生物质颗粒热风炉技改与示范

王晓林

作者信息：工程师，平湖市农民合作经济组织服务中心，314200，浙江平湖

1 实施背景

粮食干燥机械的发展须重视综合评估经济效益、社会效益和环境效益，充分发挥本地的能源特点，选择适合地方的加热方式。热风炉由炉体、鼓风装置、除尘装置、热风管、烟囱等部分组成，其特点是多个单元共同提供热量，炉膛和除尘装置设有散热装置可以很好地将余热回收利用，从而可以节约燃料。由于柴油价格贵、燃煤受限制，综合考虑效益，浙江省平湖市于2016年开始引进使用生物质颗粒热风炉，受到了政府、企业和农民的极大关注。通过使用，发现生物质颗粒热风炉与燃煤、燃油型热风炉比较，存在燃烧不稳定、热效低、布局不合理、安全性能差等诸多问题，与当初的期望相去甚远。因此，2017年平湖市依托浙江理工大学技术力量，充分发挥学校、政府、合作社等多方技术优势，在保障安全生产的前提下，开展了生物质颗粒热风炉技改和示范工作，不仅要实现提高燃烧效率、减少废气排放，而且要实现节省生物质颗粒使用。

2 技改内容

自项目确立目标后，成立了项目实施领导组、指导组和执行组，成员中有高级职称2人、中级职称6人。项目实施以来，主要从以下7个方面入手，保障项目质量，着力保障项目进度。

（1）技改方案设计。由于生物质颗粒热风炉技改起点高、难度大，因此，项目邀请浙江理工大学李革教授及科研团队结合实际情况4次来平湖开展方案设计，从现象入手，以节能环保安全为目标，实现理论和实践结合，为后续技改和测试打下扎实基础。在技改过程中，结合生产实际、认真调研，广泛听取基层专家意见，确保技改方案全面、到位、可靠。

（2）防火网设置。生物质颗粒热风炉作为新鲜事物，有着良好的应用前景，为广大农户接受并应用；但是其发展历史和可靠性与燃油、燃煤热风炉有着巨大差距，仍然需要不断探索和改进。鉴于2016年平湖市实际生产中的深刻教训，以及周边县市、合作社不时曝出的安全生产隐患，平湖市下定决心开展生物质颗粒热风炉技改，实现安全生产，以保障操作人员生命安全和合作社财产安全。经过科学设计及演算，项目实施时首要考虑在热风进塔处添加设置三道防火网，消除火星进塔隐患，从源头上确保粮食干燥安全。

（3）进出风口改道。原有的生物质颗粒热风炉燃效低的原因是进出风口存在进风口多、风阻扰动大、风走路程短等问题，进而形成炉温高、进塔温度升不上、易有火星等现象，给生产带来了严重的安全隐患；因此，技改方案提出炉膛侧置、增加风走路程等改进措施，提高热交换率水平，达到控制炉膛温度、提高进塔温度的目标，从而实现了降低能耗、提高效率的双重目标。

（4）炉膛顶加厚。在前期考察学习和使用过程中发现，炉膛顶普遍存在易烧穿隐患，不仅影响安全生产，而且在使用过程中会严重缩短工作寿命，减少烘干批次，减少农户收入，降低烘干水平。所以炉膛顶不仅要在质量上有所提升，而且要加厚，同时提高焊接级别，提高安全生产能力。

（5）炉膛圆弧顶改装。原有设备采用平顶设计，不仅没有解决燃烧膨胀所产生的应力破坏，而且大大降低了炉膛使用寿命；因此在技改过程中开展炉膛圆弧顶改装设计及实践，消除上述缺陷，提升设备使用寿命和安全系数，最大限度地保障农民使用利益。

（6）出风口加伸缩节。原有设备在出风口（热风进塔处）存在震动大、进风面积不合理等情况，严重影响了整体设备热交换率；因此，在出风口增加伸缩节，一方面减轻了震动，确保设备运作平稳，另一方面有效提高了设备热交换率，进一步提升设备性能。

