鄭 濤，林 雪，朱建錫，費(fèi) 焱，王 潔

（浙江省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，浙江 金華 321000）

近些年來，得益于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國糧食烘干機(jī)市場的發(fā)展較快。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012-2016年間，我國糧食烘干機(jī)保有量由3.6萬臺(tái)增加至8.5萬臺(tái)，機(jī)械烘干糧食占總產(chǎn)量的20.33%。

目前糧食烘干的一般做法是通過熱風(fēng)爐（燃煤、燃油、燃生物質(zhì)等）加熱空氣，輸出穩(wěn)定溫度的熱風(fēng)進(jìn)入烘干機(jī)，對(duì)糧食進(jìn)行烘干。以我國現(xiàn)在的能源狀況來看，普遍以燃煤熱風(fēng)爐為主，并逐年降低，以燃油或生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐替代，運(yùn)用最廣的是列管式和無管式熱風(fēng)爐［1］。絕大多數(shù)用戶在熱風(fēng)爐排煙口沒有配備脫硫、脫氮和除塵設(shè)備，煤燃燒產(chǎn)生的粉塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物直接排入大氣［2］，造成環(huán)境污染。新環(huán)保法實(shí)施后，很多地區(qū)將燃煤熱風(fēng)爐改成燃生物質(zhì)熱風(fēng)爐，但只是簡單的將煤替換成生物質(zhì)顆粒燃料，因缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，普遍存在著生物質(zhì)燃燒不充分、熱效率低、自動(dòng)化程度低等問題。在堅(jiān)定不移地貫徹落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展背景下，要加快淘汰老舊農(nóng)業(yè)裝備，推廣農(nóng)用節(jié)能設(shè)備，提升農(nóng)村能源利用的清潔水平。

1 生物質(zhì)熱風(fēng)爐節(jié)能優(yōu)化影響因子

1.1 高溫?zé)煔?/h3>

熱風(fēng)爐排出的煙氣溫度越高，帶走的熱量越多，是熱風(fēng)爐熱量損失的主要原因。如何對(duì)煙氣的余熱進(jìn)行回收利用，是熱風(fēng)爐節(jié)能設(shè)計(jì)的有效方法之一［3］。

1.2 熱效率

不同結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐熱效率相差較大，熱效率高的可達(dá)75%～80%，低的不足40%，平均熱效率55%［4］。通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以較大幅度的提高熱效率范圍。

1.3 生物質(zhì)燃燒效率

生物質(zhì)是一種由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素構(gòu)成的復(fù)雜高聚物，不同細(xì)度、不同原料、不同成型密度的生物質(zhì)顆粒具有不同的燃燒特性，并且也決定了生物質(zhì)顆粒的熱值及燃燒效率的高低。

1.4 爐體散熱

廠家出于成本考慮，一般用角鋼焊接熱風(fēng)爐的骨架，巖棉等保溫材料作為填充保溫，外觀用鋼板封殼。這樣的保溫方式爐體散熱損失還是高達(dá)15%～20%［5］。

2 熱風(fēng)爐工作原理及結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)有熱風(fēng)爐存在的問題，結(jié)合熱風(fēng)爐節(jié)能優(yōu)化影響因子，本文提出一種節(jié)能環(huán)保的新型生物質(zhì)熱風(fēng)爐。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，機(jī)體內(nèi)腔設(shè)置有依次連通的爐膛、熱交換管組、旋風(fēng)除塵桶以及布袋除塵組等。

圖1 整體結(jié)構(gòu)圖

爐膛的進(jìn)料口通過自動(dòng)供料裝置與料斗（生物質(zhì)顆粒料）相連，機(jī)體的兩側(cè)分別設(shè)有出風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口，熱交換管組、旋風(fēng)除塵桶、布袋除塵組的下方分別對(duì)應(yīng)設(shè)有第一集塵盒、第二集塵盒、第三集塵盒。此熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)在于除塵充分、節(jié)能環(huán)保。

