太陽能干燥機(jī)前景與建議

太陽能干燥機(jī)應(yīng)用前景

雖然太陽能干燥技術(shù)的推廣應(yīng)用還存在不少問題，但由于全球面臨的能源與環(huán)境問題日益嚴(yán)重，太陽能作為一種清潔豐富的可再生能源不可忽視。我國在太陽能熱水器的推廣應(yīng)用方面已見成效，目前我國是世界上生產(chǎn)太陽能熱水器最多的國家。預(yù)計今后我國在太陽能干燥技術(shù)的應(yīng)用方面也會有一定的發(fā)展，特別是一些小型、簡易的太陽能干燥室，在日照條件好，而經(jīng)濟(jì)又欠發(fā)達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，有較好的應(yīng)用前景。

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和出口大國之一，農(nóng)產(chǎn)品及生物資源豐富，物種多樣，特別是在廣大的西部地區(qū)。為了促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將本地區(qū)具有資源優(yōu)勢及開發(fā)利用前景的農(nóng)產(chǎn)品、生物資源產(chǎn)品作為地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，因此近年來，農(nóng)副產(chǎn)品及生物資源產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展迅速。但隨著我國加入WTO和人們對產(chǎn)品質(zhì)量和食品衛(wèi)生問題的關(guān)注，現(xiàn)有的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)含量低，產(chǎn)品質(zhì)量不高，產(chǎn)品附加值低，從而導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏市場競爭力，難以形成支柱產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)品干燥是加工過程中的一個重要工藝過程，目的是除去物料中多余的水分，以便于產(chǎn)品加工、運(yùn)輸、貯藏和使用。采用常規(guī)能源干燥農(nóng)產(chǎn)品，投資大，需消耗大量能源，致使農(nóng)產(chǎn)品成本增高，并造成不同程度的環(huán)境污染。一般農(nóng)產(chǎn)品要求的干燥溫度比較低，大約在40-55℃之間，正好與太陽能熱利用領(lǐng)域中的低溫?zé)崂孟嗥ヅ?，并且能縮短干燥周期，提高產(chǎn)量質(zhì)量等優(yōu)勢，因此我國應(yīng)用太陽能干燥農(nóng)副產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前景。

太陽能應(yīng)用于木材干燥有兩個方向:

(1)對于偏遠(yuǎn)地區(qū)的小型木材加工廠，適于發(fā)展簡易的溫室型、半溫室型或小規(guī)模集熱器型的太陽能干燥裝置;

(2)對于中、大型木材加工企業(yè)，適于發(fā)展材積為50一100m3的大型太陽能干燥裝置，并將太陽能干燥作為預(yù)干，即高含水率階段用太陽能干燥，低含水率階段用常規(guī)干燥。在氣溫高、濕度大、電價適中的地區(qū)，適于采用太陽能與熱泵聯(lián)合干燥。

太陽能干燥機(jī)建議

(1)太陽能在干燥行業(yè)的應(yīng)用應(yīng)該引起足夠的重視。太陽能適于一些物料中、低溫干燥，也可做適于高溫干燥物料的預(yù)干。

(2)增加科研投人，不斷提高太陽能干燥的供熱效率，降低干燥成本。據(jù)有關(guān)資料報道，我國與國際水平的差距主要在透光材料和吸熱板的涂層工藝方面，雖然清華大學(xué)和中國科學(xué)院等單位已在某些方面取得了顯著的成績，但主要集中在太陽能熱水器方面，對太陽能干燥的研究投入太少。

(3)希望我國政府對太陽能干燥給予政策上的鼓勵與扶持，增加一些經(jīng)費投入并加大宣傳力度。包括太陽能干燥在內(nèi)的太陽能熱利用是符合中國國情的可再生能源項目，應(yīng)大力推廣應(yīng)用 。2100433B

太陽能干燥機(jī)作業(yè)的管理主要包括兩方面內(nèi)容，首先是管理計劃的制定。制定計劃時，待干物料的特性、干燥工藝、太陽能干燥機(jī)結(jié)構(gòu)和性能、當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件等都應(yīng)該進(jìn)行綜合考慮；其次是管理計劃的執(zhí)行。

