про температуру випаровування -0.5°С!). Якщо таке трапиться, зерносушарка зупиниться, а фермеру доведеться чекати відлиги.

З іншого боку, чистий пропан не можна використовувати за високих температур, адже він має властивість розширюватися, що може призвести не тільки до виходу обладнання з ладу, а й до вибуху з фатальними наслідками.

Співвідношення пропану і бутану в суміші

Тому, для технічних цілей, пропан змішують із бутаном. У різних країнах є різні стандарти співвідношення пропану і бутану в суміші. Ми розглянемо співвідношення на прикладі України. Але в Казахстані, Молдові та Грузії принцип буде той самий.

Отже, в Україні співвідношення пропану і бутану регламентується стандартом ДСТУ 4047-2001, який поширюється на вуглеводневі скраплені гази, що призначені для використання як паливо для комунально-побутового споживання та для промислових цілей. (Для автомобільних газів використовується інший стандарт).

Цей стандарт не потрібно плутати зі стандартом ГОСТ 27578-87 “Гази вуглеводневі скраплені для автомобільного транспорту”.

На фото – таблиця з ДСТУ 4047-2001. Як видно з цієї таблиці, скраплені вуглеводневі гази в Україні діляться на такі:.

• ПТ (Пропан технічний), із вмістом пропану не менше 75%.
• СПБТ (Суміш пропану технічного і бутану технічного), з вмістом бутану не більше 60%.
• БТ (Бутан технічний), із вмістом бутану не менше 60%.

У промисловості

У промисловості для скраплених газів використовується така класифікація:

• БТ: бутан технічний (без пропану);
• СПБТ-літня: суміш пропану-бутану технічного із вмістом пропану не менш як 38%-58%, автогаз;
• СПБТ-зимова: суміш пропану-бутану технічного з вмістом пропану не менш як 72%-79%, для опалення;
• ПТ: пропан технічний із вмістом пропану 94%-98%.

Чому взимку вміст пропану має бути не менше 72%-79% від загального обсягу? Річ у тім, що такий склад гарантує надійне випаровування скрапленого газу для подальшого використання як палива. І, навпаки, в теплу пору року рівень пропану знижують до значення менш як 40%, інакше стрімке розширення пропану може призвести до втрати герметичності балона, в якому зберігається суміш.

Примітка: Крім основних марок у продажу також зустрічається бутан-бутиленова фракція (ББФ), що представляє собою СПБТ, розбавлену технічною водою. ББФ – це дешевий і низькоякісний газ із конденсатом. При його спалюванні виділяється приблизно на 10% менше тепла, ніж при використанні звичайного СПБТ. Застосування ББФ негативно впливає на термін служби газового обладнання, істотно його знижуючи.

Однак, багато постачальників в Україні та Молдові постачають БТ (бутан технічний). Пов'язано це з особливостями місцевих нафтопереробних заводів, у яких під час виробництва виходить більше бутану, ніж пропану. (На відміну, наприклад, від білоруських заводів, технологією яких передбачено також великий вихід пропану.)

Така суміш(БТ) – це погано з двох причин:

1. Бутан менш калорійний, відповідно витрата газу зерносушаркою буде дещо більшою.
2. Бутан технічний має важкі домішки, які коксуються на газовому обладнанні та призводять до виведення його з ладу.

Детальніше див. секцію “Робота на БТ” нижче.

Вартість скраплених газів

Потрібно пам'ятати, що вартість скраплених газів різних марок відрізняється.

Найдорожчим газом є – пропан технічний (ПТ), де присутність у процесі багаторазового перероблення скрапленого нафтового газу пропану найбільша – 94%-98%.

Найдешевшим є газ із найбільшим вмістом бутану (БТ), що підходить для експлуатації в двигунах внутрішнього згоряння. (ББФ ще дешевше, але ми не розглядаємо її як паливо для зерносушарки).

Реальна ціна ЗВГ варіюється, залежно від поточної купівельної спроможності ринку та пропозиції виробників. Є також і сезонні стрибки та падіння ціни.

Переведення літрів у кілограми

Отже, спочатку кілька важливих цифр. Річ у тім, що звичайна людина часто плутає літри і кілограми. Звідси буває велика плутанина.

