太陽能干燥技術(shù)國內(nèi)外概況及應(yīng)用前景

摘要：簡述了我國能源與情況的嚴(yán)重形勢，我國當(dāng)局把節(jié)能放在首位并大力成長可再生能源的策略，以及我國的太陽能資本。論述了太陽能干燥的國表里利用概況，指出太陽能干燥的上風(fēng)、局限性與影響推廣的原因。剖析了我國太陽能干燥技巧的利用遠(yuǎn)景，建議我國當(dāng)局對太陽能干燥賜與政策上的激勵與攙扶，并加大宣揚(yáng)力度 。      1.引言  　　能源是經(jīng)濟(jì)扶植和社會成長的重要物資基礎(chǔ)，跟著我國經(jīng)濟(jì)的快速增添和公民生涯水平的不竭提高，對能源的需求也隨之遞增。今朝中國(China)已經(jīng)是世界第二大能源花費(fèi)國，其用量相當(dāng)于美國(United States)的1/3。但中國生齒浩繁，人均資本不足世界均勻水平的一半，要實(shí)現(xiàn)2020年國內(nèi)出產(chǎn)總值比2000年翻兩番的目標(biāo)，全國能源耗費(fèi)至少比2000年翻一番，能源的供需抵觸將進(jìn)一步加劇。并且煤、石油(petro)、天然氣(NG)等慣例能源是不成再生，并終極面對枯竭的能源。 　　同時(shí)跟著能源需求敏捷增添，由此造成的情況污染也日趨嚴(yán)重，我國正面對著前所未有的能源與情況的雙重宏大壓力。我國能源利用率低，單元GDP能耗是世界均勻水平的3倍。為發(fā)財(cái)國度的4-6倍，美國的3.5倍，日本(Japan)的10倍。占有關(guān)專家估計(jì)，假如把中國的情況污染身分斟酌在內(nèi)，公民出產(chǎn)總值GDP大約將降落兩個(gè)百分點(diǎn)，由于要肅清空氣中的污染物大約是所需燃料用度的10倍擺布。大氣污染的日益加劇不僅給公民經(jīng)濟(jì)造成了宏大喪失，也給公民生涯與健康帶來了宏大迫害。據(jù)世界銀行評估，情況污染所致疾病造成的喪失占中國GDP的2％-3％，每年有40萬人因空氣污染而過早死亡，全國還有不少的人喝著受分歧水平污染的水。  　　2006年4月國務(wù)院總理溫家寶主持召開的國度能源引導(dǎo)小組會議上指出：能源題目關(guān)系我國經(jīng)濟(jì)成長、社會穩(wěn)固和國度平安。必需堅(jiān)持開辟與節(jié)儉并重、把節(jié)儉放在首位的方針，采用更加有力的辦法周全推進(jìn)能源節(jié)儉，大力成長可再生能源。我國能源供求抵觸將持久存在，確保能源平安，修建穩(wěn)固、經(jīng)濟(jì)、干凈的能源供給體系，以能源的可連續(xù)成長支撐經(jīng)濟(jì)社會的可連續(xù)成長，是我國現(xiàn)代化扶植中一項(xiàng)持久的重大計(jì)謀任務(wù)。  　　干燥功課涉及公民經(jīng)濟(jì)的普遍范疇，同時(shí)也是我國的耗能大戶之一，所用能源占公民經(jīng)濟(jì)總能耗的12%擺布。有的行業(yè)如木材干燥的能耗，約占企業(yè)總能耗的40％－70％。別的,干燥進(jìn)程造成的污染又經(jīng)常是我國情況污染的重要起源，是以干燥技巧的節(jié)能與環(huán)保題目十分重要。  　　太陽能是干凈、便宜的可再生能源，取之不盡用之不竭。每年達(dá)到地球概況的太陽能輻射能約為今朝全世界所耗費(fèi)的各類能量的1萬多倍。