乳化燃料油在糧食干燥系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

◎ 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藏[1]，我國每年機械化干燥的糧食約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]，存在污染物排放嚴重超標、作業(yè)環(huán)境差等問題。隨著國家環(huán)保標準的升級以及人們對糧食品質(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)前形勢需要，亟須進行環(huán)保升級換代。為此，我們選擇一種熱值約為31.4～46 MJ，閃點大于60 ℃，其燃料指標及各項參數(shù)符合環(huán)保、安全等相關(guān)標準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系統(tǒng)升級改造中進行應(yīng)用，經(jīng)過生產(chǎn)試驗驗證表明，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個干燥段，熱風(fēng)機3臺，Y4-73№11D 55 kW2臺，Y4-73№10D 45 kW1臺，其中1臺55 kW熱風(fēng)機為第1、2、3干燥段供熱風(fēng)，另1臺55 kW熱風(fēng)機為第4、5干燥段供熱風(fēng)，45 kW熱風(fēng)機為第6、7干燥段供熱風(fēng)，冷風(fēng)機為4-72№10C 37 kW1臺，鍋爐引風(fēng)機為Y5-47№11C 55 kW1臺。改造過程中，將熱風(fēng)爐爐膛進行改造，安裝了燃油的燃燒機組，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，改造時對干燥機全部冷卻廢氣和最后一個干燥段的干燥廢氣進行余熱回收，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)，無動力引至換熱器進口。具體工藝流程見圖1。

圖1 糧食干燥機系統(tǒng)工藝流程圖

2 生產(chǎn)試驗

2.1 測試數(shù)據(jù)

2023年2月下旬，在該糧食干燥機系統(tǒng)生產(chǎn)期間，我們進行了糧食干燥機系統(tǒng)技術(shù)性能測試，測試條件為環(huán)境溫度7.3 ℃，相對濕度35.0%，大氣壓力1.013×105 Pa；測試結(jié)果是進機玉米含水率為22.8%，進機糧溫-2.0 ℃，出機糧水分為14.2%，出機糧溫為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計價，成本為61.06元/t，占87.80%；電以1.00元/kW·h計價，成本為5.97元/t，占8.59%；操作工工資以120元/人計算，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/公斤計價，成本為67.87元/t，占87.79%；電以1.00元/kW·h計價，成本為6.64元/t，占8.60%；操作工工資以120元/人計算，成本為2.79元/t，占3.61%，具體見表2干燥作業(yè)直接費用計算表，計算過程略[4]。

表1 干燥機系統(tǒng)技術(shù)性能測試匯總表

表2 干燥作業(yè)直接費用計算表

2.2 余熱回收使用情況

烘干系統(tǒng)性能測試期間我們對換熱器進口設(shè)置9個測溫點 ，每間隔1 h測定一次換熱器進口風(fēng)溫和環(huán)境溫度，換熱器進口測溫點位置見圖2，換熱器進口測溫記錄見表3。通過計算，表明糧庫所在地的平均環(huán)境溫度約為7.3 ℃，換熱器進口平均溫度約為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 換熱器進口測溫記錄表

圖2 換熱器進口測溫點位置圖

3 結(jié)語

經(jīng)技術(shù)改造后的糧食干燥系統(tǒng)生產(chǎn)試驗期間運行穩(wěn)定，熱風(fēng)溫度波動小，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)的順利進行。本研究通過增加余熱回收裝置，提高了換熱器進口的風(fēng)溫，有效提高了換熱效率，能夠降低干燥成本。干燥機技術(shù)性能測試結(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)保政策的升級和鍋爐大氣污染物排放標準的提高，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、污染嚴重、作業(yè)環(huán)境差等問題。與此同時，乳化燃料油熱風(fēng)爐爐溫調(diào)節(jié)快、熱風(fēng)波動小，可以更好地實現(xiàn)糧食干燥系統(tǒng)自動控制，對于推動糧食干燥領(lǐng)域技術(shù)轉(zhuǎn)型升級、保護生態(tài)環(huán)境等方面具有重要意義。