遼寧清潔能源在糧食干燥領域現狀分析及對策建議

周鋼霞

（遼寧省糧食科學研究所，沈陽 110032）

作為糧食行業較大的耗能環節之一，糧食干燥是我國糧食行業“節能減排”的重點。我國糧食干燥過程的熱源供給工藝還停留在20世紀90年代的水平，大部分干燥系統以燃燒原煤為主要熱源且沒有配備節能減排設施，燃煤爐爐體龐大，熱效率低，單位熱耗較高，不易控制風溫，鋼材、水泥等建材消耗多，制造成本高，使用壽命短，燃煤會排放出大量的CO、CO2、SO2、SO3、NOX 等有害氣體與粉塵， 對環境造成嚴重污染，不利于環保。隨著我國環保要求的不斷提高，煤、油作為熱源燃料已慢慢被禁止使用，因此使用生物質燃料、綠色新能源已經成為了必然的趨勢，現有的新能源主要有生物質燃料、蒸汽、液化天然氣、電力、太陽能及微波等。隨著國家對環保的重視，糧食干燥行業已經在廢氣排放、節能及環保方面做新的研究和應用工作，部分干燥設備已經或正在改為以柴油、石油副產品合成燃料為熱源，但占有比例相對較少，仍在初步發展過程中。

1 清潔能源在糧食干燥領域應用的現狀分析

1.1 傳統燃煤熱源和新型能源使用性能特點對比分析

1.1.1 燃煤熱風爐使用性能及特點

燃煤熱風爐直接燃燒原煤，動力消耗少，全部采用人工操作，設備投資少，燃料費用低，但熱風爐結構復雜且尺寸較大。其缺點是占地面積大、污染大，在打開爐門間歇加煤、間歇清渣時，大量冷風進入爐內，爐膛溫度急劇下降，影響燃煤燃燒與供熱，造成供熱不穩定。運行過程中，大量排放廢氣煙塵，熱效率一般不超過70%。

1.1.2 燃稻殼熱風爐使用性能及特點

燃稻殼爐采用固定床及沸騰床相結合，在燃燒過程中，稻殼呈浮動狀態，配有二級助燃風，壓縮氣體打散，加強稻殼及煙氣的擾動，促進其揮發成份及細小顆粒的燃盡，稻殼灰燼呈灰色粉末狀，整機熱效率高，低碳排放，引導了行業環保潮流。利用燃稻殼熱風爐烘干糧食使稻殼變廢為寶，充分解決了稻殼再加工利用困難、板結土地及污染環境等問題，極大地節省了能源，降低了烘干成本，具有很高的經濟效益和社會效益。

1.1.3 生物質成型燃料熱風爐使用性能及特點

生物質成型燃料由農作物秸稈、鋸末等分散生物質原料經專業設備加工而成的顆粒狀、塊狀或木片燃料，具有運輸存儲方便、揮發分高、固定碳、S含量低、CO2零排放、SO2、氮氧化物低排放和可再生等特點，屬于國家支持推廣的新型燃料。生物質成型燃料熱風爐專門燃燒生物質成型燃料。與傳統化石燃料相比，生物質能源具有獨特的優點：①生物質能源可以通過光合作用再生，與風能和太陽能一樣同屬可再生能源，資源豐富，可以循環利用;②生物質在生長中需要的CO2量相當于作為燃料時排放的CO2量，生物質作為燃料時,在生長周期內,對大氣的CO2凈排放量近似于0,是碳平衡燃料；③低污染性：生物質含硫、氮量低，燃燒時生成的SO2和NOX較少，硫和灰分含量僅為中質煙煤的1/10左右，煙塵、SO2和NOX等污染物排放濃度較低，在使用專用鍋爐并配套袋式除塵器的條件下，可以達到《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）要求。因此，在生態環境保護方面，生物質作為能源比煤炭等化石燃料具有更大的優越性。

1.1.4 電熱儲能型糧食干燥熱風爐使用性能及特點

電熱儲能式糧食干燥熱風爐將夜間閑置的、廉價的低谷電或棄用電（風電地區）轉換成熱能存儲在儲能爐內，經溫度調節裝置將儲能爐內300～500℃的熱空氣轉換成穩定的、適合糧食烘干需要的熱風輸出，熱效率≥95%，電熱儲能爐工作過程廢渣、廢氣零排放，設備自動運行，節約糧食干燥生產過程工人工資支出比例50%以上。電熱儲能爐利用電網低谷電儲熱，平衡電網移峰填谷的作用顯著，提高電網利用率，并解決了棄用風電上網消納的難題。同時，電熱儲能爐不需要供熱燃料與廢渣的儲存場地，減少了土地占用。

1.1.5 醇基混合燃料型熱風爐使用性能及特點

醇基混合燃料型熱風爐主要是以熱能轉換成風能的一種加熱設備，這種設備是將醇基混合燃料以物理方式進入燃燒室燃燒，然后將熱能通過熱轉換區對燃燒室產生的熱量經過風機帶入送風口，然后對糧食進行加熱烘干。高效熱風機的燃燒系統為物理燃燒法，風溫在100～390℃。熱風爐的熱轉換率達95%以上，具有高效、節能、環保等特點。

