黑龙江省粮食烘干设施环保改造途径的初步探讨

□ 肖渊壮 王校红 张兆军

（1.黑龙江省粮食质量安全监测和技术中心，黑龙江 哈尔滨 150010；2.黑龙江省佳木斯市粮油卫生检验监测站，黑龙江 佳木斯 154700）

《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》（国发〔2018〕22号）和《中共黑龙江省委、黑龙江省人民政府关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的实施意见》（〔2019〕1号）等文件对粮食烘干设备提出的明确要求，为了建设、改造符合环保要求的粮食烘干设备，推进粮食产后服务体系建设，有必要对我省现行使用的粮食烘干设备环保改造方案进行初步探讨，探索适合我省低温、环保、保质干燥设备的新能源，促进节能环保，实现节粮减损。

一、目前我省粮食干燥机基本状况

由于我省粮食产量大，分布地域广，各地均使用连续式干燥机进行粮食干燥。现在使用的粮食干燥机有3000多套，年烘干能力2299亿斤（日烘干能力1149880吨，每年按作业100天计算）。其中日处理200吨干燥机884套、日处理300吨干燥机990套、日处理500吨干燥机727套，日处理800吨干燥机87套（配套15蒸吨锅炉），日处理1000吨干燥机186套（配套20蒸吨锅炉）。按日处理500吨及以下干燥机标配均为10蒸吨以下燃煤锅炉，共计2601套。目前，我省粮食干燥主要采用燃煤为燃料，采用新能源或生物质燃料的干燥机不足100套，占比不足2%，有环保设施的干燥机（主要是配备消烟除尘装置，少数企业配备了脱硫脱硝装置）1026套。燃煤消耗量较大且污染环境，干燥机热源急需进行节能减排环保改造。

二、现有粮食干燥机在环保方面存在的问题

由于我省以前各地执行的环保标准和要求不同，采取的环保设施也较为简单，其主要措施一般为燃煤热风炉增加消烟除尘装置，标准要求高一点的设置了脱硫脱硝装置，环保要求严格的地区（如哈尔滨、绥化），粮食烘干设施在市、县建成区的设置消烟除尘、脱硫脱硝装置，但总体环保达标率不高，不足40%。

黑龙江省政府2018年11月印发的《黑龙江省打赢蓝天保卫战三年行动计划》（黑政规〔2018〕19号）中明确提出“开展地级及以上城市建成区每小时10蒸吨及以下燃煤锅炉清零行动。2020年底前县级及以上城市建成区基本淘汰每小时10蒸吨及以下燃煤锅炉及茶水炉、经营性炉灶、储粮燃煤烘干设备等燃煤设施，原则上不再新建每小时35蒸吨以下燃煤锅炉，其他地区原则上不再新建每小时10蒸吨以下燃煤锅炉。环境空气质量未达标城市应根据本地实际进一步扩大淘汰范围。2020年底前，哈尔滨市城市建成区基本淘汰每小时35蒸吨以下燃煤锅炉，具备条件的每小时65蒸吨及以上燃煤锅炉全部实现节能和超低排放，燃气锅炉基本完成低氮改造”。黑龙江省委、省政府2018年9月印发的《关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的实施意见》（黑发〔2018〕33号）中，明确提出“推广清洁高效燃煤锅炉，实施生物质替换的，必须使用生物质专用锅炉、燃用生物质成型燃料、安装高效除尘设备。在农村把逐步取缔散煤燃烧与秸秆利用结合起来，推行秸秆压块和清洁煤利用”。

我省粮食烘干设施使用的10蒸吨及以下燃煤锅炉基本上都是燃煤锅炉，这部分烘干塔都需要进行环保改造，否则逐步淘汰后，将严重影响我省的粮食烘干能力，进而影响粮食储存安全。我省采取燃煤锅炉的烘干设施都不同程度存在环境污染问题，而采用电力或燃气为热源的烘干设施成本太高，仅有个别大型国有企业采取电厂废气余热进行粮食烘干，能够达到节能环保的目标要求。

