- 德國研究所開發的技術可減少工業乾燥過程中的能源消耗。
- 超熱蒸汽取代傳統熱空氣，提升能效並降低熱量損失。
- 系統結合熱泵和智能排程，進一步提高整體效率。
- 該技術已在多個行業進行測試，適用於多種乾燥機型。
工業乾燥是製造過程中最耗能的過程之一，紙廠、水泥廠、化工廠及食品加工廠均依賴此技術。大部分的乾燥過程使用熱空氣，這需要燃燒天然氣，而這些天然氣排放的二氧化碳同時也使部分能量以温暖的廢氣形式流失。德國弗勞恩霍夫界面工程與生物技術研究所的研究人員開發出一種替代方案，能夠將乾燥能耗降低至多 80%。該項目名為 LowCarbDry，與 Evonik Operations GmbH 及 Pergande Group 合作開發。
此係統用電力生成的超熱蒸汽取代了天然氣加熱的空氣，並結合熱泵及智能排程軟件，旨在實現工業規模的脱碳。超熱蒸汽噴霧乾燥的試點系統已經投入運行。
超熱蒸汽的技術優勢
該技術的核心理念在於改變乾燥介質。傳統的熱空氣乾燥方法加熱進入的空氣，利用其蒸發產品中的水分，然後排放出温暖潮濕的空氣。大部分的輸入能量隨之流失。而超熱蒸汽則改變了這一狀況。弗勞恩霍夫 IGB 的研究科學家安託萬·達利巴德（Antoine Dalibard）描述了這一轉變：「與其用熱空氣乾燥潮濕產品，我們在封閉循環系統中使用超熱、乾燥的蒸汽。」他表示：「封閉過程氣體循環可將熱量損失降至最低，使過程的能效高於傳統的熱空氣乾燥方法。」
產品中排出的蒸汽不會被浪費，能夠進行冷凝，並在約 90 至 100°C（194 至 212°F）釋放熱量，這些熱量可以回饋到設施內部或供應給當地的區域供熱網絡。
系統的運作原理
系統的第二層是熱泵。工業乾燥產生大量低温蒸汽，單獨使用時，這些蒸汽的温度過低，無法再次利用。熱泵能提高蒸汽的温度，使其能重新進入乾燥循環。其中一種具體方法是機械蒸汽重壓縮，壓縮機提高乾燥過程中多餘蒸汽的壓力，然後將壓縮的蒸汽冷凝並再次用作進一步乾燥的熱源。這相比於完全排放蒸汽，顯著提升了整體效率。第三層是排程。系統利用模型預測控制技術，優先在可再生電力充足且價格低廉的時候運行乾燥過程，從而降低成本並最大化清潔能源的使用比例。
綜合這三個要素，總能耗可降低至多 80%。
該技術已在各行各業進行測試，超熱蒸汽乾燥適用於帶式乾燥機、滾筒乾燥機及噴霧乾燥機。弗勞恩霍夫 IGB 團隊對各種材料進行了測試。達利巴德表示：「該過程使我們能夠乾燥礦物原材料、建材、有機殘餘物、以及食品和飼料，同時保證產品質量並保持高能效。」目前已有試點噴霧乾燥系統在運行。團隊與專業化學公司 Evonik 及噴霧乾燥設備製造商 Pergande Group 合作，這一組合為該項目從實驗室結果到商業部署提供了清晰的路徑。
工業熱能脱碳已成為清潔能源工程中最活躍的領域之一，這種可擴展、可電氣化的方法能夠針對各種材料和乾燥機類型，解決普遍存在的問題，然而這一話題在其影響的行業之外鮮有討論。
工業乾燥技術的未來轉型
隨著能源效率和環保意識的提升，工業乾燥技術的革新顯得尤為重要。這項新技術不僅能顯著降低能源消耗，還能減少二氧化碳排放，符合全球對可持續發展的需求。超熱蒸汽的應用代表著工業領域向電氣化和脫碳過渡的一個重要步驟，未來可能會成為更多行業的標準技術，推動整體工業流程的綠色轉型。