太阳能干燥技术

太阳能干燥技术

1.太阳能干燥的基础知识2.太阳能干燥装置的分类3.太阳能干燥技术的应用概况与发展前景干燥的基本概念从机理上说，干燥过程就是利用热能使固体物料中的水分汽化并扩散到空气中去的过程。按照传热和加热方式的不同，干燥方式主要分为四种：传导干燥、干燥、辐射干燥和介电加热干燥。物料中所含的水分游离水分（易于除去）物化结合水分（较难除去）化学结合水分（一般干燥过程中不必考虑）非结合水分（也称自由水分，比较易于除去）结合水分（比较难于除去）物料的干燥特性曲线预热干燥阶段（A-B）恒速干燥阶段（B-C）降速干燥阶段（C-D-E）太阳能干燥的基本原理对流太阳能干燥就是使被干燥的物料，或者直接吸收太阳能并将它转换为热能，或者通过太阳能集热器所加热的空气进行对流换热而获得热能，继而再经过以上描述的物料表面与物料内部之间的传热、传质过程，使物料中的水分逐步汽化并扩散到空气中去，最终达到干燥的目的。太阳能干燥器的分类直接受热式太阳能干燥器（亦称为辐射式太阳能干燥器）间接受热式太阳能干燥器（亦称为对流式太阳能干燥器）主动式太阳能干燥器（需要加外力一般指风机进行驱动运行）被动式太阳能干燥器（不需要外力）温室型太阳能干燥器这种太阳能干燥装置实际上是具有排湿能力的太阳能温室，干燥室的东、西、南墙及倾斜屋顶均采用玻璃或塑料薄膜等透光材料，一般将墙体表面涂上黑色涂料以提高对太阳能的吸收率。温室干燥室一般为自然通风，如有条件也可以装风机实行强制通风。１—太阳光；２—玻璃；３—排气口；４—干燥室；５—墙体；６—黑色涂层；７—进气口若在干燥室顶部加一段烟囱，可以增强通风能力，且烟囱越高，通风能力越墙。如图所示１—墙体；２—透明盖板；３—物料；４—物料架；５—烟囱；６—活阀；７—空气温室型干燥室的优缺点结构简单造价低可因地制宜，建造容易操作简单干燥成本低干燥室温升小，昼夜温差大干燥速度慢干燥室容量少占地面积比同容量的常规干燥室大集热器型太阳能干燥装置这类干燥装置是利用太阳能空气集热器把空气加热到预热温度后，通入干燥室进行干燥作业的。利用太阳能集热器加热空气，一般来说有空气型集热器和热水型集热器两种。前者以空气为载热介质，直接吸收太阳辐射能量；后者是使用太阳能热水器加热水后，通过换热器加热空气。前者的热效率比较高，但工作温度易受太阳能辐射变化影响，波动性大；后者的热效率比较低，成本高，但可利用储热装置储存热量，系统工作比较稳定。１—空气集热器；２—风管；３—加热器；４—主风管；５—风阀；６—风机对集热器型太阳能干燥器的评价从操作系统来看，此类型太阳能干燥装置可以比较好的与常规能源干燥装置和储热装置相结合，用太阳能全部或部分的代替常规能源。而且集热器型的即热器布置灵活，干燥室内的温升比温室型高，干燥室容量较大。但集热器型比温室型投资大，干燥成本高一些。集热器-温室太阳能干燥装置在这种干燥装置中，空气先经太阳能空气集热器预热，然后再进入干燥温室，使温室干燥温度得到提高，以加速物料的干燥。集热器温室型太阳能干燥装置整体式太阳能干燥装置整体式太阳能干燥装置是将空气集热器与干燥室两者合并在一起的装置。在这种太阳能干燥装置中，干燥室本身就是空气集热器，或者说在空气集热器中放入物料而构成干燥室。

