“十四五”时期,我国开启全面建设社会主义现代化国家新征程,把清洁低碳作为能源发展的主导方向,推动能源绿色生产和消费,加快生态文明体制改革,倡导“绿水青山就是金山银山”,“坚决打赢蓝天保卫战”,“建设美丽中国”。热风干燥仍然是我国粮食产后安全保障的关键作业环节,是农业生产中能源消耗的重点环节,关乎到国家的粮食安全战略以及农业的高质量发展,我国东北三省玉米产量已超1.1亿吨,按现在东北地区玉米机械化干燥水平80%计算,机械烘干8800万吨玉米,需要消耗616万吨标准煤,按照目前我国化石能源的污染物排放系数,消耗616万吨标准煤,会排放1658.46万吨CO2,4.50万吨SO2,4.74万吨NOX和1.71万吨烟尘。在实施“蓝天保卫战”战略中,要求粮食干燥行业尽快完成化石能源的替代,新型清洁节能干燥技术和装备的研究成为行业发展的迫切需要。本文在分析国内外粮食热风干燥工艺、热源、模型和控制技术及装备的基础上,全面分析了热风干燥作业现有模式,提出和论证了存在冷凝增效节能模式的可能性和可行性,并采用理论分析、数值模拟、工艺试验和应用试验等方法,研究了粮食冷凝增效节能干燥的机理、工艺和自动化装备。（1）粮食清洁热风干燥节能新模式的可能性分析:针对国内外现有粮食热风干燥工艺、热源、模型和控制技术及装备情况,从物料流动、物料和热介质耦合方式、热介质尾气利用方式等,梳理粮食热风干燥作业的主要模式及其能源消耗特点;利用传热传质理论以及水势和（火用）的方法,进一步分析了存在新节能模式的可能性。（2）粮食热风干燥冷凝增效节能模式机理的研究:对比分析了开放式普通热风干燥和冷凝增效干燥的能量传递原理;分析了干燥系统工作过程中干燥介质的状态参数变化;系统作业过程中粮食和干燥介质的状态参数之间的数值模型以及优化干燥过程控制的水势和（火用）分析。并且以循环式和连续式冷凝增效干燥为例,分析了作业过程中,由已知参数推导过程参数的方法和步骤,获得了由冷凝过程辅助控制干燥过程所需冷凝强度和冷凝比的推理依据。（3）粮食热风干燥冷凝增效静态节能干燥工艺的试验研究:以风温、风速和冷凝比为因素,单位热耗量和干燥速率为指标进行了开放式普通热风干燥和冷凝增效干燥的对比试验、单因素试验和响应面正交试验,试验表明冷凝增效干燥方式与普通热风干燥比较存在32%-56%的节能潜力,同时建立了单位热耗量和干燥速率随着风温、风速和冷凝比三因素的数学模型。风温和风速对单位热耗量模型的影响极显著,风温和风温冷凝比交互项对干燥速率模型影响极显著。（4）粮食热风干燥冷凝增效测控方法及系统的研究:在分析冷凝增效干燥工艺参数和工艺流程的基础上,研究了基于水势和（火用）原理的粮食热风干燥冷凝增效过程图形化控制方法,开发了图形化控制的硬件和软件系统。可实现粮食流、干燥介质流循环和喷淋水循环的实时动态监测,冷却介质流和粮食流的自动控制以及干燥作业过程基本参数、干燥系统微环境状态的实时图形化显示以及干燥作业人机交互控制的功能。（5）粮食热风干燥冷凝增效模式应用研究:通过开发的50 t/B循环式冷凝增效干燥生产样机的玉米干燥试验,研究了冷凝增效干燥技术在实际干燥机上的应用效果,结果表明,东北三月份烘玉米电加热热源单位热耗量3913 k J/kg,若按大规模火力发电结合热电联产效率70%计算,相当于普通燃煤热风炉的单位热耗量为5590.5 k J/kg,显著低于普通热风干燥,与T/CAMDA 6-2019粮食烘干中心验收技术规范中单位热耗量的标准值≤7500 k J/kg相比,单位热耗比为74.5%,且干燥过程无SO2、CO2、NOX的排放,粉尘浓度为4.4 mg/m~3,远低于团体标准T/CAMDA 6-2019中的室内低于8 mg/m~3的限制。干燥过程平均能效64.4%,平均（火用）效55.2%。从电能作为二次能源上考虑,火电厂燃气处理要比热风炉处理强化的多,所以电加热粮食干燥比燃煤热风炉干燥环境效益显著。通过3.4 t/d连续式冷凝增效粮食干燥系统的玉米干燥试验研究表明,对于恒温干燥工艺,采用高于110℃的干燥温度,可提高干燥过程能（火用）效率和可持续指数。对于变温干燥工艺,从单位热耗量、能效、（火用）效、可持续指数以及热风和粮食的绝对水势差上来考量,干燥段温度从上到下逐渐升高的变温干燥工艺优于逐渐降低的干燥工艺。