生物質(zhì)燃料在糧食烘干中的應(yīng)用

王 輝，李慶金

(際華(蕪湖)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241080)

糧食烘干是高消耗量作業(yè)。我國煤礦產(chǎn)量較豐富，但油量缺乏，如果能將生物質(zhì)燃料作為糧食烘干的主要熱源，將會(huì)大大降低糧食的烘干成本，起到保護(hù)環(huán)境的作用，所以熱風(fēng)爐將是未來糧食烘干熱源裝置的重要發(fā)展方向。稻殼爐是我國自主研制的生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐，但液體和氣體生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐發(fā)展尚不成熟。隨著生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)化技術(shù)的不斷優(yōu)化升級，液體和氣體生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐技術(shù)將廣泛應(yīng)用于糧食烘干領(lǐng)域。

1 生物質(zhì)燃料

生物質(zhì)能是指將太陽能在一定作用下轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，最終以化學(xué)能的形式存貯在生物質(zhì)內(nèi)。而生物質(zhì)燃料是承載生物質(zhì)能的主要載體，通過綠色植物的光合作用，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。

和傳統(tǒng)化石燃料相比，生物質(zhì)燃料具有一定優(yōu)勢，即生物質(zhì)能源的來源是光合作用，只要有綠色植物，光合作用就會(huì)生成，因此生物質(zhì)能源與風(fēng)能、太陽能一樣，是可再生能源，可以循環(huán)利用。生物質(zhì)燃料生產(chǎn)和排放的CO2量基本一致，屬于碳平衡燃料。生物質(zhì)中的硫和氮的含量比較低，所以燃燒生成的SO2和NOx含量少，更能起到保護(hù)環(huán)境的作用。

2 糧食干燥

2.1 糧食干燥工藝

與糧食干燥機(jī)類似，糧食干燥工藝的形式多種多樣，一般分為橫流、順流、逆流、混流干燥工藝及兩種工藝的聯(lián)合等。不管采用哪種形式的干燥工藝，供熱設(shè)備都是必需的熱源設(shè)備。干燥機(jī)性能的好壞最主要的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是熱能的消耗量。我國干燥機(jī)單位能耗不及國外發(fā)達(dá)國家，因此降低干燥機(jī)的單位能耗、逐漸轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)、減少糧食干燥成本是主要任務(wù)。

2.2 供熱裝置-熱風(fēng)爐

熱風(fēng)式干燥是保持糧食干燥最主要的方式。熱風(fēng)干燥的工作原理是將空氣中的熱空氣與潔凈煙氣以介質(zhì)形式與糧食接觸，接觸過程中帶走水分。熱風(fēng)爐是保持糧食干燥的另一個(gè)主要設(shè)備,一般分為直接供熱和間接供熱兩種形式。

將燃燒室產(chǎn)生高溫的煙氣和潔凈熱風(fēng)作為熱煤來干燥糧食，這是糧食干燥工藝的主要過程。而間接加熱環(huán)節(jié)比較多，不僅會(huì)對熱效率造成很大影響，還會(huì)增加換熱設(shè)備數(shù)量。與間接加熱相比，直接加熱式熱風(fēng)爐不需要換熱設(shè)備，它主要是將高溫?zé)煔馀c室外空氣的結(jié)合作為熱煤的主要來源，大大提高了工作效率。糧食是重要的食品來源，因其自身的特殊性，對干燥的要求比較高，所以對供熱裝置的熱煤潔凈度要求也會(huì)較高。

如果熱源的干燥系統(tǒng)是以煤、稻殼、秸稈等為主要燃料，通常會(huì)因燃燒不徹底而導(dǎo)致煙氣中含有大量有毒氣體，為了避免此類事件的發(fā)生，配置換熱器是必要的，可通過間接手段干預(yù)糧食干燥工作。以柴油、天然氣、煤氣等為燃料的干燥系統(tǒng)，其燃燒器技術(shù)相對完善，同等條件下燃燒得更充分，產(chǎn)生的煙氣相對比較潔凈，因此無須配置換熱設(shè)備，可采用直接干燥的手段即可。對糧食干燥程度的評判要設(shè)置統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和原則，確保生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐的穩(wěn)定性。