干燥過程中的管理主要有以下幾個方面：

(1)待干物料的檢驗；

(2)簡單的太陽能干燥機(jī)(如棚式、箱式)干燥過程中的翻料；

(3)氣流速度的調(diào)節(jié)；

(4)循環(huán)空氣量的調(diào)節(jié)；

(5)緩蘇干燥過程的調(diào)節(jié)(包括緩蘇開始時間和時間間隔)；

(6)夜間和陰雨天氣時，太陽能干燥機(jī)與環(huán)境的分離；

(7)捕助干燥能源切換；

(8)多室太陽能干燥機(jī)中各室氣流量分配及室內(nèi)氣流均勻性:

(9)復(fù)雜和多功能太陽能干燥機(jī)操作方式的確定。保證干燥室、蓄熱裝置和其他耗能設(shè)施的能量的適當(dāng)分配；

(10)蓄熱型太陽能干燥機(jī)的蓄熱操作；

(11)干燥過程中不同階段干燥機(jī)進(jìn)口溫度的確定。

太陽能干燥機(jī)多用于農(nóng)副產(chǎn)品，工業(yè)品采用較少。

(1)糧食干燥

采用太陽能干燥機(jī)干燥玉米、稻谷、小麥、花生、咖啡等物料除節(jié)約能源外，并能有效地提高被干燥物料的品質(zhì)。特別是稻谷，在高溫干燥時會產(chǎn)生很高的應(yīng)力裂紋率，嚴(yán)重影響出米率和整米率，使品質(zhì)和口感變差。日本最近研制出了一種新的稻谷干燥方法，即是完全采用太陽能溫室進(jìn)行稻谷的于燥，干后稻米品質(zhì)優(yōu)良，稱之為太陽米。

(2)果品的干燥

太陽能果品干燥在我國運(yùn)用較成功。干燥裝置每次可裝水果1.4~1.75t，溫室氣溫可達(dá)50~70℃ ， 6天左右即可得到干果。用于荔枝、龍眼等肉質(zhì)水果的干燥效果好，降低了干燥時間和勞動強(qiáng)度。此外采用太陽能干燥房干燥青絲、紅絲、杏脯、蘋果脯、蜜棗和梨脯也取得了成功。

與燒煤干燥相比，太陽能干燥房內(nèi)的溫度比較均勻，果脯無焦糊現(xiàn)象，且在太陽直接照下，果脯色澤鮮亮，質(zhì)量較優(yōu)。澳大利亞利用網(wǎng)袋懸掛葡萄，在屋頂下直接吸收太陽輻射能而干燥。無日光照射時，屋內(nèi)溫度較外界溫度高2~6℃，而有日光照射時，屋內(nèi)溫度.較外界溫度高8℃。但是，在干燥這些高水分物料時，由于干燥速度低，需注意干燥過程的霉變。

(3)葉類作物的干燥

蔬菜、煙葉等葉類作物采用太陽能干燥可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。一方面這類作物含水量高（>40%），干燥時耗能大；另一方面這些產(chǎn)品的風(fēng)味相當(dāng)重要，不宜采用高溫快速干燥。尤其是煙葉品質(zhì)及價值實際上是由風(fēng)味決定的，而它的風(fēng)味與干燥的溫度、濕度及時間有關(guān)。太陽能干燥機(jī)能滿足煙葉干燥的需要。

(4)木材干燥

木材的物理特性決定了木材的干燥需采用慢速干燥。常用的蒸汽干燥設(shè)備投資大，耗能多，運(yùn)行成本高。利用太陽能干燥設(shè)備干燥木材，既能減少投資，又能節(jié)約能源。澳大利亞的木材太陽能干燥機(jī)附加了巖石儲熱裝置，保證了木材的連續(xù)干燥。當(dāng)木材從初始含水量29%干燥到最終含水率16%時，太陽能干燥僅需3天，而蒸汽干燥需4.45天。

此外，太陽能干燥還可應(yīng)用于棉花、中藥材、陶瓷等物料。用來干燥水稻.、棉花和小麥的種子時，發(fā)芽能力與熱風(fēng)干燥相比可提高10%~15%。

太陽能干燥機(jī)優(yōu)點

太陽能干燥機(jī)在使用上的優(yōu)點和不足主要是由太陽輻射的特殊性決定的。與利用其他能源的干燥方法相比，太陽能干燥有下列優(yōu)點：

(1)干凈衛(wèi)生，對物料和環(huán)境沒有污染；

(2)太陽能取之不盡，不存在能源枯竭間題；

(3)太陽能處處都有，不需開采和運(yùn)輸；

(4)干燥過程中其他能源消耗低，操作費用低。

太陽能干燥機(jī)缺點

(1)分散性大，熱值低。

太陽常數(shù)為1353 W/㎡，在天氣較為晴朗的情況下，中午垂直投射于1㎡面積上的太陽能最多在1 kW左右，陰雨天更低。如果干燥機(jī)的生產(chǎn)量大，那么就需要較大面積的集熱器，占地面積大，設(shè)備投資費用高。