Тут ми не розглядатимемо марки ПТ і БТ, а розглянемо тільки дві СПБТ: літню і зимову. Зазвичай, для простоти розрахунків, приймаються такі співвідношення газів у сумішах:

1. ЛІТНІЙ МІКС: 50% пропану та 50% бутану;
2. ЗИМОВА СУМІШ: 90% пропану і 10% бутану.

Які ж властивості газів за цих пропорцій?

Примітка: питома густина вказана за температури газу +15°С.

Потрібно зазначити, що для розрахунку споживання скрапленого газу пропан-бутан в Україні ми використовуємо дані літньої суміші. Пов'язано це з тим, що, за заявами самих операторів, більшість постачальників привезе вам суміш, у якій буде або літня суміш, або суміш із ще більшим вмістом бутану (аж до марки БТ).

Однак, працівники елеватора мають знати, що купівля БТ замість СПБТ – це найгірше, що можна зробити (якщо система від самого початку не була спроєктована для роботи з БТ). Детальніше див. у розділі “Зерносушарка на бутані”.

Витрата скрапленого газу зерносушаркою

З огляду на все вищесказане, тепер ми можемо легко перевести витрату скрапленого газу зерносушаркою.

Наприклад, якщо хороша утеплена європейська зерносушарка з системою рекуперації тепла витрачає 1,2 м³/тонно-відсоток природного газу з калорійністю 8’500 ккал/м³, це означає, що та сама зерносушарка в тих самих умовах витрачатиме 8’500 х 1,2 / 11’872 = 0,86 кг/тонно-відсоток скрапленого газу або приблизно 1,58 літра/тонно-відсоток за температури 15°С.

Якщо подивитися на двозонні зерносушарки, витрата природного газу у яких становить близько 1.00-1.05 м³/тонно-відсоток, то за тією ж формулою отримаємо 0,72-0,75 кг/тонно-відсоток скрапленого газу або 1,31-1,38 літра/тонно-відсоток.

Найбільш ненажерливими, на нашу думку, є американські зерносушарки. Їх споживання може становити від 1.3 до 1.6 м³/тонно-відсоток, що в перекладі на СВГ дорівнює 0,93-1,15 кг/тонно-відсоток скрапленого газу або 1,71-2,10 літрів/тонно-відсоток при температурі 15°С.

Таким чином, коефіцієнт переведення природного газу в скраплений газ становить 8’500 ккал/м³ / 11’872 ккал/кг = 0,716 кг/м³. Або 0,716 кг/м³ / 0,545 кг/л = 1,326 л/м³.

Робота з випаровувачем

Для промислової експлуатації зерносушарок необхідне встановлення випарників, які забезпечують переведення рідкої фракції ЗВГ у газоподібну. Деякі американські зерносушарки оснащені власними випаровувачами. Однак, такі випарники мають низку недоліків і рекомендуються до використання тільки в мобільних сушарках. Більш правильним є використання повноцінного окремостоячого випарника.

У будь-якому разі, для роботи з випарниками, рекомендується використовувати скраплений газ із більшим вмістом пропану. Наприклад, зимову СПБТ (72-29% пропану) або ПТ (94-98% пропану).

ЗВГі з високим вмістом пропану більш якісні та не містять у собі важких домішок, які засмічують і коксують газове обладнання.

Зерносушарка на бутані технічному (БТ)

1. Важкі домішки бутану

Такий газ (БТ) містить у собі важкі домішки, які засмічують паливні форсунки пальників. Це призводить також до коксування теплообмінників. Як наслідок, з ладу виходить котел і пальник (пальниковий пристрій).

Майте на увазі, що коксування в теплообміннику неможливо прочистити! Доведеться міняти теплообмінник на новий.

2. Низький тиск бутану

Низькі якості скрапленого газу БТ не створюють у резервуарі достатнього надлишкового тиску, потрібного для подачі рідкої фази з резервуара до випарно-редукційної групи. Це, своєю чергою, призводить до нестабільної роботи всієї системи.

Тому для правильної роботи зерносушарки на БТ потрібне встановлення системи примусової подачі газу в систему газопостачання.

Бутан у стандартних системах не можна використовувати за низьких температур навколишнього середовища, оскільки він може “замерзнути”: припинення процесу випаровування призведе до того, що бутан перестане створювати надлишковий тиск. (Адже ми пам'ятаємо, що для випаровування бутану потрібна мінімальна температура -0.5°С?)

