The application of Electric-heating energy storage technology In the Grain drying field

◎劉國輝，任麗輝，趙學(xué)工，周崗霞（1.遼寧省糧食科學(xué)研究所國家糧食-玉米干燥工程中心，沈陽　110032，China）

Liu Guohui，Ren Lihui，Zhao Xuegong，Zhou Gangxia（Liaoning Grain Science Research Institue, The Country?s Grain-Corn Drying Engineering Center，Shenyang 110032，China）

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電熱儲(chǔ)能技術(shù)在糧食干燥領(lǐng)域的應(yīng)用

The application of Electric-heating energy storage technology In the Grain drying field

◎劉國輝，任麗輝，趙學(xué)工，周崗霞
（1.遼寧省糧食科學(xué)研究所國家糧食-玉米干燥工程中心，沈陽110032，China）

Liu Guohui，Ren Lihui，Zhao Xuegong，Zhou Gangxia
（Liaoning Grain Science Research Institue, The Country?s Grain-Corn Drying Engineering Center，Shenyang 110032，China）

能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ).改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求也持續(xù)增長，在2010年，我國成為全球第一能源消費(fèi)大國，一次能源消費(fèi)量已達(dá)到32.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤，而能源的供需缺口在12 670萬t標(biāo)準(zhǔn)煤以上[1].我國也是目前世界上極少數(shù)幾個(gè)能源以煤炭為主的國家之一，優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)不足，環(huán)境污染狀況加劇，能源緊缺以及帶來環(huán)境污染問題使我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)需要依靠科技進(jìn)步和政策引導(dǎo)，走高效、清潔化的能源利用道路，在提高電力等二次能源效率方面有所突破.

糧食是人類賴以生存和發(fā)展的基本生活資料，是關(guān)系國計(jì)民生的特殊戰(zhàn)略物資，作為糧食生產(chǎn)和消費(fèi)大國，糧食在我國人民生活和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有特殊的地位和作用.我國每年收獲的糧食有20%以上屬于高水分糧食[2]，必須對(duì)糧食進(jìn)行干燥降水才能有效地進(jìn)行儲(chǔ)藏，每年全國采用機(jī)械化干燥糧食約3 700萬t[3].目前我國糧食干燥的主要熱源為原煤，現(xiàn)有糧食干燥設(shè)備要消耗大量的煤炭資源，僅吉林省，每年干燥的煤耗就達(dá)84萬t以上[4].因此應(yīng)用新技術(shù)開發(fā)新能源從根本上轉(zhuǎn)變糧食干燥的耗能問題，勢(shì)在必行.

1　糧食干燥領(lǐng)域能源利用的現(xiàn)狀

作為我國糧食行業(yè)較大的耗能環(huán)節(jié)之一，糧食干燥是我國糧食行業(yè)“節(jié)能減排”的重點(diǎn).據(jù)國家糧食局官方公布的數(shù)據(jù)：截止到2010年，全國糧食倉儲(chǔ)企業(yè)共配套干燥設(shè)備6 125臺(tái)（套），糧食干燥能力已達(dá)到7.6萬t/h；每年全國機(jī)械化干燥糧食超過37 Mt，消耗約1.70 Mt標(biāo)準(zhǔn)煤.而糧食干燥過程的熱源供給工藝還停留在20世紀(jì)90年代的水平，能源比較單一，大部分以燃燒原煤為主要熱源，這種工藝一是熱效率低，一般為50%～75%，有的甚至低于50%；二是大部分干燥系統(tǒng)沒有配備節(jié)能減排設(shè)施，燃煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的CO、CO2、SO2、SO3、NOX等有害氣體嚴(yán)重超標(biāo)，并直接排入大氣，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染.糧食干燥行業(yè)已經(jīng)在氣體排放，節(jié)能、環(huán)保方面做了很多工作.有部分干燥設(shè)備改為以柴油及秸稈、稻殼、樹葉、木屑等各種生物質(zhì)為燃料，但占有比例較少，仍在發(fā)展之中[4].

我國糧食干燥領(lǐng)域長期以來存在能源利用效率偏低、污染物排放偏高等問題，迫切需要研究開發(fā)糧食干燥節(jié)能減排新技術(shù)、新設(shè)備、新材料和新工藝，比選應(yīng)用有效的糧食干燥節(jié)能減排途徑，以適應(yīng)我國的能源科技發(fā)展戰(zhàn)略與發(fā)展規(guī)劃.