我國有較豐盛的太陽能資本，約有2/3的領(lǐng)土年輻射時(shí)光跨越2200小時(shí)，年輻射總量跨越5000MJ/m2 。全年照耀到我國寬大面積的太陽能相當(dāng)于今朝全年的煤、石油、天然氣和各類柴草等全體慣例能源所供給能量的2000多倍。全國各地太陽年輻射總量為3340～8 400MJ／m2，中值為5 852MJ／m2。從我國太陽年輻射總量的散布來看，西藏、青海、新疆、寧夏南部、甘肅、內(nèi)蒙古(Mongolia)南部、山西北部、陜西北部、遼寧、河北東南部、山東東南部、河南東南部、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等寬大地域的太陽輻射總量很大，尤其是青藏高原地域最大。全國以四川和貴州兩省及重慶市的太陽年輻射總量最小，尤其是四川盆地最低。  　　太陽能干燥比擬適于農(nóng)副產(chǎn)物的干燥，一般溫度在60℃以下，不會損壞食物的養(yǎng)分價(jià)值；木材采用太陽能預(yù)干不僅節(jié)能，還可以防止由于干燥溫渡過高，而使木材開裂、變形。  　　2太陽能干燥技巧的利用概況  　　2.1國外利用概況  　　利用太陽能干燥技巧的研討和推廣利用工作(zuò)，已活著界上很多國度睜開，研討工作重要在發(fā)財(cái)國度如美國、英國(United Kingdom)、法國(France)、德國(Germany)、加拿大(Canada)、澳大利亞(Australia)、新西蘭(New Zealand)和日本等國。早在上世紀(jì)七、八十年月，美國、德國、英國、法國等發(fā)財(cái)國度就在本國和一些成長中國度樹立了分歧范圍的太陽能干燥實(shí)驗(yàn)裝配，初期以小型為主，也有較大范圍的太陽能干燥體系。在美國太陽能干燥裝備已有必定批量的貿(mào)易性出產(chǎn)，受到小型干燥用戶的接待。印度(India)、泰國(Thailand)、印度尼西亞(Indonesia)等國也有小批量的貿(mào)易性利用，然而在歐洲(Europe)貿(mào)易性的太陽能干燥室則較少。  　　太陽能干燥的推廣利用大部門在熱帶和亞熱帶國度如南非(South Africa)、斐濟(jì)(Fiji)、烏干達(dá)(Uganda)、尼日利亞(Nigeria)、巴西(Brazil)、菲律賓(Philippines)、泰國、印度、印度尼西亞、孟加拉及中國（包含臺灣）等國。泰國早在上世紀(jì)八十年月就推廣應(yīng)用一種太陽能干燥器，烘干谷物，在非收成季候，還可以用于干燥胡椒、辣椒、咖啡豆、小蝦等，全年都可收益。 　　泰國采用太陽能作為幫助能源與慣例能源共同干燥煙葉，實(shí)驗(yàn)證實(shí)能有用地節(jié)儉30%-40%的慣例能源。甚至在馬來西亞(Malaysia)如許的高溫多雨地域也在推廣應(yīng)用簡略單純便宜的太陽能干燥裝配，他們以為：太陽能干燥裝配本錢低，易于制作，可以較好地解決谷物一年三熟的干燥題目。印度研制了太陽能與煙氣結(jié)合的谷物干燥機(jī)，日干燥才能為650－1000kg/d。，也有每小時(shí)干燥才能為375kg/h的太陽能谷物干燥機(jī)；還有用于干燥胡椒的太陽能干燥房，后果很好；此外印度在煙草和土豆等農(nóng)作物方面，也在推廣太陽能干燥技巧。印度尼西亞的太陽能干燥裝配大都為溫室型，也有用木屑作燃料加熱水作幫助能源的組合干燥裝配，干燥對象重如果谷物等農(nóng)作物。  　　