生物質顆粒熱風爐技改與示范

王曉林

作者信息：工程師，平湖市農民合作經濟組織服務中心，314200，浙江平湖

1 實施背景

糧食干燥機械的發展須重視綜合評估經濟效益、社會效益和環境效益，充分發揮本地的能源特點，選擇適合地方的加熱方式。熱風爐由爐體、鼓風裝置、除塵裝置、熱風管、煙囪等部分組成，其特點是多個單元共同提供熱量，爐膛和除塵裝置設有散熱裝置可以很好地將余熱回收利用，從而可以節約燃料。由于柴油價格貴、燃煤受限制，綜合考慮效益，浙江省平湖市于2016年開始引進使用生物質顆粒熱風爐，受到了政府、企業和農民的極大關注。通過使用，發現生物質顆粒熱風爐與燃煤、燃油型熱風爐比較，存在燃燒不穩定、熱效低、布局不合理、安全性能差等諸多問題，與當初的期望相去甚遠。因此，2017年平湖市依托浙江理工大學技術力量，充分發揮學校、政府、合作社等多方技術優勢，在保障安全生產的前提下，開展了生物質顆粒熱風爐技改和示范工作，不僅要實現提高燃燒效率、減少廢氣排放，而且要實現節省生物質顆粒使用。

2 技改內容

自項目確立目標后，成立了項目實施領導組、指導組和執行組，成員中有高級職稱2人、中級職稱6人。項目實施以來，主要從以下7個方面入手，保障項目質量，著力保障項目進度。

（1）技改方案設計。由于生物質顆粒熱風爐技改起點高、難度大，因此，項目邀請浙江理工大學李革教授及科研團隊結合實際情況4次來平湖開展方案設計，從現象入手，以節能環保安全為目標，實現理論和實踐結合，為后續技改和測試打下扎實基礎。在技改過程中，結合生產實際、認真調研，廣泛聽取基層專家意見，確保技改方案全面、到位、可靠。

（2）防火網設置。生物質顆粒熱風爐作為新鮮事物，有著良好的應用前景，為廣大農戶接受并應用；但是其發展歷史和可靠性與燃油、燃煤熱風爐有著巨大差距，仍然需要不斷探索和改進。鑒于2016年平湖市實際生產中的深刻教訓，以及周邊縣市、合作社不時曝出的安全生產隱患，平湖市下定決心開展生物質顆粒熱風爐技改，實現安全生產，以保障操作人員生命安全和合作社財產安全。經過科學設計及演算，項目實施時首要考慮在熱風進塔處添加設置三道防火網，消除火星進塔隱患，從源頭上確保糧食干燥安全。

（3）進出風口改道。原有的生物質顆粒熱風爐燃效低的原因是進出風口存在進風口多、風阻擾動大、風走路程短等問題，進而形成爐溫高、進塔溫度升不上、易有火星等現象，給生產帶來了嚴重的安全隱患；因此，技改方案提出爐膛側置、增加風走路程等改進措施，提高熱交換率水平，達到控制爐膛溫度、提高進塔溫度的目標，從而實現了降低能耗、提高效率的雙重目標。

（4）爐膛頂加厚。在前期考察學習和使用過程中發現，爐膛頂普遍存在易燒穿隱患，不僅影響安全生產，而且在使用過程中會嚴重縮短工作壽命，減少烘干批次，減少農戶收入，降低烘干水平。所以爐膛頂不僅要在質量上有所提升，而且要加厚，同時提高焊接級別，提高安全生產能力。

（5）爐膛圓弧頂改裝。原有設備采用平頂設計，不僅沒有解決燃燒膨脹所產生的應力破壞，而且大大降低了爐膛使用壽命；因此在技改過程中開展爐膛圓弧頂改裝設計及實踐，消除上述缺陷，提升設備使用壽命和安全系數，最大限度地保障農民使用利益。

（6）出風口加伸縮節。原有設備在出風口（熱風進塔處）存在震動大、進風面積不合理等情況，嚴重影響了整體設備熱交換率；因此，在出風口增加伸縮節，一方面減輕了震動，確保設備運作平穩，另一方面有效提高了設備熱交換率，進一步提升設備性能。

