谷物烘干热源对比分析

刘勇 薛世山

谷物烘干是高能耗的生产作业。烘干时，必须有强大的热源不断地生产70℃左右的干燥空气，通过高温干燥空气在烘干机中与潮湿谷物能量交换来进行谷物水分蒸发。我国每年烘干6亿t谷物，大约需要消耗热值20.93MJ/kg的动力煤2000万t。所以，热源是烘干机的心脏。

1 谷物烘干热源种类

目前，谷物烘干机所用的热源种类繁多，有采用煤、油、天然气等化石能源的燃煤热风炉、燃油热风炉和燃气热风炉，有将植物秸秆粉碎造粒作为燃料的生物质颗粒热风炉，有以电为能源的微波烘干、远红外烘干、热泵烘干装置，还有利用太阳能光热的烘干装置。虽然热源种类很多，但是目前谷物烘干市场上还是以燃煤热风炉为主。主要是因为燃煤热风炉的出风温度高、烘干速度快，煤炭热值高、价格低，炉具成本低，运行经济性较好。然而，燃煤热风炉总热容量大都在10t/h（折合热功率7000kW）以下，难以配套完善的除尘和脱硫脱硝设施，存在燃煤锅炉尾气排放带来的严重的环境污染问题。按照国家大气环境治理总体要求，京津冀地区和华东华南地区已开始实施“散煤清零”行动。江苏省2017年2月份发布的《江苏省“两减六治三提升”专项行动实施方案》明确：“2017年底前，10蒸吨/小时及以下燃煤锅炉全部淘汰或实施清洁能源替代；2019年底前，35蒸吨/小时及以下燃煤锅炉全部淘汰或实施清洁能源替代，65蒸吨/小时及以上燃煤锅炉全部实现超低排放，其余燃煤锅炉全部达到特别排放限值。除公用热电联产外禁止新建燃煤供热锅炉。”

2 谷物烘干热源优劣势比较

从环保特性、热工特性、经济性几个方面对燃煤热风炉、燃油热风炉、天然气热风炉、生物质能热风炉、普通空气源热泵、热量梯级回收加热热泵机组等6种谷物烘干热源进行比较研究，分析各种烘干热源的优劣势和成长性。

2.1 燃煤热风炉

2.1.1 优势

（1）热风温度高，烘干速度快。

（2）煤炭价格低，炉具采购成本和运行成本相对较低，经济性较好。降水10个百分点的谷物烘干燃料成本约0.05元/kg。

2.1.2 劣势

（1）存在未处理的燃煤热风炉烟气和谷物烘干机粉尘的双重排放污染问题。

（2）炉管易锈蚀穿孔造成火灾事故。

（3）需要司炉工。

2.1.3 成长性

将被强制淘汰，逐渐退出市场。

2.2 燃油热风炉

2.2.1 优势

（1）热风温度高，烘干速度快。

（2）燃烧器结构简单，采购成本低。

2.2.2劣势

（1）运行成本高，按原油60美元/桶计算，降水10个百分点的谷物烘干燃料成本约0.15元/kg。

（2）烟道气直接穿过谷物，易造成火灾事故，且影响谷物品质。

（3）存在烘干机粉尘排放污染问题。

2.2.3 成长性

烘干能耗成本约0.15元/kg，占谷物销售价的5%，严重蚕食种植业利润，油价进入上涨周期后将退出市场。

2.3 天然气热风炉

2.3.1 优势

（1）热风温度高，烘干速度快。

（2）燃烧器结构简单，采购成本低。

（3）燃烧产物为二氧化碳、水蒸气，环保特性较好。

2.3.2 劣势

（1）运行成本高，按原油60美元/桶计算，降水10个百分点的谷物烘干燃料成本约0.12元/kg。

（2）烟道气直接穿过谷物，易造成火灾事故。

（3）农村谷物烘干现场一般没有管道天然气，需要大瓶采购、自建降压站，采购成本高。

（4）存在烘干机粉尘排放污染问题。

2.3.3 成长性

天然气价格与原油价格具有关联性，油价进入上涨周期后，天然气烘干机将退出市场。

2.4 生物质能热风炉

2.4.1 优势

（1）生物质秸秆等原料易于获得。

（2）可为农作物秸秆综合利用提供一条出路。（3）燃烧炉结构简单。

2.4.2 劣势

（1）单位热值低，只有煤炭的50%。

（2）需要将生物质秸秆粉碎造粒，运输量大，所需堆场大，生产成本高。

（3）除二氧化硫排放量低于煤炭外，二氧化碳、氮氧化物排放量高于燃煤。

（4）存在烘干机粉尘排放问题。

（5）需要司炉工。

2.4.3 成长性

属于国家宏观政策支持发展范畴，易于被地方政府接受，有一定市场；但对于谷物烘干而言，终究是过渡方案。

2.5 普通空气源热泵

2.5.1 优势

（1）无排放，环保特性好。

（2）环境温度≥25℃时，制热能效比较高，可以达到3.6。

（3）中国电力进入买方市场，用电受到鼓励。

（4）全自动运行，无人值守。

2.5.2 劣势

（1）低温特性差，环境温度≤10℃时，蒸发器结霜，出现冷凝器热功率大幅度降低、制热能效比降低、压缩机排气温度升高的“两低一高”问题，烘干效果很差。

（2）存在烘干机粉尘排放污染问题。

（3）设备采购费用高。

2.5.3 成长性

在低纬度地区（如两广地区）的7～9月份，可以成为谷物等农产品烘干市场的热源选择。

2.6 热量梯级回收加热热泵机组

2.6.1 优势

（1）实现二氧化硫、烘干机粉尘“双零排放”，环保特性最好。

（2）制热能效比高（达到6.0），谷物烘干能耗成本比燃煤、燃油热风炉分别降低1/3、2/3，2年即可收回热泵机组的投资。

（3）抗低温性能好，霜降季节烘干速度依然很快。

（4）中国电力进入买方市场，用电受到鼓励。

（5）全自动运行，无人值守。

2.6.2 劣势

设备采购费用高。

2.6.3 成长性

将成为谷物等农产品烘干市场的主流热源。

3 结论

从上述对比可以看出：燃煤热风炉出风温度高、烘干速度快、经济性较好，但是因为烟气排放造成的环境污染问题而被“一票否决”；燃油燃气热风炉尽管有出风温度高、烘干速度快、燃烧器结构简单等优点，但是能耗成本高，将在油气价格上行周期中彻底退出市场；生物质颗粒燃烧炉属于国家政策支持发展范畴，易于被地方政府接受，但由于热值低、运输成本高，二氧化碳、氮氧化物排放量居高不下，只能是过渡热源；热泵机组特别是热量梯级回收热泵机组，由于环保特性和经济性好，将会成为谷物烘干市场的主流热源。