（7）增设散热片。热风炉最终的性能水平体现在热交换率上，在技改过程中，在原有基础上，在炉膛四周、管道外壁增加了散热片（面积新增15 m2），从源头上提高了热交换率，同时降低了设备工作温度，提高了设备使用寿命，保障了设备安全使用。

3 对比试验

随着家庭农场、专业合作社开展专业化、规模化粮食生产，应切实加快粮食生产领域“机器换人”，将先进适用环保农机装备推广应用，切实提高农机装备在粮食生产过程中的覆盖率和渗透力，进一步提升发展平湖市农业机械化水平，更好地促进农业发展方式转变。项目实施过程中，建立了标准对比试验设计，通过技改前后观察、对比、分析，总结经验，进一步论证技改成效和示范前景。

表1、表2为2017年烘干小麦，在同一型号、同一天同一时间段、同一设置条件等同等条件下，分别在平湖市三丰果蔬专业合作社、平湖市顺天粮油专业合作社采集的技改前、后的生物质颗粒热风炉温度数据。

从上述数据分析，在同等条件下，经过技改后炉内温度保持在743～935℃，风机出口温度保持在101～121℃；技改前炉内温度保持在792～945℃，风机出口温度保持在94～101℃。通过分析可知，技改后热风炉炉内温度有效降低3.4%，热效提高13.8%。全年合作社小麦烘干2 000 t，技改后热风炉减少颗粒生物质消耗12 t，节约成本1.14万元，同时减少了烘干时间，增加了粮食烘干量。

表1 技改前生物质颗粒热风炉内及风机出口温度（烘干小麦）

表2 技改后生物质颗粒热风炉内及风机出口温度（烘干小麦）

表3、表4数据为2017年烘干晚稻，在同一型号、同一天同一时间段、同一设置等同等条件下，分别在平湖市三丰果蔬专业合作社、平湖市顺天粮油专业合作社采集的技改前、后的生物质颗粒热风炉温度数据。

表3 技改前生物质颗粒热风炉内及风机出口温度（烘干晚稻）

表4 技改后生物质颗粒热风炉内及风机出口温度（烘干晚稻）

从上述数据分析，在同等条件下，经过技改后炉内温度保持在842～850℃，风机出口温度保持在94～95℃；技改前炉内温度保持在901～1 000℃，风机出口温度保持在50～59℃。通过分析可知，技改后热风炉炉内温度有效降低11.0%，热效提高73.4%（室外温度越低，效果越明显）。全年烘干晚稻4 000 t（参照前2年平均水平），技改后热风炉减少颗粒生物质消耗25 t，节约成本2.37万元，同时减少了烘干时间，增加了粮食烘干量。

4 效益分析

（1）经济效益。生物质颗粒热风炉技改后，全年烘干粮食（小麦、晚稻）6 000 t，节约粮食烘干成本3.51万元。

（2）社会效益。生物质颗粒热风炉技改后降低了粮食烘干机发生火灾的几率，确保人身安全和财产安全；同时，节约生物质颗粒使用，提高安全生产能力，对粮食干燥机械化技术推广具有重要深远意义。

（3）生态效益。生物质颗粒热风炉技改不仅使生物质颗粒热风炉能源利用水平上一个新台阶，同时很好解决了生物质颗粒替代燃油、燃煤使用的问题，响应了国家的号召，推动了生物质颗粒热风炉的推广和应用。同时，生物质颗粒热风炉技改实现了提高热效率、减少生物质颗粒使用的双重目标，减少能源消耗及烟尘、二氧化碳等排放，示范推广意义重大。

5 建设体会

通过与高校合作研究开发，实施生物质颗粒热风炉技改和示范项目，各项指标达到了预期效果，降低了粮食烘干机发生火灾的几率，确保人身安全和财产安全。通过生物质颗粒热风炉技改和示范，更加凸现了生物质颗粒热风炉的推广和示范意义，很好解决了生物质颗粒替代燃油、燃煤的使用过程中安全系数低、烘干效率不足等问题，实现了提高热效率、减少生物质颗粒使用的双重目标。