太阳能干燥技术国内外概况及应用前景

摘要：简述了我国能源与情况的严重形势，我国当局把节能放在首位并大力成长可再生能源的策略，以及我国的太阳能资本。论述了太阳能干燥的国表里利用概况，指出太阳能干燥的上风、局限性与影响推广的原因。剖析了我国太阳能干燥技巧的利用远景，建议我国当局对太阳能干燥赐与政策上的激励与搀扶，并加大宣扬力度 。      1.引言  　　能源是经济扶植和社会成长的重要物资基础，跟着我国经济的快速增添和公民生涯水平的不竭提高，对能源的需求也随之递增。今朝中国(China)已经是世界第二大能源花费国，其用量相当于美国(United States)的1/3。但中国生齿浩繁，人均资本不足世界均匀水平的一半，要实现2020年国内出产总值比2000年翻两番的目标，全国能源耗费至少比2000年翻一番，能源的供需抵触将进一步加剧。并且煤、石油(petro)、天然气(NG)等惯例能源是不成再生，并终极面对枯竭的能源。 　　同时跟着能源需求敏捷增添，由此造成的情况污染也日趋严重，我国正面对着前所未有的能源与情况的双重宏大压力。我国能源利用率低，单元GDP能耗是世界均匀水平的3倍。为发财国度的4-6倍，美国的3.5倍，日本(Japan)的10倍。占有关专家估计，假如把中国的情况污染身分斟酌在内，公民出产总值GDP大约将降落两个百分点，由于要肃清空气中的污染物大约是所需燃料用度的10倍摆布。大气污染的日益加剧不仅给公民经济造成了宏大丧失，也给公民生涯与健康带来了宏大迫害。据世界银行评估，情况污染所致疾病造成的丧失占中国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分歧水平污染的水。  　　2006年4月国务院总理温家宝主持召开的国度能源引导小组会议上指出：能源题目关系我国经济成长、社会稳固和国度平安。必需坚持开辟与节俭并重、把节俭放在首位的方针，采用更加有力的办法周全推进能源节俭，大力成长可再生能源。我国能源供求抵触将持久存在，确保能源平安，修建稳固、经济、干净的能源供给体系，以能源的可连续成长支撑经济社会的可连续成长，是我国现代化扶植中一项持久的重大计谋任务。  　　干燥功课涉及公民经济的普遍范畴，同时也是我国的耗能大户之一，所用能源占公民经济总能耗的12%摆布。有的行业如木材干燥的能耗，约占企业总能耗的40％－70％。别的,干燥进程造成的污染又经常是我国情况污染的重要起源，是以干燥技巧的节能与环保题目十分重要。  　　太阳能是干净、便宜的可再生能源，取之不尽用之不竭。每年达到地球概况的太阳能辐射能约为今朝全世界所耗费的各类能量的1万多倍。我国有较丰盛的太阳能资本，约有2/3的领土年辐射时光跨越2200小时，年辐射总量跨越5000MJ/m2 。全年照耀到我国宽大面积的太阳能相当于今朝全年的煤、石油、天然气和各类柴草等全体惯例能源所供给能量的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散布来看，西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古(Mongolia)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宽大地域的太阳辐射总量很大，尤其是青藏高原地域最大。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。  　　太阳能干燥比拟适于农副产物的干燥，一般温度在60℃以下，不会损坏食物的养分价值；木材采用太阳能预干不仅节能，还可以防止由于干燥温渡过高，而使木材开裂、变形。  　　2太阳能干燥技巧的利用概况  　　2.1国外利用概况  　　利用太阳能干燥技巧的研讨和推广利用工作(zuò)，已活着界上很多国度睁开，研讨工作重要在发财国度如美国、英国(United Kingdom)、法国(France)、德国(Germany)、加拿大(Canada)、澳大利亚(Australia)、新西兰(New Zealand)和日本等国。