糧食干燥系統(tǒng)替代燃煤的熱源比較與分析

王德華，高樹成，劉國輝，趙學(xué)工，林子木

（遼寧省糧食科學(xué)研究所，沈陽110032）

糧食干燥是保證糧食安全儲(chǔ)存的重要環(huán)節(jié)，東北地區(qū)的糧食收獲時(shí)水分高，氣溫低，必須經(jīng)過干燥處理后才能安全儲(chǔ)藏。目前，東北地區(qū)共有大小糧食干燥機(jī)5 000余臺(tái)，90%以上的烘干機(jī)由燃煤熱風(fēng)爐提供熱源，熱源供給工藝還停留在20世紀(jì)90年代的水平，大部分干燥系統(tǒng)以燃燒原煤為主要熱源且沒有配備節(jié)能減排設(shè)施，燃煤的爐體龐大，熱效率低，單位熱耗較高，不易控制風(fēng)溫，鋼材、水泥等建材消耗多，制造成本高，使用壽命短，燃煤會(huì)排放出大量的 CO、CO2、SO2、SO3、NOX等有害氣體與粉塵，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，不利于環(huán)保。為貫徹國家新《環(huán)境保護(hù)法》的實(shí)施，打造藍(lán)天工程，國家及各地區(qū)都制定了相應(yīng)措施，傳統(tǒng)的以煤為熱源的糧食干燥供熱工藝已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前形勢需要，必須進(jìn)行技術(shù)升級改造。因此利用生物質(zhì)燃料、綠色新能源已經(jīng)成為必然的趨勢。對開展稻殼顆粒、電加熱、燃料油替代燃煤作為糧食干燥熱源進(jìn)行及分析，以便給企業(yè)進(jìn)行糧食干燥系統(tǒng)技術(shù)改造提供技術(shù)層面的支持。

1 傳統(tǒng)燃煤熱源和新型能源使用性能特點(diǎn)對比分析

1.1 燃煤熱風(fēng)爐使用性能及特點(diǎn)

燃煤熱風(fēng)爐直接燃燒原煤，動(dòng)力消耗少，全部采用人工操作，設(shè)備投資少，燃料費(fèi)用低，但熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸較大。其缺點(diǎn)是占地面積大，污染大，在打開爐門間歇加煤、間歇清渣時(shí)，大量冷風(fēng)進(jìn)入爐內(nèi)，爐膛溫度急劇下降，影響燃燒與供熱，造成供熱不穩(wěn)定。運(yùn)行過程中，大量排放二氧化硫、二氧化碳等廢氣及煙塵，熱效率一般不超過70%。

1.2 稻殼顆粒熱風(fēng)爐使用性能及特點(diǎn)

稻谷產(chǎn)區(qū)的稻谷烘干機(jī)系統(tǒng)，可通過配置稻殼制粒設(shè)備，用稻殼顆粒取代燃煤，將原有熱風(fēng)爐的爐排改為適合于生物質(zhì)顆粒燃燒的爐排，同時(shí)在煙氣進(jìn)入煙囪之前增加布袋除塵器，即可解決SO2超標(biāo)排放問題和煙塵超標(biāo)的問題；對于開放式排放皮屑的烘干系統(tǒng)通過增加集塵罩的方式實(shí)現(xiàn)皮屑有序排放，減少對環(huán)境的污染。為了更好控制烘干后糧食水分，增設(shè)烘干自控系統(tǒng)。稻殼是稻谷加工企業(yè)的副產(chǎn)品，成本低于300元/t，制粒加工成本低于300元/t，總成本穩(wěn)定在600元/t以下，由于稻殼低位發(fā)熱值在14.63～15.46 MJ/kg，比煤的低位發(fā)熱值低，用稻殼顆粒烘干成本和煤比基本相近或略高，優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了稻谷加工副產(chǎn)物的再利用，變廢為寶，解決SO2超標(biāo)排放問題和煙塵超標(biāo)的問題。

1.3 電熱儲(chǔ)能型糧食干燥熱風(fēng)爐使用性能及特點(diǎn)

