乳化燃料油在糧食干燥系統中的應用分析

◎ 王德華，劉國輝，林子木，高香蘭，王 赫，邢思敏

（遼寧省糧食科學研究所，遼寧 沈陽 110032）

東北地區是我國玉米主產區，秋季氣溫偏低，收獲后玉米水分較高，必須經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，以燃煤熱風爐供熱的糧食干燥系統主要存在熱效率低，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、作業環境差等問題。隨著國家環保標準的升級以及人們對糧食品質要求的日益提高，以燃煤熱風爐供熱的糧食干燥工藝已經不適應當前形勢需要，亟須進行環保升級換代。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符合環保、安全等相關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升級改造中進行應用，經過生產試驗驗證表明，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 糧食干燥系統改造情況

該庫的糧食干燥機系統日處理量500 t，一次降水幅度10%，配置的燃煤熱風爐供熱量為2.5×107 kJ/h，烘干塔為順逆流烘干塔，塔內設有7個干燥段，熱風機3臺，Y4-73№11D 55 kW2臺，Y4-73№10D 45 kW1臺，其中1臺55 kW熱風機為第1、2、3干燥段供熱風，另1臺55 kW熱風機為第4、5干燥段供熱風，45 kW熱風機為第6、7干燥段供熱風，冷風機為4-72№10C 37 kW1臺，鍋爐引風機為Y5-47№11C 55 kW1臺。改造過程中，將熱風爐爐膛進行改造，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，無動力引至換熱器進口。具體工藝流程見圖1。

圖1 糧食干燥機系統工藝流程圖

2 生產試驗

2.1 測試數據

2023年2月下旬，在該糧食干燥機系統生產期間，我們進行了糧食干燥機系統技術性能測試，測試條件為環境溫度7.3 ℃，相對濕度35.0%，大氣壓力1.013×105 Pa；測試結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熱值為37.731 MJ/kg，糧食干燥機系統處理量為27.9 t/h，糧食降水幅度8.6%，熱風爐熱效率80.4%，單位熱耗為6159.1 kJ/kgH2O，具體見表1。經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干燥作業直接費用計算表，計算過程略[4]。

表1 干燥機系統技術性能測試匯總表

表2 干燥作業直接費用計算表

2.2 余熱回收使用情況

烘干系統性能測試期間我們對換熱器進口設置9個測溫點 ，每間隔1 h測定一次換熱器進口風溫和環境溫度，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境溫度約為7.3 ℃，換熱器進口平均溫度約為18.9 ℃，高于環境溫度11.6 ℃，相當于提高熱風爐熱效率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 結語

經技術改造后的糧食干燥系統生產試驗期間運行穩定，熱風溫度波動小，溫度調整比燃煤熱風爐快，有效保證了糧食干燥作業的順利進行。本研究通過增加余熱回收裝置，提高了換熱器進口的風溫，有效提高了換熱效率，能夠降低干燥成本。干燥機技術性能測試結果表明，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，以燃煤熱風爐供熱的糧食干燥工藝已不能滿足環保要求，而利用乳化燃料油替代燃煤作為熱源取代現有燃煤熱風爐供熱工藝，能夠改變長期以來糧食干燥領域能耗高、熱效率低、污染嚴重、作業環境差等問題。與此同時，乳化燃料油熱風爐爐溫調節快、熱風波動小，可以更好地實現糧食干燥系統自動控制，對于推動糧食干燥領域技術轉型升級、保護生態環境等方面具有重要意義。