糧食干燥機(jī)廢氣回收工藝技術(shù)研究與實(shí)踐

林 琳

（遼寧省糧食科學(xué)研究所，遼寧 沈陽 110032）

我國是糧食生產(chǎn)和消費(fèi)大國，糧食安全問題始終關(guān)系到國計(jì)民生和社會(huì)穩(wěn)定，是我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)，任何時(shí)候都不能掉以輕心。正常年景，遼寧糧食年總產(chǎn)量在400億斤以上。由于冬季氣溫低、濕度大，致使糧食收獲時(shí)水分高達(dá)25%～35%，必須通過干燥降水才能保證儲(chǔ)存安全[1]。

常規(guī)糧食干燥機(jī)均采用露天開放式作業(yè)，形成大量低溫濕熱空氣（廢氣）從塔體排出。通過干燥塔排出的廢氣直接排放到空氣中，不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，影響周邊環(huán)境，需要經(jīng)過綜合治理解決塔體廢氣污染問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅遼寧省就有烘干設(shè)施934臺（套），烘干能力達(dá)27萬t/d，這些烘干設(shè)施急需進(jìn)行環(huán)保改造減少污染排放[2]。經(jīng)過探索研究，找出了解決方案，將研究成果應(yīng)用于實(shí)踐，為解決糧食干燥過程中廢氣對環(huán)境的污染提供經(jīng)驗(yàn)。

1 工藝技術(shù)研究

1.1 糧食干燥機(jī)烘干作業(yè)現(xiàn)狀

目前，常規(guī)糧食干燥機(jī)均采用露天開放式作業(yè)，普遍以高溫?zé)峥諝鉃榻橘|(zhì)強(qiáng)制降水，使糧食水分降至安全水分。糧食在干燥過程中，新鮮熱風(fēng)經(jīng)過順流、逆流等熱量傳遞過程[3-4]，采用熱風(fēng)加熱糧食，并將糧食中的水分隨熱風(fēng)帶出，形成大量低溫濕熱空氣（廢氣）從塔體排出。這些廢氣由植物性雜質(zhì)（玉米皮屑或稻梗稻殼）、粉塵、水分等組成，通過干燥塔排出的廢氣直接排放到空氣中。這些有機(jī)雜質(zhì)排放在烘干現(xiàn)場，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)在地面積累厚厚的一層，嚴(yán)重影響干燥作業(yè)環(huán)境。而皮屑稻芒等刺激人的皮膚，造成瘙癢等癥狀，灰塵影響人的呼吸道，損害工人身體健康。而且這些灰塵等細(xì)小顆粒物會(huì)隨風(fēng)飄散很遠(yuǎn)，增加了空氣中懸浮顆粒物的含量，造成了嚴(yán)重的大氣污染，嚴(yán)重影響周邊居民正常生活，造成周邊居民上訪不斷，成為引發(fā)社會(huì)矛盾的導(dǎo)火索。

1.2 設(shè)計(jì)思路及方法

糧食干燥作業(yè)基本集中在冬季，遼寧省冬季平均氣溫分布從-10.7～-7.5 ℃，而糧食干燥所需熱風(fēng)溫度為60～150 ℃。由于糧食干燥塔直接裸露在外，不僅影響環(huán)境，而且干燥塔內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致塔內(nèi)向塔外熱量傳遞速率較快，造成糧食干燥塔四周熱量損失較大。

如果按照源頭治理、減少污染、廢物利用的理念，采用全封閉結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)升級改造，使糧食干燥機(jī)植物性雜質(zhì)等向有組織回收方向發(fā)展，既能解決廢氣排放超標(biāo)等環(huán)境污染問題，而且還能將回收的廢料加工成為生物質(zhì)顆粒變廢為寶，同時(shí)減少熱量散失，提高干燥熱效率。根據(jù)干燥廢氣的物理特性，結(jié)合糧食干燥系統(tǒng)的特點(diǎn)，找出最佳設(shè)計(jì)方案。

1.3 設(shè)計(jì)原理

根據(jù)植物性雜質(zhì)和粉塵干燥廢氣的物理特性，結(jié)合糧食干燥系統(tǒng)的特點(diǎn)，以濕熱平衡理論和空氣動(dòng)力學(xué)原理為基礎(chǔ)，研究雜質(zhì)粉塵等廢氣的飛行路徑和動(dòng)力配比，依靠雜質(zhì)粉塵重力和懸浮速度的不同，采用全封閉結(jié)構(gòu)、負(fù)壓粉塵雜質(zhì)集中回收工藝，改變露天開放式的干燥作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)植物性雜質(zhì)和粉塵的有序排放。

1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.4.1 加裝雜質(zhì)廢氣分離裝置

根據(jù)研究的廢氣雜質(zhì)飛行路徑和動(dòng)力學(xué)原理及廢氣濕熱平衡理論，結(jié)合糧食干燥系統(tǒng)的特點(diǎn)，在原有糧食干燥機(jī)兩側(cè)加裝全封閉的雜質(zhì)廢氣分離裝置，并根據(jù)塔體內(nèi)風(fēng)壓平衡及負(fù)壓干燥效果影響分析，結(jié)合濕熱空氣與雜質(zhì)的特點(diǎn)，在裝置上對應(yīng)每個(gè)干燥段和冷卻段加裝雜質(zhì)廢氣分離窗，分離窗上特定的孔隙度將雜質(zhì)與濕熱空氣進(jìn)行有效分離，保持糧食干燥效果的同時(shí)，減少了干燥塔內(nèi)熱量輻射流失的速度，廢氣中的植物性雜質(zhì)被截留在分離窗內(nèi)，而只有純凈的濕熱氣體穿過窗體排入外部環(huán)境，改變露天開放式的烘干作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)植物性雜質(zhì)和粉塵的有序排放。

