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你知道干燥技術(shù)現(xiàn)在的發(fā)展嗎
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干燥機(jī)在我國的工業(yè)中有決定性的作用，科技在發(fā)展，生產(chǎn)的要求也日新月異，生產(chǎn)的工具也要隨之變化，所以人們就特別在意干燥技術(shù)較新研究動態(tài)和發(fā)展趨勢：
本文主要介紹和分析了“Drying Technology ”主編、A.S. Mujumdar 教授關(guān)于“ 干燥技術(shù)近年來的發(fā)展概況和未來發(fā)展趨勢”報告的內(nèi)容，歸納了當(dāng)前干燥學(xué)術(shù)研發(fā)活動的地位低下原因和存在的問題。舉例介紹了在干燥模型、過熱蒸汽干燥、聯(lián)合干燥及超臨界干燥等領(lǐng)域創(chuàng)新干燥技術(shù)的應(yīng)用。分析了干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢，強(qiáng)調(diào)今后要力求開發(fā)有突破性的創(chuàng)新干燥技；及干燥的理論研究與工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的重要性；也指出了的節(jié)能和環(huán)保問題將日益受到重視。
不同物料有不同的干燥特性和干燥設(shè)備，但各種物料的干燥理論、研究方法以及干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢等有一些共性的問題。筆者有幸于今年8月參加了在香港召開的第5屆亞太地區(qū)干燥學(xué)術(shù)會議和在北京舉行的全國第十一屆干燥學(xué)術(shù)會議。筆者在香港聆聽了 著名雜志“Drying Technology ”主編、A.S. Mujumdar教授作了關(guān)于“ 干燥技術(shù)近年來的發(fā)展概況和未來發(fā)展趨勢”的報告[1－3]；在北京聽了黃立新研究員所作的“國外干燥技術(shù)較新研究進(jìn)展和展望”的報告[4,5]。本文是在歸納這兩個報告內(nèi)容的基礎(chǔ)上，介紹一些與木材干燥相關(guān)的國外干燥技術(shù)的研究動態(tài)和發(fā)展趨勢。
1 概述
幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域都有熱力干燥這一環(huán)節(jié)，超過6萬種材料。物料干燥是高能耗作業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計，全球10-25%的能源用于工業(yè)化的熱力干燥，也是我國的耗能大戶之一，所用能源占國民經(jīng)濟(jì)總能耗的12%左右。有的行業(yè)如造紙業(yè)所耗能約占企業(yè)總能耗的35％左右，木材干燥約占企業(yè)總能耗的40％－70％。干燥行業(yè)又普遍存在熱效率低的狀況，通常在30％－60％之間。如紙張干燥的熱效率一般＜50％，木材干燥的熱效率約在30％－40％之間。另外,干燥過程造成的污染又常常是我國環(huán)境污染的重要來源，以年干燥能力為1萬立方米材的蒸汽干燥車間為例，它每小時排出的有害物質(zhì)約為：煙塵量約40Kg、二氧化碳l900立方米、二氧化硫45立方米，還有少量的氧化氮，這些物質(zhì)是造成大氣溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧破壞的主要因素。由于能源對環(huán)保的貢獻(xiàn)率可達(dá)70％一80％，因此干燥技術(shù)的節(jié)能與環(huán)保問題十分重要。