(2)溫升小，干燥速度低。

完全依靠太陽能，干燥介質(zhì)(熱空氣)的溫升低，僅能使空氣的溫度上升至40~70℃所以，一般情況下，太陽能只能用于低溫干燥。

(3)間歇性和不穩(wěn)定性。

太陽的輻射強(qiáng)度受緯度、季節(jié)、天氣及時間的影響大。低緯度地區(qū)太陽輻射強(qiáng)度高，高緯度地區(qū)太陽輻射強(qiáng)度低。冬季及陰雨季節(jié)太陽輻射強(qiáng)度很弱，無太大利用價值。一天中不同時間，太陽能輻射強(qiáng)度不斷變化，由此造成‘了干燥介質(zhì)溫度不穩(wěn)定，給干燥過程的控制帶來了不少困難。

(4)干燥效率低。

太陽能空氣集熱器的熱效率一般在60%~80%之間，干燥裝置系統(tǒng)效率為20%~40 %。

太陽能空氣集熱器是太陽能干燥機(jī)的主要部件，一般由吸熱體、蓋板、保溫層和外殼構(gòu)成。太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能主要在吸熱體上進(jìn)行，吸熱體由對太陽輻射高吸收率的材料制成或覆蓋高吸收性能的材料。吸熱體首先吸收太陽輻射，將輻射能轉(zhuǎn)換成自身的熱能。自身溫度升高。當(dāng)室外空氣流經(jīng)吸熱體時，通過對流換熱，加熱冷空氣。儀有很少部分吸熱體上的能量通過輻射換熱的方式進(jìn)人空氣中。

比較簡單的太陽能干燥機(jī)(如箱式、棚式)帶透明頂板和涂黑內(nèi)層的密閉空間就是一個簡單的太陽能空氣集熱器。比較典型的太陽能空氣集熱器是平板型空氣集熱器。

太陽能干燥機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計可有多種選擇。根據(jù)干燥機(jī)內(nèi)氣流的流動方式，可將太陽能干燥機(jī)分為自然對流型和強(qiáng)迫對流型兩種。

太陽能干燥機(jī)自然對流型

自然對流型太陽能干燥機(jī)中無附加風(fēng)機(jī)，氣流靠溫差的作用在于燥室內(nèi)流動。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，主要有箱式、棚式、溫室式、盤架式和煙囪式幾種。

太陽能干燥機(jī)強(qiáng)迫對流型

強(qiáng)迫對流型太陽能干燥機(jī)靠溫差和氣流出口和進(jìn)口的高度差作為氣流流動動力的自然對流型太陽能干燥機(jī)受到多方面的制約。特別是當(dāng)料層較厚、顆粒細(xì)、孔隙度小時，’氣流阻力大，僅靠自然對流不能滿足對氣流速度的要求。一些改進(jìn)型的太陽能干燥機(jī)，氣流需通過附加的裝置如蓄熱器、空氣集熱器及管道等，沒有附加動力，氣流是不能實現(xiàn)有效流動的。此外，自然對流型太陽能干燥機(jī)的排氣溫度較高，熱利用率低。應(yīng)利用風(fēng)機(jī)來實現(xiàn)廢熱利用。

根據(jù)常規(guī)能源使用情況可將強(qiáng)迫對流型太陽能干燥機(jī)分為普通強(qiáng)迫對流型、蓄熱型和帶常規(guī)能源的太陽能干燥機(jī)。

(1)普通強(qiáng)迫對流型太陽能干燥器

該類型干燥器不需其他能源加熱空氣，空氣的加熱只靠太陽能集熱器，由電機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇保證干燥機(jī)內(nèi)氣流的流動。普通強(qiáng)迫對流型太陽能干燥機(jī)主要有溫室型、集熱器型和溫室—集熱器型3種類型。

(2)蓄熱型太陽能干燥機(jī)