整体式太阳能干燥装置结构示意连续干燥作业的各种组合式太阳能干燥装置太阳能是间断的多变能源，为了解决供热波动性的问题，一般采用太阳能与常规能源或其它供热方式结合。目前，应用较为普遍的常规能源为燃煤或其它燃料。以煤为例，采用锅炉产生的蒸汽或者烟气，通过热交换和太阳能一起组成干燥室的供热的系统。晴天利用太阳能干燥，夜间或阴雨天用锅炉辅助供热。在电价便宜、电能丰富的地区，也可以用电能作辅助能源，因为电加热器可以随着天气变化迅速地投入运行或关闭，适应性强，在小水电资源丰富，季节性干燥作业较多的地区比较适宜。另外还可采用各种不同的蓄热措施，来减少干燥室供热波动性的问题，目前使用较多的是卵石蓄热装置。太阳能与常规能源及储热装置结合１—集热器；２—三通风门；３—卵石床储热装置；４—辅助能源；５—风机温室型太阳能干燥室与储热装置结合此外还可以利用空调供热的原理，采用太阳能与热泵联合干燥装置。图1-12为太阳能与热泵联合干燥装置示意图。热泵的主要部件是压缩机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器。热泵依靠蒸发器内的制冷工质在低温下吸取环境的热能，经压缩机在冷凝器处于高温下放出热量，供应干燥室的空气经热泵的冷凝器加热后，提高了空气的温度，即提高了干燥效率。热泵供热比电加热器供热效率一般高2倍以上，热泵系统的节能率取决于使用环境的温度和湿度。在气温高，湿度大的地区，节能明显，而在寒冷干旱地区则效果差。图１-１２太阳能与热泵联合干燥装置１—集热器；２—热空气；３—干燥室；４—回风；５—风机；６—压缩机；７—蒸发器；８—膨胀阀；９—冷凝器；１０—来自干燥室湿空气；１１—经冷凝器的干热风；１２—外界空气；１３—排出冷风太阳能干燥技术的应用概况无论国内外，早期的太阳能干燥装置多数为温室型、半温室型或规模较小的集热器型。大型太阳能干燥装置基本上都是集热器型，而且都与常规能源结合以保持干燥过程的连续性。据相关资料报道，国外已建成一批采光面积超过５００ｍ２的大型太阳能干燥器，其中美国４座、印度２座、阿根廷１座。这标志着太阳能干燥在世界上已经进入生产应用阶段。由于全球的能源和环境问题日益突出，太阳能干燥技术的应用近１０年来有较大的发展。近２０年来，我国太阳能干燥应用研究和其他太阳能热利用一样，经历过一个由浅入深由简单的小试到较完善的生产试验的过程。据不完全统计，到目前为止，已建各种类型的太阳能干燥装置１００多座，总采光面积近２万平方米，广泛地应用于工农业生产的干燥作业，取得了较好的经济效益和社会效益。据不完全统计，在这些项目中获得科研成果奖的有１０项，其中获国家级科学进步奖１项，获省、部级和中国科学院成果奖、科技进步奖和贡献奖７项。从太阳能干燥装置的规模而言，采光面积最大的干燥装置是日前正在兴建的６５０ｍ２太阳能腊味干燥装置，其次是６２０ｍ２大型太阳能干燥装置示范装置以及５００ｍ２广东连县糖果厂的太阳能干燥装置。如果把溶液脱水过程同固态物料脱水同样看待的话，广东省江门农药厂兴建的太阳能农药干燥装置，太阳能采光面积达３０００ｍ２，应属世界上少有的大型太阳能干燥装置。影响太阳能推广应用的主要原因太阳能是间歇性能源，能源密度低、不连续、不稳定；单独使用太阳能时，干燥室温度低、波动大、干燥周期长。简易太阳能干燥虽投资少，但容量小，热效率低；而大、中型的投资大、占地面积大。太阳能干燥常需要与其他能源联合，如太阳能蒸汽，太阳能炉气及太阳能热泵等形式，使干燥设备的总投资增加。迄今尚未解决太阳能的低成本的有效储能问题，一般常用的岩石、卵石储能及水箱储热等，效果都不太好，且占地面积大。

我国对太阳能干燥缺乏政府的政策支持和宣传力度。目前我国《可再生能源法》只制定了“上网电价”的支持政策，对太阳能热利用产业发展没有具体政策规定。目前生产企业习惯用传统的干燥设备，节能和环保的意识较差。太阳能干燥的优势太阳能干燥与自然晾晒（大气干燥）相比主要优势是能较大幅度地缩短干燥时间和提高产品质量。太阳能干燥与采用常规能源的干燥装置相比具有以下优势①节省燃料②减少对环境的污染③运行费用低此外，太阳能干燥装置各部分工作温度属中低温，操作简单、安全可靠。我国太阳能干燥技术的应用前景一些小型、简易的太阳能干燥室，在太阳日照条件好，而预计今后我国在太阳能干燥技术的应用方