南京某粮食烘干中心热源替代方案的研究

本文针对南京某粮食烘干中心的热源改造工程，对燃煤热风炉、空气源热泵和燃气热风炉三种烘干热源的节能性、经济性和环保性进行综合分析，以寻求最佳的替代热源。结果表明：空气源热泵不仅运行能

粮食是人类赖以生存与发展的重要物质基础，而粮食干燥是提高粮食产量、保障粮食品质、实现粮食安全储藏的重要环节。目前全球性粮食因干燥和储藏不当造成的损失高达5%~10% [1]，如何减少收获后的粮食损失，实现粮食高效、安全、经济的干燥对粮食安全意义重大。目前的谷物烘干以燃煤热风炉为主， 因其出风温度较高、烘干速度快，单位谷物烘干成本较低，但其尾气排放产生严重的环境污染问题[1]。为实现环境质量显著改善， 主要污染物排放总量大幅减少， 江苏省于2018 年底实施“两减六治三提升”行动， 减少煤炭消费总量。因此，燃煤热风炉的应用越来越受到限制，寻找合适的烘干热源替代成为烘干行业的首要任务[2]。而热泵技术以其独特的干燥原理、高效的能源利用率及环保等优点逐渐应用于干燥领域，其应用前景广阔[3]-[8]。

燃气热风炉因其使用天然气这一清洁能源， 环保性能较佳， 目前备受烘干市场青睐。

本文选取南京某粮食烘干中心的烘干热源改造工程为研究对象，该中心现有4 台30 吨和2 台15 吨的粮食烘干机，未改造前，采用3 台65 万大卡和1 台50 万大卡燃煤热风锅炉作为烘干热源。拟选用10 台42 匹的空气源热泵热风机组或4 台60 万大卡的燃气热风炉作为替代烘干热源，在保证稻谷相同烘干效果的情况下，现将燃煤热风炉、空气源热泵和燃气热风炉这三种烘干热源进行节能性、经济性和环保性比较，以探寻最佳的烘干热源替代。

2. 节能性分析 不同能源的计量方式不一样，因此将空气源热泵消耗的电能和燃气热风炉消耗的天然气转换成等价标煤，对三种热源方式的运行能耗进行比较，研究这三种热源方式的节能效益。根据文献[9]取空气源热泵所消耗的电能折标煤系数，其中当量折标系数为燃料的理论发热量与标准煤的发热量之比，等价折标系数是指二次能源的等价热量与标准热量之比[10]。三种烘干热源的能源热值与设备热效率根据文献[11] [12]选取，具体取值如表1 所示。

Table 1. Energy calorific value and equipment thermal efficiency 表1. 能源热值与设备热效率 热源方式 能源种类 理论热值 热效率 实际热值 当量折标系数 等价折标系数 燃煤热风炉 煤 29.3 MJ/kg 0.73 21.39 MJ/kg 1 kg.ce/kg 1 kg.ce/kg 空气源热泵 电 3.6 MJ/kWh 3.1 11.16 MJ/kWh 0.1229 kg.ce/kWh 0.36 kg.ce/kWh 燃气热风炉 天然气 35.6 MJ/Nm3 0.9 32.04 MJ/Nm3 1.2143 kg.ce/Nm3 1.2143 kg.ce/Nm3