糧食干燥機廢氣回收工藝技術研究與實踐

林 琳

（遼寧省糧食科學研究所，遼寧 沈陽 110032）

我國是糧食生產和消費大國，糧食安全問題始終關系到國計民生和社會穩定，是我國經濟與社會協調發展的基礎，任何時候都不能掉以輕心。正常年景，遼寧糧食年總產量在400億斤以上。由于冬季氣溫低、濕度大，致使糧食收獲時水分高達25%～35%，必須通過干燥降水才能保證儲存安全[1]。

常規糧食干燥機均采用露天開放式作業，形成大量低溫濕熱空氣（廢氣）從塔體排出。通過干燥塔排出的廢氣直接排放到空氣中，不符合環保標準要求，影響周邊環境，需要經過綜合治理解決塔體廢氣污染問題。據不完全統計，僅遼寧省就有烘干設施934臺（套），烘干能力達27萬t/d，這些烘干設施急需進行環保改造減少污染排放[2]。經過探索研究，找出了解決方案，將研究成果應用于實踐，為解決糧食干燥過程中廢氣對環境的污染提供經驗。

1 工藝技術研究

1.1 糧食干燥機烘干作業現狀

目前，常規糧食干燥機均采用露天開放式作業，普遍以高溫熱空氣為介質強制降水，使糧食水分降至安全水分。糧食在干燥過程中，新鮮熱風經過順流、逆流等熱量傳遞過程[3-4]，采用熱風加熱糧食，并將糧食中的水分隨熱風帶出，形成大量低溫濕熱空氣（廢氣）從塔體排出。這些廢氣由植物性雜質（玉米皮屑或稻梗稻殼）、粉塵、水分等組成，通過干燥塔排出的廢氣直接排放到空氣中。這些有機雜質排放在烘干現場，短時間內就會在地面積累厚厚的一層，嚴重影響干燥作業環境。而皮屑稻芒等刺激人的皮膚，造成瘙癢等癥狀，灰塵影響人的呼吸道，損害工人身體健康。而且這些灰塵等細小顆粒物會隨風飄散很遠，增加了空氣中懸浮顆粒物的含量，造成了嚴重的大氣污染，嚴重影響周邊居民正常生活，造成周邊居民上訪不斷，成為引發社會矛盾的導火索。

1.2 設計思路及方法

糧食干燥作業基本集中在冬季，遼寧省冬季平均氣溫分布從-10.7～-7.5 ℃，而糧食干燥所需熱風溫度為60～150 ℃。由于糧食干燥塔直接裸露在外，不僅影響環境，而且干燥塔內外溫差較大，導致塔內向塔外熱量傳遞速率較快，造成糧食干燥塔四周熱量損失較大。

如果按照源頭治理、減少污染、廢物利用的理念，采用全封閉結構進行技術升級改造，使糧食干燥機植物性雜質等向有組織回收方向發展，既能解決廢氣排放超標等環境污染問題，而且還能將回收的廢料加工成為生物質顆粒變廢為寶，同時減少熱量散失，提高干燥熱效率。根據干燥廢氣的物理特性，結合糧食干燥系統的特點，找出最佳設計方案。

1.3 設計原理

根據植物性雜質和粉塵干燥廢氣的物理特性，結合糧食干燥系統的特點，以濕熱平衡理論和空氣動力學原理為基礎，研究雜質粉塵等廢氣的飛行路徑和動力配比，依靠雜質粉塵重力和懸浮速度的不同，采用全封閉結構、負壓粉塵雜質集中回收工藝，改變露天開放式的干燥作業方式，實現植物性雜質和粉塵的有序排放。

1.4 設計內容

1.4.1 加裝雜質廢氣分離裝置

根據研究的廢氣雜質飛行路徑和動力學原理及廢氣濕熱平衡理論，結合糧食干燥系統的特點，在原有糧食干燥機兩側加裝全封閉的雜質廢氣分離裝置，并根據塔體內風壓平衡及負壓干燥效果影響分析，結合濕熱空氣與雜質的特點，在裝置上對應每個干燥段和冷卻段加裝雜質廢氣分離窗，分離窗上特定的孔隙度將雜質與濕熱空氣進行有效分離，保持糧食干燥效果的同時，減少了干燥塔內熱量輻射流失的速度，廢氣中的植物性雜質被截留在分離窗內，而只有純凈的濕熱氣體穿過窗體排入外部環境，改變露天開放式的烘干作業方式，實現植物性雜質和粉塵的有序排放。