目宿世界上列國太陽能干燥木材的利用范圍都很小，大大都為簡略單純的溫室型太陽能干燥室，材積一般小于10m3，據(jù)不完整統(tǒng)計(jì)，目宿世界上大約有300余個(gè)以太陽能為能源的木材干燥室，此中中國有近20個(gè)。  　　無論國表里，早期的太陽能干燥裝配大都為溫室型、半溫室型或范圍較小的集熱器型。大型太陽能干燥裝配基礎(chǔ)上都是集熱器型，并且都與慣例能源結(jié)合以堅(jiān)持干燥進(jìn)程的連續(xù)性。  　　據(jù)相干材料報(bào)道，國外已建成一批采光面積跨越500m2的大型太陽能干燥器，此中美國四座、印度兩座、阿根廷(Argentina)一座。這標(biāo)記著太陽能干燥活著界上已經(jīng)進(jìn)入出產(chǎn)利用階段。由于全球的能源和情況題目日益凸起，太陽能干燥技巧的利用近十年來有較大的成長。  　　縱觀國際太陽能干燥技巧的推廣利用情形有以下幾個(gè)特色：  　?、盘柲芨稍飳ο笠怨任铩煵?、生果等農(nóng)副產(chǎn)物為主，其次是木材干燥。  　?、铺柲芨稍锏某砷L標(biāo)的目標(biāo)是提高太陽能干燥裝配的熱效力和下降本錢。 　?、瞧髦剡m用性，盡量應(yīng)用便宜材料。例如以干沙做吸熱體，用塑料薄膜做透光材料。  　?、群芏鄧葘μ柲堋?a href="http://www.msthinker.com/news/article-530.html" target="_blank">風(fēng)能等新能源的開辟和推廣利用都有響應(yīng)的激勵和攙扶政策。例如在瑞典(Sweden)對節(jié)能干燥技巧有15％的財(cái)務(wù)贊助。德國、美國、澳大利亞、日本及印度尼西亞等國，對太陽能干燥履行免稅、減稅、補(bǔ)助、無息或貼息貸款等優(yōu)惠辦法。  　　2.2國內(nèi)利用概況   　　我國太陽能干燥技巧利用研討起步較晚，上世紀(jì)八十年月以前，我國只有4座太陽能干燥裝配，總采光面積僅有183m2，但在八十年月今后溫室型太陽能干燥裝配成長較快，由于這種干燥裝配構(gòu)造簡略，造價(jià)低廉，在山西、河北、河南、北京、廣東等地的農(nóng)村很快成長起來。上世紀(jì)八十年月中期，我國已有70余座太陽能干燥裝配，采光面積跨越5000m2。 　　尤其在山西省，建成了10多座這種類型的干燥器，面積跨越1000m2，用于干燥紅棗、黃花菜、棉花等。但上世紀(jì)九十年月中后期，相干報(bào)道幾乎見不到，究其原因重要有：⑴由于那時(shí)社會各界對節(jié)能與情況維護(hù)的器重力度不敷，且我國農(nóng)產(chǎn)物加財(cái)產(chǎn)尚處于起步階段，對太陽能干燥農(nóng)產(chǎn)物的需求不大，因而此項(xiàng)研討工作的進(jìn)展減緩，至今大大都農(nóng)產(chǎn)物干燥未能財(cái)產(chǎn)化；⑵我國太陽能豐盛地域往往是經(jīng)濟(jì)落伍、科技不發(fā)財(cái)?shù)赜?，缺少開辟太陽能干燥裝配的資金和技巧支撐；⑶人們對產(chǎn)物質(zhì)量器重不敷，且分歧質(zhì)量的產(chǎn)物價(jià)位差不大，缺少改良產(chǎn)物質(zhì)量的動力；這就使得上世紀(jì)九十年月對太陽能干燥技巧的研討利用進(jìn)入低谷。  　　