早在上世纪七、八十年月，美国、德国、英国、法国等发财国度就在本国和一些成长中国度树立了分歧范围的太阳能干燥实验装配，初期以小型为主，也有较大范围的太阳能干燥体系。在美国太阳能干燥装备已有必定批量的贸易性出产，受到小型干燥用户的接待。印度(India)、泰国(Thailand)、印度尼西亚(Indonesia)等国也有小批量的贸易性利用，然而在欧洲(Europe)贸易性的太阳能干燥室则较少。  　　太阳能干燥的推广利用大部门在热带和亚热带国度如南非(South Africa)、斐济(Fiji)、乌干达(Uganda)、尼日利亚(Nigeria)、巴西(Brazil)、菲律宾(Philippines)、泰国、印度、印度尼西亚、孟加拉及中国（包含台湾）等国。泰国早在上世纪八十年月就推广应用一种太阳能干燥器，烘干谷物，在非收成季候，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帮助能源与惯例能源共同干燥烟叶，实验证实能有用地节俭30%-40%的惯例能源。甚至在马来西亚(Malaysia)如许的高温多雨地域也在推广应用简略单纯便宜的太阳能干燥装配，他们以为：太阳能干燥装配本钱低，易于制作，可以较好地解决谷物一年三熟的干燥题目。印度研制了太阳能与烟气结合的谷物干燥机，日干燥才能为650－1000kg/d。，也有每小时干燥才能为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，后果很好；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巧。印度尼西亚的太阳能干燥装配大都为温室型，也有用木屑作燃料加热水作帮助能源的组合干燥装配，干燥对象重如果谷物等农作物。  　　目宿世界上列国太阳能干燥木材的利用范围都很小，大大都为简略单纯的温室型太阳能干燥室，材积一般小于10m3，据不完整统计，目宿世界上大约有300余个以太阳能为能源的木材干燥室，此中中国有近20个。  　　无论国表里，早期的太阳能干燥装配大都为温室型、半温室型或范围较小的集热器型。大型太阳能干燥装配基础上都是集热器型，并且都与惯例能源结合以坚持干燥进程的连续性。  　　据相干材料报道，国外已建成一批采光面积跨越500m2的大型太阳能干燥器，此中美国四座、印度两座、阿根廷(Argentina)一座。这标记着太阳能干燥活着界上已经进入出产利用阶段。由于全球的能源和情况题目日益凸起，太阳能干燥技巧的利用近十年来有较大的成长。  　　纵观国际太阳能干燥技巧的推广利用情形有以下几个特色：  　　⑴太阳能干燥对象以谷物、烟草、生果等农副产物为主，其次是木材干燥。  　　⑵太阳能干燥的成长标的目标是提高太阳能干燥装配的热效力和下降本钱。 　　⑶器重适用性，尽量应用便宜材料。例如以干沙做吸热体，用塑料薄膜做透光材料。  　　⑷很多国度对太阳能、风能等新能源的开辟和推广利用都有响应的激励和搀扶政策。例如在瑞典(Sweden)对节能干燥技巧有15％的财务赞助。德国、美国、澳大利亚、日本及印度尼西亚等国，对太阳能干燥履行免税、减税、补助、无息或贴息贷款等优惠办法。  　　2.2国内利用概况   　　我国太阳能干燥技巧利用研讨起步较晚，上世纪八十年月以前，我国只有4座太阳能干燥装配，总采光面积仅有183m2，但在八十年月今后温室型太阳能干燥装配成长较快，由于这种干燥装配构造简略，造价低廉，在山西、河北、河南、北京、广东等地的农村很快成长起来。上世纪八十年月中期，我国已有70余座太阳能干燥装配，采光面积跨越5000m2。 　　尤其在山西省，建成了10多座这种类型的干燥器，面积跨越1000m2，用于干燥红枣、黄花菜、棉花等。