1.2 傳統燃煤熱源和新型能源投資及運行成本對比分析

以處理量為300 t/d、降水幅度為10%的糧食干燥機為例，分別進行幾種清潔能源與常規燃煤熱風爐的投資運行成本對比分析見表1。

表1 清潔能源與常規燃煤熱風爐的投資運行成本對比分析

通過表1數據分析，可以得出以下結論：

（1）燃煤型熱風爐：一次性投資成本低，適合所有類型烘干機配套，運行成本偏高，污染嚴重。

（2）燃稻殼燃燒爐：一次性投資成本較低，目前只適合稻谷烘干機配套，運行成本低，低碳排放、較環保。

（3）生物質燃料型：一次性投資成本與燃煤型熱風爐相當，目前只適合烘干稻谷等一次性降水幅度降低的糧食作物，運行成本略低于燃煤型熱風爐，低碳排放、較環保。

（4）電熱儲能式熱風爐：一次性投資成高，目前只適合電力充足或棄用電較多地區，在無政策性用電的情況下運行成本稍高，無污染物排放。

（5）醇基混合燃料型：熱風爐一次性投資成本低，目前只適合小型烘干機配套，運行成本稍高，無污染物排放。

1.3 清潔能源在糧食干燥領域應用中存在的問題

（1）傳統燃煤型熱風爐使用簡單，司爐工技術比較熟練，在糧食烘干這樣季節性比較強的操作單元，企業不設專門的司爐工，操作工隨時招來就上崗，可節約人工大量成本。

（2）非燃煤型熱風爐的一次性投資高于燃煤型熱風爐，企業負擔較重。特別是電熱儲能式熱風爐一次性投資3倍于燃煤型熱風爐，雖然社會效益和經濟效益顯著，但是目前企業的普遍反映就是“好東西用不起”。

（3）對生物質成型燃料認識不夠深。大多數人對生物質成型燃料可再生、低污染、使用方便等特性認識不夠，甚至許多用能單位根本就不知道有生物質成型燃料產品，更談不上認識和應用。

（4）生物質原料供應問題。生物質熱源干燥糧食是目前糧食干燥作業較理想的熱源之一。但各類生物質利用都需要大量的可持續供應的原料，因而不可避免地存在著對生物質原材料的競購，受到稻殼、秸稈等生物質供應量少，不加除塵設備容易造成粉塵污染等局限，阻礙了先進技術裝備的推廣應用。

（5）生物質成型燃料結渣現象還沒有從根本上解決。秸稈類生物質固體成型燃料在鍋爐內燃燒時，秸稈類生物質在生長過程中吸收的金屬元素會全部或者部分發生熔化，形成玻璃狀堅硬爐渣，難以清除。另外，煙氣中夾帶著熔化或半溶化的堿金屬硅酸鹽，在接觸到鍋爐內壁面時凝結，不斷積聚，最終產生嚴重的積灰或結渣等問題。結渣現象不僅會影響燃燒設備的熱性能，而且會危及燃燒設備的安全性。

2 推進清潔能源在糧食干燥領域推廣應用的對策及建議

開發和利用好生物質能源、推進清潔能源在糧食干燥領域推廣應用對解決環境污染、能源短缺等一系列社會熱點問題具有重要意義。

（1）國家應制定相應的配套政策。國家生態環境部辦公廳關于界定生物質成型燃料類型有關意見的復函（環辦函[2014]1207號）明確指出：生物質成型燃料屬于可再生能源，是一種較好的煤炭替代燃料。我部將與相關部門密切配合，進一步完善技術標準和政策法規，促進生物質燃料的推廣使用。國家應通過制定能源稅、環境保護稅等政策來促進生物質能源的發展，使環保意識及可持續發展意識深入人心。同時，發展生物質能源具有良好的生態效益和社會效益，應加強生物質能源利用的宣傳力度。

（2）要保障生物質成型燃料、清潔能源的生產和利用過程中原料持續供應。各企業和地方政府要對生物質燃料項目進行科學的可行性分析和論證，充分考慮國家政策、當地的生物質原料數目、分布、利用途徑、已有企業類型和經濟效益等。立項規模要合適，地點選擇要恰當，項目管理要科學，從而保證原料供應充足，保證項目的長久發展，確保對當地經濟、農民生活質量及農村環境切實有益。

（3）生物質成型燃料生產中的原料預處理、成型工藝、設備、成型燃料結渣嚴重和不同生物質成型燃料燃燒性能差異大等方面仍然存在諸多問題，解決好這些問題是確保生物質致密成型和利用產業發展的關鍵，尚有大量的工作需要進行。如：進一步改善對原料的預處理，減少秸稈中的金屬元素；在秸稈的收集運輸過程中，應避免混入含有SiO2的泥沙，防止K和Na等元素的化合物與SiO2發生反應而生成低熔點的共晶體；研制和選用合理的抗結渣添加劑。

（4）加大糧食干燥領域應用電熱儲能式熱風爐的政策支持力度。隨著環境污染問題日益突出，清潔能源的應用已經得到重視，但天然氣、電能作為干燥作業的新型能源，由于應用成本較高，推廣應用還需進一步努力。電熱儲能式糧食干燥熱風爐將夜間閑置的、廉價的低谷電或棄用風電轉換成熱能存儲起來，通過溫度調節裝置將儲能爐內的熱能轉換成穩定的、適合糧食烘干需要的熱風輸出。該技術解決了常規電熱爐功率小的技術瓶頸，實現了大規模和超大規模的供熱能力，達到了糧食干燥熱風輸出溫度和熱量的精準控制水平，解決了長期困擾糧食干燥行業能耗高、熱效率低、污染物排放嚴重超標的難題，替代目前廣泛使用的燃煤熱風爐，不僅有利于環境污染的治理，也必將促進我國糧食干燥行業的清潔發展。國家有關部門應給予政策上的大力支持。