生物质燃料在粮食烘干中的应用

王 辉，李庆金

(际华(芜湖)农业科技发展有限责任公司，安徽 芜湖 241080)

粮食烘干是高消耗量作业。我国煤矿产量较丰富，但油量缺乏，如果能将生物质燃料作为粮食烘干的主要热源，将会大大降低粮食的烘干成本，起到保护环境的作用，所以热风炉将是未来粮食烘干热源装置的重要发展方向。稻壳炉是我国自主研制的生物质燃料热风炉，但液体和气体生物质燃料热风炉发展尚不成熟。随着生物质燃料转化技术的不断优化升级，液体和气体生物质燃料热风炉技术将广泛应用于粮食烘干领域。

1 生物质燃料

生物质能是指将太阳能在一定作用下转化成化学能，最终以化学能的形式存贮在生物质内。而生物质燃料是承载生物质能的主要载体，通过绿色植物的光合作用，将生物质转化为固态、液态和气态燃料。

和传统化石燃料相比，生物质燃料具有一定优势，即生物质能源的来源是光合作用，只要有绿色植物，光合作用就会生成，因此生物质能源与风能、太阳能一样，是可再生能源，可以循环利用。生物质燃料生产和排放的CO2量基本一致，属于碳平衡燃料。生物质中的硫和氮的含量比较低，所以燃烧生成的SO2和NOx含量少，更能起到保护环境的作用。

2 粮食干燥

2.1 粮食干燥工艺

与粮食干燥机类似，粮食干燥工艺的形式多种多样，一般分为横流、顺流、逆流、混流干燥工艺及两种工艺的联合等。不管采用哪种形式的干燥工艺，供热设备都是必需的热源设备。干燥机性能的好坏最主要的评价标准是热能的消耗量。我国干燥机单位能耗不及国外发达国家，因此降低干燥机的单位能耗、逐渐转变能源结构、减少粮食干燥成本是主要任务。

2.2 供热装置-热风炉

热风式干燥是保持粮食干燥最主要的方式。热风干燥的工作原理是将空气中的热空气与洁净烟气以介质形式与粮食接触，接触过程中带走水分。热风炉是保持粮食干燥的另一个主要设备,一般分为直接供热和间接供热两种形式。

将燃烧室产生高温的烟气和洁净热风作为热煤来干燥粮食，这是粮食干燥工艺的主要过程。而间接加热环节比较多，不仅会对热效率造成很大影响，还会增加换热设备数量。与间接加热相比，直接加热式热风炉不需要换热设备，它主要是将高温烟气与室外空气的结合作为热煤的主要来源，大大提高了工作效率。粮食是重要的食品来源，因其自身的特殊性，对干燥的要求比较高，所以对供热装置的热煤洁净度要求也会较高。

如果热源的干燥系统是以煤、稻壳、秸秆等为主要燃料，通常会因燃烧不彻底而导致烟气中含有大量有毒气体，为了避免此类事件的发生，配置换热器是必要的，可通过间接手段干预粮食干燥工作。以柴油、天然气、煤气等为燃料的干燥系统，其燃烧器技术相对完善，同等条件下燃烧得更充分，产生的烟气相对比较洁净，因此无须配置换热设备，可采用直接干燥的手段即可。对粮食干燥程度的评判要设置统一的标准和原则，确保生物质燃料热风炉的稳定性。

3 生物质燃料在粮食干燥中的应用

3.1 生物质固体燃料的应用

生物质固体燃料主要是秸秆和稻壳，所以热风炉分为秸秆和稻壳两种。秸秆和稻壳等燃料中水分充足，成分复杂，存在很大的随机性，因此不同季节、不用品种之间的燃料成分有所不同，这就对热风炉提出了更高的适应要求，燃烧过程中，往往会因燃烧不充足而出现烧结现象，在一定程度上影响热风炉的正常运行。烧结程度受多种因素影响，其中温度和风速是关键因素，设计热风炉时需要考虑周全。

燃烧技术一般由三种表现形式呈现，分别是固体床、流化床和悬浮燃烧，与之相应的生物质燃烧较难控制，但成本较低。粉碎后的生物质燃料形状各不相同，因此流化床内的流化统计极其困难。可以通过添加低廉的惰性物质来改善生物质燃料的流化性能。可采用扩散式的炉子，使它们能够相互接触，充分燃烧。

设计生物质热风炉时，要特别注意生物质燃料的结构变化。进行结构设计时，要考虑火焰燃烧方向，确保燃烧过程中火焰能够灵活改变方向，以加快燃料和水蒸气运输速度，确保燃料燃烧得更彻底、更充分。热风炉后部配有引风机，不仅能有效控制强风，将未燃尽的碳颗粒吹走，还能确保燃烧过程中有足够空气。

表1对比了三种不同形式热源的热风炉数据，发现生物质热风炉的污染程度相对较低，热源费用和设备投资较小，具有很大的使用价值。

表1 不同热源热风炉主要指标比较表

3.2 生物质液体燃料的应用

生物质液态燃料是指利用生物原料生产，通过酯交换技术制作能够完全替代柴油的一种清洁的可再生燃料，它的主要原料来源是油料作物和野生油料植物等，与普通柴油性质相比，生物柴油更具环保性，比其他柴油减少了20%的二氧化硫排放量。检测表明，生物柴油具有环保性和清洁功能，可以清洁空气中的有毒气体。生物柴油含氧量比普通柴油高，燃烧时一氧化碳的排放量就会减少10%左右，且生物柴油的可降解性能更强。我国生物柴油合成技术的应用一直居世界领先水平，生物柴油加工企业具有一定的竞争优势，因此要积极采取措施，继续大力推广生物柴油技术的应用。目前遇到的最大困难是用燃料来烘干粮食的成本较高，相信随着科学技术的进步与产业结构的转变，生物柴油技术会越来越成熟，成本也会更低，其应用将会越来越广泛。

3.3 生物质燃气的应用

生物质气体燃料来源相对比较广泛，主要来自于沼气。我国大部分农村都实施了沼气工程，充分利用了沼气燃气。我国稻壳资源较丰富，以稻壳煤气为主要能源的相关技术水平较高，也可以将其应用于粮食烘干中。

4 结语

随着粮食烘干技术的不断创新发展，其将会逐渐向农村推广，使农民成为粮食生产-烘干一体化的主体。生物质燃料具有固态、液态、气态等多种形式，是一种低碳环保的新型可再生能源，在粮食干燥工作中，如果能够灵活有效地加以利用，将会大大提高粮食烘干效率。随着生物质能转化技术的不断成熟发展，生物质能源的应用将会越来越广泛。