浅谈太阳能烘干技术

蔡学斌　王希卓

摘要：清洁、环保、可再生的太阳能日益引起世界的广泛关注。本文首先介绍目前太阳能资源利用现状及特点，随后介绍了最新太阳能烘干技术及设备。

关键词：太阳能烘干

引言

太阳能资源的特征是清洁、无污染，到达地球表面的太阳辐射总功率巨大并取之不尽，但另一方面却是它的分散性和间歇性。所谓分散性是指太阳能在地球表面到处可得，但它的辐射度低，到达地球表面的太阳辐照度的最大值小于1000W／m2，年曝辐量因地而异，其最大值也只有2500kWh／m2*a左右。太阳辐照度的间歇性源于地球绕太阳的公转和自转。因此，太阳能利用装置要求有足够的采光面积，而且还需其他能源作备用、补充或设置储能系统。

1太阳能资源利用

1.1国外太阳能资源利用现状

目前太阳能的开发与利用已经成为日益关注的热点，其中主要集中在太阳能热利用与太阳能发电等领域。在太阳能热利用方面，太阳能热水器及热水系统得到了较为普遍的应用，太阳能热水器主要供应生活和洗浴热水。在欧洲、澳大利亚等国，太阳能热水系统主要是作为辅助能源与常规能源系统联合运行，既能供应生活和洗浴热水，还为建筑供暖：在美国，太阳能热水器主要用于游泳池的加热。

太阳能发电主要包括太阳能热发电与太阳能光伏发电等形式。首先，太阳能热发电主要指聚光类太阳能热发电，是利用聚光集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环持续发电的技术。其次，通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统，即太阳能光伏发电系统。

1.2国内太阳能资源利用现状

首先，太阳能热利用是一种可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍、最现实、最有前途，最有可能替代化石能源消耗的太阳能利用方式与技术之一。我国太阳能热利用工程主要包括太阳热水、太阳房、太阳灶、采暖与空调、制冷、太阳能干燥、海水淡化和工业用热等领域。其中太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用，但产品质量总体水平不高，目前太阳能热水器生产企业有3000多家，大量作坊式企业生产使得市场上近70％太阳能产品在冬天存在安全隐患，消费者总体满意率只有33％至54％。

其次，我国太阳能发电领域起步较早，在国际市场和国内政策的拉动下，我国已成为世界三大光伏电池生产国之一，电池效率达到了21％。但我国太阳能发电技术存在3大问题：一是我国太阳能光伏产业的硅材料主要依靠进口，特别是多晶硅原料严重依赖进口；二是我国太阳能产业，尤其是光伏产业的核心技术及制造装备主要在国外。研究表明，专利主要集中于太阳能热利用技术领域，企业专利申请多以实用新型与外观设计为主，专利质量与创新水平不容乐观；发明专利权人主要是科研机构与高校，作为技术创新主体的企业却因为参与不够或缺乏创新能力而未能成为发明专利的真正创新主体：三是我国绝大部分的光伏产品都出口到欧美及日本等国外市场，国内对太阳能光伏的应用也主要集中在农村电气化和离网型太阳能光伏产品，真正并网型太阳能光伏市场目前还远未形成。

2太阳能烘干技术

2.1太阳能烘干技术必要性

第一，我国是个农业大国，粮食产量已超5亿吨，蔬菜产量已达7亿多吨。我国约有80％的粮食、果蔬等农产品储存在农村，贮藏与加工技术手段普遍落后，导致大量的农产品资源白白浪费，未能创造社会财富，也减少了农民收入。我国农产品的损失率大大高于世界平均水平，据统计，我国粮食生产后损失占粮食总产量的12％～15％，果蔬产后损失率20％~30％；而发达国家农产品产后损失率很低，如粮食损失率控制在1％以下，果蔬在1.7％～5％。

