電熱儲能技術在糧食干燥領域的應用

The application of Electric-heating energy storage technology In the Grain drying field

◎劉國輝，任麗輝，趙學工，周崗霞（1.遼寧省糧食科學研究所國家糧食-玉米干燥工程中心，沈陽　110032，China）

Liu Guohui，Ren Lihui，Zhao Xuegong，Zhou Gangxia（Liaoning Grain Science Research Institue, The Country?s Grain-Corn Drying Engineering Center，Shenyang 110032，China）

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電熱儲能技術在糧食干燥領域的應用

The application of Electric-heating energy storage technology In the Grain drying field

◎劉國輝，任麗輝，趙學工，周崗霞
（1.遼寧省糧食科學研究所國家糧食-玉米干燥工程中心，沈陽110032，China）

Liu Guohui，Ren Lihui，Zhao Xuegong，Zhou Gangxia
（Liaoning Grain Science Research Institue, The Country?s Grain-Corn Drying Engineering Center，Shenyang 110032，China）

能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎.改革開放以來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，能源需求也持續(xù)增長，在2010年，我國成為全球第一能源消費大國，一次能源消費量已達到32.5億t標準煤，而能源的供需缺口在12 670萬t標準煤以上[1].我國也是目前世界上極少數(shù)幾個能源以煤炭為主的國家之一，優(yōu)質能源供應不足，環(huán)境污染狀況加劇，能源緊缺以及帶來環(huán)境污染問題使我國的經濟發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會需要依靠科技進步和政策引導，走高效、清潔化的能源利用道路，在提高電力等二次能源效率方面有所突破.

糧食是人類賴以生存和發(fā)展的基本生活資料，是關系國計民生的特殊戰(zhàn)略物資，作為糧食生產和消費大國，糧食在我國人民生活和國民經濟發(fā)展中具有特殊的地位和作用.我國每年收獲的糧食有20%以上屬于高水分糧食[2]，必須對糧食進行干燥降水才能有效地進行儲藏，每年全國采用機械化干燥糧食約3 700萬t[3].目前我國糧食干燥的主要熱源為原煤，現(xiàn)有糧食干燥設備要消耗大量的煤炭資源，僅吉林省，每年干燥的煤耗就達84萬t以上[4].因此應用新技術開發(fā)新能源從根本上轉變糧食干燥的耗能問題，勢在必行.

1　糧食干燥領域能源利用的現(xiàn)狀

作為我國糧食行業(yè)較大的耗能環(huán)節(jié)之一，糧食干燥是我國糧食行業(yè)“節(jié)能減排”的重點.據(jù)國家糧食局官方公布的數(shù)據(jù)：截止到2010年，全國糧食倉儲企業(yè)共配套干燥設備6 125臺（套），糧食干燥能力已達到7.6萬t/h；每年全國機械化干燥糧食超過37 Mt，消耗約1.70 Mt標準煤.而糧食干燥過程的熱源供給工藝還停留在20世紀90年代的水平，能源比較單一，大部分以燃燒原煤為主要熱源，這種工藝一是熱效率低，一般為50%～75%，有的甚至低于50%；二是大部分干燥系統(tǒng)沒有配備節(jié)能減排設施，燃煤燃燒時產生的CO、CO2、SO2、SO3、NOX等有害氣體嚴重超標，并直接排入大氣，對環(huán)境造成了嚴重污染.糧食干燥行業(yè)已經在氣體排放，節(jié)能、環(huán)保方面做了很多工作.有部分干燥設備改為以柴油及秸稈、稻殼、樹葉、木屑等各種生物質為燃料，但占有比例較少，仍在發(fā)展之中[4].

我國糧食干燥領域長期以來存在能源利用效率偏低、污染物排放偏高等問題，迫切需要研究開發(fā)糧食干燥節(jié)能減排新技術、新設備、新材料和新工藝，比選應用有效的糧食干燥節(jié)能減排途徑，以適應我國的能源科技發(fā)展戰(zhàn)略與發(fā)展規(guī)劃.