A.S. Mujumdar在總結(jié)為何干燥機(jī)研發(fā)活動的地位低下時指出：
(1)很多實(shí)際的干燥過程太復(fù)雜，有時幾乎無法總結(jié)歸納結(jié)果，還沒有明確的干燥原理。
(2)不少干燥的理論研究與工業(yè)應(yīng)用脫節(jié)，進(jìn)入了理論研究－發(fā)表論文－再研究－再發(fā)表論文－較終失去應(yīng)用價值的怪圈。學(xué)院性質(zhì)的研究及為研究而進(jìn)行的研究不能存活。
(3)多數(shù)新概念在小型或中型實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下進(jìn)行了試驗(yàn)；只有少部分有活力的創(chuàng)新技術(shù)可以商業(yè)應(yīng)用，因?yàn)楦唢L(fēng)險性和擴(kuò)大生產(chǎn)的困難性。
(4)多數(shù)干燥設(shè)備的使用壽命太長，阻礙了創(chuàng)新的快速發(fā)展。
(5)多數(shù)干燥設(shè)備在優(yōu)化設(shè)計方面無創(chuàng)新，目前尚無突破性的干燥技術(shù)可以取代現(xiàn)有技術(shù)。
(6)大多數(shù)工業(yè)干燥習(xí)慣于簡單的無設(shè)計建造。
2 較新研究動態(tài)
2.1 近年“ Drying Technology”主題論文的統(tǒng)計
“Drying Technology”是 上著名的，被SCI、EI、ISTP三大檢索收錄，專門刊登干燥技術(shù)研究成果的雜志。它創(chuàng)刊于1983年，迄今已25年。A.S. Mujumdar教授作為該雜志的主編統(tǒng)計分析了近幾年刊登的論文內(nèi)容，表1、表2所示為2005 -2006年發(fā)表在Drying Technology上的不同類型、不同國家的論文統(tǒng)計。在各種物料的干燥中：食品、農(nóng)產(chǎn)品、和生物制品占58％；化工和礦物產(chǎn)品占3%；紡織品、紙張和木材占9％；陶瓷、泥土、建材和污泥占7%。在各種干燥技術(shù)中：噴霧干燥、微波干燥、、冷凍干燥、噴動床干燥、流化床干燥、過熱蒸汽干燥、真空干燥及其它干燥技術(shù)分別占32％、12％、6％、6％、15％、6％、7％、16％。在表2所列出的國家中，巴西、波蘭、中國、加拿大、日本等國的論文占多數(shù)。巴西論文較多的原因可能是IDS2004年 干燥會議在巴西召開。木材干燥在這些論文中的比例相對較少。總的說來，過去的十年內(nèi)，北美的干燥研發(fā)活動逐年下降；而南美干燥活動，特別在巴西，明顯上升。另外關(guān)于干燥節(jié)能降耗的研究論文很少，每年維持在5篇以內(nèi)，可見干燥過程的節(jié)能降耗是一個應(yīng)該引起重視的研究課題。
2.2 近幾年創(chuàng)新干燥技術(shù)舉例
2.2.1 干燥模型 通常用能量平衡分析方法、有限元分析法。近年來有學(xué)者了建立黏性流體和考慮物料收縮的孔道網(wǎng)絡(luò)等溫干燥模型。此外還有計算流體動力學(xué)模型（配有CFD商用計算軟件）、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。干燥過程沒有一個通用的數(shù)學(xué)模型，而且通常大部分模型不會預(yù)測質(zhì)量參數(shù)。
2.2.2 過熱蒸汽干燥 用過熱蒸汽干燥紙張與熱空氣相比，可使紙張強(qiáng)度和剛度增加23-37％，亮度不變但拉伸指數(shù)提高23％。豬肉過熱蒸汽干燥和熱空氣干燥的研究比較，豬肉的干燥速度更快，返潮現(xiàn)象延遲 ，顏色更均勻更具光澤。真空過熱蒸汽干燥木材，可比熱空氣干燥快3－7倍，而且干燥質(zhì)量很好，在加拿大等國的工業(yè)應(yīng)用效果良好。