3 生物質(zhì)燃料在糧食干燥中的應(yīng)用

3.1 生物質(zhì)固體燃料的應(yīng)用

生物質(zhì)固體燃料主要是秸稈和稻殼，所以熱風(fēng)爐分為秸稈和稻殼兩種。秸稈和稻殼等燃料中水分充足，成分復(fù)雜，存在很大的隨機(jī)性，因此不同季節(jié)、不用品種之間的燃料成分有所不同，這就對熱風(fēng)爐提出了更高的適應(yīng)要求，燃燒過程中，往往會(huì)因燃燒不充足而出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，在一定程度上影響熱風(fēng)爐的正常運(yùn)行。燒結(jié)程度受多種因素影響，其中溫度和風(fēng)速是關(guān)鍵因素，設(shè)計(jì)熱風(fēng)爐時(shí)需要考慮周全。

燃燒技術(shù)一般由三種表現(xiàn)形式呈現(xiàn)，分別是固體床、流化床和懸浮燃燒，與之相應(yīng)的生物質(zhì)燃燒較難控制，但成本較低。粉碎后的生物質(zhì)燃料形狀各不相同，因此流化床內(nèi)的流化統(tǒng)計(jì)極其困難。可以通過添加低廉的惰性物質(zhì)來改善生物質(zhì)燃料的流化性能。可采用擴(kuò)散式的爐子，使它們能夠相互接觸，充分燃燒。

設(shè)計(jì)生物質(zhì)熱風(fēng)爐時(shí)，要特別注意生物質(zhì)燃料的結(jié)構(gòu)變化。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮火焰燃燒方向，確保燃燒過程中火焰能夠靈活改變方向，以加快燃料和水蒸氣運(yùn)輸速度，確保燃料燃燒得更徹底、更充分。熱風(fēng)爐后部配有引風(fēng)機(jī)，不僅能有效控制強(qiáng)風(fēng)，將未燃盡的碳顆粒吹走，還能確保燃燒過程中有足夠空氣。

表1對比了三種不同形式熱源的熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)熱風(fēng)爐的污染程度相對較低，熱源費(fèi)用和設(shè)備投資較小，具有很大的使用價(jià)值。

表1 不同熱源熱風(fēng)爐主要指標(biāo)比較表

3.2 生物質(zhì)液體燃料的應(yīng)用

生物質(zhì)液態(tài)燃料是指利用生物原料生產(chǎn)，通過酯交換技術(shù)制作能夠完全替代柴油的一種清潔的可再生燃料，它的主要原料來源是油料作物和野生油料植物等，與普通柴油性質(zhì)相比，生物柴油更具環(huán)保性，比其他柴油減少了20%的二氧化硫排放量。檢測表明，生物柴油具有環(huán)保性和清潔功能，可以清潔空氣中的有毒氣體。生物柴油含氧量比普通柴油高，燃燒時(shí)一氧化碳的排放量就會(huì)減少10%左右，且生物柴油的可降解性能更強(qiáng)。我國生物柴油合成技術(shù)的應(yīng)用一直居世界領(lǐng)先水平，生物柴油加工企業(yè)具有一定的競爭優(yōu)勢，因此要積極采取措施，繼續(xù)大力推廣生物柴油技術(shù)的應(yīng)用。目前遇到的最大困難是用燃料來烘干糧食的成本較高，相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，生物柴油技術(shù)會(huì)越來越成熟，成本也會(huì)更低，其應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

3.3 生物質(zhì)燃?xì)獾膽?yīng)用

生物質(zhì)氣體燃料來源相對比較廣泛，主要來自于沼氣。我國大部分農(nóng)村都實(shí)施了沼氣工程，充分利用了沼氣燃?xì)狻Ｎ覈練べY源較豐富，以稻殼煤氣為主要能源的相關(guān)技術(shù)水平較高，也可以將其應(yīng)用于糧食烘干中。

4 結(jié)語

隨著糧食烘干技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，其將會(huì)逐漸向農(nóng)村推廣，使農(nóng)民成為糧食生產(chǎn)-烘干一體化的主體。生物質(zhì)燃料具有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)等多種形式，是一種低碳環(huán)保的新型可再生能源，在糧食干燥工作中，如果能夠靈活有效地加以利用，將會(huì)大大提高糧食烘干效率。隨著生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，生物質(zhì)能源的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。