太陽能干燥技術(shù)

太陽能干燥技術(shù)

1.太陽能干燥的基礎(chǔ)知識(shí)2.太陽能干燥裝置的分類3.太陽能干燥技術(shù)的應(yīng)用概況與發(fā)展前景干燥的基本概念從機(jī)理上說，干燥過程就是利用熱能使固體物料中的水分汽化并擴(kuò)散到空氣中去的過程。按照傳熱和加熱方式的不同，干燥方式主要分為四種：傳導(dǎo)干燥、干燥、輻射干燥和介電加熱干燥。物料中所含的水分游離水分（易于除去）物化結(jié)合水分（較難除去）化學(xué)結(jié)合水分（一般干燥過程中不必考慮）非結(jié)合水分（也稱自由水分，比較易于除去）結(jié)合水分（比較難于除去）物料的干燥特性曲線預(yù)熱干燥階段（A-B）恒速干燥階段（B-C）降速干燥階段（C-D-E）太陽能干燥的基本原理對流太陽能干燥就是使被干燥的物料，或者直接吸收太陽能并將它轉(zhuǎn)換為熱能，或者通過太陽能集熱器所加熱的空氣進(jìn)行對流換熱而獲得熱能，繼而再經(jīng)過以上描述的物料表面與物料內(nèi)部之間的傳熱、傳質(zhì)過程，使物料中的水分逐步汽化并擴(kuò)散到空氣中去，最終達(dá)到干燥的目的。太陽能干燥器的分類直接受熱式太陽能干燥器（亦稱為輻射式太陽能干燥器）間接受熱式太陽能干燥器（亦稱為對流式太陽能干燥器）主動(dòng)式太陽能干燥器（需要加外力一般指風(fēng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行）被動(dòng)式太陽能干燥器（不需要外力）溫室型太陽能干燥器這種太陽能干燥裝置實(shí)際上是具有排濕能力的太陽能溫室，干燥室的東、西、南墻及傾斜屋頂均采用玻璃或塑料薄膜等透光材料，一般將墻體表面涂上黑色涂料以提高對太陽能的吸收率。溫室干燥室一般為自然通風(fēng)，如有條件也可以裝風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)制通風(fēng)。１—太陽光；２—玻璃；３—排氣口；４—干燥室；５—墻體；６—黑色涂層；７—進(jìn)氣口若在干燥室頂部加一段煙囪，可以增強(qiáng)通風(fēng)能力，且煙囪越高，通風(fēng)能力越墻。如圖所示１—墻體；２—透明蓋板；３—物料；４—物料架；５—煙囪；６—活閥；７—空氣溫室型干燥室的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低可因地制宜，建造容易操作簡單干燥成本低干燥室溫升小，晝夜溫差大干燥速度慢干燥室容量少占地面積比同容量的常規(guī)干燥室大集熱器型太陽能干燥裝置這類干燥裝置是利用太陽能空氣集熱器把空氣加熱到預(yù)熱溫度后，通入干燥室進(jìn)行干燥作業(yè)的。利用太陽能集熱器加熱空氣，一般來說有空氣型集熱器和熱水型集熱器兩種。前者以空氣為載熱介質(zhì)，直接吸收太陽輻射能量；后者是使用太陽能熱水器加熱水后，通過換熱器加熱空氣。前者的熱效率比較高，但工作溫度易受太陽能輻射變化影響，波動(dòng)性大；后者的熱效率比較低，成本高，但可利用儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)存熱量，系統(tǒng)工作比較穩(wěn)定。１—空氣集熱器；２—風(fēng)管；３—加熱器；４—主風(fēng)管；５—風(fēng)閥；６—風(fēng)機(jī)對集熱器型太陽能干燥器的評價(jià)從操作系統(tǒng)來看，此類型太陽能干燥裝置可以比較好的與常規(guī)能源干燥裝置和儲(chǔ)熱裝置相結(jié)合，用太陽能全部或部分的代替常規(guī)能源。而且集熱器型的即熱器布置靈活，干燥室內(nèi)的溫升比溫室型高，干燥室容量較大。但集熱器型比溫室型投資大，干燥成本高一些。集熱器-溫室太陽能干燥裝置在這種干燥裝置中，空氣先經(jīng)太陽能空氣集熱器預(yù)熱，然后再進(jìn)入干燥溫室，使溫室干燥溫度得到提高，以加速物料的干燥。集熱器溫室型太陽能干燥裝置整體式太陽能干燥裝置整體式太陽能干燥裝置是將空氣集熱器與干燥室兩者合并在一起的裝置。在這種太陽能干燥裝置中，干燥室本身就是空氣集熱器，或者說在空氣集熱器中放入物料而構(gòu)成干燥室。