2　電熱儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用概述

電熱儲(chǔ)能技術(shù)是采用先進(jìn)的水電分離技術(shù)、高壓控制技術(shù)和儲(chǔ)能保溫技術(shù)，將夜晚電網(wǎng)閑置的、廉價(jià)的低谷電、風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電的電能轉(zhuǎn)換成熱能儲(chǔ)存起來，根據(jù)不同需求通過交換裝置，將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)換成熱水、熱風(fēng)、蒸汽或在用電高峰時(shí)段發(fā)電饋送到電網(wǎng).交換裝置可全天24小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定釋放儲(chǔ)存的熱能，使用過程中沒有任何廢氣、廢水、廢渣產(chǎn)生，沒有飄塵、PM2.5微塵、SO2、NOx的排放，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳零排放，電熱儲(chǔ)能爐的熱效率在90%以上[5].目前已應(yīng)用于北方的大型供暖和風(fēng)電項(xiàng)目，為各領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保的需求提供了新方法.

電熱儲(chǔ)能技術(shù)同樣可應(yīng)用于糧食干燥領(lǐng)域，將各種形式的電能轉(zhuǎn)換成熱能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能爐內(nèi)，經(jīng)溫度調(diào)節(jié)裝置將儲(chǔ)能爐內(nèi)300～500℃的熱空氣轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的、適合糧食干燥需要的熱風(fēng)輸出，將高電壓大功率電熱儲(chǔ)能技術(shù)與現(xiàn)代糧食綠色干燥技術(shù)有機(jī)地組合，形成新一代糧食干燥機(jī)的干燥熱源，取代現(xiàn)有的高能耗、重污染、費(fèi)人工的燃煤型熱風(fēng)爐，實(shí)現(xiàn)了換熱工藝技術(shù)的原始創(chuàng)新和熱風(fēng)干燥能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的集成創(chuàng)新.

3　電熱儲(chǔ)能技術(shù)在糧食干燥領(lǐng)域的應(yīng)用存在的問題

3.1目前糧食干燥領(lǐng)域熱源問題研究水平較低

由于以原煤為燃料的糧食干燥工藝技術(shù)較為成熟，糧食系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于這種干燥技術(shù)模式已經(jīng)習(xí)慣，而對(duì)新能源和新技術(shù)的研究前期投入較大，技術(shù)要求較高，風(fēng)險(xiǎn)較大，造成相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)研究滯后，從而使糧食干燥新熱源方面的研究一直處于低水平.

3.2技術(shù)難度較大

電熱儲(chǔ)能技術(shù)需要研究人員具有較高的熱能、機(jī)械、自動(dòng)化等專業(yè)知識(shí)，而糧食干燥行業(yè)的整體素質(zhì)偏低，即使是研究人員大多來自于只開設(shè)糧食儲(chǔ)藏、糧食加工等專業(yè)的糧食專門院校，自身的知識(shí)層面不足以應(yīng)對(duì)新課題的深入開展.

3.3需要增大科技投入

電熱儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用可最大限度地節(jié)約能源、提高能源利用效率，為使新技術(shù)應(yīng)用更加成熟，使新技術(shù)得到大規(guī)模的市場普及，還需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)的測(cè)試，努力促使新技術(shù)更加穩(wěn)定，人力、物力的投入都非常大，我們必須要加大科技投入.

3.4需加強(qiáng)行業(yè)協(xié)作和政策引領(lǐng)

糧食干燥工藝第一次引入了電熱儲(chǔ)能技術(shù)，由于該項(xiàng)技術(shù)裝備涉及了10 kv以上高壓電的直接引入，在用電申辦手續(xù)方面電力主管部門沒有相關(guān)的、可直接參考的標(biāo)準(zhǔn)，所以該項(xiàng)技術(shù)的推廣還需要糧食流通管理部門和電力主管部門的通力配合.

電熱儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用事關(guān)國計(jì)民生，需要國家政策的引領(lǐng)和大力支持.如：各地政府要根據(jù)實(shí)際統(tǒng)籌規(guī)劃，明確重點(diǎn)，分步實(shí)施；政府各部門要分工合作，通過立項(xiàng)、價(jià)格補(bǔ)貼等多方面加大示范推廣工作力度；重點(diǎn)在商品糧主產(chǎn)區(qū)建立一批應(yīng)用電熱儲(chǔ)能技術(shù)的糧食干燥機(jī)械化示范基地、干燥中心.

4　電熱儲(chǔ)能技術(shù)在糧食干燥領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)分析和應(yīng)用前景

電熱儲(chǔ)能技術(shù)與以原煤為燃料的糧食干燥工藝技術(shù)相比，有多方面的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾方面.