目前，我省粮食干燥存在的主要问题：

1.我省使用的粮食烘干机热源多数为10吨以下燃煤热风炉，按照国务院“打赢蓝天保卫战三年行动计划”文件要求，均在改造、淘汰范围。

2.由于环保改造费用大，企业不愿意花钱改造。迫于环保压力，企业能不烘干就不烘干，直接收干粮入库，导致部分烘干机闲置。

3.关于能源替代方案，由于烘干成本问题，燃气、燃油及用电烘干，基本上企业承受不了，比较适合的替代燃料为生物质燃料。目前，生物质燃料在供暖方面技术较为成熟，能够满足要求。但在我省还没有完全使用新能源干燥成功的案例，由于粮食烘干的特殊性，生物质燃料在烘干过程中还存在供热量不足、供热稳定性差和除尘问题，需进一步研究完善。

三、现有粮食干燥机环保改造方案的探讨

目前，我省粮食干燥设备热源以燃煤为主，且80%以上为10蒸吨以下燃煤热风炉。

（一）现有替代燃煤的新型环保热源解决方案

目前，粮食干燥使用的环保新型能源为天然气、油、空气源（热泵）及生物质燃料等。但通过常规能源与生物质燃料对比（见下表），使用生物质燃料替代燃煤作为粮食干燥热源比较合理。

（二）在非建成区，在现有燃煤热风炉基础上进行环保改造，达到环保要求

常规能源与生物质燃料的性价比较表（以1T/h锅炉为例）

根据环保要求，在用燃煤锅炉能否用煤，需根据当地政府环保部门要求确定，在用燃煤锅炉改造后达到排放标准一般为（以当地政府公布标准实际为准）：

粉尘：30mg/m3、SO2：200mg/m3、NOX：200mg/m3

燃煤热风锅炉要达到上述环保排放要求，必须进行脱硫（炉外双碱法）、脱硝（炉内氨法）及布袋除尘改造，但4吨、6吨锅炉脱硝改造价格昂贵，一般不适合，4吨及6吨锅炉只进行脱硫和除尘改造，4吨、6吨锅炉改造后为达到NOX符合排放标准，可采取燃用优质煤的措施。

（三）在现有基础上进行生物质燃料锅炉改造，达到环保要求。

燃煤热风锅炉改燃生物质一是对锅炉炉膛生物质改造，二是要达到上述环保排放要求，烟气必须进多管+布袋除尘+新增引风机改造。

1.我省是产粮大省，农业产业基础雄厚，土地、农作物种植丰富集中，其中种植面积4千多万亩、玉米种植面积8千多万亩、大豆种植面积5千多万亩，仅以上三大作物每年秸秆产量约1.36亿吨，目前的综合利用率不足60%，尚有5千多万吨消耗不了。

不同农作物秸秆的成型燃料的密度和热值

2.每个烘干周期按100天计，日处理量200吨、300吨、500吨、800吨、1000吨的干燥机按标配4吨、6吨、10吨、15吨、20吨锅炉计，以燃烧玉米秸秆为例，其热值按3500Kcal/Kg、锅炉燃烧热效率按80%计算，其燃料消耗量如下表：

日处理能力（t/d）年耗生物质燃料（吨）200 220×104 785 18.4 1840t 300 330×104 1200 28.8 2880t 500 550×104 1960 47 4700t 800 880×104 3150 75.6 7560t 1000 1100×104 4000 96 9600t小时耗热（Kcal/h）小时耗生物质燃料（Kg）日耗生物质燃料（吨）

3.利用农作物秸秆替代燃煤作为新型环保烘干能源，每1.5-2吨秸秆热值相当于1吨标准煤，而且其平均硫含量只有3.8‰（煤的平均含硫量约1%）。排放的CO2与生物质再生时吸收的CO2达到碳平衡，具有CO2零排放的作用，对缓解和最终解决温室效应也将具有重要贡献，产生的灰渣可返田，改善土壤结构。

