隧道式干燥機(jī)節(jié)能研究現(xiàn)狀及展望

1、隧道式干燥機(jī)節(jié)能研究現(xiàn)狀及展望隧道式干燥機(jī)節(jié)能研究現(xiàn)狀及展望干燥是農(nóng)產(chǎn)品加工中的重要單元操作之一，其能耗相當(dāng)驚人。據(jù)報(bào)導(dǎo)，我國(guó)干燥消耗的能量約占總能耗的12％m?！笆晃濉币?guī)劃的建議中，要求單位GDP能耗比“十五”期末降低20％，因此降低干燥能耗是一項(xiàng)十分重要而有意義的工作。隧道式干燥機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳統(tǒng)干燥設(shè)備，在各種農(nóng)產(chǎn)品、中藥材、木材和紙張的干燥中，應(yīng)用非常普遍。干燥設(shè)備能耗高一直是制約干燥工業(yè)發(fā)展的瓶頸。一方面，高能耗干燥設(shè)備

2、無(wú)法推廣使用，直接影響了農(nóng)產(chǎn)品及中藥材的生產(chǎn)與產(chǎn)品質(zhì)量。例如，利用熱風(fēng)進(jìn)行干燥的隧道式干燥機(jī)，熱能利用率較低，只有30％40％。另一方面，目前傳統(tǒng)干燥技術(shù)和設(shè)備仍占很大比例，熱風(fēng)對(duì)流干燥占據(jù)了脫水食品生產(chǎn)量的90％以上州，使干燥新技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用受到限制。因此，在干燥新技術(shù)開發(fā)和規(guī)模化應(yīng)用的同時(shí)，還要研究傳統(tǒng)干燥技術(shù)與設(shè)備的節(jié)能降耗。研究降低隧道式干燥設(shè)備能耗，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。1從干燥方式著手節(jié)能降耗11組合干燥由于物料的

3、多樣性及其性質(zhì)的復(fù)雜性，用單一的干燥方式來(lái)干燥物料，往往達(dá)不到最終產(chǎn)品的質(zhì)量要求，或者是消耗能量太大。如果把2種或2種以上的干燥方式結(jié)合起來(lái)，在物料不同水分階段采用不同的干燥方式，不僅可以有效提高干燥效率，節(jié)約能源，而且可以較好地控制整個(gè)干燥過(guò)程，有助于獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，這種干燥方式就稱為組合干燥閘。許多學(xué)者研究了微波熱風(fēng)組合干燥方式對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的干燥，取得了良好的效果。馬先英等人同研究了熱風(fēng)與微波組合干燥胡蘿卜片的干燥特性，發(fā)現(xiàn)采用熱風(fēng)與

4、微波組合干燥方式的干燥速率比常規(guī)的熱風(fēng)干燥提高了14倍以上，總干燥時(shí)間縮短了34min，并且干制品的色澤、香味、形狀和組織都有明顯的改善。這是因?yàn)闊犸L(fēng)干燥對(duì)物料表面的自由水分的排除效果明顯，但進(jìn)入降速干燥階段后，物料內(nèi)部水分較難被排除；而微波干燥過(guò)程中，濕物料的溫度梯度是內(nèi)高外低，含水率梯度也是內(nèi)高外低，二者方向一致，并且能量集中供給水分，因此干燥速率非?？?。但微波干燥的缺點(diǎn)是干燥均勻性差，易出現(xiàn)焦煳，并且正是由于其干燥速率非常高，致使

5、物料內(nèi)部水分汽化后，不容易排出，在物料內(nèi)部形成高溫高壓的空腔，使物料過(guò)熱和膨化。因此，將這2種干燥方式有機(jī)結(jié)合起來(lái)，尋找合適的轉(zhuǎn)換點(diǎn)和最佳干燥r藝，在熱風(fēng)干燥進(jìn)入降速干燥階段時(shí)，換用微波干燥來(lái)完成最終的干燥，不但可以提高制品的品質(zhì)，還可以降低能耗。還有其他的干燥組合，如采用超聲波與普通干燥組合，即在干燥過(guò)程中施加超聲波能量場(chǎng)，激勵(lì)物料內(nèi)部分子的振蕩，有助于水分子的擴(kuò)散。這也是一種新型的干燥方式。12風(fēng)向控制順流干燥和逆流干燥是最常見的2

6、種送風(fēng)方式，兩者各有其優(yōu)缺點(diǎn)?；炝鞲稍飫t集二者的優(yōu)點(diǎn)于一身，既使得干燥均勻，又可加快干燥速度，縮短干燥時(shí)間，節(jié)約能源。熱風(fēng)換向技術(shù)在現(xiàn)代木材的干燥加工中已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)，但在農(nóng)產(chǎn)品的干燥中應(yīng)用還不多見，很有研究?jī)r(jià)值。王傳耀等人研究了銀耳的熱風(fēng)換向干燥技術(shù)，用以取代傳統(tǒng)的垂直氣流熱風(fēng)干燥。采用垂直氣流熱風(fēng)換向干燥和橫向水平氣流熱風(fēng)換向干燥技術(shù)改造方案，得出較優(yōu)干燥工藝為：干燥溫度7080℃，換向時(shí)間間隔1h。這兩項(xiàng)改造方案分別比傳

