水稻種子烘干機(jī)尾氣除塵概述

朱 韜 王 怡 徐 杰 何水華 胡曉軍

（1 中墾種業(yè)股份有限公司，江蘇大豐 224151；2 揚(yáng)州智廚科技有限公司，江蘇揚(yáng)州 225000）

種子在收割、運(yùn)輸、暫存過程中都會(huì)夾帶一些灰塵、沙粒、谷殼、秸稈碎屑及破碎糧粒等雜質(zhì)（為方便描述，以下所有被尾氣從烘干機(jī)帶出的固體雜質(zhì)均稱其為顆粒，顆粒的尺寸稱其為粒徑，此粒徑是指當(dāng)量粒徑）。而水稻種子在烘干加工過程中，這些雜質(zhì)中的細(xì)微粒又極易被尾氣帶出并飛揚(yáng)到空氣中，影響工作環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)人員的健康產(chǎn)生危害。由于灰塵中含有大量有機(jī)質(zhì)，這種灰塵在密閉的環(huán)境中，也容易引起粉塵爆炸，有一定的安全隱患。

大多數(shù)企業(yè)，種子原糧進(jìn)入烘干機(jī)之前都會(huì)進(jìn)行初步清理，不同初清設(shè)備去雜的效果不一，但均無法徹底清除種子原糧中的雜質(zhì)。近年來，國內(nèi)循環(huán)式谷物干燥機(jī)被廣泛推廣應(yīng)用，大大提高了種子的收儲(chǔ)質(zhì)量和效率，減少了因天氣原因糧食無法晾曬造成的損失，但由于循環(huán)式谷物干燥機(jī)的特性，其在工作過程中原糧是動(dòng)態(tài)循環(huán)的，原糧顆粒間相互摩擦?xí)粩嗟禺a(chǎn)生細(xì)小的粉塵顆粒，這些細(xì)小的顆粒隨著烘干尾氣排出造成粉塵污染。眾所周知，烘干機(jī)的廢氣量大、含塵濃度高、水分大、露點(diǎn)高、易結(jié)露，這是除塵的一個(gè)難點(diǎn)。中墾種業(yè)股份有限公司在處理烘干機(jī)尾氣的過程中走了一些彎路，同時(shí)也總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。在此分享給大家，供大家參考。

1 典型的種子烘干車間

近年來，國內(nèi)設(shè)計(jì)的種子烘干車間平面布置示意圖如圖1 所示，這是一個(gè)典型的種子烘干車間的設(shè)計(jì)。圖1 中示意的車間有7 臺(tái)批次烘干能力為40t/批的烘干機(jī)，本文探討內(nèi)容均以此為例。沉降室①是主沉降室，被烘干尾氣從烘干機(jī)帶出的大部分秸稈碎屑、谷殼等較大的顆粒以及少量的灰塵及細(xì)小纖維狀雜質(zhì)沉降在此沉降室中。沉降室②、③、④、⑤中僅有少量灰塵、細(xì)小纖維和谷殼沉降下來。當(dāng)全部烘干機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，就會(huì)有大量的灰塵、細(xì)小纖維及細(xì)小輕薄的谷殼從沉降室⑤頂部的排氣口排出，形成粉塵污染。這種設(shè)計(jì)方案是為了收集大顆粒用于焚燒爐作為燃料的，而并非主要考慮對(duì)粉塵污染的控制。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)區(qū)及周邊的粉塵濃度越來越高，以致影響到了生產(chǎn)人員及周邊單位與居民。因此對(duì)于糧食烘干機(jī)尾氣粉塵污染的治理迫在眉睫，各個(gè)企業(yè)也開始重視。

2 烘干尾氣粉塵的情況

要想解決烘干機(jī)尾氣的粉塵污染問題，應(yīng)了解尾氣中灰塵的特性。首先對(duì)尾氣中顆粒的粒徑范圍進(jìn)行觀察、分析及計(jì)算，要做到有的放矢。從烘干機(jī)進(jìn)入到重力沉降室①中的最大顆粒當(dāng)量粒徑約為2mm，最小約為5μm（小于5μm 的非常少，可以忽略不計(jì)）；從重力沉降室①進(jìn)入到重力沉降室②中的最大顆粒當(dāng)量粒徑約為125μm，也就是說重力沉降室①對(duì)當(dāng)量粒徑大于125μm 的顆粒其除塵效率幾乎是100%，而對(duì)當(dāng)量粒徑小于125μm 的顆粒，其除塵效率較低，粒徑越小其除塵效率越低。從重力沉降室⑤頂部排出的尾氣中仍然含有較多當(dāng)量粒徑為100～125μm 的顆粒，說明重力沉降室②、③、④、⑤除塵效率很低，這與實(shí)際觀察現(xiàn)場(chǎng)情況相符合。