（四）新型能源粮食干燥机的探讨

近年来，针对我国粮食干燥现状存在的干燥热效率及利用率低、尾气排放不达标、干燥品质不均一等问题，提出了一种新型的、低能耗、满足环保需求的烘干机采用清洁型能源为干燥热源的空气源热泵干燥技术。

我国热泵干燥技术的研究起步于20世纪80年代，近年来热泵干燥技术的研究有一定进展，但在粮食干燥规模化应用方面还没有取得实际性突破。热泵烘干机工作原理是利用逆卡诺原理，制冷剂（大部分为混合制冷剂）被压缩机压缩，变成高温高压的气体，气体温度可达100-110℃，如此高温的气体通过管路（铜管）进入换热器（冷凝器）中，然后再通过风机，将换热器（冷凝器）产生的热量送至烘干房内对物料进行加热、烘干，烘干房内被加热的物料水分蒸发，通过除湿机除湿或抽湿机排至烘干房外，从而达到干燥的目的。热泵干燥技术的最大特点在于低水分干燥阶段发挥最大效能、节能效果好，但物料干燥时间较长。

四、关于我省烘干机环保改造的建议

根据我省的省情，烘干季节气温低、粮食水分大，适合我省粮食干燥较为经济的燃料为煤炭和生物质颗粒。“煤改气”上游天然气需要增加供给，中间天然气骨干管网、储气设施等需要大面积铺开建设，下游终端城镇燃气输配网等也要跟上。“煤改电”需要在高中低压电网领域大量投资。根据国家粮食和物资储备局专家预测，采用秸秆和稻壳，其烘干成本略高于燃煤，油、液化气和醇类液体燃料，其烘干成本大约是燃煤的2倍，气体燃料，主要是天然气，由于管道铺设及开口费用高，其成本大约是燃煤的2.5倍，用电烘干成本大约是燃煤的4倍，尽管环保，零排放、零污染，但不建议采用。为此，提出如下建议：

1.对大型粮食综合企业、园区及在产业园区周边的粮食烘干企业，鼓励利用自身自备电站、厂区或园区供热系统的余热，进行粮食烘干，其具有热源稳定，不用单独考虑环保设施的优点。

2.带有大米加工厂的收储企业，利用大米加工过程中的废弃物稻壳作为燃料，对企业储存加工的水稻进行干燥处理，增收除尘系统，达到废物利用，提质增效的作用。

3.对于我省富煤少气的状态，最经济最便捷最安全的燃料是采用煤炭烘干，利用清洁煤燃烧技术进行粮食干燥在经济性和环保性方面是目前最有效的办法。在非建成区可采用清洁煤燃烧技术，实现煤炭的清洁利用，在脱硫脱硝和除尘方面要依照法规标准严格执行。

4.我省是产粮大省，农业产业基础雄厚，土地、农作物种植丰富集中，其中水稻4千多万亩、玉米8千多万亩、大豆5千多万亩，仅以上三大作物每年秸秆产生量约1.36亿吨，目前的综合利用率不足60%，尚有5千多万吨消耗不了。加大对这些农作物秸秆的利用，替代燃煤作为新型环保烘干能源，既解决了农民秸秆焚烧问题，也解决了烘干能源替代问题。同时，积极争取国家环保“双碳”政策支持，把粮食烘干作为重点，在粮食产后服务中心“烘干系统”中采用生物质清洁能源进行烘干先行示范，加大示范引领力度；项目资金重点支持烘干、倾斜烘干，利用这个资金对烘干机系统燃煤热风炉进行改造，适当增加环保投入。对于采用生物质清洁能源的企业给予一定的补贴，逐步推广。

5.在不受电力限制地区，水稻干燥和大米加工厂可优先考虑使用热泵干燥机进行干燥，提高粮食干燥品质。