探索我国干燥技术新型发展道路.docVIP

探索我国干燥技术的新型发展道路 刘登瀛1、2 曹崇文3 (1中国科学院工程热物理研究所，北京100080；2华北电力大学，北京102206；3中国农业大学，北京100083) 10排放总量，Mt/年（不含生物质燃烧及二次NO3有机物） 地域 1990 2040 高限 低限 美国 22 42.6 22.5 加拿大 3.0 4.0 2.6 日本 8.2 10.0 5.3 西欧 23.5 36.7 18 东欧 17.1 33.3 20.5 中国 46.4 216 86.9 印度 12.5 49.4 22.8 世界其它地区 68.6 216 129 总量 240 675 351 面对如此严峻的能源与环境挑战，我国最近以全面、协调、可持续的科学发展观为指导思想，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；要大力调整和优化能源结构；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，等等。 这一能源环境发展战略的制定，也为我国干燥技术的发展指明了方向，探索干燥技术的新型发展道路势在必行。 3干燥节能与防治污染的紧迫任务 与工农业生产中的其它操作环节相比，干燥过程的节能与防治污染任务尤其迫切。 首先，干燥操作涉及的领域极为广泛，在化工、医药、食品、造纸、木材、粮食与农副产品加工、建材等领域，干燥操作常常成为其生产过程的主要耗能环节。 据英国统计[7]，在英国农产品和食品加工过程中的总能耗约为286×109MJ/年，其中干燥部分为35×109MJ/年，占其总能耗的12%；木材干燥总能耗为4×109MJ/年，占木材加工总能耗的21%；造纸过程中的干燥能耗为137×109MJ/年，占其加工总能耗的33%；化学工程中的干燥能耗为23×109MJ/年，占总能耗的5%。英国全国各行业干燥能耗总和大约占整个工业系统总能耗的8%。由于我国干燥产品的单位产值能耗比世界先进水平有较大差距，我国的干燥能耗占整个工业能耗的比例几乎比英国高一半，达到12%。而在木材加工行业，干燥能耗占整个加工能耗的比例甚至高达40～60%。因此，干燥环节的节能对于降低整个工业能耗有显著影响。 其次，干燥对环境的污染也相当严重。在应用最广的各类常规干燥设备中，有四分之三以上是热风干燥，这类干燥设备对环境的污染主要来源于两方面： 一是干燥热风生产过程的污染。目前最常用的热源有：热风炉和蒸汽换热器以及直接采用过热蒸汽或烟气。而这些都离不开锅炉或炉窑的燃烧。目前我国干燥系统采用的热源基本上是中小型简易燃煤锅炉或热风炉，绝大部分都没有脱硫和可靠的除尘设备，不仅热效率很低，而且污染严重，许多燃煤热风炉的热效率不足75%，我国热风炉国家标准规定燃煤热风炉的效率不得低于70％。控制煤炭燃烧产生的污染物排放是解决我国大气污染问题的战略方向，而对高耗能、重污染的中小燃煤炉的改造则是其主要技术措施。在我国城市将逐渐淘汰这类燃煤炉，而对于干燥系统燃煤炉的改造已成为亟待解决的重要课题。 热风干燥的另一个污染源是干燥过程与产物的粉尘排放，一些细微产品的粉尘污染尤其严重。虽然一般都装有布袋或其它收集器，但许多生产车间仍然粉尘弥漫，对周围环境的污染也很严重。正如前文所述，这种极细颗粒被人体吸入后很难清除，危害极大，需要从干燥工艺和收尘设备两方面进行综合治理。 提高干燥过程的能源利用效率和防治对环境的污染是相辅相成的。据报道，减少1亿吨标煤的能源消耗，在我国即可减少6400万吨以上CO2和SO2的排放，其环保效益十分显著。因此，在探索干燥技术的新型发展道路时，必须对能效、环保以及产品的质量进行综合考虑，以求得全面、协调和可持续地发展。 4实施高效与绿色干燥的发展战略 4.1走资源节约型发展道路，变单一粗放型干燥为组合、智能型干燥。 目前，我国多数产品的干燥操作是在单一干燥设备内在一种干燥参数下完成的，而从物料的干燥动力学特性可以看出，在物料的不同干燥阶段，其最优的干燥参数是不同的。同时，一种干燥设备，往往不能适应物料在不同干燥阶段其含水率和其它物性对干燥设备的不同要求。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，必须首先从干燥工艺上进行根本改造，改变粗放型的干燥方式，逐步向循环经济的方向过渡，即实现无废弃物、零污染排放、高效优化用能和优质生产。 4.2 进行全面、多层次的节能技术改造 全面节能应包括过程节能、系统节能和单元设备节能几个方面，其根本目的是要提高能源的利用效率，以降低一次能源的消耗和提高单位能耗的产值。 过程节能是指生产过程的节能，如上述通过干燥工艺改造来实现节能。对于整个工业生产而言，是要争取实现循环经济