创新型的节能环保干燥技术及其发展趋势

（吉林工商学院生物工程分院，吉林长春130062）

摘 要本文对几种节能可推广应用的创新型的节能环保型干燥技术的进行了简单的介绍，阐述了其潜在的应用领域，并对干燥技术的发展趋势进行了展望。

关键词干燥；节能环保

中图分类号TQ文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)092-0216-02

干燥行业是一个耗能巨大的行业，据不完全统计，在各种工业部门总能耗中，干燥能耗大约为4％（化学工业）-35％（造纸工业）之间，其所用能源占我国国民经济总能耗的12％左右。同时，国内干燥技术能源利用率只有40％-50％，而国外很多国家则达到70％以上，干燥过程产生的有害物质也是我国环境污染的主要来源。因此，在化工、石化、医药、建材、轻工、饲料、食品、造纸、木材及粮食等行业推广干燥节能环保技术，具有重要的现实意义。

1创新型的节能环保型干燥技术

1.1组合干燥技术

由于物料的多样性及其性质的复杂性，用单一的干燥技术来干燥物料时，往往达不到最终产品的质量要求，如果把2种（或2种形式以上）的干燥技术组合起来，取其优点而避其缺点，这种干燥方式就称为组合干燥。

组合干燥是符合创新发展趋势的干燥方式，可以较好地控制整个干燥过程，对提高产品质量、节约能源、提高经济效益具有重要的意义。以热泵除湿干燥与常规蒸汽干燥技术组合干燥木材为例：首先用蒸汽对木材进行预热，避免在采用热泵除湿干燥时，用电预热升温慢、电耗高的缺点；在干燥初期至中期阶段，因干燥室的排湿量大，可用除湿干燥回收干燥室排出的余热，明显地降低干燥的能耗，节能率在40％以上；在干燥后期，干燥室排湿量很小时，采用蒸汽干燥技术可快速提高干燥室温度，加快干燥速度，缩短干燥周期。

1.2过热蒸汽干燥技术

过热蒸汽干燥技术是近些年发展起来的新兴干燥技术，以过热蒸汽作为干燥介质对物料进行干燥。与以热风为干燥介质的干燥机相比，可以减少传质阻力，明显增强传热系数，具有产品品质好、热效率高，蒸汽用量少，节约能源以及环保等优点。

以立式振动输送干燥机为例，对热空气和过热蒸汽分别作为干燥介质时的能量消耗进行了分析，结果显示利用过热蒸汽干燥可以使热能消耗降低74％，电能消耗降低接近20％，极大地提高了热效率，节约了

能源。

1.3生物干燥技术

生物干燥技术的原理是利用堆积的生物材料中微生物氧化分解有机物所产生的能量，高温下通风加速水分挥发，使原料水分显著下降，从而实现生物干燥的效果实现干燥过程。

生物干燥是一种具有多种用途的生物转化过程，特点是不需要消耗常规能源，干燥成本低，且使用安全。对其研究表明，生物干燥需要对过程控制中的不同变量进行处理，才能得到有效的结果，高通气率和有限生物降解可生产出最佳生物干燥产品。作为一种较新的技术，在谷物干燥方面已得到一定进展，而在处理城市垃圾方面仍需进一步研究和

发展。

1.4超临界干燥技术

超临界干燥技术实际上就是利用超临界流体超强的溶解能力，使被干燥液体达到超临界状态并溶解在超临界流体中。

超临界干燥技术是在干燥介质临界和临界压力条件下进行的干燥，可以避免物料在干燥过程中的收缩和碎裂，从而保持物料原有的结构与状态，防止初级纳米粒子的团聚和凝并，这对于各种纳米材料的制备极具意义。如用于木材干燥的预处理或木材改性中，可改善木材的渗透性，扩展木材内部的水分迁移通道，使气液界面消失，从而消除表面张力，减少或避免木材产生内裂、皱缩等干燥缺陷。

1.5对撞流干燥技术

对撞流干燥是一种新兴的具有广阔应用前景的干燥技术。它利用两股相向气流对撞所形成的高度湍流，以及湿物料在对撞区内的快速非稳态运动来增强传热传质过程。

将其用于干燥过程具有以下突出优点：干燥强度大，特别适合于具有表面水或弱结合水的分散型物料；干燥品质好；设计运行简单，几乎没有转动部件；设备紧凑，可同时完成干燥、粉碎、冷却和化学反应等操作。研究证实，对撞流干燥技术是木材纤维干燥理想的快速高效干燥方法，可以实现降低设备投资和节约能耗的目的。但是在目前，对撞流干燥机大多只是停留在实验室阶段，工业中还没有得到大规模的应用。