以上數(shù)據(jù)是基于所有烘干機(jī)都在運(yùn)行時(shí)的情況，運(yùn)行的烘干機(jī)越少則總體除塵效率越高。如只有1 臺(tái)烘干機(jī)在運(yùn)行時(shí)，從烘干機(jī)進(jìn)入到重力沉降室①中的最大顆粒當(dāng)量粒徑仍約為2mm，最小粒徑仍約為5μm，但從重力沉降室①進(jìn)入到重力沉降室②中的最大顆粒當(dāng)量粒徑約為50μm，從重力沉降室⑤頂部排出的尾氣中含有較多當(dāng)量粒徑為40～50μm的顆粒，由此可見沉降室的處理風(fēng)量越小其除塵效率就越高。通過以上分析還可以得到一個(gè)結(jié)論就是重力沉降室②、③、④、⑤對(duì)除塵效率的提高并不明顯。如果加大重力沉降室①的面積會(huì)對(duì)除塵效率產(chǎn)生明顯改善。

3 幾種除塵方法的分析

搞清楚了烘干機(jī)尾氣含塵當(dāng)量粒徑為5～2000μm后就可以有的放矢了。下面就根據(jù)圖2 來進(jìn)行分析和選擇。首先圖2 所示粒徑范圍選用原則是根據(jù)實(shí)際情況來確定的。對(duì)于重力沉降除塵、剎克龍除塵器和機(jī)械式離心除塵器等，較小粒徑的除塵對(duì)應(yīng)于密度較大的粉塵，較大粒徑的除塵對(duì)應(yīng)于密度較小的粉塵，需要經(jīng)過計(jì)算來選擇具體方案；其次要考慮方案的經(jīng)濟(jì)性。

3.1 重力沉降除塵參照?qǐng)D2 中的③，重力沉降除塵可用于當(dāng)量粒徑范圍為10～3000μm。假如用重力沉降的方式來捕集10μm 的顆粒，那么對(duì)于圖1 的情況（總尾氣風(fēng)量為180000m3/h）是需要沉降室①的面積不低于14000m3，這顯然不現(xiàn)實(shí)。因此僅采用擴(kuò)大重力沉降室面積的除塵方案不可取。

3.2 剎克龍除塵器參照?qǐng)D2 中的④，剎克龍除塵器可用于當(dāng)量粒徑范圍為2～2500μm。假如用剎克龍除塵器來捕集當(dāng)量粒徑在10μm 以上的顆粒，那么對(duì)于圖1 的情況（每臺(tái)烘干機(jī)有2 個(gè)排風(fēng)口，每個(gè)排風(fēng)口的排風(fēng)量為12500m3/h），每臺(tái)烘干機(jī)需要配2 個(gè)直徑為1100mm 的高效剎克龍除塵器，剎克龍進(jìn)風(fēng)口壓力至少需要2000Pa，烘干機(jī)自帶的風(fēng)機(jī)的全壓約為800～1200Pa，烘干機(jī)排風(fēng)口全壓不超過400Pa，顯然不能滿足要求，需要額外添置2 臺(tái)功率至少為7.5kW 的引風(fēng)機(jī)。即便如此，剎克龍除塵器對(duì)于10μm 的顆粒的除塵效率僅為50%，如果要使10μm 顆粒的除塵效率達(dá)到90%以上，則至少需要2 臺(tái)直徑為950mm 的剎克龍和2 臺(tái)15kW 的引風(fēng)機(jī)。顯然，采用剎克龍除塵器的方案總造價(jià)雖然不高，但要達(dá)到除塵效果需要的能耗卻很高，就如烘干車間有7 臺(tái)烘干機(jī)，則需要增加的總動(dòng)力高達(dá)210kW，大大增加了運(yùn)行成本，因此采用剎克龍除塵器的方案也不可行。通過調(diào)研也發(fā)現(xiàn)采用剎克龍除塵器的單位使用效果不好，主要原因是避免高能耗而使剎克龍選型及動(dòng)力匹配不合理。

3.3 簡易布袋除塵器和脈沖除塵器參照?qǐng)D2 中的⑥可知，過濾除塵器的除塵效率很高。簡易布袋除塵器和脈沖除塵器這兩種除塵器均屬于過濾除塵器。雖然理論上其除塵效率很高，但對(duì)于烘干機(jī)的高濕度尾氣來說，最大的問題是因潮濕的細(xì)小顆粒塞堵濾布的透氣孔并且難以清理，而使布袋的透氣性能迅速降低，即使采用帶自動(dòng)噴吹清理濾筒的脈沖除塵器也不易清理。從使用單位得知，在初期使用時(shí)效果非常好，風(fēng)阻小，除塵效率高；但維持不了多久風(fēng)阻開始逐漸加大，以至于1 年后開始嚴(yán)重影響烘干機(jī)的烘干效率，且簡易布袋除塵器的使用情況更加糟糕。濾布需人工清理，清理工作量很大，而且濾布即便清理后仍然風(fēng)阻大，如果更換全新的濾布成本又很高，并且更換濾布的工作量也很大。調(diào)研結(jié)論是：此方案的改造項(xiàng)目造價(jià)較高，如采用簡易布袋除塵器包括土建改造及設(shè)備投資合計(jì)約為100 萬元，尤其是脈沖式布袋除塵器成本更高；使用過程會(huì)影響烘干機(jī)的效率而間接增加運(yùn)行成本和降低產(chǎn)量；維護(hù)困難，要想達(dá)到理想效果，布袋配件的費(fèi)用高。