2.2.3 聯(lián)合干燥 微波流化床聯(lián)合干燥機(jī)對胡蘿卜粒的干燥，其干燥時間比流化床干燥機(jī)要短2-5倍。蒸米的過熱蒸汽與流化床聯(lián)合干燥機(jī)進(jìn)行中型規(guī)模試驗(yàn)，一等米的產(chǎn)量超過了60％。微波真空與常規(guī)真空聯(lián)合，對濃縮靈芝的干燥脫水，與冷凍干燥達(dá)到一樣的干燥產(chǎn)品質(zhì)量，而且干燥時間更短。
2.2.4 生物干燥技術(shù) 它是利用有機(jī)物氧化分解得到的生物熱量，采用生物干燥技術(shù)干燥紙漿混和物。這項(xiàng)干燥技術(shù)在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上來說都是可行的，投資回收期小于等于兩年。
2.2.5 熱泵干燥 改進(jìn)后的熱泵干燥與熱空氣干燥相比，營養(yǎng)成分的和口感保持得更好，它適用于干燥敏感性及揮發(fā)性產(chǎn)品。
2.2.6 超臨界干燥 超臨界流體是一種溫度和壓力處于臨界點(diǎn)以上，無汽液相界面區(qū)別而兼有液體性質(zhì)和氣體性質(zhì)的物質(zhì)相態(tài)。超臨界干燥過程實(shí)際上就是利用超臨界流體超強(qiáng)的溶解能力，使被干燥液體達(dá)到超臨界狀態(tài)并溶解在超臨界流體中。超臨界流體干燥技術(shù)主要是針對某些化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的特殊要求而提出的，如較新的超臨界流體噴霧干燥。超臨界干燥技術(shù)可用于木材干燥的預(yù)處理或木材改性，它可以改善木材的滲透性，擴(kuò)展木材內(nèi)部的水分遷移通道，使氣液界面消失，從而消除表面張力，減少或避免木材發(fā)生內(nèi)裂、皺縮等干燥缺陷。
3 發(fā)展趨勢
今后干燥技術(shù)的發(fā)展總體目標(biāo)和趨勢大致有以下幾個方面：在同等能耗下提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量；在同等產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量下降低能耗；各種干燥技術(shù)組合，綜合利用各自的優(yōu)點(diǎn)，而避其缺點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)化效果；降低干燥對環(huán)境危害并力爭可持續(xù)發(fā)展。
3.1 創(chuàng)新干燥技術(shù)的應(yīng)用
A.S. Mujumdar教授在談到創(chuàng)新干燥技術(shù)時指出：
⑴今后應(yīng)該考慮如何將積壓的創(chuàng)新技術(shù)變?yōu)榭沙掷m(xù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)，爭取實(shí)現(xiàn)研究和開發(fā)應(yīng)用相結(jié)合，不然研發(fā)沒有意義。
⑵干燥模型必須預(yù)測轉(zhuǎn)遞現(xiàn)象和質(zhì)量參數(shù)，干燥機(jī)的模型更具有普遍性及實(shí)用性；干燥模型用于基礎(chǔ)控制、設(shè)計、擴(kuò)大規(guī)模、優(yōu)化等更具價值；不需要更為復(fù)雜的模型，需要更精確或更實(shí)用的模型。
�、翘岣吒稍镄什皇菃渭兊臒豳|(zhì)傳遞問題。實(shí)際上，熱質(zhì)傳遞的優(yōu)化僅是干燥優(yōu)化的一個方面。干燥技術(shù)的創(chuàng)新要考慮整個干燥系統(tǒng)的優(yōu)化，聯(lián)合干燥技術(shù)也屬于整體優(yōu)化。
�、日婵者^熱蒸汽干燥是具有相當(dāng)發(fā)展?jié)摿Φ母稍锛夹g(shù)，它不僅可以明顯提高干燥速度，而且可以改善干燥質(zhì)量。