（7）增設散熱片。熱風爐最終的性能水平體現在熱交換率上，在技改過程中，在原有基礎上，在爐膛四周、管道外壁增加了散熱片（面積新增15 m2），從源頭上提高了熱交換率，同時降低了設備工作溫度，提高了設備使用壽命，保障了設備安全使用。

3 對比試驗

隨著家庭農場、專業合作社開展專業化、規模化糧食生產，應切實加快糧食生產領域“機器換人”，將先進適用環保農機裝備推廣應用，切實提高農機裝備在糧食生產過程中的覆蓋率和滲透力，進一步提升發展平湖市農業機械化水平，更好地促進農業發展方式轉變。項目實施過程中，建立了標準對比試驗設計，通過技改前后觀察、對比、分析，總結經驗，進一步論證技改成效和示范前景。

表1、表2為2017年烘干小麥，在同一型號、同一天同一時間段、同一設置條件等同等條件下，分別在平湖市三豐果蔬專業合作社、平湖市順天糧油專業合作社采集的技改前、后的生物質顆粒熱風爐溫度數據。

從上述數據分析，在同等條件下，經過技改后爐內溫度保持在743～935℃，風機出口溫度保持在101～121℃；技改前爐內溫度保持在792～945℃，風機出口溫度保持在94～101℃。通過分析可知，技改后熱風爐爐內溫度有效降低3.4%，熱效提高13.8%。全年合作社小麥烘干2 000 t，技改后熱風爐減少顆粒生物質消耗12 t，節約成本1.14萬元，同時減少了烘干時間，增加了糧食烘干量。

表1 技改前生物質顆粒熱風爐內及風機出口溫度（烘干小麥）

表2 技改后生物質顆粒熱風爐內及風機出口溫度（烘干小麥）

表3、表4數據為2017年烘干晚稻，在同一型號、同一天同一時間段、同一設置等同等條件下，分別在平湖市三豐果蔬專業合作社、平湖市順天糧油專業合作社采集的技改前、后的生物質顆粒熱風爐溫度數據。

表3 技改前生物質顆粒熱風爐內及風機出口溫度（烘干晚稻）

表4 技改后生物質顆粒熱風爐內及風機出口溫度（烘干晚稻）

從上述數據分析，在同等條件下，經過技改后爐內溫度保持在842～850℃，風機出口溫度保持在94～95℃；技改前爐內溫度保持在901～1 000℃，風機出口溫度保持在50～59℃。通過分析可知，技改后熱風爐爐內溫度有效降低11.0%，熱效提高73.4%（室外溫度越低，效果越明顯）。全年烘干晚稻4 000 t（參照前2年平均水平），技改后熱風爐減少顆粒生物質消耗25 t，節約成本2.37萬元，同時減少了烘干時間，增加了糧食烘干量。

4 效益分析

（1）經濟效益。生物質顆粒熱風爐技改后，全年烘干糧食（小麥、晚稻）6 000 t，節約糧食烘干成本3.51萬元。

（2）社會效益。生物質顆粒熱風爐技改后降低了糧食烘干機發生火災的幾率，確保人身安全和財產安全；同時，節約生物質顆粒使用，提高安全生產能力，對糧食干燥機械化技術推廣具有重要深遠意義。

（3）生態效益。生物質顆粒熱風爐技改不僅使生物質顆粒熱風爐能源利用水平上一個新臺階，同時很好解決了生物質顆粒替代燃油、燃煤使用的問題，響應了國家的號召，推動了生物質顆粒熱風爐的推廣和應用。同時，生物質顆粒熱風爐技改實現了提高熱效率、減少生物質顆粒使用的雙重目標，減少能源消耗及煙塵、二氧化碳等排放，示范推廣意義重大。

5 建設體會

通過與高校合作研究開發，實施生物質顆粒熱風爐技改和示范項目，各項指標達到了預期效果，降低了糧食烘干機發生火災的幾率，確保人身安全和財產安全。通過生物質顆粒熱風爐技改和示范，更加凸現了生物質顆粒熱風爐的推廣和示范意義，很好解決了生物質顆粒替代燃油、燃煤的使用過程中安全系數低、烘干效率不足等問題，實現了提高熱效率、減少生物質顆粒使用的雙重目標。