近十年出處于能源、情況情勢的影響，我國太陽能干燥技巧的利用又有了較大的成長，除了開展如谷物雜糧類、果品類、蔬菜類以及木材的太陽能干燥實(shí)驗(yàn)和利用研討外，還進(jìn)行了如中草藥、茶葉、鮮花、植物葉片、食物（如魚、香腸等）、天然橡膠、污泥、唐三彩等物資的干燥工藝的研討和干燥的裝備開辟與研制[7、19、20]，并取得了一些科研結(jié)果，有的已經(jīng)將這些新技巧投放市場，進(jìn)入了技巧利用的推廣階段。經(jīng)由過程與傳統(tǒng)的干燥方式（如陽光下晾曬、用慣例能源加熱烘烤等）的干燥質(zhì)量比擬可以很顯明的看出，用太陽能干燥器干燥的物料質(zhì)量高，制品率高，色彩雅觀，如采用大陽能干燥操房與地壟大坑復(fù)合干燥后的人參不脫皮，內(nèi)芯棕紅，外表呈花生皮色，整體形象完善，塊體含水率達(dá)到18%。與采用以往方式干燥的白枝須參比擬，外銷驗(yàn)等超出跨越1個(gè)品級。干燥質(zhì)量的提高使中草藥的價(jià)錢直線攀升，并且擴(kuò)展了出口的份額，加強(qiáng)了國際競爭才能。太陽能干燥技巧裝備利用于食物和植物的深加工中，可以有用地防止菌蟲對物料的損害和變質(zhì)變色現(xiàn)象的產(chǎn)生，有用地堅(jiān)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（如塵埃等污染物的污染）。  　　從太陽能干燥裝配的范圍而言，我國的太陽能干燥裝配大都是采光面在200m2以下的中小型，尤其以小型居多。今朝已知最大的太陽能干燥裝配是采光面積為650 m2太陽能臘味干燥裝配，其次是620m2大型太陽能干燥示范裝配，以及采光面積為500m2 “東連縣糖果廠的太陽能干燥裝配。假如把溶液脫水進(jìn)程同固態(tài)物料脫水同樣看待的話，廣東省江門農(nóng)藥廠興建的太陽能農(nóng)藥干燥裝配．太陽能采光面積達(dá)3000 m2，應(yīng)屬世界上少有的大型太陽能干燥裝配。 　　近 20年來，我國太陽能干燥利用研討和其它太陽能熱利用一樣。閱歷過一個(gè)由淺入深、由簡略的小試到較完善的出產(chǎn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程而成長起來的。據(jù)不完整統(tǒng)計(jì)，到今朝為止．已建各類類型的太陽能干燥裝配200多座，總采光面積近2萬m2。普遍地利用于工農(nóng)業(yè)出產(chǎn)的干燥功課。取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。據(jù)不完整統(tǒng)計(jì)，在這些項(xiàng)目中獲得科研結(jié)果獎的有11項(xiàng)。此中獲國度級科學(xué)提高獎2項(xiàng)，獲省、部級和中國科學(xué)院結(jié)果獎、科技提高獎和進(jìn)獻(xiàn)獎7項(xiàng)[19]。  　　3太陽能干燥的上風(fēng)與局限性  　　3.1 太陽能干燥的上風(fēng)  　　3.1.1太陽能干燥與天然晾曬(大氣干燥) 比擬其重要上風(fēng)是能較大幅度的縮短干燥時(shí)光和提高產(chǎn)物質(zhì)量。  　　對于產(chǎn)物質(zhì)量題目，在曩昔并不引起人們的存眷，這重如果由于在曩昔分歧質(zhì)量的產(chǎn)物其價(jià)位差很小，人們對健康題目不太器重。