�、蓪ψ擦髋c噴射干燥機(jī)與脈沖燃燒干燥機(jī)都屬于高效干燥設(shè)備，脈沖燃燒干燥雖然仍然在研究中，但對于某些碎物料(包括木片)以及紙張干燥方面，可能有一定的應(yīng)用前景。
�、式窈髮�(chuàng)新技術(shù)還應(yīng)該進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析。
3.2 發(fā)展“綠色”干燥技術(shù)
“綠色”干燥技術(shù)是指盡量減少干燥過程排放物對大氣環(huán)境的污染，可以從兩個方面實(shí)施：
3.2.1 盡量利用太陽能與電能等清潔能源
�、盘柲苁强稍偕那鍧嵞茉�，太陽能干燥屬于可持續(xù)發(fā)展干燥技術(shù)。但太陽能是間歇性能源，能源密度低、不連續(xù)、不穩(wěn)定；單獨(dú)使用太陽能時，干燥室溫度低、波動大、干燥周期長。因此太陽能干燥常需要與其它能源聯(lián)合，如太陽能－熱泵，太陽能－蒸汽，及太陽能－爐氣等形式，使干燥設(shè)備的總投資增加。
�、茻岜贸凉窀稍镉捎诠�(jié)能效果顯著、干燥質(zhì)量好、用電作能源不污染環(huán)境、技術(shù)比較成熟，目前已成為常規(guī)干燥之后處于第二位的干燥技術(shù)。但熱泵除濕干燥也存在一些問題，影響它的推廣，如一般的除濕干燥溫度低，干燥周期長；另外單純的除濕干燥一般用電加熱作輔助熱源，干燥室的升溫依靠電加熱器，電耗高。故除濕干燥在電力緊張電價高的地區(qū)節(jié)能不節(jié)錢。
干燥設(shè)備的加工質(zhì)量
從干燥設(shè)備的制造過程看，干燥設(shè)備的加工質(zhì)量受技術(shù)水平及應(yīng)用行業(yè)的制約。干燥設(shè)備的應(yīng)用行業(yè)很多，對設(shè)備質(zhì)量要求較高的是制藥行業(yè)。由于制藥行業(yè)的特殊性，對所用干燥設(shè)備的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及加工質(zhì)量都有具體要求，因此要求制造行業(yè)提供的設(shè)備加工質(zhì)量較高。其次是食品行業(yè)，食品行業(yè)對干燥設(shè)備及干燥系統(tǒng)有嚴(yán)格的衛(wèi)生指標(biāo)要求，因此設(shè)備結(jié)構(gòu)及鋼材的處理標(biāo)準(zhǔn)較高。質(zhì)量要求相對不高的是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的部分設(shè)備。在所有行業(yè)中化學(xué)工業(yè)不論是設(shè)備的用量還是型式都較多較復(fù)雜，應(yīng)該說化工行業(yè)的干燥設(shè)備有特殊要求的也比較嚴(yán)格，但與上述兩個行業(yè)相比略低一些。
從較年幾年干燥設(shè)備總的質(zhì)量看，多數(shù)設(shè)備鋼板都經(jīng)過拋光處理，焊縫采用氬弧焊（不銹鋼），焊縫也經(jīng)過處理，有些工廠對直焊縫和環(huán)焊縫采用自動或半自動焊接，使設(shè)備質(zhì)量得到保證。
3.2.2 推廣常規(guī)干燥的節(jié)能和排氣熱能回收技術(shù)
目前在世界各國的干燥設(shè)備中常規(guī)干燥仍占主導(dǎo)地位，在我國木材的常規(guī)蒸汽干燥占80%以上[6、7]。常規(guī)干燥能耗高的主要原因之一是排氣熱損失大。設(shè)法回收排氣的熱能，減少能耗就可以減少煙塵對大氣的污染，因此它是從另一個方面實(shí)施“綠色”干燥技術(shù)。
回收排氣熱能的方法很多，比較成熟的有用除濕機(jī)和熱管換熱器回收。除濕干燥與常規(guī)蒸汽干燥聯(lián)合可以取二者的優(yōu)點(diǎn)而避其缺點(diǎn)，與蒸汽干燥相比,其節(jié)能率在40%以上[8]。