1.4.2 加裝雜質(zhì)收集裝置

在雜質(zhì)廢氣分離裝置底部加裝雜質(zhì)收集裝置，收集裝置由收集斗和收集袋組成，被截留在雜質(zhì)廢氣分離裝置中的雜質(zhì)依靠重力沉降作用通過干燥機(jī)底部的雜質(zhì)收集斗被聚集到全封閉的雜質(zhì)收集袋內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的全部回收。糧食干燥產(chǎn)生的植物性雜質(zhì)經(jīng)回收后可作為生物質(zhì)固體清潔能源原料，加工生產(chǎn)的顆粒燃料，可用于烘干熱風(fēng)爐熱源等工業(yè)供熱及城鎮(zhèn)供暖等領(lǐng)域。

2 技術(shù)應(yīng)用研究

研究成果在遼寧省本溪市大峪國家糧食儲(chǔ)備庫應(yīng)用。

2.1 原有設(shè)備情況

該糧食儲(chǔ)備庫原有糧食干燥機(jī)設(shè)計(jì)額定處理量300 t/d，降水幅度16%，塔體截面：3 520 mm×3 000 mm，采用順逆流干燥工藝（中間進(jìn)風(fēng)、兩邊出風(fēng)），其他設(shè)備情況詳見表1。

表1 原有設(shè)備情況表

2.2 加裝廢氣回收裝置的糧食干燥機(jī)

本溪市大峪國家糧食儲(chǔ)備庫的糧食干燥機(jī)加裝廢氣回收裝置后的總體示意圖如圖1所示。

圖1 糧食干燥機(jī)廢氣回收裝置示意圖

2.3 加裝廢氣回收裝置的糧食干燥機(jī)生產(chǎn)驗(yàn)證

對加裝廢氣回收裝置的糧食干燥機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，檢驗(yàn)廢氣回收裝置的粉塵濃度、粉塵回收率、單位耗熱量及節(jié)能率[5]。

2.3.1 測試依據(jù)

GBZ 159工作場所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測的采樣規(guī)范；GBZ/T 192.1—2007工作場所空氣中粉塵測定；GB/T 6970—2007 糧食干燥機(jī)試驗(yàn)方法；上列標(biāo)準(zhǔn)中引用的其它標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 改造前后技術(shù)指標(biāo)對比

按照上述標(biāo)準(zhǔn)，測試加裝廢氣回收裝置前后的干燥塔周圍環(huán)境溫度、糧食含水率、總粉塵濃度及單位耗熱量，并計(jì)算出粉塵回收率及節(jié)能率等技術(shù)參數(shù)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對比情況如表2所示。

表2 改造前后糧食干燥機(jī)技術(shù)指標(biāo)

3 技術(shù)應(yīng)用分析

實(shí)施技術(shù)改造后，可保護(hù)作業(yè)人員職業(yè)衛(wèi)生健康，促進(jìn)糧食干燥作業(yè)安全文明生產(chǎn)，有效減少污染物排放，保護(hù)周邊居民居住環(huán)境，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和諧，具有顯著的社會(huì)效益和生態(tài)效益。

糧食干燥產(chǎn)生的植物性雜質(zhì)回收后可作為生物質(zhì)固體清潔能源原料，燃料純度高，不含硫磷和其他不產(chǎn)生熱量的雜物，燃燒時(shí)不產(chǎn)生二氧化硫和五氧化二磷，因而不會(huì)導(dǎo)致酸雨產(chǎn)生[5]，不污染環(huán)境。此項(xiàng)目的實(shí)施，相當(dāng)于為干燥塔增加了屏蔽外界冷源的隔離罩，減少熱量輻射損失，使干燥塔周圍環(huán)境平均溫度提高到20 ℃（改造前干燥塔周圍環(huán)境溫度為-10 ℃），因此，間接地減少了烘干耗熱量，折合煤的重量約為12 kg，按一個(gè)干燥期30 d，稻谷干燥量3萬t計(jì)算，一套烘干系統(tǒng)可節(jié)約燃煤1.2 t，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上，該項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 展望

糧食干燥機(jī)廢氣回收工藝技術(shù)研究是企業(yè)急需，具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)保效益，可廣泛應(yīng)用于各種類型的糧食干燥設(shè)備[6]，有效的減少環(huán)境污染，保護(hù)周邊居民居住環(huán)境，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和諧。此外，該項(xiàng)技術(shù)改造能夠促進(jìn)糧食干燥作業(yè)安全文明生產(chǎn)，保護(hù)作業(yè)人員職業(yè)衛(wèi)生健康，使廣大職工能夠心情愉快，精力充沛，全神貫注地完成糧食干燥作業(yè)，有利于提升現(xiàn)有糧食干燥系統(tǒng)綠色生態(tài)水平，加快實(shí)現(xiàn)“綠色”干燥戰(zhàn)略。