各類太陽能干燥裝配都采用專門的干燥室，可避免塵埃、突然降雨等污染和迫害，又由于干燥溫度較天然干燥高，還具有殺蟲滅菌的感化。  　　3.1.2太陽能干燥裝配與采用慣例能源的干燥裝配比擬具有以下上風(fēng):  　?、?節(jié)儉燃料  常壓下蒸發(fā)一千克水，約須要2.5×103 kJ/kg的熱量。斟酌到物料升溫所需熱量、爐子燃燒效力等各類身分，有材料估算，干燥一噸農(nóng)副產(chǎn)物，大約要耗費(fèi)1噸以上的原煤，若是煙葉則需耗煤2.5噸，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國煙葉年產(chǎn)量約為420萬噸，今朝大多采用農(nóng)人便宜的土烤房進(jìn)行干燥，能耗很大，若采用太陽能干燥則節(jié)能后果很是顯明。我國河南省長葛縣在70年月末對太陽能烤煙的實(shí)驗(yàn)中能有用節(jié)儉25%-30%的慣例能源。  　?、谙鳒p對情況的污染 我國大氣污染嚴(yán)重，這重要源于煤，石油等燃燒后的廢氣和煙塵的排放，采用太陽能干燥工農(nóng)業(yè)產(chǎn)物，在節(jié)儉化石燃料的同時(shí)，又可以緩解情況壓力。  　　③運(yùn)行用度低  就初投資而言，太陽能與慣例能源干燥二者相差不大。可是在體系運(yùn)行時(shí)，采用慣例能源的干燥裝備其燃料的用度是很高的，如某果品食物開辟有限公司購置了一臺采用燃煤的干燥裝備，價(jià)值10余萬元，一次可干燥800千克梅子，但須耗煤900千克。若采用太陽能干燥，裝備投資(初投資)二者相差不大，但太陽能干燥除風(fēng)機(jī)耗費(fèi)少量電能外，太陽能是免費(fèi)的。即使太陽能干燥不克不及完整代替采用慣例能源的干燥手腕，經(jīng)由過程設(shè)計(jì)使二者有機(jī)結(jié)合，使太陽能供給的能量占到總能量耗費(fèi)的較大比例，同樣可節(jié)儉大量運(yùn)行用度。  　　此外，太陽能干燥裝配各部門工作溫度屬中低溫，操縱簡略、平安靠得住。  　　3.2太陽能干燥的局限性與影響推廣的原因   　　影響太陽能推廣利用的重要原因有：  　　3.2.1太陽能是間歇機(jī)能源，能源密度低、不連續(xù)、不穩(wěn)固；單獨(dú)應(yīng)用太陽能時(shí)，干燥室溫度低、波動大、干燥周期長。  　　3.2.2簡略單純太陽能干燥雖投資少，但容量小，熱效力低；而大中型的投資大、占地面積大。  　　3.2.3太陽能干燥常須要與其它能源結(jié)合，如太陽能－熱泵，太陽能－蒸汽，及太陽能－爐氣等情勢，使干燥裝備的總投資增添。  　　3.2.4迄今尚未解決太陽能的低本錢的有用儲能題目，一般常用的巖石、卵石儲能及水箱儲熱等，后果都不太好，且占地面積大。  　　3.2.5我國對太陽能干燥缺少當(dāng)局的政策支撐和宣揚(yáng)力度。今朝我國《可再生能源法》只制訂了對太陽能“上彀電價(jià)”的支撐政策，對太陽能熱利用財(cái)產(chǎn)成長沒有具體政策劃定。  　　4太陽能干燥技巧的利用遠(yuǎn)景與幾點(diǎn)建議  　　4.1太陽能干燥的利用遠(yuǎn)景  　　固然太陽能干燥技巧的推廣利用還存在不少題目，但由于全球面對的能源與情況題目日益嚴(yán)重，太陽能作為一種干凈豐盛的可再生能源不成疏忽。