但上世纪九十年月中后期，相干报道几乎见不到，究其原因重要有：⑴由于那时社会各界对节能与情况维护的器重力度不敷，且我国农产物加财产尚处于起步阶段，对太阳能干燥农产物的需求不大，因而此项研讨工作的进展减缓，至今大大都农产物干燥未能财产化；⑵我国太阳能丰盛地域往往是经济落伍、科技不发财地域，缺少开辟太阳能干燥装配的资金和技巧支撑；⑶人们对产物质量器重不敷，且分歧质量的产物价位差不大，缺少改良产物质量的动力；这就使得上世纪九十年月对太阳能干燥技巧的研讨利用进入低谷。  　　近十年出处于能源、情况情势的影响，我国太阳能干燥技巧的利用又有了较大的成长，除了开展如谷物杂粮类、果品类、蔬菜类以及木材的太阳能干燥实验和利用研讨外，还进行了如中草药、茶叶、鲜花、植物叶片、食物（如鱼、香肠等）、天然橡胶、污泥、唐三彩等物资的干燥工艺的研讨和干燥的装备开辟与研制[7、19、20]，并取得了一些科研结果，有的已经将这些新技巧投放市场，进入了技巧利用的推广阶段。经由过程与传统的干燥方式（如阳光下晾晒、用惯例能源加热烘烤等）的干燥质量比拟可以很显明的看出，用太阳能干燥器干燥的物料质量高，制品率高，色彩雅观，如采用大阳能干燥操房与地垄大坑复合干燥后的人参不脱皮，内芯棕红，外表呈花生皮色，整体形象完善，块体含水率达到18%。与采用以往方式干燥的白枝须参比拟，外销验等超出跨越1个品级。干燥质量的提高使中草药的价钱直线攀升，并且扩展了出口的份额，加强了国际竞争才能。太阳能干燥技巧装备利用于食物和植物的深加工中，可以有用地防止菌虫对物料的损害和变质变色现象的产生，有用地坚持了物料原有的精良品德，也避免了由于干燥加工而造成的二次污染（如尘埃等污染物的污染）。  　　从太阳能干燥装配的范围而言，我国的太阳能干燥装配大都是采光面在200m2以下的中小型，尤其以小型居多。今朝已知最大的太阳能干燥装配是采光面积为650 m2太阳能腊味干燥装配，其次是620m2大型太阳能干燥示范装配，以及采光面积为500m2 “东连县糖果厂的太阳能干燥装配。假如把溶液脱水进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配．太阳能采光面积达3000 m2，应属世界上少有的大型太阳能干燥装配。 　　近 20年来，我国太阳能干燥利用研讨和其它太阳能热利用一样。阅历过一个由浅入深、由简略的小试到较完善的出产实验进程而成长起来的。据不完整统计，到今朝为止．已建各类类型的太阳能干燥装配200多座，总采光面积近2万m2。普遍地利用于工农业出产的干燥功课。取得了较好的经济效益和社会效益。据不完整统计，在这些项目中获得科研结果奖的有11项。此中获国度级科学提高奖2项，获省、部级和中国科学院结果奖、科技提高奖和进献奖7项[19]。  　　3太阳能干燥的上风与局限性  　　3.1 太阳能干燥的上风  　　3.1.1太阳能干燥与天然晾晒(大气干燥) 比拟其重要上风是能较大幅度的缩短干燥时光和提高产物质量。  　　对于产物质量题目，在曩昔并不引起人们的存眷，这重如果由于在曩昔分歧质量的产物其价位差很小，人们对健康题目不太器重。各类太阳能干燥装配都采用专门的干燥室，可避免尘埃、突然降雨等污染和迫害，又由于干燥温度较天然干燥高，还具有杀虫灭菌的感化。  　　3.1.2太阳能干燥装配与采用惯例能源的干燥装配比拟具有以下上风:  　　① 节俭燃料  常压下蒸发一千克水，约须要2.5×103 kJ/kg的热量。斟酌到物料升温所需热量、炉子燃烧效力等各类身分，有材料估算，干燥一吨农副产物，大约要耗费1吨以上的原煤，若是烟叶则需耗煤2.5吨，据统计我国烟叶年产量约为420万吨，今朝大多采用农人便宜的土烤房进行干燥，能耗很大，若采用太阳能干燥则节能后果很是显明。我国河南省长葛县在70年月末对太阳能烤烟的实验中能有用节俭25%-30%的惯例能源。  　　②削减对情况的污染 我国大气污染严重，这重要源于煤，石油等燃烧后的废气和烟尘的排放，采用太阳能干燥工农业产物，在节俭化石燃料的同时，又可以缓解情况压力。  　　③运行用度低  就初投资而言，太阳能与惯例能源干燥二者相差不大。