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： “2009年国内外两个市场的需求增速可能比2008年有所回落，但继续增长的态势不会有突发性逆转，需求总量仍可望继续保持增长。另外，我国装备制造业占制造业增加值的比重与工业发达国家相比尚有很大差距，由此行业还有相当的发展空间。” 　　中国干燥设备工业联合会副会长蔡惟慈日前在对2009年干燥设备工业经济运行形势进行分析时给出如上判断。 　　产品出口呈现升级之势 　　蔡惟慈认为，2008年干燥设备行业的发展呈现四个特点。 　　对国民经济支撑能力增强。表现为国产装备自给率稳步提高，消费升级所需产品大发展和关键装备技术进步步伐加   喷雾干燥以其干燥的粉料颗粒流动性好，颗粒表面特性优异并具有合理的粒度分布而出名。然而使用传统技术干燥具有腐蚀性和磨损性材料时，必须在喷雾过程中使用高机械剪切力，这会导致维护成本上升。专门设计的脉冲燃烧喷雾干燥器克服了这个不足。采用这种干燥器得到的干粉性能与采用传统的系统相当，但受腐蚀和磨损的影响比以前小得多。这是由于脉冲干燥器采自动化的气体动力，而不是采用机械剪切力。这样，采用这种脉冲燃烧干燥器，生产商在干燥磨蚀材料时，不但能降低维护成本，而且，制得的粉料比表面积大，活性大且颗粒分布范围更窄。脉冲燃烧喷雾干燥系统并非是新技术，但对于现有的许多干燥系统来说，这项技术的最 　　本文以金属硫化铜精矿为例，说明精矿的干燥特性、干燥设备的选型及工业应用情况。 　　金属硫化物矿石(硫铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等)是硫酸工业和冶金工业的重要原料，浮选后的精矿(硫精矿、铜精矿、镍精矿、钼精矿和锌精矿等)需要进行干燥才能进入后续的焙烧和熔炼设备。在我国，随着大型硫铁矿焙烧及有色金属冶炼装置的建设，迫切要求提高精矿干燥设备的单台处理能力，并要求对精矿实施深度干燥。 　　1 精矿的干燥特性及干燥要求 　　潮湿的硫化铜精矿一般为灰褐色，粒度约200目(74 m)。由于金属含量较高，堆密度较大，对设备一、 我国的木材干燥业应立足以“本国资源为主，国外资源为辅”的材料来源格局来考虑我国木材干燥的装备和工艺的开发和研究。 　　我国在下一世纪木材资源将进行国际化配置，考虑到我国在下世纪的初叶仍为一发展中国家和我国目前面临的急迫的生态危机，在今后的十至二十年内，我国的木材来源应为： 　　大量的工业速生材如各类松、杉、杨、桉树、橡胶木等； 　　少量的来自于天然林的木材，其中包括南方的混交阔叶林木材如枫香、木荷等难干木材； 　　少量的进口阔叶材如美国阔叶材、欧洲阔叶材和非洲及南美洲的阔叶材； 　　少量的进口针叶材如北美加拿大、俄罗斯、智利、新西兰等的松、杉类木材。 tp://www.ioem.cn">干燥设备制造企业不下几十家，年产量早已过万，在世界上也可称之为干燥设备生产的大国。不仅如此，在干燥设备的结构、技术、工艺上都有了很大的改进和提高。如早期的干燥设备，悬挂机构的材料用的是工字钢。自重很大，安装、搬运都需要耗费大量的人力、物力。同时前伸的结构就是工字钢悬挑的方式，其受力的稳定性远不如目前普遍采用的拉锁式轻便、稳定。 　　尽管如此，我国的干燥设备制造业在技术、结构、工艺乃至材料上都有改进和提高的空间。尤其基本技术方面更应该用严肃认真的态度来对待。在提高产品产量和质量的同时对我们的在用技术、在用的产品有更加客观的科学认识。

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