新型环保燃料供热的粮食干燥工艺技术与应用实践*

刘国辉

（辽宁省粮食科学研究所，国家粮食-玉米干燥工程中心，沈阳 110032）

我国作为粮食生产和消费大国，保障国家粮食安全意义重大，而粮食干燥是保障粮食安全的重要环节之一，也是粮食储运领域的主要耗能环节，每年全国采用机械化干燥粮食约3 700万t，干燥降水700余万t，消耗能源折合标准煤达到170万t。目前我国粮食干燥系统的热源供给大部分仍以燃烧原煤为主要热源，且没有配备完善的除尘和脱硫脱硝等设施，煤炭在燃烧过程中排放出大量NOx、SO2和灰尘固体废弃物，对环境造成严重污染。

随着国家环保标准的升级，环保要求日趋严格，燃煤作为热源正逐渐被禁止使用，约占90%以上传统的以燃煤为热源的粮食干燥供热工艺面临巨大冲击，已经不适应当前形势需要，急需寻求环保、安全、运行和改造成本低的新型清洁热源，以及与其匹配的供热工艺技术和设备，以取代现有燃煤热风炉，来解决粮食干燥行业能耗高、热效率低、污染物排放严重超标等技术难题，满足新形势下粮食干燥领域高质量发展的技术需求。

为满足新形势下粮食干燥领域的技术需求，推动粮食干燥技术领域环保升级，项目组经过多年研究，研制了环保、安全、经济的清洁新型环保燃料及配套的粮食干燥工艺技术替代燃煤热风炉，并在辽宁一些粮库进行了粮食干燥负载试验测试和生产运行考核验证及推广应用。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 新型环保燃料

在石油基主燃料中组配多种助燃剂、表面活性剂和络合剂等添加剂，经过科学组配形成系列新型环保燃料，主要物理特性：热值29.3～40.1 MJ、运动粘度 6.27 mm2/s、密度 0.988 g/cm3、闪点大于 60℃（不属于危险品），燃料指标及各项参数符合环保、安全等相关标准要求，燃烧物排放符合国家环保标准，完全可以替代燃煤作为粮食干燥热源。

1.1.2 与燃料油匹配的燃烧机组

燃烧机组主要由燃烧控制机组、燃烧炉膛、气泵、储油罐、油泵与管线器件、电气控制系统等组成，是专门为新型环保燃料设计制造的专用自动化机电一体设备，做到了喷油量、喷气量、气压、进风量相互之间的协调匹配，使燃料与空气混合充分，燃烧效率高，不结渣，最大限度地限制燃烧区域NOx的生成。

1.1.3 与燃料油匹配的原链条炉排锅炉改造

由现有链条炉排锅炉改建为热源匹配的燃油炉膛结构，从燃烧比形成燃烧的特性和原炉堂结构两个方面进行，通过改造供料系统、二次进风系统和设置回程凝渣管等方法，烟气从箱体入口处进入机身，从炉膛送风口顶部输出，从而达到炉体与燃烧机组的有机配合，从而实现干燥热源系统的稳定供热，提高燃烧效率，减少污染物排放，保证废气排放物指标符合国家环保要求。

1.2 粮食干燥机系统工艺流程

新型环保燃料供热的粮食干燥工艺与传统的燃煤干燥工艺的主要区别是干燥热源的替代，图1为粮食干燥机系统工艺流程。

图1 粮食干燥机系统工艺流程

2 结果与分析

2.1 生产运行中的技术参数测试

2.1.1 干燥机系统测试内容

按照测试方案测定了干燥机系统工艺参数、处理量、环保燃料油热值、环保燃料油消耗量、单位耗热量、干燥前后玉米水分与水分不均匀度、热风机风压及风量、干燥介质温度、环境的温度与湿度、热风炉烟尘等技术参数。

2.1.2 环境、工况与基本参数

表1为环境、工况与基本参数表。

表1 环境、工况与基本参数

2.1.3 测试结果

表2为干燥机系统技术性能测试结果汇总表。

表2 干燥机系统技术性能测试结果汇总

2.2 结果分析

2.2.1 系统安全性、稳定性

在某粮库，新改建环保燃料油热风炉粮食干燥机系统一次连续稳定运行20多天，烘粮1万余吨，未发生故障停机及安全性、稳定性方面问题。说明本工艺技术安全、稳定，可应用于粮食干燥生产中。

2.2.2 烘后粮食品质

经对干燥全程跟踪所取样品逐样检测，烘后粮食的品质见表3烘后粮食品质测定表，符合标准《GB 1353-2018玉米》要求。说明本工艺技术成熟、可靠。

表3 烘后粮食品质测定

2.2.3 干燥系统热效率

干燥系统热效率达到86.4%，明显高于传统的燃煤热风炉。说明本技术热效率高，节能效果好。

2.2.4 环保情况

经有资质的第三方检测机构进行了现场检测，检测数据见表4。检测数据表明热风炉废气排放浓度符合《GB 13271-2014锅炉大气污染物排放标准》相关规定。

表4 锅炉大气污染物排放浓度检测表

2.2.5 干燥成本

（1）新型环保燃料干燥成本比燃煤热风炉高50%以内。

（2）新型环保燃料干燥成本与其他能源相比则有较大优势，见表5。

表5 新型环保燃料与其它能源技术性能对比表

3 结语

随着环境污染问题日益突出，国家环保政策的日趋严格，燃煤作为热源正逐渐被禁止使用，开发利用清洁能源是大势所趋。大量干燥玉米时，生物质燃料、醇基混合燃料、电热储能、燃气、燃料油等多种热源中以新型环保燃料综合可行性最高。

经过6家粮库两年的生产运行证明，新型环保燃料热值高，燃烧后排出的硫化物、氮氧化合物含量较低，符合环保排放标准。用环保、运行安全的新型环保燃料供热的粮食干燥系统热效率高、运行平稳、炉温及干燥介质温度波动小，工艺技术成熟，可大量推广应用取代现有燃煤热风供热工艺及设备，项目将有力地推动粮食干燥行业转型升级高质量发展。

东北地区共有大小粮食干燥机数千台，每年干燥粮食约4 000万t，消耗煤炭折合标准煤约170万t，放出 2.9 万 t SO2、420 万 t CO2、178 亿标 m3干烟气，如有50%的粮食干燥系统，使用该清洁新型环保燃料替代燃煤，每年可减少排放1.45万t SO2、210万t CO2、89亿标m3干烟气，项目推广后对推动粮食干燥行业科技进步、保护生态环境等方面具有重要的现实意义，项目社会效益巨大。