粮食干燥节能减排技术研究现状与展望

摘 要：本来简要介绍了我国粮食干燥节能减排技术的应用现状，主要介绍了余热回收、生物质燃料利用的研究现状，并对未来节能减排技术的发展方向进行了展望，着重介绍了低温真空节能干燥技术、太阳能干燥技术和热管技术。关键词：粮食干燥；节能减排；余热回收；真空干燥 中图分类号：S379.3

文献标识码：A引言在现今经济迅速发展的时代，保护和合理利用能源对于一个国家来说越来越重要，因此，我国政府提出了“节能减排”的重要决策。对于污染和耗能较高的行业，解决节能减排问题势在必行，要想达到预期效果，就需要以科技力量为基础，通过各行业共同努力来完成。粮食干燥是我国粮食行业的主要耗能环节，粮食机械化及规模化干燥消耗大量的能源, 因此，针对粮食干燥过程研究节能减排技术任重道远。1 我国粮食干燥节能减排技术现状在我国，塔式干燥设备被广泛应用于谷物干燥。目前所用的节能减排措施主要有余热回收、设备保温、脱硫除尘、粉尘回收、分层给煤、生物质燃料利用、集中供热蒸汽热源等[1]。本文简要介绍了余热回收、生物质能源的利用现状。1.1 余热回收粮食在干燥机内离开干燥段后，受热升温为30～60℃[2]。粮食的受热温度和降水幅度，影响着粮食干燥后出仓时所携带的热量在总热耗中所占的比例，粮食在升温高、降水幅度小的情况下，粮食带出的热量在总热耗中所占的比例就大，反之则小。多级连续干燥普遍应用于现有传统干燥机中，粮食干燥系统的尾部干燥段，排出的废气温度一般为40～60℃，相对湿度为20%～50%；冷却段排出的废气温度一般为10～40℃, 相对湿度为10%～40%，可将其回收利用，以达到节省能耗的目的。干燥级数越高，温度越高，湿度越低的废气，其回收利用价值越大。对于间接加热的干燥机[3]，干燥系统的烟道废气温度一般为110～130℃，温度较高，具有很大的回收利用价值。通过对干燥系统烟囱废气回收利用技术进行深入研究，将市场上现有的热风干燥机进行改造。比如，用烟囱废气热管回收技术，将该部分热量用于干燥段前暂存仓内粮食的预热升温，可以回收约5%的热量[4]。将小型换热器设置在现有粮食干燥装置中的引风机与烟道之间，再配备一个风机实行辅助进风，从而达到回收利用烟气余热的目的，是粮食干燥“节能减排”的有效措施之一。1.2 生物质能源利用生物质能源储量丰富，主要指秸秆，包括油料作物秸秆、玉米秸秆、豆麦作物秸秆、杂粮秸秆、小麦秆、棉花秆、稻草、谷壳等，是人类可以长期依赖的能源，它具有容易取材、价格低、污染少、可再生利用等优点，其在粮食干燥行业的应用前景不容小觑。我国作为拥有丰富农作物秸秆的农业大国，秸秆资源总量约为712亿t。近年来，秸秆资源以年均11.4%的速度增长[5]。现在的农作物秸秆只有一小部分用于还田或用作牲畜饲料，而很大一部分都直接在田地里烧掉了，这样做不仅对环境造成了污染，而且极其浪费生物质能源。开发生物质能源，能够使我国的能源结构得到改善，可以有效延长化石燃料的使用时间，还可以使能源在生产方式和消费方式上发生适当的改变。另外，生物质中的含硫量远低于煤中的含硫量。因此，生物质能源在减少有害气体排放方面的优越性超过了煤、石油和天然气。目前，我国在粮食干燥方面主要使用稻壳作为生物质燃料。市场上普遍应用的燃煤热风炉的除尘装置和进料机构都可以进行改动，这使其更加适合燃烧稻壳。经过长期的实践应用，人们总结出稻壳热风炉的使用费用低、能够快速升温、温度较高、其炉温相对稳定。但是，现在应用稻谷热风炉干燥系统的地区很少，除部分稻谷产地和稻米加工厂应用外，其他地区很少应用。某地区已建成多套节能保质小型烘干机，这些烘干机均配置了HXL小型生物质燃烧炉，通过对这些烘干机进行生产实践表明，此生物质热风炉的性能相对稳定且可操作性较强，其运行成本相比于以煤炭作为燃料的热风炉低20%以上。由此看来，为倡导实施节能减排技术，大力开发并推广生物质燃料热风炉是我国粮食干燥行业的大势所趋。