浅析热风干燥技术中的节能途径（1）

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中国己是世界上的第二大经济体, 且由于煤占一次能源的近70 % [l] , 二氧化碳排放不仅总量

最多, 大气污染物排放总量居高不下, 我国是世界上最大的5 0 2排放国, 相当美国和欧盟的总

和"目前中国在减少碳排放方面正面临国际上的各种压力, 一些发达国家对中国产品提出征收碳

关税的要求, 给企业带来直接的压力[2l "因此中国今后必须走低碳发展之路,低碳经济正在成为

一场被誉为与工业革命有同样重要意义的新型产业革命[31 "虽然中国企业的低碳意识在逐渐增

强, 但目前中国的多数企业, 无论是意识上还是技术上都还没有做好具体的应对准备, 大部分企

业缺乏对低碳以及低碳经济的认识或认识不深入[]. "我国企业中干燥环节是能耗大户之一, 所

用能源占国民经济总能耗的12% 左右 , 国家发展改革委消息, 现在有关部门正在积极地研究

征收环保税的问题[6] , 因此干燥行业节能减排的任务重, 增强低碳意识要有紧迫感"本文从改进传统干燥技术! 排气热能回收!采用低碳干燥方法!生物质能的干燥利用等几个方面, 分析我国干燥行业节能减排, 实现低碳经济的途径"

1 传统干燥技术存在的问题

传统干燥技术的改进, 包括设备的改进!干燥工艺的优化!提高监测控制精度等方面"本文以广泛用于粮食干燥的热风炉和木材干燥的蒸汽供热设备与相关的技术进行分析"

1.1 粮食干燥

(l) 热效率低, 热风炉热效率差别甚大, 热效率高的可达75 % 一80 % , 低的不足40 % , 平均热

效率只有5 5% [7]"

(2 )余热回收利用少, 干燥段排出的废气温度较, 在4 0 oC 一60 e [8]"

(3) 排烟环保不达标"我国粮食干燥90 % 以上用煤做热源, 多数热风炉无烟气脱硫装置[9] ,或除尘设备不达标, 致使烟尘和二氧化硫等有害气体向大气排放, 污染环境, 我国每年烘干粮食约3 70 0 万t,消耗煤炭约170 万t, 同时放出约7万t 50 2 和45 0 万t e o Z等废气[,o#川"

(4) 由于干燥设备和工艺不合理[9 02] 而引起干燥周期长, 能耗高"

1.2 木材干燥

以蒸汽为供热介质的常规干燥, 在我国木材干燥中占主导地位, 约占80 % 以上-131 , 普遍存在着以下问题:

(l)干燥耗能高供热设备热效率低, 平均供热效率只有60 % 左右1.4 !02,除了锅炉热效率达

不到要求外, 蒸汽阀! 疏水器等零配件质量差,蒸汽泄漏严重{.6] "

(2 ) 干燥室进! 排气的换气热损失很大, 北京地区换气热损失在40 % 左右[l 7>,而且绝大多

数没有安装余热回收装置"

(3 )干燥窑密封性和保温性能差, 有些干燥室散热损失高达20 % [l6 ]"

2 干燥技术中的节能减排途径

2. 1 排气余热回收

2.1.1 列管换热器用于粮食干燥的余热回收以热风炉供热干燥粮食的余热, 主要包括烟囱余热!干燥余热和冷却余热"热风炉烟囱排出的高温烟气是粮食烘干系统能量浪费的主要环节之一, 热风炉排放的烟气温度一般为110 e -130 e , 最高可达150 e [v] "干燥系统的干燥段排出废气的温度在4 0 e 一60 e , 相对湿度平均在20% 一50% ; 冷却段排出的废气温度在10 e 碑0e , 相对湿度平均在10% 一40 % [8] "周云!董殿文!李增凯等科技工作者在200 8年对9 家粮库进行粮食干燥系统节能技术改造,在现有粮食干燥系统中的引风机与烟道之间, 设置一个小型换热器, 并配上1个风量在620 m 3瓜的风机辅助进风,对烟气余热进行回收利用"烟气通过小型换热器后温度降至60 e 一85 e 之间,换出的空气比环境温度平均升高15 e 左右, 每小时回收的热量相当3.skg左右标煤的发热量[8,./, ./"进行的尾部干燥废气和冷却废气回收利用中, 将约占1/ 3 的干燥废气和全部冷却废气回收"以上三项废气热能回收以及增加保温措施后, 平均节能12 .4 % , 最高的达30% "废气余热回收对节能的贡献率很大, 如阜新和丹东直属库,

节能均超过了25 % "

2. 1.2 热泵用于木材干燥的排气余热回收

木材干燥是一个变工况过程, 常规干燥时温度一般从50 e 左右逐渐上升到90 e 左右, 干燥

时间从凡天到十几天甚至超过一个月(例如厚的难干材)"以北京和河北地区为例, 年平均气温

大约为12 e "而干燥室的平均排气温度在60 e以上, 其换气热损失约占蒸汽供给热量的40 %

左右L."木材干燥的排气余热回收普遍采用热泵(又称为除湿机) 于木材干燥行业始于20 世

纪中期"目前我国热泵(除湿) 干燥机的总干燥能力已占各类木材干燥设备总干燥能力的10%

左右, 居热风( 以蒸汽为热源) 干燥之后, 处于第二位。

列管换热器!热泵等不仅可用于粮食和木材干燥的排气余热回收, 也可以用于其它物料干燥

的排气余热回收"这两种设备各有特点: 列管换热器设备简单投资少, 但换热效率不高, 节能效

果不够理想;热泵在各种排气余热回收设备中节能率最高, 但设备投资费用相对较高, 而且电动热泵还要消耗优质的电能, 试验证明, 干燥初期湿度较高时的热泵的节能效果好, 干燥中期湿度较低时节能效果下降, 而千燥后期湿度过低则不宜开机[2 ."

2.1.3 热管换热器用于物料干燥的排气余热回收

热管是一种具有极高导热性能的传热元件,非常适于小温差的换热"热管用于干燥系统中的换热会起到明显的节能作用"张化杰, 周丹阳等采用以碳钢管为壳体, 水为工质的热管作为换热器, 试验结果表明热管换热器比普通列管换热器节能10% [22].

姚雪莉进行了热管用于木材常规干燥排气余热回收的研究, 结果表明热管换热器的平均热能回收率达到30 % 以上[23 >"冼海珍!商福民!刘登壕等进行了振荡流热管传热性能的试验研究[24. 251 , 脉冲加热的振荡流热管比相同功率下连续加热时的传热热流量提高巧% 一38 % , 当量导热系数提高12 % 一63 % "姚雪莉将振荡流热管换热器, 用于常规木材干燥排气热能回收的小型试验, 其节能率在有限换热面积条件下可达20 % 左右。

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干燥的技术真是太复杂了，化工神奇