4.1經(jīng)濟(jì)性方面

經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：①平衡優(yōu)化電網(wǎng)：電熱儲(chǔ)能爐利用電網(wǎng)低谷電儲(chǔ)熱，平衡電網(wǎng)削峰填谷的作用顯著，優(yōu)化提高了電網(wǎng)的利用率.②消納棄用風(fēng)電：電熱儲(chǔ)能技術(shù)可以使用風(fēng)電儲(chǔ)熱，解決了棄用風(fēng)電上網(wǎng)消納的難題，提高了可再生能源的利用率.③電熱儲(chǔ)能爐熱效率達(dá)到90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前燃煤熱風(fēng)爐的熱效率，同時(shí)可享受極低的谷電優(yōu)惠電價(jià)，隨著節(jié)能減排管理力度的加強(qiáng)，將逐漸減少直接燃燒原煤，電儲(chǔ)能干燥機(jī)將逐漸替代燃煤熱風(fēng)爐.④由于采用低谷電儲(chǔ)能，運(yùn)行費(fèi)用低，電熱儲(chǔ)能爐可替代燃油熱風(fēng)爐、燃?xì)鉄犸L(fēng)爐.及紅外和微波干燥.

4.2節(jié)能環(huán)保方面

節(jié)能環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：①電熱儲(chǔ)能爐在使用過程中無任何廢水、廢氣、廢渣產(chǎn)生，沒有二氧化碳排放，充分滿足了現(xiàn)今社會(huì)綠色環(huán)保的需求.②電熱儲(chǔ)能爐不需要目前燃煤熱風(fēng)爐的供暖燃料與廢渣的儲(chǔ)存場地，提高了土地利用率.

4.3靈活性

靈活性方面的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：①對(duì)于供電能力不足或變壓器容量小的應(yīng)用環(huán)境，或白天用電負(fù)荷比較大、剩余負(fù)荷少的應(yīng)用環(huán)境，尤其適合采用電儲(chǔ)能干燥技術(shù)解決干燥用電問題.②電熱儲(chǔ)能爐可根據(jù)優(yōu)化現(xiàn)場實(shí)際情況靈活安裝布置，既能集中安裝，也可以分散安裝，不會(huì)影響建筑物及園區(qū)整體美感.

4.4運(yùn)行可靠穩(wěn)定

電熱儲(chǔ)能爐可以根據(jù)需要預(yù)先設(shè)置系統(tǒng)主機(jī)供熱量，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，無須專職人員值守，減輕了人員管理和所需工資的壓力，既節(jié)約能源又降低運(yùn)營費(fèi)用.

電熱儲(chǔ)能技術(shù)在糧食干燥領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，可以突破現(xiàn)階段該領(lǐng)域的節(jié)能環(huán)保技術(shù)瓶頸，從根本上解決當(dāng)前糧食干燥熱源造成的能耗和污染問題，積極推動(dòng)糧食干燥熱源的環(huán)保升級(jí)換代，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都非常顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景.

5　結(jié)束語

電熱儲(chǔ)能技術(shù)的大力發(fā)展，對(duì)改善我國能源結(jié)構(gòu)，改善環(huán)境污染有重要意義.該技術(shù)在糧食干燥領(lǐng)域的應(yīng)用，解決了長期困擾糧食干燥行業(yè)環(huán)保嚴(yán)重超標(biāo)的難題，完全符合我們國家的“綠色”“環(huán)?！备稍锏膽?zhàn)略，加快了糧食行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，促進(jìn)了能源的合理利用和環(huán)境保護(hù)，其市場潛力和市場前景是巨大的.電熱儲(chǔ)能技術(shù)在糧食干燥領(lǐng)域的應(yīng)用，首次在糧食干燥熱源技術(shù)上進(jìn)行了創(chuàng)新，對(duì)電熱儲(chǔ)能技術(shù)和糧食干燥設(shè)備的技術(shù)發(fā)展起到了積極的推進(jìn)作用，拓寬了糧食干燥領(lǐng)域的研究方向.

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趙學(xué)工（1961-），男，教授研究員級(jí)高級(jí)工程師，副總工程師，專業(yè)方向?yàn)榧Z油儲(chǔ)藏與加工技術(shù)研究.

摘要：簡述了糧食干燥領(lǐng)域能源的利用現(xiàn)狀和電熱儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用，分析了電熱儲(chǔ)能技術(shù)在糧食干燥領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展前景.

關(guān)鍵詞：電熱儲(chǔ)能；糧食干燥：節(jié)能環(huán)保；應(yīng)用

Abstract：This paper expounds the utilization status of grain drying field energy and electric- heating energy storage technology, and analyses the electric-heating energy storage technology in grain drying in the field of application and development prospect.

Key words：Electric-heating energy storage; Grain drying; Energy conservation and environmental protection; application

作者簡介：劉國輝（1971-），男，工程師；專業(yè)方向?yàn)榧Z食儲(chǔ)運(yùn)裝備技術(shù)研究.

收稿日期：2015-03-09

中圖分類號(hào)：S375