1.4.2 加裝雜質收集裝置

在雜質廢氣分離裝置底部加裝雜質收集裝置，收集裝置由收集斗和收集袋組成，被截留在雜質廢氣分離裝置中的雜質依靠重力沉降作用通過干燥機底部的雜質收集斗被聚集到全封閉的雜質收集袋內，以實現雜質的全部回收。糧食干燥產生的植物性雜質經回收后可作為生物質固體清潔能源原料，加工生產的顆粒燃料，可用于烘干熱風爐熱源等工業供熱及城鎮供暖等領域。

2 技術應用研究

研究成果在遼寧省本溪市大峪國家糧食儲備庫應用。

2.1 原有設備情況

該糧食儲備庫原有糧食干燥機設計額定處理量300 t/d，降水幅度16%，塔體截面：3 520 mm×3 000 mm，采用順逆流干燥工藝（中間進風、兩邊出風），其他設備情況詳見表1。

表1 原有設備情況表

2.2 加裝廢氣回收裝置的糧食干燥機

本溪市大峪國家糧食儲備庫的糧食干燥機加裝廢氣回收裝置后的總體示意圖如圖1所示。

圖1 糧食干燥機廢氣回收裝置示意圖

2.3 加裝廢氣回收裝置的糧食干燥機生產驗證

對加裝廢氣回收裝置的糧食干燥機進行生產驗證，檢驗廢氣回收裝置的粉塵濃度、粉塵回收率、單位耗熱量及節能率[5]。

2.3.1 測試依據

GBZ 159工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范；GBZ/T 192.1—2007工作場所空氣中粉塵測定；GB/T 6970—2007 糧食干燥機試驗方法；上列標準中引用的其它標準。

2.3.2 改造前后技術指標對比

按照上述標準，測試加裝廢氣回收裝置前后的干燥塔周圍環境溫度、糧食含水率、總粉塵濃度及單位耗熱量，并計算出粉塵回收率及節能率等技術參數，各項技術指標對比情況如表2所示。

表2 改造前后糧食干燥機技術指標

3 技術應用分析

實施技術改造后，可保護作業人員職業衛生健康，促進糧食干燥作業安全文明生產，有效減少污染物排放，保護周邊居民居住環境，維護社會穩定和諧，具有顯著的社會效益和生態效益。

糧食干燥產生的植物性雜質回收后可作為生物質固體清潔能源原料，燃料純度高，不含硫磷和其他不產生熱量的雜物，燃燒時不產生二氧化硫和五氧化二磷，因而不會導致酸雨產生[5]，不污染環境。此項目的實施，相當于為干燥塔增加了屏蔽外界冷源的隔離罩，減少熱量輻射損失，使干燥塔周圍環境平均溫度提高到20 ℃（改造前干燥塔周圍環境溫度為-10 ℃），因此，間接地減少了烘干耗熱量，折合煤的重量約為12 kg，按一個干燥期30 d，稻谷干燥量3萬t計算，一套烘干系統可節約燃煤1.2 t，具有一定的經濟效益。

綜上，該項技術具有廣闊的應用前景。

4 展望

糧食干燥機廢氣回收工藝技術研究是企業急需，具有顯著的社會效益和環保效益，可廣泛應用于各種類型的糧食干燥設備[6]，有效的減少環境污染，保護周邊居民居住環境，維護社會穩定和諧。此外，該項技術改造能夠促進糧食干燥作業安全文明生產，保護作業人員職業衛生健康，使廣大職工能夠心情愉快，精力充沛，全神貫注地完成糧食干燥作業，有利于提升現有糧食干燥系統綠色生態水平，加快實現“綠色”干燥戰略。