乳化燃料油在粮食干燥系统中的应用分析

◎ 王德华，刘国辉，林子木，高香兰，王 赫，邢思敏

（辽宁省粮食科学研究所，辽宁 沈阳 110032）

东北地区是我国玉米主产区，秋季气温偏低，收获后玉米水分较高，必须经过干燥处理后才能安全储藏[1]，我国每年机械化干燥的粮食约3700万t，主要以煤炭为热源，消耗煤炭约170万t[2]，约放出2.9万t SO2、410万t CO2、1700万m3烟尘。目前，以燃煤热风炉供热的粮食干燥系统主要存在热效率低，余热回收利用少，排出的废气温度高[3]，存在污染物排放严重超标、作业环境差等问题。随着国家环保标准的升级以及人们对粮食品质要求的日益提高，以燃煤热风炉供热的粮食干燥工艺已经不适应当前形势需要，亟须进行环保升级换代。为此，我们选择一种热值约为31.4～46 MJ，闪点大于60 ℃，其燃料指标及各项参数符合环保、安全等相关标准要求的乳化燃料油作为粮食干燥供热燃料，在辽宁一家粮库的粮食干燥机系统升级改造中进行应用，经过生产试验验证表明，乳化燃料油替代燃煤作为供热材料完全可行，可为今后粮食干燥机热源改造提供参考。

1 粮食干燥系统改造情况

该库的粮食干燥机系统日处理量500 t，一次降水幅度10%，配置的燃煤热风炉供热量为2.5×107 kJ/h，烘干塔为顺逆流烘干塔，塔内设有7个干燥段，热风机3台，Y4-73№11D 55 kW2台，Y4-73№10D 45 kW1台，其中1台55 kW热风机为第1、2、3干燥段供热风，另1台55 kW热风机为第4、5干燥段供热风，45 kW热风机为第6、7干燥段供热风，冷风机为4-72№10C 37 kW1台，锅炉引风机为Y5-47№11C 55 kW1台。改造过程中，将热风炉炉膛进行改造，安装了燃油的燃烧机组，以乳化燃料油作为热源，更换3组换热器。为提高热风炉热效率，改造时对干燥机全部冷却废气和最后一个干燥段的干燥废气进行余热回收，废气回收后通过汇集到截面直径为3 m的圆形保温管道内，无动力引至换热器进口。具体工艺流程见图1。

图1 粮食干燥机系统工艺流程图

2 生产试验

2.1 测试数据

2023年2月下旬，在该粮食干燥机系统生产期间，我们进行了粮食干燥机系统技术性能测试，测试条件为环境温度7.3 ℃，相对湿度35.0%，大气压力1.013×105 Pa；测试结果是进机玉米含水率为22.8%，进机粮温-2.0 ℃，出机粮水分为14.2%，出机粮温为11.3 ℃，乳化燃料油的低位发热值为37.731 MJ/kg，粮食干燥机系统处理量为27.9 t/h，粮食降水幅度8.6%，热风炉热效率80.4%，单位热耗为6159.1 kJ/kgH2O，具体见表1。经测算湿粮干燥平均直接成本为69.54元/t。其中：燃料按3.7元/kg计价，成本为61.06元/t，占87.80%；电以1.00元/kW·h计价，成本为5.97元/t，占8.59%；操作工工资以120元/人计算，成本为2.51元/t，占3.61%；干粮干燥平均直接成本为77.30元/t。其中：燃料按3.7元/公斤计价，成本为67.87元/t，占87.79%；电以1.00元/kW·h计价，成本为6.64元/t，占8.60%；操作工工资以120元/人计算，成本为2.79元/t，占3.61%，具体见表2干燥作业直接费用计算表，计算过程略[4]。

表1 干燥机系统技术性能测试汇总表

表2 干燥作业直接费用计算表

2.2 余热回收使用情况

烘干系统性能测试期间我们对换热器进口设置9个测温点 ，每间隔1 h测定一次换热器进口风温和环境温度，换热器进口测温点位置见图2，换热器进口测温记录见表3。通过计算，表明粮库所在地的平均环境温度约为7.3 ℃，换热器进口平均温度约为18.9 ℃，高于环境温度11.6 ℃，相当于提高热风炉热效率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 换热器进口测温记录表

图2 换热器进口测温点位置图

3 结语

经技术改造后的粮食干燥系统生产试验期间运行稳定，热风温度波动小，温度调整比燃煤热风炉快，有效保证了粮食干燥作业的顺利进行。本研究通过增加余热回收装置，提高了换热器进口的风温，有效提高了换热效率，能够降低干燥成本。干燥机技术性能测试结果表明，乳化燃料油替代燃煤作为热源完全可行。随着国家环保政策的升级和锅炉大气污染物排放标准的提高，以燃煤热风炉供热的粮食干燥工艺已不能满足环保要求，而利用乳化燃料油替代燃煤作为热源取代现有燃煤热风炉供热工艺，能够改变长期以来粮食干燥领域能耗高、热效率低、污染严重、作业环境差等问题。与此同时，乳化燃料油热风炉炉温调节快、热风波动小，可以更好地实现粮食干燥系统自动控制，对于推动粮食干燥领域技术转型升级、保护生态环境等方面具有重要意义。