電熱儲(chǔ)能式糧食干燥熱風(fēng)爐將夜間閑置的、廉價(jià)的低谷電或棄用電（風(fēng)電地區(qū)）轉(zhuǎn)換成熱能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能爐內(nèi)，經(jīng)溫度調(diào)節(jié)裝置將儲(chǔ)能爐內(nèi)300～500℃的熱空氣轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的、適合糧食烘干需要的熱風(fēng)輸出，熱效率≥95%，電熱儲(chǔ)能爐工作過程中廢渣、廢氣零排放，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，節(jié)約糧食干燥生產(chǎn)過程工人工資支出比例50%以上。電熱儲(chǔ)能爐利用電網(wǎng)低谷電儲(chǔ)熱，移峰填谷平衡電網(wǎng)的作用顯著，提高電網(wǎng)利用率，并解決了棄用電（風(fēng)電）上網(wǎng)消納的難題。同時(shí)，電熱儲(chǔ)能爐不需要熱能燃料與廢渣的儲(chǔ)存場地，減少了土地占用。

1.4 燃料油熱風(fēng)爐使用性能及特點(diǎn)

燃料油熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)了烘干熱源系統(tǒng)的穩(wěn)定供熱，熱風(fēng)溫度調(diào)控快，溫度波動(dòng)小，滿足烘干塔各段熱風(fēng)溫度穩(wěn)定運(yùn)行需求，有利于保證糧食干燥品質(zhì)；研制與熱源匹配燃燒器，不但使乳化燃料油充分霧化燃燒，有效提高爐體熱效率，而且保證廢氣排放物指標(biāo)符合國家環(huán)保要求。

2 傳統(tǒng)燃煤熱源和新型能源投資及運(yùn)行成本對比分析

通過近年來對幾臺(tái)處理量為300 t/d、降水幅度為10%的糧食干燥機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行期間的考核測試，幾種清潔能源改造后的糧食干燥系統(tǒng)投資和運(yùn)行成本與常規(guī)燃煤熱風(fēng)爐的糧食干燥系統(tǒng)投資和運(yùn)行成本對比分析如表1：

表1 糧食干燥，燃煤熱風(fēng)爐與清潔能源熱風(fēng)爐投資及運(yùn)行成本對比分析

3 結(jié)論

通過對上述數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）稻殼顆粒熱風(fēng)爐：一次性投資成本較低；目前只適合稻谷產(chǎn)區(qū)烘干機(jī)配套；運(yùn)行成本低；在現(xiàn)行國家政策支持生物質(zhì)燃料利用、對廢氣氮氧化物排放指標(biāo)不強(qiáng)制要求的情況下，可認(rèn)為滿足環(huán)保要求。

（2）電熱儲(chǔ)能式熱風(fēng)爐：一次性投資成本高；目前只適合電力充足或棄用電較多地區(qū)；在無政策性用電的情況下運(yùn)行成本稍高；無污染物排放。

（3）乳化燃料油熱風(fēng)爐：一次性投資成本較低；對已有糧食干燥機(jī)系統(tǒng)的燃煤熱風(fēng)爐前部進(jìn)行局部改造，根據(jù)原有熱風(fēng)爐的供熱能力匹配燃燒器即可完成供熱系統(tǒng)升級改造。與此同時(shí)，乳化燃料油的熱值達(dá)31.35～45.98 MJ/kg，閃點(diǎn)大于60℃，燃油指標(biāo)及各項(xiàng)參數(shù)符合環(huán)保、安全等相關(guān)要求，燃燒物排放符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，可以替代燃煤作為烘干熱源。

4 建議

上述對各種替代燃煤的熱源分析與比較僅供糧食干燥企業(yè)參考，在進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，企業(yè)要結(jié)合單位所處的地域，充分考慮地域的資源優(yōu)勢，結(jié)合國家的環(huán)保政策及對糧食干燥系統(tǒng)技術(shù)改造的相關(guān)補(bǔ)貼政策，選擇適合企業(yè)的糧食干燥系統(tǒng)熱源，使改造后污染物排放達(dá)標(biāo)，同時(shí)盡可能減少糧食干燥成本。