干燥设备:隐居山林的耗能大王

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游盛水

相信在政府政策的号召下,在新闻媒体的传播下,大家对“节能减排”都有很深的了解与体会。但生活中,我们常常把节能目光集中在某些特定耗能行业上,而往往忽视了这些行业中相同设备的高耗能性。干燥设备正是隐居于这些领域中的耗能大王,却往往逃脱了大家对其的关注。

据不完全统计,目前全球10%~25%的能源用于工业热力干燥,在我国干燥所用能源占国民经济总能耗的12%左右,其中木材干燥约占木材加工能耗的40%~70%。同时,干燥行业又普遍存在热效率低的状况,大部分干燥装置的热效率在30%~70%之间,其中木材干燥热效率仅为30%~40%。另外,干燥过程产生的污染也是我国环境污染的重要来源。如年干燥能力为1万m^3木材的蒸汽干燥车间,每小时排出的有害物质:烟尘40kg、CO_2约1900m^3、SO_2约45m^3,还有少量NO_2,这些物质都是造成大气温室效应、酸雨和臭氧破坏的主要因素。由此可以看出,未来干燥设备节能减排刻不容缓。(数据来源:文献资料)

什么是干燥技术

所谓干燥技术,即利用热能将湿固体、浆体、或液体物料中的水分经蒸发排除而获得干燥固体产品的过程。个别情况下,如冷冻干燥,即先将物料冷冻成固态,再加以微小热量使得水分由固态直接升华为气态而排除。工业干燥的主要目的在于长期保存物料,减少运输费用,便于装卸以及获得希望的产品形态及质量(比如改变食品疏松度、速溶性、口感)等。

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我国干燥设备发展现状

1975年6月23日,我国第一届全国干燥会议在南京召开,干燥设备开始作为重点内容提上议事日程。根据2011年中国干燥及设备器材工业协会发布的《干燥机械行业“十二五”发展规划》(以下简称“规划”),截至2010年底我国共有干燥装备制造企业600余家,涉及化工、医药、染料、轻工、林业、食品、粮食、造纸、硅酸盐、水产等多个行业,从业人员约10万人,年产值达175亿元人民币,比“十一五”初期(2006年)的130亿元人民币累计增长34.6%。

我国干燥设备所面临的问题

虽然我国干燥设备行业已历经三十多年的发展,但效率低、质量差的问题依然没有完全解决。据统计,我国现有的各种干燥设备中,蒸汽干燥(以锅炉作供热设备)占80%以上。但我国工业锅炉及其管网的平均热效率只有60%,同时蒸汽干燥的进、排气热损失较大,约占蒸汽热能的40%,此外还有墙体大门等的散热损失,进而使得蒸汽干燥的一次能源利用率一般低于30%。

干燥设备质量差、效率低的主要原因在于干燥工艺的复杂性,不同干燥对象对干燥的要求往往相差很大,从而需要特定的干燥设备。比如制药干燥设备,不仅需要满足干燥操作要求,还应满足GMP(产品生产质量管理规范)要求;而食品干燥设备,则必须注重食品的口感、新鲜度、颜色、营养成分等问题。

此外,我国干燥设备企业研发能力低,也是导致效率与质量低的重要原因。干燥工艺的复杂性,需要生产企业针对特定的产品进行研发设计,研发投入成本高,以致许多企业直接生产通用型的设备。企业所生产的产品以中低端为主,很少涉及干燥系统或者工艺设计,更谈不上优化设计。

未来我国干燥设备走向

对于我国干燥设备未来的发展,《规划》中指出提升节能环保技术和传统干燥装备制造水平,研发具有自主知识产权的先进化、智能化、高速多功能高端干燥机将是干燥设备的主流方向。同时,《规划》提出到“十二五”末,将实现干燥机械工业总产值400亿元;其中,国产干燥机械国内市场占有率达到70%以上,干燥机械出口额达20亿美元,增长100%以上。可以看出,干燥设备在我国依旧具有广阔的发展空间。

产品技术上,目前业内专家比较推崇的节能方式是联合干燥,即多种干燥方式相互组成,形成全新的干燥技术。联合干燥可以吸取单一干燥器的优点避其缺点,使组合装置在干燥过程中兼有不同形式干燥器的性能,达到用单一的干燥器所不能达到的目的,因而较单一干燥器能更好地节约能源。

此外,太阳能、生物质能作为干燥热源等绿色干燥节能技术,也逐渐商业化运行。比如,日本金子干燥公司开发的新型太阳能稻谷干燥系统为温室型太阳能干燥系统,将几种传热形式综合应用,使之在干燥的不同阶段发挥各种传热形式的优势,使设备能源利用更加合理。

总结

在能源供需日益紧张的时代背景下,对干燥设备进行节能改造具有深远的意义。国际干燥协会主席Arun S.Mujumdar教授在我国第十四届干燥技术交流会指出,工业干燥效率能够再提高30%~50%;如果未来真能实现这点,对于全球节能将是惊人的。

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