間接式秸稈熱風(fēng)爐的研制與應(yīng)用

陳榮榮 顧靖峰

為解決農(nóng)作物秸稈露天焚燒問題，減少霧霾天氣的發(fā)生,無錫市惠山區(qū)農(nóng)機(jī)推廣中心和無錫市久川機(jī)械設(shè)備有限公司合作進(jìn)行了間接式秸稈熱風(fēng)爐的研制與開發(fā)應(yīng)用。目前，該產(chǎn)品已獲國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的實(shí)用新型專利證書，并獲得省農(nóng)機(jī)局頒發(fā)的農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣鑒定證書，現(xiàn)己開始批量生產(chǎn)，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。

1 工作原理

該間接式秸稈熱風(fēng)爐是將秸稈顆粒、稻殼、秸稈塊放入爐膛點(diǎn)火燃燒，設(shè)定好控制箱需要輸出的熱風(fēng)溫度，啟動控制箱上的按鈕，使煙道引風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)引風(fēng)機(jī)開始工作，爐膛內(nèi)產(chǎn)生的熱煙氣通過主煙道引入換熱室，換熱室內(nèi)的超導(dǎo)熱管吸收熱煙氣里面的熱量，傳遞到熱交換室的超導(dǎo)熱管上部；煙道引風(fēng)機(jī)將冷煙氣通過排煙管運(yùn)送到室外；打開出灰口蓋可以將熱交換室的煙灰通過斜向底板排出；熱風(fēng)引風(fēng)機(jī)通過進(jìn)風(fēng)孔將清潔空氣引入到預(yù)熱通道內(nèi)，通過預(yù)熱通道內(nèi)的排煙管道、主煙道、爐膛外側(cè)、換熱室外側(cè)進(jìn)行預(yù)熱后，進(jìn)入到熱交換室，預(yù)熱后的空氣在熱交換室內(nèi)的超導(dǎo)熱管內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步的熱交換，并將大量的熱量傳導(dǎo)給空氣，使空氣達(dá)到設(shè)定值65～80℃，再通過熱風(fēng)管道、熱風(fēng)引風(fēng)機(jī)輸送到糧食烘干機(jī)上，對糧食進(jìn)行烘干處理。

2 主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

2.1 主要結(jié)構(gòu)

該間接式秸稈熱風(fēng)爐主要由爐殼、空氣預(yù)熱通道、底架、爐膛、換熱室、熱交換室、超導(dǎo)熱管、主煙道、排煙管道、煙道引風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)引風(fēng)機(jī)等組成，結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 間接式秸稈熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)簡圖

該間接式秸稈熱風(fēng)爐的爐殼安裝在底架上部，爐膛設(shè)置在底架上，換熱室設(shè)置在爐膛上部，換熱室中部設(shè)置有換熱室導(dǎo)流板，換熱室的熱煙氣入口通過主煙道與爐膛的熱煙氣出口相連接，排煙管道的一端與冷煙氣出口相連，排煙管道的另一端與煙道引風(fēng)機(jī)相連；在換熱室上部設(shè)置有熱交換室，熱交換室中安裝有若干根超導(dǎo)熱管，超導(dǎo)熱管的下部直接插入換熱室中，熱風(fēng)通道的出口安裝有熱風(fēng)引風(fēng)機(jī)；空氣預(yù)熱通道與進(jìn)風(fēng)孔相連通，熱交換室與空氣預(yù)熱通道相連通。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

適用燃料：秸稈顆粒、塊狀秸稈及稻殼等；

供熱方式：間接式；

供熱能力（MJ/h）：209.3、418.6、837.2、1674.4；

換熱效率（%）：≥70%；

設(shè)計(jì)使用壽命：≥8年（5000 h）；

排放標(biāo)準(zhǔn)：符合GB 13271－2001熱風(fēng)爐排放要求。

3 特點(diǎn)

（1）產(chǎn)品適合成型秸稈的燃燒，并能使之得到完全燃燒。

（2）采用超導(dǎo)熱管制作間接式秸稈熱風(fēng)爐的換熱器，能提高換熱效率，有效地延長熱風(fēng)爐的使用壽命。

（3）采用風(fēng)溫傳感器和送料控制器實(shí)現(xiàn)供風(fēng)風(fēng)溫和風(fēng)量的緩變控制，自動化程度高，具有獨(dú)創(chuàng)性。

（4）該間接式秸稈熱風(fēng)爐通過燃燒秸稈塊，輸送清潔的熱風(fēng)到糧食烘干機(jī)上，對糧食進(jìn)行烘干處理，獲得高品質(zhì)的糧食。

（5）該產(chǎn)品與燃油熱風(fēng)爐相比，可節(jié)省使用成本一半以上，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

