◎ 王德華，劉國輝，林子木，高香蘭，王 赫，邢思敏

（遼寧省糧食科學(xué)研究所，遼寧 沈陽 110032）

東北地區(qū)是我國玉米主產(chǎn)區(qū)，秋季氣溫偏低，收獲后玉米水分較高，必須經(jīng)過干燥處理后才能安全儲(chǔ)藏[1]，我國每年機(jī)械化干燥的糧食約3700萬t，主要以煤炭為熱源，消耗煤炭約170萬t[2]，約放出2.9萬t SO2、410萬t CO2、1700萬m3煙塵。目前，以燃煤熱風(fēng)爐供熱的糧食干燥系統(tǒng)主要存在熱效率低，余熱回收利用少，排出的廢氣溫度高[3]，存在污染物排放嚴(yán)重超標(biāo)、作業(yè)環(huán)境差等問題。隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)以及人們對(duì)糧食品質(zhì)要求的日益提高，以燃煤熱風(fēng)爐供熱的糧食干燥工藝已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)需要，亟須進(jìn)行環(huán)保升級(jí)換代。為此，我們選擇一種熱值約為31.4～46 MJ，閃點(diǎn)大于60 ℃，其燃料指標(biāo)及各項(xiàng)參數(shù)符合環(huán)保、安全等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的乳化燃料油作為糧食干燥供熱燃料，在遼寧一家糧庫的糧食干燥機(jī)系統(tǒng)升級(jí)改造中進(jìn)行應(yīng)用，經(jīng)過生產(chǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證表明，乳化燃料油替代燃煤作為供熱材料完全可行，可為今后糧食干燥機(jī)熱源改造提供參考。

1 糧食干燥系統(tǒng)改造情況

該庫的糧食干燥機(jī)系統(tǒng)日處理量500 t，一次降水幅度10%，配置的燃煤熱風(fēng)爐供熱量為2.5×107 kJ/h，烘干塔為順逆流烘干塔，塔內(nèi)設(shè)有7個(gè)干燥段，熱風(fēng)機(jī)3臺(tái)，Y4-73№11D 55 kW2臺(tái)，Y4-73№10D 45 kW1臺(tái)，其中1臺(tái)55 kW熱風(fēng)機(jī)為第1、2、3干燥段供熱風(fēng)，另1臺(tái)55 kW熱風(fēng)機(jī)為第4、5干燥段供熱風(fēng)，45 kW熱風(fēng)機(jī)為第6、7干燥段供熱風(fēng)，冷風(fēng)機(jī)為4-72№10C 37 kW1臺(tái)，鍋爐引風(fēng)機(jī)為Y5-47№11C 55 kW1臺(tái)。改造過程中，將熱風(fēng)爐爐膛進(jìn)行改造，安裝了燃油的燃燒機(jī)組，以乳化燃料油作為熱源，更換3組換熱器。為提高熱風(fēng)爐熱效率，改造時(shí)對(duì)干燥機(jī)全部冷卻廢氣和最后一個(gè)干燥段的干燥廢氣進(jìn)行余熱回收，廢氣回收后通過匯集到截面直徑為3 m的圓形保溫管道內(nèi)，無動(dòng)力引至換熱器進(jìn)口。具體工藝流程見圖1。

圖1 糧食干燥機(jī)系統(tǒng)工藝流程圖

2 生產(chǎn)試驗(yàn)

2.1 測(cè)試數(shù)據(jù)

