太阳能干燥技术的国内外概况及应用前景

能源是经济建设和社会发展的重要物质基础，随着我国经济的快速增长和人民生活水平的不断提高，对能源的需求也随之递增。目前中国已经是世界第二大能源消费国，其用量相当于美国的1/3。但中国人口众多，人均资源不足世界平均水平的一半，要实现2020年国内生产总值比2000年翻两番的目标，全国能源消耗至少比2000年翻一番，能源的供需矛盾将进一步加剧。而且煤、石油、天然气等常规能源是不可再生，并最终面临枯竭的能源。同时随着能源需求迅速增长，由此造成的环境污染也日趋严重，我国正面临着前所未有的能源与环境的双重巨大压力。我国能源利用率低，单位GDP能耗是世界平均水平的3倍。为发达国家的4-6倍，美国的3.5倍，日本的10倍。据有关专家估计，如果把中国的环境污染因素考虑在内，国民生产总值GDP大约将下降两个百分点，因为要清除空气中的污染物大约是所需燃料费用的10倍左右。大气污染的日益加剧不仅给国民经济造成了巨大损失，也给人民生活与健康带来了巨大危害。据世界银行评估，环境污染所致疾病造成的损失占中国GDP的2%-3%，每年有40万人因空气污染而过早死亡，全国还有不少的人喝着受不同程度污染的水。 　　2006年4月国务院总理温家宝主持召开的国家能源领导小组会议上指出[4]：能源问题关系我国经济发展、社会稳定和国家安全。必须坚持开发与节约并重、把节约放在首位的方针，采取更加有力的措施全面推动能源节约，大力发展可再生能源[5]。我国能源供求矛盾将长期存在，确保能源安全，构筑稳定、经济、清洁的能源供给体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展，是我国现代化建设中一项长期的重大战略任务。 　　干燥作业涉及国民经济的广泛领域，同时也是我国的耗能大户之一，所用能源占国民经济总能耗的12%左右[6]。有的行业如木材干燥的能耗，约占企业总能耗的40%-70%[7]。另外,干燥过程造成的污染又常常是我国环境污染的重要来源，因此干燥技术的节能与环保问题十分重要。 　　太阳能是清洁、廉价的可再生能源，取之不尽用之不竭。每年到达地球表面的太阳能辐射能约为目前全世界所消耗的各种能量的1万多倍。我国有较丰富的太阳能资源，约有2/3的国土年辐射时间超过2200小时，年辐射总量超过5000MJ/m2。全年照射到我国广大面积的太阳能相当于目前全年的煤、石油、天然气和各种柴草等全部常规能源所提供能量的2000多倍。全国各地太阳年辐射总量为3340～8 400MJ／m2，中值为5 852MJ／m2。从我国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大，尤其是青藏高原地区最大。全国以四川和贵州两省及重庆市的太阳年辐射总量最小，尤其是四川盆地最低。 　　太阳能干燥比较适于农副产品的干燥，一般温度在60℃以下，不会破坏食品的营养价值，；木材采用太阳能预干不仅节能，还可以防止因为干燥温度过高，而使木材开裂、变形。 　　太阳能干燥技术的应用概况 　　国外应用概况 　　利用太阳能干燥技术的研究和推广应用工作，已在世界上许多国家展开，研究工作主要在发达国家如美国、英国、法国、德国、加拿大、澳大利亚、新西兰和日本等国[7、10]。早在上世纪七、八十年代，美国、德国、英国、法国等发达国家就在本国和一些发展中国家建立了不同规模的太阳能干燥试验装置，初期以小型为主，也有较大规模的太阳能干燥系统。在美国太阳能干燥设备已有一定批量的商业性生产，受到小型干燥用户的欢迎。印度、泰国、印度尼西亚等国也有小批量的商业性应用，然而在欧洲商业性的太阳能干燥室则较少。 　　太阳能干燥的推广应用大部分在热带和亚热带国家如南非、斐济、乌干达、尼日利亚、巴西、菲律宾、泰国、印度、印度尼西亚、孟加拉及中国(包括台湾)等国[11..12]。泰国早在上世纪八十年代就推广使用一种太阳能干燥器，烘干谷物，在非收获季节，还可以用于干燥胡椒、辣椒、咖啡豆、小虾等，全年都可收益。泰国采用太阳能作为辅助能源与常规能源配合干燥烟叶，试验证明能有效地节约30%-40%的常规能源。甚至在马来西亚这样的高温多雨地区也在推广使用简易廉价的太阳能干燥装置，他们认为：太阳能干燥装置成本低，易于制造，可以较好地解决谷物一年三熟的干燥问题。印度研制了太阳能与烟气联合的谷物干燥机，日干燥能力为650-1000kg/d。，也有每小时干燥能力为375kg/h的太阳能谷物干燥机；还有用于干燥胡椒的太阳能干燥房，效果很好；此外印度在烟草和土豆等农作物方面，也在推广太阳能干燥技术[13、14]。