分析油棕櫚葉太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了油棕櫚葉太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)，該項(xiàng)目充分利用了當(dāng)?shù)刎S富的太陽(yáng)能資源，油棕櫚葉粉碎后送入被動(dòng)式太陽(yáng)能干燥室預(yù)干燥，再利用太陽(yáng)能空氣集熱器陣列和除濕熱泵干燥，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性規(guī)模化干燥作業(yè)。 　　0引言 　　該項(xiàng)目位于馬來(lái)西亞沙巴州的斗湖市,業(yè)主方的設(shè)計(jì)要求是：建設(shè)一座每小時(shí)生產(chǎn)5t 油棕櫚葉干料的太陽(yáng)能干燥工廠，每天生產(chǎn)8h，日產(chǎn)油棕櫚葉干料量40t，再將粉碎干燥后的葉片在制粒車(chē)間粉碎成顆粒（長(zhǎng)5cm-7cm，直徑1cm）用作牛飼料。棕櫚樹(shù)葉（如圖1 所示）由葉片和葉柄組成，葉片的初含水率約55%，葉柄的初含水率約75%。干燥設(shè)計(jì)目標(biāo)是將葉片干燥到平均含水率為10%-15%，以符合飼料制粒（如圖2所示）要求。 　　由于需要蒸發(fā)的水分量較大（由初始含水率55-75%干燥至含水率10%-15%），如完全使用電、柴油動(dòng)力機(jī)或除濕熱泵進(jìn)行干燥，效率雖高但運(yùn)行成本高，不具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，設(shè)計(jì)時(shí)將整個(gè)干燥過(guò)程分為兩個(gè)階段，先用太陽(yáng)能把樹(shù)葉/葉柄24h內(nèi)預(yù)干至約30%的含水率，再經(jīng)由太陽(yáng)能系統(tǒng)和熱泵完成后階段的干燥。生產(chǎn)流程為：初步粉碎寅太陽(yáng)能預(yù)干燥寅太陽(yáng)能和熱泵聯(lián)合干燥寅再粉碎寅制粒寅包裝。 　　1熱工計(jì)算 　　1.1油棕櫚葉除濕量計(jì)算 　　根據(jù)表1，按照每小時(shí)干燥5000kg 油棕櫚葉計(jì)算，每小時(shí)需蒸發(fā)水分質(zhì)量為3333kg。  　　1.2太陽(yáng)能空氣集熱器及干燥房的熱負(fù)荷計(jì)算 　　1.2.1油棕櫚葉預(yù)熱升溫所需熱量 　　2方案設(shè)計(jì) 　　項(xiàng)目整體布置如圖3所示。 　　考慮項(xiàng)目場(chǎng)地情況，設(shè)置太陽(yáng)能集熱器數(shù)量為510塊，面積為252m2的太陽(yáng)能干燥房3 間；面積為432m2的太陽(yáng)能與熱泵相結(jié)合的干燥房1間。第一階段干燥熱量完全由太陽(yáng)能提供，第二階段連續(xù)干燥由熱泵提供部分熱量。干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)用量完全滿足全過(guò)程干燥的熱量需求。 　　整個(gè)系統(tǒng)由粉碎車(chē)間，三條太陽(yáng)能干燥線，一條太陽(yáng)能和熱泵聯(lián)合干燥線，控制室、再粉碎車(chē)間，制粒和包裝車(chē)間組成。油棕櫚葉經(jīng)初步粉碎后，由輸送機(jī)傳送至太陽(yáng)能預(yù)干燥線將油棕櫚葉干燥至含水率為30%；完成初步干燥后的油棕櫚葉由輸送機(jī)送至太陽(yáng)能和熱泵干燥線，油棕櫚葉被干燥至含水率10%~15%；完成干燥后的油棕櫚葉經(jīng)過(guò)再次粉碎后送至制粒車(chē)間，制成飼料顆粒。干燥線的工作由PLC控制器、溫濕度傳感器、接近開(kāi)關(guān)等自動(dòng)控制。 　　2.1太陽(yáng)能預(yù)干燥線設(shè)計(jì) 　　太陽(yáng)能預(yù)干燥線共有3條，每條干燥線的干燥房長(zhǎng)42m、寬6m；干燥房墻體材料為聚氨酯保溫板；屋頂采用PC陽(yáng)光板，有利于透光、隔熱和保溫；結(jié)構(gòu)材料為鍍鋅鋼管，能保證較好的強(qiáng)度和使用壽命。 　　