2 粮食干燥节能减排技术展望2.1 真空干燥技术真空干燥技术的工作原理是利用低温低压下传热传质进行粮食干燥，真空干燥技术作为一种全新的粮食节能干燥技术，具有高效节能、绿色环保、品质优良的作用。对粮食进行干燥处理不仅仅要求达到安全水分，还要确保粮食的品质良好，粮食低温真空干燥技术很好的保证了这一点，而且所节约的能耗达到20%左右。低温真空干燥使水分蒸发时的温度降低了很多，物料的升温时间也得以缩短，对于物料在升温时所需要的热能也相应减少，与此同时，干燥介质带走的热耗及设备散热损失也相对较低。2.2 太阳能干燥技术如今被各行业广泛应用的可再生能源——太阳能，具有清洁、廉价的优点。将太阳能利用在粮食干燥领域，可以减少常规能源的利用率。农户常用的通过晾晒使粮食烘干的方法，实际上就是利用太阳能来干燥粮食，但这种传统的晾晒方法需要大量的人力和物力，而且天气影响极为严重，粮食容易遭受损失。国家为了响应节能的号召，粮食行业大力发展的太阳能干燥技术，与传统的晾晒方法截然不同，在高科技的支撑下发展的太阳能干燥粮食技术，是利用被引进粮堆的通过太阳热能加热的空气，使粮食降低水分，达到干燥的效果。只要不断的努力研究，太阳能干燥技术会越来越成熟。近些年，国内外的专家学者通过坚持不懈的努力，在对太阳能干燥技术和设备的研究上已经取得了一些可观的成果。比如，将太阳能作为补充热力的热源在许多地区都具有较强的竞争力，研究者还研究了多种类型太阳能收集器，可供不同地区因地制宜地选用。2.3 热管技术热管是一种传热元件，具有极高的导热性，其导热能力远高于其他导热金属和传热技术，能达到瞬时传热的效果，对于小温差的换热，使用热管非常合适。把热管用作热源换热器，使用在干燥系统中，节能效果会有显著提升。对于在烟气高温段，如果采用普通碳钢管换热面，使用寿命较短，若采用热管技术，会大大延长其预期使用寿命。而且使用热管时的排烟黑度达到林格曼一级，符合环保要求。由于热管能在低温环境下的传热性能也十分好，因此在热量回收和节约能源方面起着举足轻重的作用。热管换热器是一种表面式换热器，热流体相互之间不接触。在工业锅炉使用中，热管换热器作为尾部受热面，锅炉的排烟余热能够得到有效利用，锅炉效率有所提升，节约能源。热管换出的热空气也有其利用价值，可以直接引入热风机的配风口或用于将燃烧用的空气进行加热。3 结语目前，我国有多种多样的粮食干燥减排节能技术和设备，但实际应用较少，而且适用范围和节能减排效果也都不尽相同。如果不能选择合适的技术和设备，或参数设计不合理，就不能达到良好的节能减排效果，甚至会影响降水效果和粮食品质。因此，要在保证设备干燥效率的基础上充分考虑节能减排。应该从加工制造、技术研发、操作管理、设计选型、安装调试、维护保养等环节全面考虑，利用先进的科学技术，研发出既经济实惠又节能环保，操作简单，适合大众使用的干燥设备。在达到干燥基本要求的同时，要尽可能地提高干燥效率，使粮食干燥总能耗大幅度降低，将粮食干燥过程中产生的对环境有害的物质和废弃物减少到最低程度。研发推广新工艺、新技术和新设备，对原有设备进行升级改造，定会提高整个粮食干燥行业的节能减排水平。参考文献[1] 李杰.我国粮食干燥节能减排技术发展现状与展望[J].粮食储藏，2011(04)：13-16.[2] 王小孟，谭江林，陈金珠.我国生物质能源开发利用的现状[J].江西林业科技，2006（05)：45-57.[3] 赵祥涛，唐学军，张明学，等.真空低温连续干燥工业自动化生产线关键技术研究[J]．干燥技术与设备，2008，6(06)：279-282.[4] 徐成海，张世伟，关奎之.真空干燥[M].北京：化学工业出版社，2004.[5] 邸坤，李杰，马云霞，等.我国粮食干燥节能途径[J].干燥技术与设备，2007，3(04)：207-210.作者简介：李贺新，硕士，研究方向：智能化检测与控制技术；王洋，讲师，硕士生导师，研究方向：农业装备自动控制理论与技术。