劉國(guó)輝

（遼寧省糧食科學(xué)研究所，國(guó)家糧食-玉米干燥工程中心，沈陽(yáng) 110032）

我國(guó)作為糧食生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，保障國(guó)家糧食安全意義重大，而糧食干燥是保障糧食安全的重要環(huán)節(jié)之一，也是糧食儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域的主要耗能環(huán)節(jié)，每年全國(guó)采用機(jī)械化干燥糧食約3 700萬(wàn)t，干燥降水700余萬(wàn)t，消耗能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)到170萬(wàn)t。目前我國(guó)糧食干燥系統(tǒng)的熱源供給大部分仍以燃燒原煤為主要熱源，且沒(méi)有配備完善的除塵和脫硫脫硝等設(shè)施，煤炭在燃燒過(guò)程中排放出大量NOx、SO2和灰塵固體廢棄物，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，燃煤作為熱源正逐漸被禁止使用，約占90%以上傳統(tǒng)的以燃煤為熱源的糧食干燥供熱工藝面臨巨大沖擊，已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)需要，急需尋求環(huán)保、安全、運(yùn)行和改造成本低的新型清潔熱源，以及與其匹配的供熱工藝技術(shù)和設(shè)備，以取代現(xiàn)有燃煤熱風(fēng)爐，來(lái)解決糧食干燥行業(yè)能耗高、熱效率低、污染物排放嚴(yán)重超標(biāo)等技術(shù)難題，滿足新形勢(shì)下糧食干燥領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)需求。

為滿足新形勢(shì)下糧食干燥領(lǐng)域的技術(shù)需求，推動(dòng)糧食干燥技術(shù)領(lǐng)域環(huán)保升級(jí)，項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)多年研究，研制了環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)的清潔新型環(huán)保燃料及配套的糧食干燥工藝技術(shù)替代燃煤熱風(fēng)爐，并在遼寧一些糧庫(kù)進(jìn)行了糧食干燥負(fù)載試驗(yàn)測(cè)試和生產(chǎn)運(yùn)行考核驗(yàn)證及推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 新型環(huán)保燃料

在石油基主燃料中組配多種助燃劑、表面活性劑和絡(luò)合劑等添加劑，經(jīng)過(guò)科學(xué)組配形成系列新型環(huán)保燃料，主要物理特性：熱值29.3～40.1 MJ、運(yùn)動(dòng)粘度 6.27 mm2/s、密度 0.988 g/cm3、閃點(diǎn)大于 60℃（不屬于危險(xiǎn)品），燃料指標(biāo)及各項(xiàng)參數(shù)符合環(huán)保、安全等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，燃燒物排放符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，完全可以替代燃煤作為糧食干燥熱源。

1.1.2 與燃料油匹配的燃燒機(jī)組

燃燒機(jī)組主要由燃燒控制機(jī)組、燃燒爐膛、氣泵、儲(chǔ)油罐、油泵與管線器件、電氣控制系統(tǒng)等組成，是專門(mén)為新型環(huán)保燃料設(shè)計(jì)制造的專用自動(dòng)化機(jī)電一體設(shè)備，做到了噴油量、噴氣量、氣壓、進(jìn)風(fēng)量相互之間的協(xié)調(diào)匹配，使燃料與空氣混合充分，燃燒效率高，不結(jié)渣，最大限度地限制燃燒區(qū)域NOx的生成。

1.1.3 與燃料油匹配的原鏈條爐排鍋爐改造

由現(xiàn)有鏈條爐排鍋爐改建為熱源匹配的燃油爐膛結(jié)構(gòu)，從燃燒比形成燃燒的特性和原爐堂結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面進(jìn)行，通過(guò)改造供料系統(tǒng)、二次進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)置回程凝渣管等方法，煙氣從箱體入口處進(jìn)入機(jī)身，從爐膛送風(fēng)口頂部輸出，從而達(dá)到爐體與燃燒機(jī)組的有機(jī)配合，從而實(shí)現(xiàn)干燥熱源系統(tǒng)的穩(wěn)定供熱，提高燃燒效率，減少污染物排放，保證廢氣排放物指標(biāo)符合國(guó)家環(huán)保要求。