印度尼西亚的太阳能干燥装置多数为温室型，也有用木屑作燃料加热水作辅助能源的组合干燥装置，干燥对象主要是谷物等农作物。 　　目前世界上各国太阳能干燥木材的应用规模都很小，大多数为简易的温室型太阳能干燥室，材积一般小于10m3，据不完全统计，目前世界上大约有300余个以太阳能为能源的木材干燥室，其中中国有近20个。 　　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，其中美国四座、印度两座、阿根廷一座[16、17]。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十年来有较大的发展。 　　纵观国际太阳能干燥技术的推广应用情况有以下几个特点：⑴太阳能干燥对象以谷物、烟草、水果等农副产品为主，其次是木材干燥。⑵太阳能干燥的发展方向是提高太阳能干燥装置的热效率和降低成本。⑶注重实用性，尽量使用廉价材料。例如以干沙做吸热体，用塑料薄膜做透光材料。⑷许多国家对太阳能、风能等新能源的开发和推广应用都有相应的鼓励和扶持政策。例如在瑞典对节能干燥技术有15%的财政资助。德国、美国、澳大利亚、日本及印度尼西亚等国，对太阳能干燥实行免税、减税、补贴、无息或贴息贷款等优惠措施。 · 行业聚焦： 有机垃圾又称湿垃圾，是指城市生活垃圾中有机物成分的废弃物。其中很大一部分就是厨房饭菜残渣以及酒店的餐厨垃圾。所以处理好这些东西对环境的保护很重要，工艺为：首先除去餐厨垃圾中的不可降解成分，将其经破碎、水力分选后，形成有机物的乳浆液，再进发酵罐，加入一定比例的辅材和发酵菌经过好氧发酵，形成固、液混合物。再送至干燥机进行干燥，经造粒、烘干、袋装等工艺过程，生产出优质的生物有机复合肥。 　　耙式干燥机利用间歇操作这一特点，将发酵、干燥在同一设备内进行产品说明：粉体物料与粘合剂在园筒形容器中由底部混合桨充分混合成湿润软材，然后由侧置的高速粉碎桨切割均匀的湿颗粒. 　　特点： 　　本机采用卧式园筒构造，结构合理。 　　充气密封驱动轴，清洗时可切换成水。 　　流态化造粒，成粒近似球形，流动性好。 　　较传统工艺减小25%粘合剂，干燥时间缩短。 　　每批次干混2分钟，造粒1-4分钟，工效比传统工提高4-5倍。 　　在同一封闭容器内完成，干混-湿混-制粒，工艺缩减，符合GMP规范。 　　整个操作具有严格的安全保护措施。干燥设备处理的物料难以计数，除各种物料的理化性质及产品的要求不同外，干燥过程物料的热物理性质及加热过程中对干燥系统设备的材料要求更是设计者着重考虑的问题， 　　本文就干燥设备的用材问题提出一些方法，供设计者参考。 　　1前言干燥设备是应用最广泛的单元设备之一，可以认为，干燥设备的应用已经遍及国民生产的各个部门。对于干燥设备，绝不能简单地认为它仅是热物理方法脱水机械。由于干燥过程中处理的物料不同，含湿种类不同，产品的各项指标也不同。设备的安装地点不同，制造时对干燥设备的选材、设备型式以及制造、安装方法都有不同的要求。正确处理上述问题是成功设计干燥设备摘　要:介绍了微波干燥的原理和主要特点,研究了利用微波辐射干燥氟化铝工艺,探讨了微波功率、微波辐射时间、物料质量、物料厚度对氟化铝脱水率的影响。实验的最佳条件为微波功率2. 0 kW、干燥时间80 s、物料质量400 g、物料厚度2. 0 cm。实验结果表明,利用微波辐射干燥,氟化铝含水质量分数小于1%  ,且干燥时间短、能耗低,实验为工业化提供了必要的参考数据。 　　氟化铝工业生产的湿化学方法大体分为两类:一是以硫酸分解萤石生成氢氟酸,再与氢氧化铝反应制得氟化铝湿料;另一类是以磷肥工业副产氟硅酸与氢氧化铝反应制得氟化铝湿料。氟化铝湿料含水质量分数约50%  (结晶水，实现了农用保水剂的升级换代。为了既保持农用复合保水剂的优点，又能给作物缓慢释放养分，提高肥料利用率，兰州化物所又开发成功含有活性成分的有机无机复合保水剂。当非石油单体含量达50%时，该保水剂对纯水和生理盐水的吸水倍率分别达398克/克和52克/克。放大试验表明，该保水剂制备工艺稳定，重复性好，为工业化生产奠定了基础。     　　     有机无机复合保水剂在添加量相同的前提下，比国内现有的保水剂有更好的改善土壤团粒结构的作用，有望成为一种既保水又改良土壤的新型保水剂。该新型保水剂制备方法已申请国家发明专利。

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