林 琳，劉盛華，高樹成，王 赫，任麗輝

(遼寧省糧食科學研究所，沈陽 110032)

稻谷是我國的主要糧種，也是遼寧省的主要糧食作物和儲備糧種。據(jù)統(tǒng)計，2015年以來遼寧省糧食總產(chǎn)量一直穩(wěn)定在為2 100萬t以上,其中稻谷產(chǎn)量在2017年已達到422萬t。由于冬季氣溫低、濕度大，致使稻谷收獲時水分高達20%～22%，必須對其烘干降水才能保證儲存安全[1-2]。目前，稻谷烘干機均采用露天開放式作業(yè)，稻谷烘干時通過塔體排出的雜質(zhì)和粉塵直接排放到空中，嚴重影響周邊環(huán)境，急需進行環(huán)保改造以減少污染排放。經(jīng)過探索研究，找出了適合的工藝技術改造方案，并將研究成果進行應用，為稻谷烘干過程中解決雜質(zhì)和灰塵污染問題提供經(jīng)驗。

1 稻谷烘干機烘干作業(yè)現(xiàn)狀

目前，常規(guī)的稻谷烘干機均采用露天開放式作業(yè)，普遍以高溫熱空氣為介質(zhì)強制降水，使稻谷水分降至安全水分。稻谷在烘干過程中，新鮮熱風經(jīng)過順流、逆流等熱量傳遞過程[3]，熱風加熱稻谷，并將稻谷中的水分蒸發(fā)隨熱風帶出，大量低溫濕熱空氣從烘干機塔體排出。這些低溫濕熱空氣中含有植物性雜質(zhì)（稻梗、稻殼）、粉塵、水分等，它們通過烘干機塔體直接排放到烘干現(xiàn)場的空中，短時間內(nèi)就會在地面沉積厚厚的一層，嚴重影響烘干作業(yè)環(huán)境，稻梗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，損害工作人員身體健康，而其中細小顆粒物質(zhì)會隨風飄散很遠，造成局部大氣污染，嚴重影響周邊居民正常生活，致使居民上訪不斷，引發(fā)社會矛盾。

2 設計思路

按照源頭治理、減少污染、廢物利用的理念，采用全封閉結構對稻谷烘干機進行技術升級改造，對烘干機烘干時排出的植物性雜質(zhì)和粉塵進行有組織地回收，既能解決植物性雜質(zhì)和粉塵排放超標等環(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，同時減少了熱量散失，提高烘干熱效率。技術方案升級改造中，根據(jù)植物性雜質(zhì)和粉塵的物理特性，結合稻谷烘干機系統(tǒng)的特點,找出了最佳設計方案。

3 設計原理

根據(jù)植物性雜質(zhì)和粉塵的物理特性，結合稻谷烘干機系統(tǒng)的特點,以濕熱平衡理論和空氣動力學原理為基礎，研究雜質(zhì)和廢氣的飛行路徑和動力配比，依靠不同雜質(zhì)的重力和懸浮速度差異的原理，采用全封閉結構、負壓粉塵雜質(zhì)集中回收工藝，改變露天開放式的烘干作業(yè)方式，實現(xiàn)植物性雜質(zhì)和粉塵的有序排放。

4 設計內(nèi)容

4.1 加裝濕熱空氣和雜質(zhì)粉塵分離裝置

根據(jù)烘干機內(nèi)雜質(zhì)粉塵飛行路徑和空氣動力學原理及濕熱平衡理論，結合稻谷烘干機系統(tǒng)的特點,在原有稻谷烘干機兩側(cè)加裝全封閉的濕熱空氣和雜質(zhì)粉塵分離裝置，該裝置根據(jù)塔體內(nèi)風壓平衡及負壓烘干效果影響分析，結合濕熱空氣與雜質(zhì)粉塵的特點，內(nèi)層設置濕熱空氣和雜質(zhì)粉塵分離窗，雜質(zhì)粉塵分離窗采用特殊結構設計的百葉窗式結構，百葉窗中的葉片末端為折彎結構，其葉片折彎最末端高于下一個葉片的最頂端，葉片之間留有設計好的間隙。通過外層雜質(zhì)粉塵分離罩上的軸流風機的工作，濕熱空氣穿過百葉窗經(jīng)軸流風機排入外部環(huán)境，同時植物性雜質(zhì)和粉塵截留在分離窗內(nèi)。此設計保證了稻谷的烘干效果，植物性雜質(zhì)和粉塵被截留在分離裝置內(nèi)側(cè)，而純凈的濕熱氣體穿過分離裝置排入外部環(huán)境，同時還可減少烘干塔內(nèi)熱量輻射流失的速度。