我國在太陽能熱水器的推廣利用方面已見成效，今朝我國事世界上出產(chǎn)太陽能熱水器最多的國度。估計(jì)此后我國在太陽能干燥技巧的利用方面也會有必定的成長，特殊是一些小型、簡略單純的太陽能干燥室，在太陽日照前提好，而經(jīng)濟(jì)又欠發(fā)財(cái)?shù)钠h(yuǎn)地域，有較好的利用遠(yuǎn)景。  　　我國事農(nóng)業(yè)出產(chǎn)和出口大國之一，農(nóng)產(chǎn)物及生物資本豐盛，物種多樣，特殊是在寬大的西部地域。為了增進(jìn)處所經(jīng)濟(jì)的成長，將當(dāng)?shù)赜蚓哂匈Y本上風(fēng)及開辟利用遠(yuǎn)景的農(nóng)產(chǎn)物，生物資本產(chǎn)物作為處所支柱財(cái)產(chǎn)成長，因而近年來，農(nóng)副產(chǎn)物及生物資本產(chǎn)物加財(cái)產(chǎn)成長敏捷。但跟著我國參加WTO和人們對產(chǎn)物質(zhì)量和食物衛(wèi)生題目標(biāo)存眷，現(xiàn)有的農(nóng)副產(chǎn)物加工技巧含量低，產(chǎn)物質(zhì)量不高，產(chǎn)物附加值低，從而導(dǎo)致產(chǎn)物缺少市場競爭力，難以形成支柱財(cái)產(chǎn)。產(chǎn)物干燥是加工進(jìn)程中的一個(gè)重要工藝進(jìn)程，目標(biāo)是除去物猜中過剩的水分，以便于產(chǎn)物加工、運(yùn)輸、貯藏和應(yīng)用。采用慣例能源干燥農(nóng)產(chǎn)物，投資大，需耗費(fèi)大量能源，致使農(nóng)產(chǎn)物本錢增高，并造成分歧水平的情況污染。一般農(nóng)產(chǎn)物請求的干燥溫度比擬低，大約在40-55℃之間，正好與太陽能熱利用范疇中的低溫?zé)崂孟嗥ヅ洌⑶夷芸s短干燥周期，提高產(chǎn)量質(zhì)量等上風(fēng)，是以我國利用太陽能干燥農(nóng)副產(chǎn)物，具有遼闊的成長遠(yuǎn)景。  　　太陽能利用于木材干燥方面有二種偏向：①對于偏遠(yuǎn)地域的小型木材加工場，適于成長簡略單純的溫室型、半溫室型或小范圍集熱器型的太陽能干燥裝配；②對于中、大型木材加工企業(yè)，適于成長材積為50-100m3大型太陽能干燥裝配，并且將太陽能干燥作為預(yù)干，即高含水率階段用太陽能干燥，低含水率階段用慣例干燥。  　　在氣溫高、濕度大、電價(jià)適中（如≤1元/kW•h）的地域，適于采用太陽能與熱泵結(jié)合干燥。  　　4.2幾點(diǎn)建議  　　4.2.1太陽能在干燥行業(yè)的利用應(yīng)當(dāng)引起足夠的器重。太陽能適于一些物猜中、低溫干燥，也可做適于高溫干燥物料的預(yù)干。  　　4.2.2增添科研投入，不竭提高太陽能干燥的供熱效力，下降干燥本錢。占有關(guān)材料報(bào)道，我國與國際水平的差距重要在透光材料和吸熱板的涂層工藝方面，固然清華大學(xué)和中國科學(xué)院等單元，已在某些方面取得了明顯的成就，但重要集中在太陽能熱水器方面，對太陽能干燥的研討投入太少。  　　4.2.3盼望我國當(dāng)局對太陽能干燥賜與政策上的激勵與攙扶，增添一些經(jīng)費(fèi)投入并加大宣揚(yáng)力度。現(xiàn)實(shí)上太陽能熱利用是合適中國國情的可再生能源，應(yīng)大力推廣利用。