1 太阳能干燥技术现状与意义
1.1 太阳能干燥技术概况
太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源,每年到达地球的太阳辐射能约为每天全球耗能的1万多倍。太阳能干燥应用自古有之,然而直到近代系统地运用太阳能才全面开展,在20世纪80年代以前,我国只有4座太阳能干燥装置,总采光面积183m2。由于这种干燥装置构造简单,造价低廉,在山西、河北、河南、北京、广东等地的农村很快发展起来。20世纪80年代中期,我国已有70余座太阳能干燥装置,总采光面积超过5000m2,特别在山西省,建成了10多个干燥器,面积超过1000m2,用于干燥红枣、黄花菜、棉花等。近十年来,由于能源、环境等因素的影响,我国太阳能干燥利用又有了较大的发展,除了开展如谷物杂粮类、果品类、蔬菜类以及木材的太阳能干燥实验和利用研究外,还进行了如中草药、茶叶、鲜花、植物叶片、食物(如鱼、香肠等)、天然橡胶、污泥、唐三彩等物料的干燥工艺研究和干燥装备研制,并取得了众多的科研成果,有的已经将这些技术投放市场,进入了产品利用和推广阶段。干燥是耗能较大的过程,在发达国家,大约10%的燃料用于干燥。在传统的干燥设备中,对流干燥以其结构简单、操作方便、适应性强得到普遍应用,是目前生产中使用最多的一种干燥设备。
通过太阳能干燥与传统干燥(如阳光下晾晒、常规能源加热烘烤等)的质量比较可以明显看出:用太阳能干燥器干燥的物料质量高,制品率高,色彩雅观,以采用大阳能干燥房与地垄大坑复合干燥后的人参相比为例,人参不脱皮,内芯棕红,外表呈花生皮色,整体形象完善,块体含水率达到18%。与采用以往方式干燥的白枝须参比较,产品质量超出1个品级。干燥质量的提高使中草药价钱直线攀升,并且扩大出口份额。太阳能干燥装备应运在食物和植物的深加工中,可以有效地防止菌虫对物料的损害和变质变色,有效地保持了物料原有的微量元素,也避免了由于干燥加工而造成的二次污染(如尘埃等污染物的污染)。
据不完整统计,目前已建成各类的太阳能干燥装置2000多座,总采光面积近2万m2,广泛地运用于各种干燥领域。
1.2太阳能干燥装置的适用范围
随着人们生活水平的提高和工业、农业、商业、服务业及新兴产业的快速发展,干燥装置的应用领域越来越广泛,干燥产品的要求越来越高。干燥装置在生活和生产中都有着广泛的应用,如衣物、织物等家庭及宾馆用品干燥,洗衣粉、塑料、颜料、肥料、催化剂、纸张等化工制品干燥,粮食、水果、蔬菜、茶叶、木耳、人参、蘑菇、烟叶,核桃、鲜花等农副产品干燥,奶粉、食盐、饮料、香料、方便食品及其调料等食品干燥、中药原材料、药物制剂等药品干燥,血浆、生物组织、酶、酵母、抗生素、维生素、疫苗等生物制品干燥,蛋清、蛋黄、肉类等动物产品干燥,藻类、海带、鱼类、虾类、扇贝、海参等水产品及海新产品干燥,陶瓷、隔热材料、过滤材料、吸附材料等材料制品干燥,木材等林产品干燥,煤炭等能源产品干燥,以及污泥、生活与工业废弃品干燥等。
1.3制定太阳能干燥技术标准的意义
目前由于没有相应的国家标准指导太阳能干燥生产与施工,部分太阳能干燥供热系统因设计、安装不合理、不规范导致太阳能系统效率低甚至系统无法使用。所以,目前非常迫切的需要制定技术规范来指导其设计、施工安装、验收并交付使用,为相关政府部门规范市场管理提供依据,太阳能利用产业及其发展提供技术指导。
太阳能干燥技术通用要求的建立将有助于标准化工作有计划、有步骤地协调进行,同时使标准化更有效地促进太阳能技术的开发、市场化以及太阳能技术的普及和应用。通用要求作为一种特殊的技术规范,它上接国家法规、宏观管理政策文件和国家技术发展纲要,下连每项技术实施各过程的技术要求和文件,既要参照国际与国外先进标准,与国际标准接轨,又要符合本国国情,与实际技术发展相适应。因而,它是国家推动新能源技术发展的一个重要环节,也是国家促进技术发展的一个重要手段。
2标准制定过程、依据和指导思想
2.1 标准制定过程