整體式太陽能干燥裝置結(jié)構(gòu)示意連續(xù)干燥作業(yè)的各種組合式太陽能干燥裝置太陽能是間斷的多變能源，為了解決供熱波動(dòng)性的問題，一般采用太陽能與常規(guī)能源或其它供熱方式結(jié)合。目前，應(yīng)用較為普遍的常規(guī)能源為燃煤或其它燃料。以煤為例，采用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或者煙氣，通過熱交換和太陽能一起組成干燥室的供熱的系統(tǒng)。晴天利用太陽能干燥，夜間或陰雨天用鍋爐輔助供熱。在電價(jià)便宜、電能豐富的地區(qū)，也可以用電能作輔助能源，因?yàn)殡娂訜崞骺梢噪S著天氣變化迅速地投入運(yùn)行或關(guān)閉，適應(yīng)性強(qiáng)，在小水電資源豐富，季節(jié)性干燥作業(yè)較多的地區(qū)比較適宜。另外還可采用各種不同的蓄熱措施，來減少干燥室供熱波動(dòng)性的問題，目前使用較多的是卵石蓄熱裝置。太陽能與常規(guī)能源及儲(chǔ)熱裝置結(jié)合１—集熱器；２—三通風(fēng)門；３—卵石床儲(chǔ)熱裝置；４—輔助能源；５—風(fēng)機(jī)溫室型太陽能干燥室與儲(chǔ)熱裝置結(jié)合此外還可以利用空調(diào)供熱的原理，采用太陽能與熱泵聯(lián)合干燥裝置。圖1-12為太陽能與熱泵聯(lián)合干燥裝置示意圖。熱泵的主要部件是壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹閥和冷凝器。熱泵依靠蒸發(fā)器內(nèi)的制冷工質(zhì)在低溫下吸取環(huán)境的熱能，經(jīng)壓縮機(jī)在冷凝器處于高溫下放出熱量，供應(yīng)干燥室的空氣經(jīng)熱泵的冷凝器加熱后，提高了空氣的溫度，即提高了干燥效率。熱泵供熱比電加熱器供熱效率一般高2倍以上，熱泵系統(tǒng)的節(jié)能率取決于使用環(huán)境的溫度和濕度。在氣溫高，濕度大的地區(qū)，節(jié)能明顯，而在寒冷干旱地區(qū)則效果差。圖１-１２太陽能與熱泵聯(lián)合干燥裝置１—集熱器；２—熱空氣；３—干燥室；４—回風(fēng)；５—風(fēng)機(jī)；６—壓縮機(jī)；７—蒸發(fā)器；８—膨脹閥；９—冷凝器；１０—來自干燥室濕空氣；１１—經(jīng)冷凝器的干熱風(fēng)；１２—外界空氣；１３—排出冷風(fēng)太陽能干燥技術(shù)的應(yīng)用概況無論國內(nèi)外，早期的太陽能干燥裝置多數(shù)為溫室型、半溫室型或規(guī)模較小的集熱器型。大型太陽能干燥裝置基本上都是集熱器型，而且都與常規(guī)能源結(jié)合以保持干燥過程的連續(xù)性。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，國外已建成一批采光面積超過５００ｍ２的大型太陽能干燥器，其中美國４座、印度２座、阿根廷１座。這標(biāo)志著太陽能干燥在世界上已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。由于全球的能源和環(huán)境問題日益突出，太陽能干燥技術(shù)的應(yīng)用近１０年來有較大的發(fā)展。近２０年來，我國太陽能干燥應(yīng)用研究和其他太陽能熱利用一樣，經(jīng)歷過一個(gè)由淺入深由簡單的小試到較完善的生產(chǎn)試驗(yàn)的過程。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前為止，已建各種類型的太陽能干燥裝置１００多座，總采光面積近２萬平方米，廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的干燥作業(yè)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在這些項(xiàng)目中獲得科研成果獎(jiǎng)的有１０項(xiàng)，其中獲國家級科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)１項(xiàng)，獲省、部級和中國科學(xué)院成果獎(jiǎng)、科技進(jìn)步獎(jiǎng)和貢獻(xiàn)獎(jiǎng)７項(xiàng)。從太陽能干燥裝置的規(guī)模而言，采光面積最大的干燥裝置是日前正在興建的６５０ｍ２太陽能臘味干燥裝置，其次是６２０ｍ２大型太陽能干燥裝置示范裝置以及５００ｍ２廣東連縣糖果廠的太陽能干燥裝置。如果把溶液脫水過程同固態(tài)物料脫水同樣看待的話，廣東省江門農(nóng)藥廠興建的太陽能農(nóng)藥干燥裝置，太陽能采光面積達(dá)３０００ｍ２，應(yīng)屬世界上少有的大型太陽能干燥裝置。影響太陽能推廣應(yīng)用的主要原因太陽能是間歇性能源，能源密度低、不連續(xù)、不穩(wěn)定；單獨(dú)使用太陽能時(shí)，干燥室溫度低、波動(dòng)大、干燥周期長。簡易太陽能干燥雖投資少，但容量小，熱效率低；而大、中型的投資大、占地面積大。太陽能干燥常需要與其他能源聯(lián)合，如太陽能蒸汽，太陽能爐氣及太陽能熱泵等形式，使干燥設(shè)備的總投資增加。迄今尚未解決太陽能的低成本的有效儲(chǔ)能問題，一般常用的巖石、卵石儲(chǔ)能及水箱儲(chǔ)熱等，效果都不太好，且占地面積大。

我國對太陽能干燥缺乏政府的政策支持和宣傳力度。目前我國《可再生能源法》只制定了“上網(wǎng)電價(jià)”的支持政策，對太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展沒有具體政策規(guī)定。目前生產(chǎn)企業(yè)習(xí)慣用傳統(tǒng)的干燥設(shè)備，節(jié)能和環(huán)保的意識(shí)較差。太陽能干燥的優(yōu)勢太陽能干燥與自然晾曬（大氣干燥）相比主要優(yōu)勢是能較大幅度地縮短干燥時(shí)間和提高產(chǎn)品質(zhì)量。太陽能干燥與采用常規(guī)能源的干燥裝置相比具有以下優(yōu)勢①節(jié)省燃料②減少對環(huán)境的污染③運(yùn)行費(fèi)用低此外，太陽能干燥裝置各部分工作溫度屬中低溫，操作簡單、安全可靠。我國太陽能干燥技術(shù)的應(yīng)用前景一些小型、簡易的太陽能干燥室，在太陽日照條件好，而預(yù)計(jì)今后我國在太陽能干燥技術(shù)的應(yīng)用方