2.2国内应用概况
我国太阳能干燥技术应用研究起步较晚,上世纪八十年代以前,我国只有4座太阳能干燥装置,总采光面积仅有183m2,但在八十年代以后温室型太阳能干燥装置发展较快,由于这种干燥装置结构简单,造价低廉,在山西、河北、河南、北京、广东等地的农村很快发展起来。上世纪八十年代中期,我国已有70余座太阳能干燥装置,采光面积超过5000m2。。尤其在山西省,建成了10多座这种类型的干燥器,面积超过1000m2,用于干燥红枣、黄花菜、棉花等。但上世纪九十年代中后期,相关报道几乎见不到,究其原因主要有[18、19]:⑴由于当时社会各界对节能与环境保护的重视力度不够,且我国农产品加工业尚处于起步阶段,对太阳能干燥农产品的需求不大,因而此项研究工作的进展减缓,至今大多数农产品干燥未能产业化;⑵我国太阳能丰富地区往往是经济落后、科技不发达地区,缺乏开发太阳能干燥装置的资金和技术支持;⑶人们对产品质量重视不够,且不同质量的产品价位差不大,缺乏改善产品质量的动力;这就使得上世纪九十年代对太阳能干燥技术的研究应用进入低谷。
近十年来由于能源、环境形式的影响,我国太阳能干燥技术的应用又有了较大的发展,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应用研究外,还进行了如中草药、茶叶、鲜花、植物叶片、食品(如鱼、腊肠等)、天然橡胶、污泥、唐三彩等物质的干燥工艺的研究和干燥的设备开发与研制[7、19、20],并取得了一些科研成果,有的已经将这些新技术投放市场,进入了技术应用的推广阶段。通过与传统的干燥方法(如阳光下晾晒、用常规能源加热烘烤等)的干燥质量相比可以很明显的看出,用太阳能干燥器干燥的物料质量高,成品率高,颜色美观,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,整体形象完美,块体含水率达到18%。与采用以往方法干燥的白枝须参相比,外销验等高出1个等级。干燥质量的提高使中草药的价格直线攀升,而且扩大了出口的份额,增强了国际竞争能力。太阳能干燥技术设备应用于食品和植物的深加工中,可以有效地防止菌虫对物料的侵害和变质变色现象的发生,有效地保持了物料原有的优良品质,也避免了因为干燥加工而造成的二次污染(如灰尘等污染物的污染)。
从太阳能干燥装置的规模而言,我国的太阳能干燥装置多数是采光面在200m2以下的中小型,尤其以小型居多。目前已知最大的太阳能干燥装置是采光面积为650 m2太阳能腊味干燥装置,其次是620m2大型太阳能干燥示范装置,以及采光面积为500 m2 “东连县糖果厂的太阳能干燥装置。如果把溶液脱水过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置.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置。
近 20年来,我国太阳能干燥应用研究和其它太阳能热利用一样。经历过一个由浅入深、由简单的小试到较完善的生产试验过程而发展起来的。据不完全统计,到目前为止.已建各种类型的太阳能干燥装置200多座,总采光面积近2万m2。广泛地应用于工农业生产的干燥作业。取得了较好的经济效益和社会效益。据不完全统计,在这些项目中获得科研成果奖的有11项。其中获国家级科学进步奖2项,获省、部级和中国科学院成果奖、科技进步奖和贡献奖7项[19]。
3太阳能干燥的优势与局限性
3.1 太阳能干燥的优势
3.1.1太阳能干燥与自然晾晒(大气干燥) 相比其主要优势是能较大幅度的缩短干燥时间和提高产品质量。
对于产品质量问题,在过去并不引起人们的关注,这主要是因为在过去不同质量的产品其价位差很小,人们对健康问题不太注重。各种太阳能干燥装置都采用专门的干燥室,可避免灰尘、忽然降雨等污染和危害,又由于干燥温度较自然干燥高,还具有杀虫灭菌的作用。
3.1.2太阳能干燥装置与采用常规能源的干燥装置相比具有以下优势:
① 节省燃料 常压下蒸发一千克水,约需要2.5×103 kJ/kg的热量。考虑到物料升温所需热量、炉子燃烧效率等各种因素,有资料估算[20],干燥一吨农副产品,大约要消耗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,目前大多采用农民自制的土烤房进行干燥,能耗很大,若采用太阳能干燥则节能效果非常明显。我国河南省长葛县在70年代末对太阳能烤烟的试验中能有效节约25%-30%的常规能源[20]。
②减少对环境的污染 我国大气污染严重,这主要源于煤,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品,在节约化石燃料的同时,又可以缓解环境压力。
③运行费用低 就初投资而言,太阳能与常规能源干燥二者相差不大。但是在系统运行时,采用常规能源的干燥设备其燃料的费用是很高的,如某果品食品开发有限公司购买了一台采用燃煤的干燥设备,价值10 余万元,一次可干燥800千克梅子,但须耗煤900千克[20]。若采用太阳能干燥,设备投资(初投资)二者相差不大,但太阳能干燥除风机消耗少量电能外,太阳能是免费的。即使太阳能干燥不能完全取代采用常规能源的干燥手段,通过设计使二者有机结合,使太阳能提供的能量占到总能量消耗的较大比例,同样可节约大量运行费用。
此外,太阳能干燥装置各部分工作温度属中低温,操作简单、安全可靠。
3.2太阳能干燥的局限性与影响推广的原因
影响太阳能推广应用的主要原因有:
3.2.1太阳能是间歇性能源,能源密度低、不连续、不稳定;单独使用太阳能时,干燥室温度低、波动大、干燥周期长。
3.2.2简易太阳能干燥虽投资少,但容量小,热效率低;而大中型的投资大、占地面积大。
3.2.3太阳能干燥常需要与其它能源联合,如太阳能-热泵,太阳能-蒸汽,及太阳能-炉气等形式,使干燥设备的总投资增加。
3.2.4迄今尚未解决太阳能的低成本的有效储能问题,一般常用的岩石、卵石储能及水箱储热等,效果都不太好,且占地面积大。
3.2.5我国对太阳能干燥缺乏政府的政策支持和宣传力度。目前我国《可再生能源法》只制定了对太阳能“上网电价”的支持政策,对太阳能热利用产业发展没有具体政策规定[5]。
3.2.6目前生产企业习惯用传统的干燥设备,节能和环保的意识较差。
4太阳能干燥技术的应用前景与几点建议
4.1太阳能干燥的应用前景
虽然太阳能干燥技术的推广应用还存在不少问题,但由于全球面临的能源与环境问题日益严重,太阳能作为一种清洁丰富的可再生能源不可忽视。我国在太阳能热水器的推广应用方面已见成效,目前我国是世界上生产太阳能热水器最多的国家。预计今后我国在太阳能干燥技术的应用方面也会有一定的发展,特别是一些小型、简易的太阳能干燥室,在太阳日照条件好,而经济又欠发达的偏远地区,有较好的应用前景。