熱管換熱器回收排氣熱能，其熱能回收率略低于除濕機(jī)，但它沒有運(yùn)動部件，本身不消耗能量，且易于操作管理，因此有較好的推廣應(yīng)用前景[9]。
4 結(jié)束語
縱觀A.S. Mujumdar 教授和黃立新研究員所作的有關(guān)“ 干燥技術(shù)的較新研究動態(tài)和未來發(fā)展趨勢”可以看出，他們都強(qiáng)調(diào)今后要力求開發(fā)有突破性的創(chuàng)新干燥技；同時強(qiáng)調(diào)了干燥的理論研究與工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的重要性；也指出了的節(jié)能和環(huán)保問題將日益受到重視。
總之，從事干燥理論研究和相關(guān)工廠企業(yè)的從業(yè)人員，任重而道運(yùn)，需要加強(qiáng)聯(lián)系，聯(lián)合攻關(guān)，還希望得到相關(guān)主管部門的支持，使我國干燥技術(shù)的發(fā)展有一個新的飛躍。
所以把握住了行業(yè)的發(fā)展趨勢就是抓住了，經(jīng)濟(jì)的命脈，這樣才能在未來市場上占據(jù)一定位置！旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)（專利申請中），是專門為連續(xù)干燥的濾餅，泥漿，意大利面和纖維產(chǎn)品。每當(dāng)一個產(chǎn)品可以脫水機(jī)械之前的干燥過程（例如，由臥螺離心機(jī)，離心機(jī)，過濾器壓力或類似的），大幅度減少機(jī)操作的實(shí)現(xiàn)�！ 〔煌谄渌墮C(jī)種在市場上，不僅為無機(jī)化學(xué)品旋風(fēng)閃蒸干燥機(jī)是理想的。更多困難的產(chǎn)品，如植物為基礎(chǔ)的和肉 隨著科技的進(jìn)步干燥設(shè)備已經(jīng)是必不可少的了，因?yàn)?A href="http://www.zw91.com.cn">干燥設(shè)備烘干糧食、可以烘干水果、可以通過干燥設(shè)備烘干來制作醫(yī)藥品、可以清除被污染的物質(zhì)，干燥設(shè)備的作用說都說完，比如水果，我們喜歡吃的CT-C型熱風(fēng)循環(huán)烘箱（CT-C-Ⅲ型熱風(fēng)循環(huán)烘箱，ct-c-3型熱風(fēng)循環(huán)烘箱）產(chǎn)品簡介： CT-C型系列熱風(fēng)循環(huán)烘箱配用低噪音耐高溫軸流風(fēng)機(jī)和自動控溫系統(tǒng)，整個循環(huán)系統(tǒng)全封閉，使烘箱的熱效率從傳統(tǒng)的烘房3-7%提高到目前的35-45%，^高熱效率可達(dá)50%。CT-C型熱風(fēng)循環(huán)烘箱的設(shè)計成功，使為解決化學(xué)工業(yè)中高黏性膏糊狀物料的干燥問題，1970年研制成功了旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)。但是，“70”型旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)有許多不足之處，主要是粉末容易進(jìn)入高溫區(qū)，極易造成物料過熱凝聚而變質(zhì)，旋轉(zhuǎn)部件的機(jī)械穩(wěn)定性差。1987年對“70”型進(jìn)行了改造。“沸騰干燥機(jī)生產(chǎn)線操作不當(dāng)會有怎樣的危害？
過濾袋拆裝應(yīng)具備專用爬梯和平臺、欄桿，設(shè)備平臺能保證人員的操作安全。
設(shè)備應(yīng)有過載保護(hù)、漏電保護(hù)裝置，當(dāng)設(shè)備功能失調(diào)或者故障的情況下，必須配備必要的保護(hù)措施保證設(shè)備和產(chǎn)品仍然處于安全狀態(tài)。
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