1.6脉冲燃烧干燥技术

脉冲燃烧干燥技术利用燃料在燃烧室中爆发燃烧，产生的冲击波将待干燥的物料粉化（或雾化）成细微粒子，然后燃烧的高温废气对物料粒子进行加热干燥。

脉冲燃烧干燥过程中的爆炸燃烧可达到1370℃的高温，干燥所需热量少；待干燥的物料被冲击波粉碎，同时被激烈搅拌，所以传热效率高，一般在99.8％以上，物料在干燥区滞留时间极短，被干燥的物料温度一般不超过40℃，故不会引起物料因受热发生化学变化；与传统干燥技术比费用低40％-70％。虽然脉冲燃烧干燥虽然尚处于试验研究阶段，但预计对于某些碎物料以及纸张干燥等方面，具有一定的应用

前景。

1.7声波干燥技术

高强度声波场可强化热质传递。当功率超声波干燥物料时，物料反复受到压缩和拉伸作用，不断收缩和膨胀，形成海绵状结构。当这种结构效应产生的力大于物料内部微细管内水分的表面附着力时，水分就容易通过微小管道转移出来；在高强度声波压力场内，空化气泡的形成、增长和剧烈破裂以及由此引发的一系列理化效应，有助于除去与物料结合紧密的水分，即空化作用；声波干燥还可以改变物料的形变，促进形成微细通道，减小传热表面层的厚度，增加对流传质速度。

声波干燥技术可以加快干燥速率，缩短干燥时间，降低干燥温度，减少产品质量损失，降低干燥物料水分含量。同时声波干燥设备简单，能量消耗少。目前，因为高强度声波在空气中衰减快，且空气中的声阻与物料的声阻不匹配，所以声波干燥技术还不能直接大规模应用于工业生产。

2干燥技术的节能环保发展趋势

物料干燥是高能耗作业，又普遍存在热效率低的状况，通常在30％-60％之间。另外，干燥过程造成的污染又常常是我国环境污染的重要来源，排出的有害物质有烟尘、二氧化碳、二氧化硫等，是造成大气温室效应、酸雨和臭氧层破坏的主要因素。因此干燥技术的节能与环保问题十分重要，未来的发展趋势为：

2.1走节约资源，保护环境的发展道路，采用组合式、智能型的干燥技术

在物料的不同干燥阶段，其最优的干燥参数是不同的。如果采用单一干燥设备和单一干燥参数，不仅会造成能源与资源的浪费，还会影响干燥质量与产量。因此，需从干燥工艺上进行根本改造，如：采用组合干燥方式、智能型的控制，在物料的不同干燥阶段，采用不同的干燥参数和干燥技术，实现对干燥过程的优化控制。同时吸收绿色设计的理念，向循环经济的方向发展，实现无废弃物、零污染排放、高效优化用能和优质生产。

2.2全面、多层次的节能改造干燥技术，提高能源利用率

1）改造干燥工艺，力争实现循环经济。在循环经济的理念中，将没有废物，而只是处于不同生产环节中的资源。在干燥过程中，通过改造工艺，可以使上游生产的产品或副产品作为下游生产的原料或燃料，如：余热利用，工业糟渣与刨花干燥等。

2）对干燥系统进行总能系统分析，实现各单元设备的优化配置。在对系统进行总能分析，不仅要进行热效率分析和热经济分析，还必须进行“火用”分析，以实现能源的温度对口合理梯级利用。目前，从节能和减少污染的角度考虑，要尽快淘汰直接用高温烟气进行干燥作业的落后工艺，改变用降温使用高温热源进行干燥或者是直接用高温热源进行不需要高温的干燥作业的不当操作。

3）对干燥器本身和热源设备的节能改造。目前，我国低能效高污染的老式设备占大多数，除了要采用经济手段，逐渐淘汰这些落后设备以外，应当加大对开发先进干燥设备的技术投入和推广力度，高度重视干燥基础理论的研究，引进其他领域的科研成果，弥补干燥行业基础研究力量的不足。

2.3大力发展应用工业余热与新能源的干燥技术

可以采用先进节能技术如热管技术和热泵技术对余热进行回收，以达到节能的目的。另外，太阳能，生物质能源、风能和地热能都是宝贵的新能源。国内外专家学者已对新能源干燥技术进行了大量研究工作并取得了一些成果。

2.4加快节能环保型干燥技术和设备的更新换代

建立与完善干燥设备的综合评价准则与行业标准，建立宏观调控与市场调节机制，并且在这一基础上尽快制定符合干燥技术发展战略的行业标准或国家规范，以强化宏观管理和调控机能。另外，要探索在市场经济条件下的一些经济手段，来加快干燥设备的更新换代。

3结束语

面对严峻的能源与环境挑战，我国制定了至2020年的中长期能源科技发展战略与发展规划，强调要坚持把节约能源放在首位，显著提高能源利用效率；要依靠科技进步和创新；要切实加强环境保护，充分考虑资源约束和环境的承载力，努力减轻能源生产和消费对环境的影响等。这促进了对于节能环保型干燥技术的研究与开发，有助于干燥领域的新概念和新技术尽快付诸于工业应用，转化为生产力。

参考文献

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作者简介

武昊宇，女，青岛科技大学化工系统工程硕士，吉林工商学院生物工程分院讲师，一直从事《化工原理》、《化工仪表及自动化》的教学工作，兼任学生处思想教育科科长。

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