第二，能源紧张是我国乃至世界性资源短缺问题，这是不可抗拒的问题。因地制宜开创太阳能在农产品加工中的工业化应用，实现节能减排，保护生态环境的目标。据统计，脱水果蔬时除去1公斤的水，需要0.57公斤的标准煤(7000千卡／公斤标准煤)：每消耗1吨标准煤，小锅炉要向外排放12公斤的二氧化硫、1.5吨的二氧化碳、15公斤的烟尘和260公斤左右灰渣。

2.2太阳能烘干设备

(1)混联式太阳能果蔬烘干机

此套设备由农业部规划设计研究院研制，主要由进风筒、太阳能集热器、导风筒、支撑架、离心式风机、电控装置、换热装置、顶升车、载料车等组成，其工作原理是冷空气经过太阳能集热器后被加热，经过导风筒后，由离心式风机送入干燥室，使得空气与被烘干物料间产生温差与相对湿度差，从而加速物料水分扩散蒸发，达到干制的目的。混联式太阳能果蔬烘干机可以烘干散粒状、穗状、条状、片状等物料。

该技术装备集隧道式和箱式干燥于一体，采用太阳能热风控温干燥原理。主要利用太阳能集热板采集热量，加热空气；采用超声波清洗、臭氧杀菌、护绿促干等技术对干燥原料进行清洗、杀菌、护绿、促干等前处理；通过变频调速风机将热空气送入干燥系统实现农产品干燥。具有节能减排，大大缩短干制周期，改善作业环境，无污染，提高产品质量，经济、社会和生态环境效益显著。

(2)“日光温室+高效集热器+湿差通风排湿”型太阳能果蔬烘干设备

此套设备是甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所经多年集成创新研究成功，核心是利用日光温室屋面+太空管集热器及水循环换热器，解决太阳能接收、转化和蓄能问题；通过湿差通风排湿系统充分利用西部地区干燥空气资源，解决冬季、夜间及阴天的辅助加热问题。

太阳能烘干车间采用阳光板采光斜屋面，轻质铝合金支架，其余部分采用砖混结构，车间宽度5～6.5m为宜。集热器选用桑普太空管，太空管集热面积与车间采光层面面积比例1：2～2.5较为经济。物料架为不锈钢网盘式结构，每组设三层，高度1.7m。层间距0.5m，可装载果蔬物料30～50kg。其工作原理为：太阳能集热器接收太阳能后转换释放给传热介质水，水吸热后经车间大面积的片式散热器将热量释放于车间，散热后的水继续进入室内蓄热水箱持续散发余热，然后经循环泵强制压入太阳能集热器继续吸热，周而复始完成太阳能的吸收、转换、释放全过程循环。车间控制系统由配备具有可编程逻辑控制器(PLC)的工控机、控制柜、室内外温湿度传感器、循环风机和MCGS组态全自动控制系统组成，可全天候同时控制、监测、记录和处理脱水车间实时温度、湿度等参数。

(3)太阳能与热风炉混合干燥设备

此套设由宁夏大学研制，可用于干燥果蔬各种产品。热源主要由1 OOm 2集热板提供，热风炉为辅助。物料从一侧由小车送入，一次装入量为10000～20000kg，最高温度可达到80~C，平均耗煤量在20～70kg／h，干燥周期为35h。

(4)太阳能配高温热泵自控干燥房

此套设备由福建圣元太阳能科技有限公司研制，干燥房尺寸为：长×宽×高=4000mm×2500mm×3000mm，配备10m2太阳能集热器和l台YG-KRK，14Ⅱ高温热泵烘干机，最高温度可达85~C。按全年290天晴天，75天阴天来计算，太阳能配高温热泵干燥房年运行费用与电加热相比，可节约用电总量为30181kWh，约21126元，节约比高达94.56％。

3结束语

太阳能资源利用已由技术开拓期步入蓬勃发展时代，把丰富太阳能资源和农产品加工进行有机结合，不仅节约化石能源，实现零排放，减少农产品腐烂损失，而且提高农产品加工制品的质量。