2023年2月下旬，在該糧食干燥機(jī)系統(tǒng)生產(chǎn)期間，我們進(jìn)行了糧食干燥機(jī)系統(tǒng)技術(shù)性能測(cè)試，測(cè)試條件為環(huán)境溫度7.3 ℃，相對(duì)濕度35.0%，大氣壓力1.013×105 Pa；測(cè)試結(jié)果是進(jìn)機(jī)玉米含水率為22.8%，進(jìn)機(jī)糧溫-2.0 ℃，出機(jī)糧水分為14.2%，出機(jī)糧溫為11.3 ℃，乳化燃料油的低位發(fā)熱值為37.731 MJ/kg，糧食干燥機(jī)系統(tǒng)處理量為27.9 t/h，糧食降水幅度8.6%，熱風(fēng)爐熱效率80.4%，單位熱耗為6159.1 kJ/kgH2O，具體見表1。經(jīng)測(cè)算濕糧干燥平均直接成本為69.54元/t。其中：燃料按3.7元/kg計(jì)價(jià)，成本為61.06元/t，占87.80%；電以1.00元/kW·h計(jì)價(jià)，成本為5.97元/t，占8.59%；操作工工資以120元/人計(jì)算，成本為2.51元/t，占3.61%；干糧干燥平均直接成本為77.30元/t。其中：燃料按3.7元/公斤計(jì)價(jià)，成本為67.87元/t，占87.79%；電以1.00元/kW·h計(jì)價(jià)，成本為6.64元/t，占8.60%；操作工工資以120元/人計(jì)算，成本為2.79元/t，占3.61%，具體見表2干燥作業(yè)直接費(fèi)用計(jì)算表，計(jì)算過程略[4]。

表1 干燥機(jī)系統(tǒng)技術(shù)性能測(cè)試匯總表

表2 干燥作業(yè)直接費(fèi)用計(jì)算表

2.2 余熱回收使用情況

烘干系統(tǒng)性能測(cè)試期間我們對(duì)換熱器進(jìn)口設(shè)置9個(gè)測(cè)溫點(diǎn) ，每間隔1 h測(cè)定一次換熱器進(jìn)口風(fēng)溫和環(huán)境溫度，換熱器進(jìn)口測(cè)溫點(diǎn)位置見圖2，換熱器進(jìn)口測(cè)溫記錄見表3。通過計(jì)算，表明糧庫所在地的平均環(huán)境溫度約為7.3 ℃，換熱器進(jìn)口平均溫度約為18.9 ℃，高于環(huán)境溫度11.6 ℃，相當(dāng)于提高熱風(fēng)爐熱效率7.2%｛[1× （63287.5×0.8+36193.7×0.9+25212.8×1.0）×11.6]/[37731×（3490/7.58）]≈0.072｝[5]。

表3 換熱器進(jìn)口測(cè)溫記錄表

圖2 換熱器進(jìn)口測(cè)溫點(diǎn)位置圖

3 結(jié)語

經(jīng)技術(shù)改造后的糧食干燥系統(tǒng)生產(chǎn)試驗(yàn)期間運(yùn)行穩(wěn)定，熱風(fēng)溫度波動(dòng)小，溫度調(diào)整比燃煤熱風(fēng)爐快，有效保證了糧食干燥作業(yè)的順利進(jìn)行。本研究通過增加余熱回收裝置，提高了換熱器進(jìn)口的風(fēng)溫，有效提高了換熱效率，能夠降低干燥成本。干燥機(jī)技術(shù)性能測(cè)試結(jié)果表明，乳化燃料油替代燃煤作為熱源完全可行。隨著國家環(huán)保政策的升級(jí)和鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，以燃煤熱風(fēng)爐供熱的糧食干燥工藝已不能滿足環(huán)保要求，而利用乳化燃料油替代燃煤作為熱源取代現(xiàn)有燃煤熱風(fēng)爐供熱工藝，能夠改變長期以來糧食干燥領(lǐng)域能耗高、熱效率低、污染嚴(yán)重、作業(yè)環(huán)境差等問題。與此同時(shí)，乳化燃料油熱風(fēng)爐爐溫調(diào)節(jié)快、熱風(fēng)波動(dòng)小，可以更好地實(shí)現(xiàn)糧食干燥系統(tǒng)自動(dòng)控制，對(duì)于推動(dòng)糧食干燥領(lǐng)域技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有重要意義。