Це призведе до неможливості використання всієї системи. Як результат – зіпсований сезон сушіння зерна!

3. Опади та корозія

Під час заправки ємностей скрапленим газом марки БТ або іншим скрапленим газом з низьким вмістом пропану (до 59%), у газових ємностях утворюються опади важких фракцій, які не випаровуються, забруднюють резервуар, призводять до збільшення утворення корозії, а значить, меншої тривалості експлуатації.

4. Ціна бутану

Як йшлося вище, калорійність бутану (11’783 ккал/кг) менша, ніж пропану (11’961 ккал/кг). Це означає, що при тій самій вазі бутану, користувач отримає на 0,75% менше калорій, ніж у літній суміші. Потрібно згадати і про один нюанс. Як ми вже знаємо, в одному літрі літньої пропан-бутанової суміші міститься 0.545 кг. А в одному літрі чистого бутану – 0,573 кг. Тому, в одному літрі буде ще більше теплових калорій у чистому бутані, ніж у літній суміші скрапленого газу. І на цьому також можуть негарно “грати” недобросовісні постачальники.

Чому загорівся випарник?

Тепер, як і обіцяли, поговоримо про те, чому загорілася система автономного газопостачання на відео на початку статті.

Як видно з цих фото, встановлено дуже хороше обладнання італійської компанії COPRIM. Причина не в обладнанні.

Ми бачимо, що загорівся випарник. Судячи з непрямих ознак, це результат економії на періодичному обслуговуванні системи автономного газопостачання. Для того, щоб таке не відбувалося, наполегливо рекомендуємо не пропускати технічне обслуговування!

Увага! Міг статися вибух досить великої потужності, щоб постраждав оператор, який робив відео. Відео він знімав із ризиком для життя! Не повторюйте!

Результат пожежі – повністю пошкоджена система автономного газопостачання:

Висновок

• При оцінці витрат скрапленого газу ми не міряємо кубічні метри. Тому, потрібно чітко розуміти, що саме ми вимірюємо: кілограми чи літри. Адже різниця в цифрах становить майже вдвічі! Деяких може налякати витрата в літрах, а інші не вірять у витрату в кілограмах, оскільки на підсвідомому рівні ці цифри плутаються. 🙂
• Як бачимо, витрата палива в зерносушарках різних типів може (у загальному випадку, за тих самих умов) коливатися від 0.72 до 1.15 кг/тонно-відсоток, тобто майже вдвічі. (Звісно, бувають винятки, але тільки в більший бік). З огляду на цінові властивості скрапленого газу, потрібно з обережністю підходити до вибору типу зерносушарки. Спочатку потрібно вибрати тип (ми рекомендуємо саме двозонні сушарки), а вже потім марку (бренд).
• Для роботи зерносушарки в Україні ми рекомендуємо купувати гази з максимально високим можливим вмістом пропану. У будь-якому разі, ми рекомендуємо, щоб вміст пропану був не менше 59%.

У природного газу є як вагомі переваги (дешевизна, технологічність, простота роботи), так і вагомі недоліки (геополітичні ризики, дорожнеча і складність підключення тощо). Тому, Finpro Group не може сліпо порекомендувати якесь конкретне паливо. Річ у тім, що доцільність того чи іншого виду газу залежить від особливостей місцевої влади та газових служб, від наявності газу за розумною ціною, від продуктивності зерносушарки, від організації роботи у вашому господарстві.

Важливим питанням є також якість і калорійність скрапленого газу! Адже що нижчою буде калорійність, то більшою буде витрата палива, а що нижчою буде якість, то гірше і менше часу працюватиме газове обладнання!

Рішення про застосування того чи іншого типу палива може бути прийнято в ході спільного обговорення. Вже на першій же зустрічі з вами, ми зможемо окреслити коло питань і наблизитися до вирішення цього завдання на максимально близьку відстань. Вам потрібно лише зателефонувати нам за телефоном: (050) 398-2629.

І пам'ятайте, що тип зерносушарки дуже сильно впливає на економію газу. І, хоча енергоощадні сушарки коштують трохи дорожче, на практиці, різницю в їхній вартості можна “відбити” вже за перший сезон!

Залишилися запитання? Зв’яжіться з нами!