1.2 糧食干燥機(jī)系統(tǒng)工藝流程

新型環(huán)保燃料供熱的糧食干燥工藝與傳統(tǒng)的燃煤干燥工藝的主要區(qū)別是干燥熱源的替代，圖1為糧食干燥機(jī)系統(tǒng)工藝流程。

圖1 糧食干燥機(jī)系統(tǒng)工藝流程

2 結(jié)果與分析

2.1 生產(chǎn)運(yùn)行中的技術(shù)參數(shù)測(cè)試

2.1.1 干燥機(jī)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容

按照測(cè)試方案測(cè)定了干燥機(jī)系統(tǒng)工藝參數(shù)、處理量、環(huán)保燃料油熱值、環(huán)保燃料油消耗量、單位耗熱量、干燥前后玉米水分與水分不均勻度、熱風(fēng)機(jī)風(fēng)壓及風(fēng)量、干燥介質(zhì)溫度、環(huán)境的溫度與濕度、熱風(fēng)爐煙塵等技術(shù)參數(shù)。

2.1.2 環(huán)境、工況與基本參數(shù)

表1為環(huán)境、工況與基本參數(shù)表。

表1 環(huán)境、工況與基本參數(shù)

2.1.3 測(cè)試結(jié)果

表2為干燥機(jī)系統(tǒng)技術(shù)性能測(cè)試結(jié)果匯總表。

表2 干燥機(jī)系統(tǒng)技術(shù)性能測(cè)試結(jié)果匯總

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性

在某糧庫(kù)，新改建環(huán)保燃料油熱風(fēng)爐糧食干燥機(jī)系統(tǒng)一次連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行20多天，烘糧1萬(wàn)余噸，未發(fā)生故障停機(jī)及安全性、穩(wěn)定性方面問(wèn)題。說(shuō)明本工藝技術(shù)安全、穩(wěn)定，可應(yīng)用于糧食干燥生產(chǎn)中。

2.2.2 烘后糧食品質(zhì)

經(jīng)對(duì)干燥全程跟蹤所取樣品逐樣檢測(cè)，烘后糧食的品質(zhì)見(jiàn)表3烘后糧食品質(zhì)測(cè)定表，符合標(biāo)準(zhǔn)《GB 1353-2018玉米》要求。說(shuō)明本工藝技術(shù)成熟、可靠。

表3 烘后糧食品質(zhì)測(cè)定

2.2.3 干燥系統(tǒng)熱效率

干燥系統(tǒng)熱效率達(dá)到86.4%，明顯高于傳統(tǒng)的燃煤熱風(fēng)爐。說(shuō)明本技術(shù)熱效率高，節(jié)能效果好。

2.2.4 環(huán)保情況

經(jīng)有資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。檢測(cè)數(shù)據(jù)表明熱風(fēng)爐廢氣排放濃度符合《GB 13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定。

表4 鍋爐大氣污染物排放濃度檢測(cè)表

2.2.5 干燥成本

（1）新型環(huán)保燃料干燥成本比燃煤熱風(fēng)爐高50%以內(nèi)。

（2）新型環(huán)保燃料干燥成本與其他能源相比則有較大優(yōu)勢(shì)，見(jiàn)表5。

表5 新型環(huán)保燃料與其它能源技術(shù)性能對(duì)比表

3 結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，燃煤作為熱源正逐漸被禁止使用，開(kāi)發(fā)利用清潔能源是大勢(shì)所趨。大量干燥玉米時(shí)，生物質(zhì)燃料、醇基混合燃料、電熱儲(chǔ)能、燃?xì)?、燃料油等多種熱源中以新型環(huán)保燃料綜合可行性最高。

經(jīng)過(guò)6家糧庫(kù)兩年的生產(chǎn)運(yùn)行證明，新型環(huán)保燃料熱值高，燃燒后排出的硫化物、氮氧化合物含量較低，符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。用環(huán)保、運(yùn)行安全的新型環(huán)保燃料供熱的糧食干燥系統(tǒng)熱效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、爐溫及干燥介質(zhì)溫度波動(dòng)小，工藝技術(shù)成熟，可大量推廣應(yīng)用取代現(xiàn)有燃煤熱風(fēng)供熱工藝及設(shè)備，項(xiàng)目將有力地推動(dòng)糧食干燥行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)高質(zhì)量發(fā)展。

東北地區(qū)共有大小糧食干燥機(jī)數(shù)千臺(tái)，每年干燥糧食約4 000萬(wàn)t，消耗煤炭折合標(biāo)準(zhǔn)煤約170萬(wàn)t，放出 2.9 萬(wàn) t SO2、420 萬(wàn) t CO2、178 億標(biāo) m3干煙氣，如有50%的糧食干燥系統(tǒng)，使用該清潔新型環(huán)保燃料替代燃煤，每年可減少排放1.45萬(wàn)t SO2、210萬(wàn)t CO2、89億標(biāo)m3干煙氣，項(xiàng)目推廣后對(duì)推動(dòng)糧食干燥行業(yè)科技進(jìn)步、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，項(xiàng)目社會(huì)效益巨大。