（6）該產(chǎn)品能夠產(chǎn)生穩(wěn)定純凈的熱風(fēng)，既可提高熱量的利用率，又能省去沙克龍除塵裝置，從而節(jié)省成本。

（7）該產(chǎn)品采用間接式供暖，完全不受燃燒廢氣的影響，因此采用間接式秸稈熱風(fēng)爐干燥谷物既環(huán)保、又經(jīng)濟(jì),社會效益和生態(tài)效益明顯。

4 效益分析

4.1 企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

2011年試制并銷售2臺間接式秸稈熱風(fēng)爐，生產(chǎn)企業(yè)增加產(chǎn)值11萬元，毛利1.4萬元，稅費(fèi)0.56萬元；2012年生產(chǎn)并銷售11臺間接式秸稈熱風(fēng)爐，生產(chǎn)企業(yè)增加產(chǎn)值60.5萬元，毛利7.95萬元，稅費(fèi)3.09萬元；2013年生產(chǎn)并銷售62臺837.2 MJ秸稈熱風(fēng)爐，生產(chǎn)企業(yè)增加產(chǎn)值341萬元，毛利44.8萬元，稅費(fèi)17.4萬元（效益分析見表 1）。

表1 生產(chǎn)企業(yè)效益分析

4.2 用戶經(jīng)濟(jì)效益

單臺供熱能力為837.2 MJ的間接式秸稈熱風(fēng)爐的售價(jià)為55000元，可供2臺10 t循環(huán)式干燥機(jī)使用。一般干燥機(jī)配套的燃油燃燒器為10000～12000元，每臺燃燒器消耗柴油為8 kg/h，柴油單價(jià)8.67元/kg，發(fā)熱量為43.95 MJ。秸稈成型燃料400元/t（0.4元/kg），發(fā)熱量約14.65 MJ，按每天工作20 h、年工作40 d計(jì)算，則每年可節(jié)省油費(fèi)10萬余元。糧食干燥機(jī)采用間接式熱風(fēng)爐供熱，以成型秸稈做燃料，雖然一次性投入增加了5萬元左右，但使用不到一年就可以收回投資成本。干燥機(jī)采用燃油爐和熱風(fēng)爐成本對比見表 2。

表2 干燥機(jī)采用燃油爐和熱風(fēng)爐成本對比

4.3 社會效益

采用間接式秸稈熱風(fēng)爐可為干燥機(jī)、設(shè)施大棚等提供經(jīng)濟(jì)適用的供熱裝備。如一臺裝載量10 t左右的糧食低溫干燥機(jī)，一般配置一臺發(fā)熱量為418.6 MJ的燃油熱風(fēng)爐(燃燒器)，每工作1 h平均消耗柴油約8 kg，按平均每天工作20 h、每年40 d計(jì)算，一臺干燥機(jī)一年將消耗6.4 t柴油，全省目前干燥機(jī)保有量約3500臺，一年將消耗22400 t柴油。由于柴油價(jià)格居高不下，大大增加了干燥成本，而采用間接式秸稈熱風(fēng)爐干燥谷物則可以節(jié)省大量能源,降低供熱成本；同時(shí)還可以有效利用秸稈、礱糠及其他可燃農(nóng)業(yè)廢棄物，為秸稈的綜合利用開辟了一條出路，其社會效益明顯。

4.4 生態(tài)效益

目前，全省推廣應(yīng)用的糧食干燥機(jī)均采用柴油燃燒器供熱，并且是直接加熱形式，因此，燃燒器工作時(shí)，增加了二氧化碳的排放。而秸稈壓塊燃燒后的廢氣排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)（CO2為零排放，NO2為14 mg/m3,SO2為46 mg/m3），煙塵低于127 mg/m3，排放完全符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。按常規(guī)計(jì)算（見表3），每燃燒1L柴油將增加2.63 kg二氧化碳排放，因此一臺837.2 MJ的熱風(fēng)爐為干燥機(jī)供熱，一年將減少40.6 t的二氧化碳排放，如果年產(chǎn)200臺837.2 MJ熱風(fēng)爐，一年將減少8000 t的二氧化碳排放。若全省糧食干燥全部采用成型秸稈熱風(fēng)爐供熱，則每年可節(jié)省52.8萬t柴油，減少二氧化碳排放167萬t，對凈化空氣、降低污染、減少霧霾天氣意義巨大。

表3 二氧化碳減排測算