7、統(tǒng)垂直氣流熱風(fēng)干燥速率提高30％與40％，而且橫向水平氣主要參數(shù)有3個(gè)，即隧道長(zhǎng)度、風(fēng)速和風(fēng)溫。隧道長(zhǎng)度的重要性在于，它可以控制出風(fēng)口空氣的飽和度，使空氣到達(dá)出風(fēng)口時(shí)接近飽和，而濕度與環(huán)境的溫差保持在15度左右，以最大程度地利用熱量。河南科技大學(xué)設(shè)計(jì)的隧道式中藥材干燥機(jī)采用熱風(fēng)逆流加熱，通過(guò)隧道小節(jié)的增減來(lái)改變隧道的長(zhǎng)度，通過(guò)控風(fēng)板的調(diào)整可以改變風(fēng)速，利用電加熱器及控制柜可對(duì)風(fēng)溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)3項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以方便地研究不同物料在隧

8、道式熱風(fēng)干燥機(jī)中的最佳干燥參數(shù)。目前人們對(duì)常規(guī)干燥方式最佳工藝參數(shù)的研究已經(jīng)非常多，并且實(shí)驗(yàn)手段也很成熟，但研究隧道式干燥機(jī)隧道長(zhǎng)度對(duì)干燥過(guò)程的影響，以及隧道長(zhǎng)度、風(fēng)溫、風(fēng)速對(duì)干燥過(guò)程的綜合影響的研究尚未見報(bào)道，這是下一步研究的重點(diǎn)。4余熱回收再利用隧道干燥機(jī)排放的廢氣溫度比大氣溫度高得多，有大量的能量可以回收利用。理論上講，廢氣濕度要求接近飽和，因此直接回收對(duì)干燥而言無(wú)利用價(jià)值，需經(jīng)過(guò)除濕后方可用于物料干燥。但實(shí)際生產(chǎn)中，廢氣的濕度往

9、往遠(yuǎn)達(dá)不到飽和，因此這一部分熱量不可忽視。目前已經(jīng)開發(fā)了各種余熱回收裝置，但由于費(fèi)用太高，而不適合小型用熱設(shè)備。因此對(duì)隧道式干燥機(jī)增加熱風(fēng)循環(huán)利用系統(tǒng)，或者進(jìn)行改造是未來(lái)干燥設(shè)備的一個(gè)研究方向。張曉和等人通過(guò)對(duì)脫水蔬菜專用混流式隧道干燥機(jī)進(jìn)行廢氣循環(huán)裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)，使逆流段排出的相對(duì)濕度較低的廢氣，部分或全部進(jìn)人順流段，在成本增加較少的情況下，有效利用了廢氣熱量。5設(shè)備本身的隔熱性與隧道式干燥機(jī)相關(guān)的熱損失主要有傳導(dǎo)熱損失、縫隙熱損失和

10、操作熱損失3種。隧道式干燥機(jī)的特點(diǎn)是干燥室外殼與外界接觸面積大，這就意味著由熱傳導(dǎo)引起的設(shè)備散熱損失是不可忽略的；隧道式干燥機(jī)一般由隧道小節(jié)組成，都有進(jìn)出料門和其他用途的門，這些連接處和門的密閉性也是隧道干燥機(jī)熱損失的一個(gè)重要方面；干燥過(guò)程中要對(duì)物料進(jìn)行操作，比如進(jìn)料、出料、觀察和檢測(cè)等，這時(shí)大量的熱就會(huì)散失。一般干燥機(jī)設(shè)備的散熱損失不應(yīng)超過(guò)lO％，大型干燥設(shè)備的散熱損失應(yīng)低于5％。要做好干燥器的保溫工作，應(yīng)該尋求一種最佳保溫材料及其保

11、溫層厚度。對(duì)于后兩種熱損失，就要對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要的改造。吳海平等人在對(duì)脫水蔬菜隧道干燥設(shè)備進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，采用了建筑設(shè)計(jì)中過(guò)廳的設(shè)計(jì)方法，在進(jìn)出料門前做一隔離小過(guò)廳，物料進(jìn)出隧道時(shí)都先進(jìn)人過(guò)廳，把進(jìn)出料時(shí)的熱風(fēng)損失和縫隙損失降到了最低，節(jié)能效果明顯。6結(jié)束語(yǔ)本文僅介紹可直接應(yīng)用于隧道式干燥機(jī)或可與隧道式干燥機(jī)結(jié)合應(yīng)用的干燥節(jié)能措施，在其具體實(shí)現(xiàn)方式上，還需要對(duì)以下幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)一步研究。(1)研究不同物料在隧道式干燥機(jī)中的分段、組合等干燥工藝

12、。(2)研究新型預(yù)處理方式及其對(duì)干燥過(guò)程的影響機(jī)理，以及與隧道式干燥機(jī)的結(jié)合應(yīng)用。(3)優(yōu)化隧道式干燥機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有隧道式干燥機(jī)進(jìn)行合理改造，增強(qiáng)設(shè)備的隔熱性和余熱的回收利用。(4)除了把熱空氣作為干燥介質(zhì)外，將過(guò)熱蒸汽和超臨界流體作為干燥介質(zhì)，在能耗方面的優(yōu)勢(shì)值得關(guān)注，應(yīng)用于隧道式干燥機(jī)有待研究。農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊2008年11期下聶保軍，張仲欣(河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南洛陽(yáng)471003)裴羅紅采集；江洪濤編輯；程彬彬加工。