粮食真空干燥的技术经济与环境分析(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:2

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4 粮食真空干燥的热能消耗技术经济分析
为了较好地分析粮食真空干燥技术经济性,我们在东北地区以玉米为干燥对象,比较粮食热风干燥和真空干燥每天干燥300t 玉米,含水率从25 %到15 %的耗热量。
取外界环境温度- 20 ℃,相对湿度为30 %。玉米初始温度与外界温度相同,其0 ℃以下玉米比热为1.758kJ / (kg·℃) ,取0 ℃以上玉米的比热为2.01kJ / (kg·℃) (15 %的湿基含水率) ;冰的相变潜热为333kJ / kg^{[5 ]} ;干燥过程中认为玉米中的水分在0 ℃以上才蒸发为气体,水的蒸发潜热为2450kJ / kgH₂O^{[5 ]} 。计算中除了热风炉和热水锅炉的热损失外(热效率均为70 %) ,其他损失不计。
4.1 粮食热风干燥的计算分析
玉米热风干燥设备的基本参数为:热风炉加热干燥空气到120 ℃,进入干燥室吸收物料的水分,出干燥室的空气温度为50 ℃; 干燥后玉米的温度为40 ℃。
300t 玉米干燥所需要的热量为1.3 ×10⁸kJ 。
温度为- 20 ℃,相对湿度为30 %的空气含湿量为0.18g/ kg。加热到120 ℃时,含湿量不变。
1kg 热空气在干燥室中由120 ℃降到50 ℃提供的热量为70kJ 。
干燥300t 玉米需要的空气量为1.86 ×10⁶kg。
锅炉对热风的供热为2.604 ×10⁸kJ 。
取热风炉总体效率为0.7 , 煤燃烧值为24.244MJ / kg ,则每天需要消耗15.344t 煤。
煤的价格按500 元/ t 计算,则每天需要的供热费用为7672 元。
4.2 粮食真空干燥的计算分析
玉米真空干燥装置的基本参数为:进入干燥仓内的热水温度为80 ℃, 出干燥室的热水温度为60 ℃;被真空泵抽走的气体温度为40 ℃(压力为8000Pa 左右) ,干燥后玉米的温度为40 ℃。
粮食真空干燥采用的是热水,出水通过管道直接回流锅炉,因此热水锅炉对玉米的供热量为1.3×10⁸kJ 。需要热水循环量为1560m³ 。
同样,锅炉与蒸汽加热器总体效率为0.7 ,则每天需要燃煤7.66t ,所需要的供热费用为3830 元。
玉米真空干燥比热风干燥每天节省3842 元。
5 粮食真空干燥的投资回收分析
5.1 粮食热风干燥与真空干燥设备投资分析
根据粮食热风干燥设备和粮食真空干燥设备各组成部件所完成功能的相似性,表1 进行了分类对比,并比较了相应的制造费用和运行维护费用。
两者的设备投资费用相比真空干燥略高;后者需要的能耗小,热水锅炉的功率比热风炉的功率要小得多,相应的投资成本就会低;真空干燥仓要求良好的密封,加工费用较高,又采用图4 中所示的传导和辐射方式对粮食加热,因此所需要钢材量要比热风干燥塔多。其他设备如:清理设备、提升设备、原料仓、成品仓及冷却仓等两者基本相同。旋转进出料阀是粮食真空干燥相对于热风干燥所特有的动密封易磨损部件,技术上还有很大的发展空间,价格也不高( < 0.5 万元/ 个) 。从整体上来看,粮食真空干燥设备的制造成本要高于粮食热风干燥设备。
5.2 粮食热风干燥与真空干燥的电能消耗和维护成本分析
粮食真空干燥锅炉的规模要小于热风干燥的热风炉,所需要的装机功率也要小; 由于采用了冷凝器,因此水环泵的功率也不会很高,加上冷热水循环泵的功率消耗,其功率也不会超过粮食热风干燥风机的能耗。粮食真空干燥设备比热风干燥设备复杂,因此其维护费用要比热风干燥高。总的来说粮食真空干燥的运行成本应与热风干燥大致相当,或少于热风干燥。
5.3 粮食热风干燥与真空干燥品质效益分析
以玉米为例,我国东北地区采用热风干燥直接对零下20 ℃的冷玉米加热,热风与玉米之间的温差可达140 ℃以上。在温差热应力等因素的共同作用下,被干燥物料表面就会出现局部干裂现象,然后扩大到整个表面,形成表面硬化和裂纹,其裂纹率一般为18 % ,甚至高达35 % ,造成了玉米质量的严重下降,不但降低了使用价值,在以后的运输、储藏过程中,更易使破碎粒增加、损耗加大,其损失可高达5 %。采用真空干燥,玉米籽粒内部和表面之间的压力差较大,在压力梯度作用下,水分会很快向表面移动,不会出现表面硬化,从而保证了玉米质量。

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