在太陽能干燥機(jī)中加蓄熱器的目的主要是為了延長于燥時間。太陽輻射強(qiáng)時，貯存部分能量，控制熱空氣溫度，避免過度干燥。太陽輻射弱或無太陽輻射時，提取貯存的熱量進(jìn)行干燥作業(yè)。使用附加蓄熱裝置的不足之處是增加了投資和操作費用，在使用蓄熱于燥之前應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

作為蓄熱體的物質(zhì)可以是天然的，也可以是人造的。水、石塊等多用在農(nóng)作物的干燥上，比合成材料便宜。而鹽水、石蠟、硅膠、分子篩等多用于潛熱蓄熱和化學(xué)蓄熱。

(3)附帶常規(guī)能源的太陽能干燥機(jī)

由于夜晚和陰雨天無陽光可用，太陽能干燥是間歇過程。雖然可在干燥系統(tǒng)中加蓄熱裝置，但所蓄的熱量也是有限的。又因為太陽能的分散性，太陽能空氣集熱器加熱的熱空氣溫度較低。因此，對于一些需要連續(xù)干燥或在較高溫度下干燥的物料，需加輔助能源。

增加常規(guī)能源加熱方式

在干燥系統(tǒng)中增加常規(guī)能源加熱有兩種方式：一種方式為有陽光時利用太陽輻射加熱空氣，增加的常規(guī)能源只在夜晚或陰雨天使用，常規(guī)能源只是對太陽輻射加熱的輔助；另一種方式是太陽能集熱器只作為預(yù)熱器，主要能源為常規(guī)能源。在這種情況下，太陽能只作為輔助熱源。

振動干燥機(jī)臥式振動干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)

干燥容器是臥式圓形空筒，兩旁有數(shù)個彈簧支撐，小型干燥機(jī)配備一臺振動馬達(dá)，大型干燥機(jī)一臺馬達(dá)帶動數(shù)個振動發(fā)生器，振幅3~4〔毫米〕，振動頻率自900到1800〔次/分鐘〕之間可進(jìn)行調(diào)節(jié) 。

其振動機(jī)構(gòu)與振動粉碎機(jī)中的機(jī)構(gòu)一樣，使容器在圓周方向振動。

干燥容器直徑小于500 [毫米]時，為避免干燥細(xì)粉的飛揚(yáng)，內(nèi)壁加工成U型槽。

如欲增大傳熱面積，可在中心設(shè)置圓筒和隔板，或近底部處安裝數(shù)根加熱管路，若在底部設(shè)置一根有細(xì)孔的熱空氣管路，噴出氣體有助于物料的流動和干燥。

此干燥機(jī)尚能適應(yīng)物料的滅菌操作，只不過在容器的上下兩側(cè)設(shè)置二根有孔眼的過熱蒸汽管路。

振動干燥機(jī)臥式振動千操機(jī)的物料流動狀態(tài)

由于外部的振動作用，器內(nèi)物料呈松散狀，容重減少。對于比重大、粒徑較大的物料，穎粒向一邊涌起，達(dá)到最高部位后，順著休止角滑向?qū)γ?，酷似高速旋轉(zhuǎn)容器中的顆粒運(yùn)動。對于比重小、順粒微細(xì)的物料，上端氣體以氣泡的形式逸出，聚集在下端的氣體向上端噴出 。

物料從容器的一端連續(xù)加入，在軸向近似活塞流的流動，沒有軸向的混合作用，由另一端連續(xù)排出。裝載量占橫截面積的50~60%外，隨著裝載量的減少，物料流動狀態(tài)惡化。增大傳熱面積甚為方便，加大直徑是個辦法，不過不能過于增加，加長容器長度更為容易。

振動盤式干燥機(jī)是一種新型的高效節(jié)能盤式干燥機(jī)，充分利用了振動原理和傳導(dǎo)換熱原理，集對輻射、傳導(dǎo)于一體，傳熱傳質(zhì)速率大，比普通盤式干燥機(jī)提高熱效率 30%，適用于粉體物料的干燥，最大的優(yōu)勢是由于振動的作用，對物料無破損。尤其對于需要保留粒型完整的物料干燥非常適合。

振動盤式干燥機(jī)具有熱效率高、能耗低、產(chǎn)品品質(zhì)好、占地面積小、配置簡單、操作控制方便、操作環(huán)境好等特點，廣泛適用于化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品、飼料、農(nóng)副產(chǎn)品加工等行業(yè)超細(xì)粉狀物料的干燥作業(yè)。