4.2 加裝雜質(zhì)粉塵收集裝置

在濕熱空氣和雜質(zhì)粉塵分離裝置底部加裝雜質(zhì)粉塵收集裝置，收集裝置由螺旋輸送機和雜質(zhì)粉塵收集箱組成，被截留在分離裝置中的雜質(zhì)和粉塵在重力作用下，沉降至烘干機分離裝置底部的螺旋輸送機內(nèi)，被收集到全封閉的雜質(zhì)粉塵收集箱內(nèi)，從而實現(xiàn)雜質(zhì)和粉塵的全部回收?；厥蘸蟮闹参镄噪s質(zhì)可作為生物質(zhì)固體清潔能源原料，進一步加工生產(chǎn)為顆粒燃料，可用于烘干熱風爐熱源等工業(yè)供熱及城鎮(zhèn)供暖等領域。

5 應用效果

該項成果在遼寧省某糧庫日處理量300 t/d、以生物質(zhì)燃料（稻殼顆粒）為燃燒物質(zhì)的順逆流稻谷烘干機系統(tǒng)中得到應用，其技術改造后的總體示意圖如圖1所示。

圖1 稻谷烘干機雜質(zhì)和粉塵回收工藝示意圖

對技術工藝改造后的烘干機系統(tǒng)進行了生產(chǎn)性測試，測試當日平均環(huán)境溫度-10℃，稻谷烘干作業(yè)熱風溫度45℃，烘干當日回收植物性雜質(zhì)和粉塵約270 kg，植物性雜質(zhì)和粉塵平均回收率90%。實施技術改造后可改變烘干系統(tǒng)露天粗放式作業(yè)方式，減少了烘干塔內(nèi)熱量輻射流失的速度，日平均節(jié)約生物質(zhì)燃料約12 kg,相當于節(jié)約6萬千卡/kg的發(fā)熱量，烘干熱效率提高3%。

6 效益分析

6.1 直接經(jīng)濟效益

稻谷烘干產(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，按照一個烘干期稻谷烘干量3萬t計算，產(chǎn)生植物性雜質(zhì)約為30 t。實施技術改造后，預計回收植物性雜質(zhì)為27 t，其發(fā)熱量為3900～4 800千卡/kg，與煤的發(fā)熱量相當。如燃煤價格按900元/t計算，回收的植物性雜質(zhì)加工所產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益為24 300元。

6.2 間接經(jīng)濟效益

按照一個烘干期稻谷烘干量3萬t計算，烘干塔內(nèi)溫度約為45℃，環(huán)境溫度-10℃，通過計算可知稻谷烘干1 d損失的輻射熱量約為200萬千卡，折合煤的重量約為400 kg。實施技術改造后可減少烘干塔內(nèi)熱量輻射流失的速度，減低能源消耗。通過粗略估算節(jié)省能源12 kg煤，按一個烘干期計算一套烘干系統(tǒng)可節(jié)約燃煤1.2 t。如燃煤價格按900元/t計算，可產(chǎn)生間接經(jīng)濟效益為1 080元。

6.3 社會效益

項目有效地減少環(huán)境污染，促進烘干作業(yè)安全文明生產(chǎn)，保護作業(yè)人員衛(wèi)生健康，保護周邊居民居住環(huán)境，維護社會穩(wěn)定和諧，具有較大的社會效益。

6.4 環(huán)境效益

植物性雜質(zhì)回收后生產(chǎn)的清潔能源，具有綠色、低碳、清潔、可再生等特點，燃料純度高，不含硫磷和其它不產(chǎn)生熱量的雜物，燃燒時不產(chǎn)生二氧化硫和五氧化二磷，因而不會導致酸雨產(chǎn)生，不污染大氣，具備顯著的環(huán)境效益。

7 結語

烘干系統(tǒng)作業(yè)產(chǎn)生的植物性雜質(zhì)與粉塵以及廢氣熱量回收等問題是企業(yè)急需解決的突出問題[4-5]，該技術可廣泛應用于各種類型的糧食烘干設備[6-7]，糧食烘干機將由露天開放式作業(yè)逐步向封閉式作業(yè)發(fā)展，糧食烘干機植物性雜質(zhì)與粉塵排放技術將向有組織回收方向發(fā)展。該技術應用，可有效減少環(huán)境污染，提高能源利用率，促進糧食烘干作業(yè)安全文明生產(chǎn)，保護周邊居民居住環(huán)境，維護社會和諧穩(wěn)定。