2.1 爐膛

爐膛的由厚鋼板卷圓后焊接而成，外壁上設(shè)有多片導(dǎo)熱片，多片導(dǎo)熱片自下而上間隔排列。爐膛燃燒室底部呈圓錐狀傾斜向下，底部最低處設(shè)有爐柵，爐膛還設(shè)有燃燒室和機(jī)體外部的供氧通道，可根據(jù)輸出熱風(fēng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)生物質(zhì)顆粒的燃燒效率。

2.2 熱交換管組

熱交換管組包括多個(gè)豎直設(shè)置的換熱管組，換熱管組根據(jù)空氣行進(jìn)方向分為下行換熱管組和上行換熱管組。下行換熱管組上端的進(jìn)煙口與上述爐膛的出煙口連通，下行換熱管組和上行換熱管組的下端通過第一集塵盒連通，上行換熱管組上端的出煙口與旋風(fēng)除塵桶上部的進(jìn)煙口連通。

2.3 旋風(fēng)除塵桶

旋風(fēng)除塵桶呈錐形且上大下小，該除塵桶通過煙管與布袋除塵組上端的進(jìn)煙口連通。煙管內(nèi)設(shè)有第二風(fēng)機(jī)，煙管的一端向下豎直設(shè)置在旋風(fēng)除塵桶內(nèi)，且該端端部的進(jìn)煙口低于旋風(fēng)除塵桶的進(jìn)煙口。

2.4 布袋除塵組

布袋除塵組包括多個(gè)豎直設(shè)置的除塵耐高溫布袋，布袋上下貫通，熱空氣通過布袋間隙吹出，粉塵則被阻擋在布袋內(nèi)，繼而落入第三集塵盒。

2.5 進(jìn)出風(fēng)口

機(jī)體的左側(cè)面上設(shè)有出風(fēng)口，且該出風(fēng)口處設(shè)有第一風(fēng)機(jī)。機(jī)體有側(cè)面及位于旋風(fēng)除塵桶和布袋除塵組處前后面上均設(shè)有百葉窗，百葉窗的開口即為進(jìn)風(fēng)口。

此熱風(fēng)爐工作過程為：料斗內(nèi)的生物質(zhì)顆粒經(jīng)自動(dòng)送料裝置送入爐膛的燃燒室燃燒，燃燒所產(chǎn)生熱煙氣依次從燃燒室的排煙口進(jìn)入熱交換管組的下行換熱管組、第一集塵盒、上行換熱管組。在此過程中，部分質(zhì)量較重的灰塵會(huì)落入第一集塵盒內(nèi)。然后熱煙氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵桶，由于煙管的端口低于旋風(fēng)除塵桶的進(jìn)煙口，所以在第二風(fēng)機(jī)的作用下，煙氣會(huì)快速吸入旋風(fēng)除塵桶旋轉(zhuǎn)下降后再吸入通煙管。在此過程中，部分灰塵會(huì)直接落入第二集塵盒內(nèi)，也有部分質(zhì)量較輕的灰塵會(huì)粘附在旋風(fēng)除塵桶內(nèi)壁上，慢慢滑落到第二集塵盒中。然后煙氣從煙管進(jìn)入布袋除塵組，通過耐高溫除塵布袋過濾細(xì)小灰塵后再從布袋孔隙中滲入到機(jī)體的內(nèi)腔中，在第一風(fēng)機(jī)的吸力作用下，與從百葉窗進(jìn)入的常溫空氣混合，從右至左依次經(jīng)旋風(fēng)除塵桶、熱交換管組以及爐膛上的導(dǎo)熱片加熱后從出風(fēng)口排出，進(jìn)入糧食烘干機(jī)內(nèi)。

3 結(jié)語

燃用生物質(zhì)糧食烘干熱風(fēng)爐通過余熱回收利用技術(shù)，輔以煙氣凈化、空氣流場分析以及燃燒分析等技術(shù)，提高熱風(fēng)爐的熱效率，提高生物質(zhì)顆粒的燃燒效率，節(jié)省燃料消耗，達(dá)到糧食烘干熱風(fēng)爐節(jié)能降耗的目的。