2013年9月27日,根据国家能源局(国能科技[2013]号)文件的要求,在北京召开了编制标准的启动会,会上中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会组建标准起草组。参加本次会议的有中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会、云南师范大学、北京清华阳光能源开发有限责任公司、桑夏太阳能股份有限公司、海宁市产品质量监督检验所、东莞市永淦节能科技有限公司、攀枝花学院太阳能技术集成及应用推广四川省高校重点实验室等。
初稿形成后,征求了十几名太阳能行业中的专家意见后,2014年3月28日,在攀枝花学院召开了国家标准起草组第二次工作会议。根据会议上提出的意见和建议,标准起草组对征求意见稿初稿进行了修改和补充,形成了《太阳能干燥通用技术要求(征求意见稿)》。2014年4月15日在江苏靖江召开该项标准的第三次全体起草单位会议,与会议代表对送审讨论稿逐条进行了讨论,并针对标准征求意见提出修改意见,最终形成《太阳能干燥通用技术要求(送审稿)》、《行业标准征求意见汇总处理表》和《编制说明(送审稿)》,报中国农村能源行业协会审查。
2.2标准制定的依据和指导思想
1、目前国家太阳能干燥技术标准无统一、规范性的标准指导性文件。
2、考虑国内外太阳能干燥技术发展,本标准的制定参考并引用部分国际国内标准进行编写。
3、充分考虑我国目前太阳能干燥技术的生产力、工程现状、应用、发展趋势,制定太阳能干燥技术标准。
4、标准的主要起草人已经使用太阳能干燥技术干燥烟叶、三七、核桃、果脯、玉米种子等,取得了很好的效果,并有第一手实验数据,为标准的起草奠定了科学基础。
3 标准主要内容
本着科学性,可操作性的原则,标准规定了太阳能干燥通用技术要求、术语、定义、实验方法等。严格按照国家标准指标,标准设计规定的技术参数,力求规范、实用性、成熟型、可靠性。紧密结合国内太阳能干燥系统的设计现状,力求标准具有较强的科学性、指导性、可行性和可操作性,主要的内容如下:
1、形式种类:而目前工程运用主要采用的形式为标准适用于集热器型太阳能干燥系统,按其结构分有集热器型太阳能干燥系统,温室型太阳能干燥系统,集热器—温室型太阳能干燥系统。
2、引用文件:规范性引用文件在于指明本标准的引用文件,引用的文件对于本标准的制定具有很好的借鉴意义。总体内容全面,重点突出,且具有可操作性和适用性。
3、定义:本标准给出了太阳能干燥技术中的基本概念和定义,如干燥负荷设计、太阳能保证率等。对于本标准中没有给出的定义和术语参照《GB/T12936-2007太阳能热利用术语》及相关现行国家标准和规范中的规定。
4、分类:本部分对太阳能干燥系统中对其结构形式、集热器传热工质、干燥系统能量贮存分配和其他典型特征进行了分类,从而规范太阳能干燥中的各种名称及术语。
4 技术要求
4.1总体要求
本部分规定了户用太阳能干燥系统的总体要求,在建筑物上安装太阳能应该考虑建筑物的结构安全、系统选型应符合国家标准GB50364,采用辅助能源,应尽量考虑采用节能环保的能源。
4.2 设计参数
本部分指出户用太阳能干燥系统,不同地区太阳能干燥系统的太阳能干燥保证率设计应根据该地区的太阳能资源确定。
4.3 性能指标
本部分规定在太阳能与辅助热源联合供热条件下,干燥室内平均温度应达到设计设定温度,且太阳能干燥保证率应满足设计要求,折合设计工况的太阳能干燥保证率测量值与设计值之偏差小于等于10%。
4.4 部件要求
本部分对太阳能干燥系统的主要部件集热器、贮热箱、控制器、循环泵(风机)、管路、换热器等技术要求分别进行了规定。
在集热器方面,本标准强调两大类集热器应分别符合GB/T6424《平板型太阳能集热器》和GB/T17581《真空管型太阳能集热器》的要求。
4.5 安全性能
本部分在电气安全方面,本标准对太阳能干燥系统的电器设备电气安全提出了要求,特别规定“辅助能源设备的电击防护、防水等级、泄漏电流、电气强度、接地措施应符合国家标准GB/T25966的规定”。使用试验方法进行总体要求检查、设计参数检查、性能试验、安装要求检查。
注:本文章转载自云南师范大学太阳能研究所,不代表本网观点立场。