每條42m生產(chǎn)線的上方屋面兩側(cè)各安裝十二組太陽(yáng)能空氣集熱器（共360塊），經(jīng)管道將產(chǎn)生的熱空氣導(dǎo)入生產(chǎn)線中；東西向干燥房室內(nèi)頂部共安裝五個(gè)變頻軸流風(fēng)機(jī)和6臺(tái)除濕風(fēng)機(jī)；在太陽(yáng)能生產(chǎn)線分設(shè)6組溫度和濕度傳感器，經(jīng)信號(hào)線與控制室相連，由控制系統(tǒng)將生產(chǎn)線溫度自動(dòng)保持在60±0.3℃；在干燥室內(nèi)空氣濕度達(dá)到90%時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)除濕風(fēng)機(jī)，排除室內(nèi)濕空氣。42m長(zhǎng)干燥房如圖4所示。 圖4 42m長(zhǎng)干燥房 　　2.2太陽(yáng)能和熱泵相結(jié)合干燥線設(shè)計(jì) 　　太陽(yáng)能和熱泵干燥線干燥房長(zhǎng)72m，寬6m；生產(chǎn)線的南側(cè)設(shè)置十五組太陽(yáng)能空氣集熱器（共150塊），經(jīng)保溫管道將熱空氣送到太陽(yáng)能干燥生產(chǎn)線中，運(yùn)行原理見(jiàn)圖5，干燥房的實(shí)景內(nèi)部見(jiàn)圖6，集熱器現(xiàn)場(chǎng)布置見(jiàn)圖7。 　　為了滿足干燥要求，避免太陽(yáng)能波動(dòng)供熱，保障連續(xù)生產(chǎn)，在太陽(yáng)能干燥線的基礎(chǔ)上增加了一套50kW的三效熱泵除濕機(jī)，通過(guò)合理布局系統(tǒng)的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高熱效率，確保在陰雨天等不利氣象條件下正常生產(chǎn)。油棕櫚葉經(jīng)大傾角皮帶輸送機(jī)送入三層不銹鋼網(wǎng)帶式生產(chǎn)線，在生產(chǎn)線上停留一個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)通風(fēng)和排風(fēng)，其含水率臆15%，進(jìn)入包裝車(chē)間；當(dāng)含水率躍15%，進(jìn)入一臺(tái)電滾筒式輔助干燥機(jī)作補(bǔ)充處理，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性和可靠性，達(dá)到制粒的工藝要求。 　　3系統(tǒng)效益分析 　　項(xiàng)目所在地位于赤道附近，有豐富的太陽(yáng)能資源。與常規(guī)干燥方式相比，本項(xiàng)目用太陽(yáng)能與熱泵聯(lián)合干燥減少了燃料和電力消耗。表2是對(duì)電干燥和本項(xiàng)目方案在單個(gè)工作日（8h）的效益進(jìn)行評(píng)估和對(duì)比，相比傳統(tǒng)用電干燥，本項(xiàng)目每天可節(jié)約電費(fèi)9000元，減少CO2排放87.2%，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 　　本干燥項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱器的大規(guī)模應(yīng)用，具有很好的示范作用；實(shí)現(xiàn)干燥過(guò)程的自動(dòng)化，提高設(shè)備使用率，減少人工成本，具有良好的綜合效益。 　　4結(jié)論 　　該項(xiàng)目大規(guī)模應(yīng)用太陽(yáng)能空氣集熱器，設(shè)計(jì)被動(dòng)式太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)體的干燥室，配備除濕熱泵機(jī)作為輔助干燥裝置，結(jié)合PLC 控制，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)干燥系統(tǒng)自動(dòng)化的連續(xù)可靠運(yùn)行，為太陽(yáng)能干燥技術(shù)應(yīng)用提供參考。（國(guó)家太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（武漢） 文淑容、吳曉鴻　武漢慧泰新能源科技有限公司萬(wàn)松、王浩）