太阳能干燥专利技术的发展

太阳能干燥专利技术的发展

崔辉

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州510663

烘干就是将物料中的水分去除的过程，可以采用机械力甩干物品，也可以利用加热的方式加快物料中水分的蒸发，对于后者来说，选择成本低廉、效率高的加热方式是首要解决的技术问题，太阳能是一种无污染、可再生的低成本能源，从最原始的利用太阳光晒干衣物，到利用太阳能将海水晒盐，太阳能在干燥领域的应用已有上千年的历史，本文主要从专利申请的角度分析目前常采用的太阳能烘干技术。

最简单的太阳能烘干技术就是直接利用太阳光晾晒物品，利用太阳能干燥物品的专利最早可以追述到1986年，即在中国专利制度建立之初就产生了与太阳能烘干技术相关的专利申请，发明专利CN85106768A公开一种太阳能远红外综合干燥装置，其技术方案是在箱体顶部设置玻璃盖板，可让太阳光谱的绝大部分波段的光通过，照射到干燥装置室内。该装置的特点是在整体式太阳能干燥装置的内壁上涂刷低温远红外辐射涂料，并在其下部和顶部装置有电加热远红外辐射器，当阴雨天或没有日照时的夜晚，根据物品干燥需要，启动电加热远红外辐射器，加热干燥装置。

随着高效太阳能集热装置的出现，人们利用太阳能集热装置收集太阳能后将收集的热量用于烘干物品，如此能够提高太阳能的利用率，专利申请CN200810059068.1公开一种利用太阳能干燥污泥的系统，该系统包括螺旋回转式污泥干燥成型机、太阳能集热器、导热油箱、导热油泵、污泥干燥成型机其机体内部安设至少一根连接传动机构的空心热轴，空心热热轴上设置若干空心的桨叶，空心热轴和壳体的导热油出口均通过管道与导热油箱连接，空心热轴和壳体的导热油进口均通过管道与太阳能集热器连接，导热油箱、导热油泵与太阳能集热器通过管道连接。本发明利用太阳能实现对污泥的干燥，大大降低了污泥干燥过程的能源消耗，节约了能源；采用导热油作为太阳能集热器的传热介质，提高了系统的传热效果；

再后来，随着太阳能光伏板等其他太阳能转换部件的问世，人们将太阳能转化为电能并将电能存储在蓄电池中，利用电能烘干物品；蓄能技术的使用使得人们能够在阳光充足的时间存储太阳能，在没有阳光的阴雨天气或者晚上使用蓄能的太阳能。发明专利CN201710504891.8涉及一种太阳能热电联产式多能源干燥系统，包括水载热循环系统、风循环干燥系统分、光式热光伏系统，分光式热光伏系统的载热工质循环将热量传递给水载热循环系统的水循环，同时分光式热光伏系统产生的电能储存在存储在蓄电池中，水载热循环系统的水循环将热量传给风循环干燥系统的空气循环。本发明的有益效果是：系统运行所需热量及电能完全来自分光式热光伏系统，利用太阳能分频利用技术，将一部分频率范围光用于光电转换，其他频率用于光热转换，无需额外供能；夜间运行时，由蓄热罐与蓄电池分别供热供电，以保证干燥过程无间断进行；并且设置太阳跟踪控制装置控制碟式太阳能分频聚光器追随太阳光转动，最大范围地利用太阳能。

另外，为了弥补单纯利用太阳能受限于气象条件的缺陷，将太阳能和其他能源联合使用的技术得到发展；专利申请CN201611098908.6公开了一种利用光热和超声干燥木材用的温室，在光源不充足的情况下，利用超声波发射装置来进行辅助加热；专利申请CN201510051422.6公开了一种太阳能-微波联合干燥室，其侧壁由高透光真空玻璃构成，顶部由倾斜设置的玻璃盖板构成，微波发生器、多传感器分别与智能控制系统相连，多传感器将采集到的物理信号输送到智能控制系统，智能控制系统在干燥室热量供给不足条件下自动打开微波发生器进行微波辅助干燥。专利申请CN201520217348.6公开了一种利用太阳能风能的智能烤房，光伏组件将太阳能转换为电能，风力发电机将风能转化为电能，并网逆变器将前面得到的直流电转变为交流电；在满足了烤房的正常用电需求之后，可将多余的电能卖入电网，相当于分布式新能源发电站，降低能耗的同时还可进行发电。

其中近几年在专利申请中占据很大比例的是太阳能和热泵技术结合的烘干技术，发明专利CN200810150817.1公开了一种太阳能热泵干燥系统，包括太阳能热水系统、金属氢化物热泵系统、空气干燥系统三部分耦合而成。太阳能热水系统采用强制循环的热水系统，干燥室内空气加热器与空气冷却器所需换热流体由循环泵经金属氢化物热泵系统的蓄热水箱提供，本申请核心的技术方案是将太阳能加热的热水作为热泵系统的能源来源。发明专利CN201510145280.X公开一种太阳能光伏光热与热泵联合的干燥系统，由太阳能光伏光热系统，物料预热干燥系统，热泵干燥系统三部分组成，将太阳能转化的电能与热能进行能源的分级利用，太阳能光伏发电能够满足热泵干燥系统的用电量，太阳能加热的热水储存在热水箱中，用于加热空气后直接干燥物料。

由于现有的太阳能集热器及太阳能转换器存在能量转换效率低、设备成本高等问题，使太阳能未能迅速大面积的推广应用。目前制约太阳能在烘干领域的一个发展因素就是需要提供高效率的太阳能转换装置，这也为企业今后的研发提供了方向。