2　電熱儲能技術應用概述

電熱儲能技術是采用先進的水電分離技術、高壓控制技術和儲能保溫技術，將夜晚電網閑置的、廉價的低谷電、風力發(fā)電或太陽能發(fā)電的電能轉換成熱能儲存起來，根據(jù)不同需求通過交換裝置，將儲存的熱能轉換成熱水、熱風、蒸汽或在用電高峰時段發(fā)電饋送到電網.交換裝置可全天24小時連續(xù)穩(wěn)定釋放儲存的熱能，使用過程中沒有任何廢氣、廢水、廢渣產生，沒有飄塵、PM2.5微塵、SO2、NOx的排放，實現(xiàn)了二氧化碳零排放，電熱儲能爐的熱效率在90%以上[5].目前已應用于北方的大型供暖和風電項目，為各領域節(jié)能環(huán)保的需求提供了新方法.

電熱儲能技術同樣可應用于糧食干燥領域，將各種形式的電能轉換成熱能存儲在儲能爐內，經溫度調節(jié)裝置將儲能爐內300～500℃的熱空氣轉換成穩(wěn)定的、適合糧食干燥需要的熱風輸出，將高電壓大功率電熱儲能技術與現(xiàn)代糧食綠色干燥技術有機地組合，形成新一代糧食干燥機的干燥熱源，取代現(xiàn)有的高能耗、重污染、費人工的燃煤型熱風爐，實現(xiàn)了換熱工藝技術的原始創(chuàng)新和熱風干燥能量轉換設備的集成創(chuàng)新.

3　電熱儲能技術在糧食干燥領域的應用存在的問題

3.1目前糧食干燥領域熱源問題研究水平較低

由于以原煤為燃料的糧食干燥工藝技術較為成熟，糧食系統(tǒng)內對于這種干燥技術模式已經習慣，而對新能源和新技術的研究前期投入較大，技術要求較高，風險較大，造成相關基礎技術研究滯后，從而使糧食干燥新熱源方面的研究一直處于低水平.

3.2技術難度較大

電熱儲能技術需要研究人員具有較高的熱能、機械、自動化等專業(yè)知識，而糧食干燥行業(yè)的整體素質偏低，即使是研究人員大多來自于只開設糧食儲藏、糧食加工等專業(yè)的糧食專門院校，自身的知識層面不足以應對新課題的深入開展.

3.3需要增大科技投入

電熱儲能技術的應用可最大限度地節(jié)約能源、提高能源利用效率，為使新技術應用更加成熟，使新技術得到大規(guī)模的市場普及，還需要進行大量的試驗和數(shù)據(jù)的測試，努力促使新技術更加穩(wěn)定，人力、物力的投入都非常大，我們必須要加大科技投入.

3.4需加強行業(yè)協(xié)作和政策引領

糧食干燥工藝第一次引入了電熱儲能技術，由于該項技術裝備涉及了10 kv以上高壓電的直接引入，在用電申辦手續(xù)方面電力主管部門沒有相關的、可直接參考的標準，所以該項技術的推廣還需要糧食流通管理部門和電力主管部門的通力配合.

電熱儲能技術的應用事關國計民生，需要國家政策的引領和大力支持.如：各地政府要根據(jù)實際統(tǒng)籌規(guī)劃，明確重點，分步實施；政府各部門要分工合作，通過立項、價格補貼等多方面加大示范推廣工作力度；重點在商品糧主產區(qū)建立一批應用電熱儲能技術的糧食干燥機械化示范基地、干燥中心.

4　電熱儲能技術在糧食干燥領域的優(yōu)勢分析和應用前景

電熱儲能技術與以原煤為燃料的糧食干燥工藝技術相比，有多方面的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾方面.

4.1經濟性方面

經濟性方面的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾方面：①平衡優(yōu)化電網：電熱儲能爐利用電網低谷電儲熱，平衡電網削峰填谷的作用顯著，優(yōu)化提高了電網的利用率.②消納棄用風電：電熱儲能技術可以使用風電儲熱，解決了棄用風電上網消納的難題，提高了可再生能源的利用率.③電熱儲能爐熱效率達到90%，遠遠超出目前燃煤熱風爐的熱效率，同時可享受極低的谷電優(yōu)惠電價，隨著節(jié)能減排管理力度的加強，將逐漸減少直接燃燒原煤，電儲能干燥機將逐漸替代燃煤熱風爐.④由于采用低谷電儲能，運行費用低，電熱儲能爐可替代燃油熱風爐、燃氣熱風爐.及紅外和微波干燥.

