粮食干燥系统替代燃煤的热源比较与分析

2020-10-29王德华高树成刘国辉赵学工林子木

粮食加工 2020年1期

王德华，高树成，刘国辉，赵学工，林子木

（辽宁省粮食科学研究所，沈阳110032）

粮食干燥是保证粮食安全储存的重要环节，东北地区的粮食收获时水分高，气温低，必须经过干燥处理后才能安全储藏。目前，东北地区共有大小粮食干燥机5 000余台，90%以上的烘干机由燃煤热风炉提供热源，热源供给工艺还停留在20世纪90年代的水平，大部分干燥系统以燃烧原煤为主要热源且没有配备节能减排设施，燃煤的炉体庞大，热效率低，单位热耗较高，不易控制风温，钢材、水泥等建材消耗多，制造成本高，使用寿命短，燃煤会排放出大量的 CO、CO2、SO2、SO3、NOX等有害气体与粉尘，对环境造成严重污染，不利于环保。为贯彻国家新《环境保护法》的实施，打造蓝天工程，国家及各地区都制定了相应措施，传统的以煤为热源的粮食干燥供热工艺已经不适应当前形势需要，必须进行技术升级改造。因此利用生物质燃料、绿色新能源已经成为必然的趋势。对开展稻壳颗粒、电加热、燃料油替代燃煤作为粮食干燥热源进行及分析，以便给企业进行粮食干燥系统技术改造提供技术层面的支持。

1 传统燃煤热源和新型能源使用性能特点对比分析

1.1 燃煤热风炉使用性能及特点

燃煤热风炉直接燃烧原煤，动力消耗少，全部采用人工操作，设备投资少，燃料费用低，但热风炉结构复杂且尺寸较大。其缺点是占地面积大，污染大，在打开炉门间歇加煤、间歇清渣时，大量冷风进入炉内，炉膛温度急剧下降，影响燃烧与供热，造成供热不稳定。运行过程中，大量排放二氧化硫、二氧化碳等废气及烟尘，热效率一般不超过70%。

1.2 稻壳颗粒热风炉使用性能及特点

稻谷产区的稻谷烘干机系统，可通过配置稻壳制粒设备，用稻壳颗粒取代燃煤，将原有热风炉的炉排改为适合于生物质颗粒燃烧的炉排，同时在烟气进入烟囱之前增加布袋除尘器，即可解决SO2超标排放问题和烟尘超标的问题；对于开放式排放皮屑的烘干系统通过增加集尘罩的方式实现皮屑有序排放，减少对环境的污染。为了更好控制烘干后粮食水分，增设烘干自控系统。稻壳是稻谷加工企业的副产品，成本低于300元/t，制粒加工成本低于300元/t，总成本稳定在600元/t以下，由于稻壳低位发热值在14.63～15.46 MJ/kg，比煤的低位发热值低，用稻壳颗粒烘干成本和煤比基本相近或略高，优点是实现了稻谷加工副产物的再利用，变废为宝，解决SO2超标排放问题和烟尘超标的问题。

1.3 电热储能型粮食干燥热风炉使用性能及特点

电热储能式粮食干燥热风炉将夜间闲置的、廉价的低谷电或弃用电（风电地区）转换成热能存储在储能炉内，经温度调节装置将储能炉内300～500℃的热空气转换成稳定的、适合粮食烘干需要的热风输出，热效率≥95%，电热储能炉工作过程中废渣、废气零排放，设备自动运行，节约粮食干燥生产过程工人工资支出比例50%以上。电热储能炉利用电网低谷电储热，移峰填谷平衡电网的作用显著，提高电网利用率，并解决了弃用电（风电）上网消纳的难题。同时，电热储能炉不需要热能燃料与废渣的储存场地，减少了土地占用。

1.4 燃料油热风炉使用性能及特点

燃料油热风炉实现了烘干热源系统的稳定供热，热风温度调控快，温度波动小，满足烘干塔各段热风温度稳定运行需求，有利于保证粮食干燥品质；研制与热源匹配燃烧器，不但使乳化燃料油充分雾化燃烧，有效提高炉体热效率，而且保证废气排放物指标符合国家环保要求。

2 传统燃煤热源和新型能源投资及运行成本对比分析

通过近年来对几台处理量为300 t/d、降水幅度为10%的粮食干燥机在生产运行期间的考核测试，几种清洁能源改造后的粮食干燥系统投资和运行成本与常规燃煤热风炉的粮食干燥系统投资和运行成本对比分析如表1：

表1 粮食干燥，燃煤热风炉与清洁能源热风炉投资及运行成本对比分析

3 结论

通过对上述数据分析，可以得出以下结论：

（1）稻壳颗粒热风炉：一次性投资成本较低；目前只适合稻谷产区烘干机配套；运行成本低；在现行国家政策支持生物质燃料利用、对废气氮氧化物排放指标不强制要求的情况下，可认为满足环保要求。

（2）电热储能式热风炉：一次性投资成本高；目前只适合电力充足或弃用电较多地区；在无政策性用电的情况下运行成本稍高；无污染物排放。

（3）乳化燃料油热风炉：一次性投资成本较低；对已有粮食干燥机系统的燃煤热风炉前部进行局部改造，根据原有热风炉的供热能力匹配燃烧器即可完成供热系统升级改造。与此同时，乳化燃料油的热值达31.35～45.98 MJ/kg，闪点大于60℃，燃油指标及各项参数符合环保、安全等相关要求，燃烧物排放符合国家环保标准，可以替代燃煤作为烘干热源。