间接式秸秆热风炉的研制与应用

陈荣荣 顾靖峰

为解决农作物秸秆露天焚烧问题，减少雾霾天气的发生,无锡市惠山区农机推广中心和无锡市久川机械设备有限公司合作进行了间接式秸秆热风炉的研制与开发应用。目前，该产品已获国家知识产权局授权的实用新型专利证书，并获得省农机局颁发的农业机械推广鉴定证书，现己开始批量生产，进入产业化应用阶段。

1 工作原理

该间接式秸秆热风炉是将秸秆颗粒、稻壳、秸秆块放入炉膛点火燃烧，设定好控制箱需要输出的热风温度，启动控制箱上的按钮，使烟道引风机、热风引风机开始工作，炉膛内产生的热烟气通过主烟道引入换热室，换热室内的超导热管吸收热烟气里面的热量，传递到热交换室的超导热管上部；烟道引风机将冷烟气通过排烟管运送到室外；打开出灰口盖可以将热交换室的烟灰通过斜向底板排出；热风引风机通过进风孔将清洁空气引入到预热通道内，通过预热通道内的排烟管道、主烟道、炉膛外侧、换热室外侧进行预热后，进入到热交换室，预热后的空气在热交换室内的超导热管内进行进一步的热交换，并将大量的热量传导给空气，使空气达到设定值65～80℃，再通过热风管道、热风引风机输送到粮食烘干机上，对粮食进行烘干处理。

2 主要结构及技术参数

2.1 主要结构

该间接式秸秆热风炉主要由炉壳、空气预热通道、底架、炉膛、换热室、热交换室、超导热管、主烟道、排烟管道、烟道引风机和热风引风机等组成，结构见图1。

图1 间接式秸秆热风炉的结构简图

该间接式秸秆热风炉的炉壳安装在底架上部，炉膛设置在底架上，换热室设置在炉膛上部，换热室中部设置有换热室导流板，换热室的热烟气入口通过主烟道与炉膛的热烟气出口相连接，排烟管道的一端与冷烟气出口相连，排烟管道的另一端与烟道引风机相连；在换热室上部设置有热交换室，热交换室中安装有若干根超导热管，超导热管的下部直接插入换热室中，热风通道的出口安装有热风引风机；空气预热通道与进风孔相连通，热交换室与空气预热通道相连通。

2.2 主要技术参数

适用燃料：秸秆颗粒、块状秸秆及稻壳等；

供热方式：间接式；

供热能力（MJ/h）：209.3、418.6、837.2、1674.4；

换热效率（%）：≥70%；

设计使用寿命：≥8年（5000 h）；

排放标准：符合GB 13271－2001热风炉排放要求。

3 特点

（1）产品适合成型秸秆的燃烧，并能使之得到完全燃烧。

（2）采用超导热管制作间接式秸秆热风炉的换热器，能提高换热效率，有效地延长热风炉的使用寿命。

（3）采用风温传感器和送料控制器实现供风风温和风量的缓变控制，自动化程度高，具有独创性。

（4）该间接式秸秆热风炉通过燃烧秸秆块，输送清洁的热风到粮食烘干机上，对粮食进行烘干处理，获得高品质的粮食。

（5）该产品与燃油热风炉相比，可节省使用成本一半以上，具有明显的经济效益。

（6）该产品能够产生稳定纯净的热风，既可提高热量的利用率，又能省去沙克龙除尘装置，从而节省成本。

（7）该产品采用间接式供暖，完全不受燃烧废气的影响，因此采用间接式秸秆热风炉干燥谷物既环保、又经济,社会效益和生态效益明显。

4 效益分析

4.1 企业经济效益

2011年试制并销售2台间接式秸秆热风炉，生产企业增加产值11万元，毛利1.4万元，税费0.56万元；2012年生产并销售11台间接式秸秆热风炉，生产企业增加产值60.5万元，毛利7.95万元，税费3.09万元；2013年生产并销售62台837.2 MJ秸秆热风炉，生产企业增加产值341万元，毛利44.8万元，税费17.4万元（效益分析见表 1）。

表1 生产企业效益分析

4.2 用户经济效益

单台供热能力为837.2 MJ的间接式秸秆热风炉的售价为55000元，可供2台10 t循环式干燥机使用。一般干燥机配套的燃油燃烧器为10000～12000元，每台燃烧器消耗柴油为8 kg/h，柴油单价8.67元/kg，发热量为43.95 MJ。秸秆成型燃料400元/t（0.4元/kg），发热量约14.65 MJ，按每天工作20 h、年工作40 d计算，则每年可节省油费10万余元。粮食干燥机采用间接式热风炉供热，以成型秸秆做燃料，虽然一次性投入增加了5万元左右，但使用不到一年就可以收回投资成本。干燥机采用燃油炉和热风炉成本对比见表 2。

表2 干燥机采用燃油炉和热风炉成本对比

4.3 社会效益

采用间接式秸秆热风炉可为干燥机、设施大棚等提供经济适用的供热装备。如一台装载量10 t左右的粮食低温干燥机，一般配置一台发热量为418.6 MJ的燃油热风炉(燃烧器)，每工作1 h平均消耗柴油约8 kg，按平均每天工作20 h、每年40 d计算，一台干燥机一年将消耗6.4 t柴油，全省目前干燥机保有量约3500台，一年将消耗22400 t柴油。由于柴油价格居高不下，大大增加了干燥成本，而采用间接式秸秆热风炉干燥谷物则可以节省大量能源,降低供热成本；同时还可以有效利用秸秆、砻糠及其他可燃农业废弃物，为秸秆的综合利用开辟了一条出路，其社会效益明显。

4.4 生态效益

目前，全省推广应用的粮食干燥机均采用柴油燃烧器供热，并且是直接加热形式，因此，燃烧器工作时，增加了二氧化碳的排放。而秸秆压块燃烧后的废气排放远远低于国家标准（CO2为零排放，NO2为14 mg/m3,SO2为46 mg/m3），烟尘低于127 mg/m3，排放完全符合环保标准。按常规计算（见表3），每燃烧1L柴油将增加2.63 kg二氧化碳排放，因此一台837.2 MJ的热风炉为干燥机供热，一年将减少40.6 t的二氧化碳排放，如果年产200台837.2 MJ热风炉，一年将减少8000 t的二氧化碳排放。若全省粮食干燥全部采用成型秸秆热风炉供热，则每年可节省52.8万t柴油，减少二氧化碳排放167万t，对净化空气、降低污染、减少雾霾天气意义巨大。

表3 二氧化碳减排测算