4.2節(jié)能環(huán)保方面

節(jié)能環(huán)保方面的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾方面：①電熱儲能爐在使用過程中無任何廢水、廢氣、廢渣產生，沒有二氧化碳排放，充分滿足了現(xiàn)今社會綠色環(huán)保的需求.②電熱儲能爐不需要目前燃煤熱風爐的供暖燃料與廢渣的儲存場地，提高了土地利用率.

4.3靈活性

靈活性方面的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾方面：①對于供電能力不足或變壓器容量小的應用環(huán)境，或白天用電負荷比較大、剩余負荷少的應用環(huán)境，尤其適合采用電儲能干燥技術解決干燥用電問題.②電熱儲能爐可根據(jù)優(yōu)化現(xiàn)場實際情況靈活安裝布置，既能集中安裝，也可以分散安裝，不會影響建筑物及園區(qū)整體美感.

4.4運行可靠穩(wěn)定

電熱儲能爐可以根據(jù)需要預先設置系統(tǒng)主機供熱量，設備自動運行，無須專職人員值守，減輕了人員管理和所需工資的壓力，既節(jié)約能源又降低運營費用.

電熱儲能技術在糧食干燥領域的推廣應用，可以突破現(xiàn)階段該領域的節(jié)能環(huán)保技術瓶頸，從根本上解決當前糧食干燥熱源造成的能耗和污染問題，積極推動糧食干燥熱源的環(huán)保升級換代，社會經濟效益都非常顯著，具有廣闊的應用前景.

5　結束語

電熱儲能技術的大力發(fā)展，對改善我國能源結構，改善環(huán)境污染有重要意義.該技術在糧食干燥領域的應用，解決了長期困擾糧食干燥行業(yè)環(huán)保嚴重超標的難題，完全符合我們國家的“綠色”“環(huán)?！备稍锏膽?zhàn)略，加快了糧食行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，促進了能源的合理利用和環(huán)境保護，其市場潛力和市場前景是巨大的.電熱儲能技術在糧食干燥領域的應用，首次在糧食干燥熱源技術上進行了創(chuàng)新，對電熱儲能技術和糧食干燥設備的技術發(fā)展起到了積極的推進作用，拓寬了糧食干燥領域的研究方向.

參考文獻：

[1]劉登瀛，曹崇文.探索我國干燥技術的新型發(fā)展之路[N].第十屆全國干燥會議論文集2005 8

[2]翁拓，吳家正，范立，等.糧食干燥技術的能耗淺析[J].節(jié)能技術2014 5 210-213

[3]李杰.我國糧食干燥節(jié)能減排技術發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].糧食儲藏技術2011.4 13-16

[4]李素云，夏朝勇，李云克.生物質能源在糧食干燥上的應用與發(fā)展前景[J].糧食加工2008.1 117-119

[5]高電壓大功率電熱儲能技術[J].建筑節(jié)能2013.476

趙學工（1961-），男，教授研究員級高級工程師，副總工程師，專業(yè)方向為糧油儲藏與加工技術研究.

摘要：簡述了糧食干燥領域能源的利用現(xiàn)狀和電熱儲能技術應用，分析了電熱儲能技術在糧食干燥領域的應用和發(fā)展前景.

關鍵詞：電熱儲能；糧食干燥：節(jié)能環(huán)保；應用

Abstract：This paper expounds the utilization status of grain drying field energy and electric- heating energy storage technology, and analyses the electric-heating energy storage technology in grain drying in the field of application and development prospect.

Key words：Electric-heating energy storage; Grain drying; Energy conservation and environmental protection; application

作者簡介：劉國輝（1971-），男，工程師；專業(yè)方向為糧食儲運裝備技術研究.

收稿日期：2015-03-09

中圖分類號：S375