可是在体系运行时，采用惯例能源的干燥装备其燃料的用度是很高的，如某果品食物开辟有限公司购置了一台采用燃煤的干燥装备，价值10余万元，一次可干燥800千克梅子，但须耗煤900千克。若采用太阳能干燥，装备投资(初投资)二者相差不大，但太阳能干燥除风机耗费少量电能外，太阳能是免费的。即使太阳能干燥不克不及完整代替采用惯例能源的干燥手腕，经由过程设计使二者有机结合，使太阳能供给的能量占到总能量耗费的较大比例，同样可节俭大量运行用度。  　　此外，太阳能干燥装配各部门工作温度属中低温，操纵简略、平安靠得住。  　　3.2太阳能干燥的局限性与影响推广的原因   　　影响太阳能推广利用的重要原因有：  　　3.2.1太阳能是间歇机能源，能源密度低、不连续、不稳固；单独应用太阳能时，干燥室温度低、波动大、干燥周期长。  　　3.2.2简略单纯太阳能干燥虽投资少，但容量小，热效力低；而大中型的投资大、占地面积大。  　　3.2.3太阳能干燥常须要与其它能源结合，如太阳能－热泵，太阳能－蒸汽，及太阳能－炉气等情势，使干燥装备的总投资增添。  　　3.2.4迄今尚未解决太阳能的低本钱的有用储能题目，一般常用的岩石、卵石储能及水箱储热等，后果都不太好，且占地面积大。  　　3.2.5我国对太阳能干燥缺少当局的政策支撑和宣扬力度。今朝我国《可再生能源法》只制订了对太阳能“上彀电价”的支撑政策，对太阳能热利用财产成长没有具体政策划定。  　　4太阳能干燥技巧的利用远景与几点建议  　　4.1太阳能干燥的利用远景  　　固然太阳能干燥技巧的推广利用还存在不少题目，但由于全球面对的能源与情况题目日益严重，太阳能作为一种干净丰盛的可再生能源不成疏忽。我国在太阳能热水器的推广利用方面已见成效，今朝我国事世界上出产太阳能热水器最多的国度。估计此后我国在太阳能干燥技巧的利用方面也会有必定的成长，特殊是一些小型、简略单纯的太阳能干燥室，在太阳日照前提好，而经济又欠发财的偏远地域，有较好的利用远景。  　　我国事农业出产和出口大国之一，农产物及生物资本丰盛，物种多样，特殊是在宽大的西部地域。为了增进处所经济的成长，将当地域具有资本上风及开辟利用远景的农产物，生物资本产物作为处所支柱财产成长，因而近年来，农副产物及生物资本产物加财产成长敏捷。但跟着我国参加WTO和人们对产物质量和食物卫生题目标存眷，现有的农副产物加工技巧含量低，产物质量不高，产物附加值低，从而导致产物缺少市场竞争力，难以形成支柱财产。产物干燥是加工进程中的一个重要工艺进程，目标是除去物猜中过剩的水分，以便于产物加工、运输、贮藏和应用。采用惯例能源干燥农产物，投资大，需耗费大量能源，致使农产物本钱增高，并造成分歧水平的情况污染。一般农产物请求的干燥温度比拟低，大约在40-55℃之间，正好与太阳能热利用范畴中的低温热利用相匹配，并且能缩短干燥周期，提高产量质量等上风，是以我国利用太阳能干燥农副产物，具有辽阔的成长远景。  　　太阳能利用于木材干燥方面有二种偏向：①对于偏远地域的小型木材加工场，适于成长简略单纯的温室型、半温室型或小范围集热器型的太阳能干燥装配；②对于中、大型木材加工企业，适于成长材积为50-100m3大型太阳能干燥装配，并且将太阳能干燥作为预干，即高含水率阶段用太阳能干燥，低含水率阶段用惯例干燥。  　　在气温高、湿度大、电价适中（如≤1元/kW•h）的地域，适于采用太阳能与热泵结合干燥。  　　4.2几点建议  　　4.2.1太阳能在干燥行业的利用应当引起足够的器重。太阳能适于一些物猜中、低温干燥，也可做适于高温干燥物料的预干。  　　4.2.2增添科研投入，不竭提高太阳能干燥的供热效力，下降干燥本钱。占有关材料报道，我国与国际水平的差距重要在透光材料和吸热板的涂层工艺方面，固然清华大学和中国科学院等单元，已在某些方面取得了明显的成就，但重要集中在太阳能热水器方面，对太阳能干燥的研讨投入太少。  　　4.2.3盼望我国当局对太阳能干燥赐与政策上的激励与搀扶，增添一些经费投入并加大宣扬力度。现实上太阳能热利用是合适中国国情的可再生能源，应大力推广利用。