3.4 機(jī)械式離心除塵器參照?qǐng)D2 中的⑦，機(jī)械式離心除塵器從除塵性能來說更適合應(yīng)用于烘干機(jī)尾氣除塵，這種除塵器對(duì)粒徑在5μm 以上的顆粒分離效率很高。這是一種新型除塵器，其原理是利用強(qiáng)制力使含塵氣體在設(shè)備中做高速圓周運(yùn)動(dòng)，使固體顆粒在離心力的作用下高速沉降，其沉降速度是自然沉降的幾百倍至上千倍，從而達(dá)到快速高效除塵的目的。其主要由進(jìn)風(fēng)葉輪、分離葉輪、捕灰環(huán)堆、排風(fēng)葉輪、機(jī)殼、排灰剎克龍等組成。這種除塵器處理風(fēng)量為12500m3/h，其配置功率約為5.5kW。圖1 情況如采用此方案包括土建改造和設(shè)備費(fèi)用約為100 萬元，總動(dòng)力約為80kW。對(duì)于改造項(xiàng)目來說機(jī)械式離心除塵器的造價(jià)較高，但對(duì)于新建項(xiàng)目來說卻可以大大降低土建成本，機(jī)械式離心除塵器更適合用于新建項(xiàng)目。圖3 是機(jī)械式離心除塵器的一種應(yīng)用方式。

3.5 填料床水噴淋除塵填料床水噴淋除塵屬于一種濕式除塵器，參照?qǐng)D2 中的⑤可知，可用于粒徑在0.2～100μm 的除塵。烘干機(jī)尾氣經(jīng)4 級(jí)沉降室后，粒徑大于100μm 的顆粒已經(jīng)很少了，濕式除塵器的除塵效率較高，僅次于過濾除塵器。如圖4 所示，這是利用原有的沉降室進(jìn)行改造的示意圖。這是借鑒了填料式濕式除塵器的結(jié)構(gòu)，利用沉降室⑤作為“機(jī)殼”，在沉降室⑤中安裝支架，在支架上鋪設(shè)格柵，在格柵上堆積高孔隙率的填料，在填料上方設(shè)置一個(gè)通長的總水管，在水管上安裝噴嘴，通過對(duì)填料床不斷地噴淋使填料始終保持濕潤起到捕集灰塵的作用，同時(shí)足夠量的噴淋還可以對(duì)填料起到清洗作用。噴淋水夾帶著灰塵顆粒落到沉降室⑤的底部，然后流入蓄水池，蓄水池可起到沉淀作用，經(jīng)澄清的過程水再經(jīng)過過濾，經(jīng)水泵泵送至噴淋管噴到填料上，這樣持續(xù)循環(huán)，就起到了除塵作用。該改造項(xiàng)目總動(dòng)力配置43kW，總投資約50 萬元，目前已經(jīng)使用了2 年半，從目前使用情況來看除塵效果非常好，在沒有增加引風(fēng)機(jī)并且所有7 臺(tái)烘干機(jī)全開的情況下，對(duì)烘干機(jī)的烘干效率也沒有明顯的影響。操作簡單，日常維護(hù)工作量少。唯一遺憾的是由于改造項(xiàng)目時(shí)間緊迫，沒有完全實(shí)現(xiàn)廢水零排放，仍有少量的廢水。為了實(shí)現(xiàn)廢水零排放，在下一期改造時(shí)將采取圖5 所示的方案實(shí)現(xiàn)廢水零排放。

4 結(jié)束語

以上是經(jīng)過幾年的調(diào)研、探討和2 年實(shí)踐的一些經(jīng)驗(yàn)，烘干機(jī)尾氣除塵的方式有很多，本文所述僅是針對(duì)循環(huán)式種子干燥機(jī)除塵的幾種方式，各種方式均有優(yōu)缺點(diǎn)，改造和新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)選用除塵方式時(shí)應(yīng)根據(jù)具體使用要求而定，其中環(huán)保和經(jīng)濟(jì)是兩個(gè)主要的考慮因素[1-2]。

隨著國家環(huán)保要求的提高，重力沉降除塵方式已逐漸被改進(jìn)或取代；重力沉降與噴淋結(jié)合的除塵方式比較適合作為改造項(xiàng)目方案，為防止循環(huán)式產(chǎn)生異味，可定期向水池投放抑菌劑；布袋除塵器的選用則應(yīng)重點(diǎn)考慮濾布材料的選擇，選用易清理且耐用的濾材，否則會(huì)大大增加使用成本；機(jī)械式離心除塵器是干式除塵器，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，因其設(shè)備占用空間小、布置靈活、土建投資少、操作維護(hù)簡單、能耗不高等特點(diǎn)，將會(huì)成為未來烘干機(jī)尾氣除塵的主要裝備。