木材干燥设备的创新途径与发展

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林业机械与木工设备
木材干燥设备的创新途径与发展
郑万友
张丽福
姜海波
1.黑龙江林业职业技术学院黑龙江牡丹江1570112.牡丹江市林业局黑龙江牡丹江157001
3.牡丹江林科所黑龙江牡丹江157009
我国木材资源的浪费大多数是由于湿材未经干燥处理或处理不当致使木材降等甚至失去了使用价值。木材干燥的主要目的是改善木材的使用性能并提高它的利用率。同时由于木材干燥是能耗最大的工序因此无论从产品质量或从经济效益的角度来看干燥作业都是木制品生产中举足轻重的关键性环节之一而干燥设备的创新对干燥工序有着重大影响。
1.2干燥能耗偏高环境污染较大
我国现有的各种干燥设备中蒸汽干燥占80%
上。而炉气和直火式烟气干燥则在小型企业中较多。汽干燥以锅炉作供热设备我国工业锅炉及其管网的平均热效率只有60%同时蒸汽干燥的进、排气热损失较大约占蒸汽热能的40%此外还有墙体大门等的散使干燥能耗高不仅使产品成本增加而且使锅炉与30%
干燥室排出的烟尘与废气增多增加了这些有害物质对大气的污染。
1.1
我国木材干燥设备的现状自动化程度低经济效益差
我国现有设备年干燥能力约为400只占年
需干燥锯材的17%左右而中等发达国家的干燥设备能力可达所需干燥量的30%美国则高达60%这说明我国干燥设备的能力与发达国家、中等发达国家相差甚远同时也说明我国木材干燥工业的发展潜力很大。我国具有一定生产规模、能生产各类干燥设备的生产厂约30多家产品质量基本能满足生产要求可替代进口产品而且某些性能指标已达国际同类产品的先进水平。现阶段我国生产的木材干燥设备与国外的先进设备相比主要差距在于以下几方面自动化水平可靠性控制手段落后检测与控制系统的精度差、加工粗糙、造型不够精美蒸汽阀、疏水器等分部件质量差设计理念有差别国内干燥设备在设计时只考虑完成处理量这个指标而国外在设备设计时早已引入了人性化设计理念陈旧简陋的设备较多干燥的木材降等损失严重。据不完全统计全国这类设每立备的年干燥总量在100左右以降等20%方米材的降等损失按50元计则直接经济损失在1000万元以上5%木材失去使用价值计则浪费的森林资源每年在以上。
收稿日期2005-11-07
2.1
干燥设备的发展和创新干燥设备的发展趋势
在设计干燥装置时必须考虑较高的干燥质量和
较低的能耗。当今干燥的总目标是在对产品品质不利影响最小、不损害环境和在设备投资与运行费用最低的条件下实现被干物料最快的水分迁移。创新干燥设备与目前常规干燥设备的主要区别在于创新干燥设备已由单一的干燥参数视为稳定的粗放型干燥逐渐过渡到由多种干燥设备、在不同干燥参数非稳定态多级组合而成的智能型、精确性干燥。这是干燥观念上的重要突破。
2.2应用联合干燥技术
联合干燥符合国际干燥技术的创新发展趋势
为每种干燥方法都有各自的优点和适用范围如果吸收不同干燥方法的优点而避开其缺点就能取得良好的干燥效果。以除湿与蒸汽联合干燥为例首先用蒸汽热能对木材预热避免除湿干燥用电热预热而带来的升温慢、电耗高的缺点。进入干燥初期至干燥中期阶
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干燥室的排湿量大采用除湿干燥法回收干燥室排气的余热可以明显地降低干燥的能耗与蒸汽干燥相其节能率在40%以上。在干燥后期当干燥室排湿量很少时则用蒸汽干燥可提高干燥室温度加快干燥速度缩短干燥周期。必须指出联合干燥并非两种或几种干燥方式简单的组合而是将它们进行优化组关键在于两种或几种干燥方法组合时对不同的干燥对象、不同干燥方法的最佳分界点应在何处为宜。目前已有除湿与蒸汽联合干燥的应用但是否能达到优化组合还值得探讨。
除了上面列举的除湿与蒸汽联合干燥外今后还可发展真空——除湿、除湿————蒸汽及太阳能——除湿等各种联合干燥。太阳能——

虽已涉及60余种木材但我国有2000余种木材这使干燥工艺的研究任务仍十分艰巨。今后干燥工艺的研究一方面应集中在人工速生材、小径材、难干阔叶材及进口材的干燥工艺另一方面则是精确性干燥工艺的研究它是指在现有干燥设备中的每一具体干燥对象都有一套最佳匹配的工艺方案。
干燥参数的检测与控制木材干燥工艺参数的检
测与控制仪表精度直接关系到干燥的质量和经济效益。以木材含水率的检测为例目前干燥生产上普遍采用电阻法这种检测仪在高含水率>30%和低含水率阶段<10%测试误差都很大。于是生产上对干燥质量要求高的木材一般采用比预定的终含水率降低1% ̄以某除2%即用延长干燥时间的办法来保障干燥质量。湿干燥机的生产为例干燥1m木材每天的平均能耗6kW终含水率再降低1%2%至少需要耗10kW的电量加上工人的工资及管理等费用每立方米木材的干燥成本大约要增加10元左右。由此可看出高精度的检测与控制系统的重要性。
2.3加强基础理论研究
干燥理论的基础研究是产生高新技术的基础。我
国在木材干燥理论研究方面的基础十分薄弱尚在起
0.2%。为解决研究经费的不足除国家增加投资外燥设备生产厂应与有关的高等院校和科研院所合作搞一些有应用前景及当前急需解决技术难点的基础研究。
结合我国的实际情况我国木材干燥理论基础研究应侧重以下几个方面干燥过程的数据模拟材干燥过程的传热传质干燥过程中木材内的应力分布及影响因素高精度的木材含水率分布的无损检测方法干燥室气体动力学与气流循环的优化木材干燥与环境问题。
2.5改进干燥供热设备燃烧技术
太阳能、电能是清洁能源但我国目前仍以蒸汽干
燥为主其次是利用工厂木废料的炉气及简易直火式烟气干燥。这些供热设备对大气造成的污染十分严重因此必须逐步采用新的洁净燃烧技术对现有污染严重的燃烧设备进行治理。
煤或木废料的气化、液化是一种洁净燃烧技术在十几年前虽然已经有些工厂采用发生炉煤气作为干燥介质但至今未能很好推广的原因除干燥室设计不合理外煤气发生炉的安全性及火灾隐患未能圆满解决也是重要的因素。目前燃料的气化燃烧技术已有较大的改进采用煤洁净燃烧技术可以取得较好的效果。这项技术在理论和结构上都有创新它是将煤气发生炉与层燃炉有机地结合在一个炉膛内一并完成还附有炉内除尘功能。其锅炉热效率可达82%除尘效果符合国家环保标准GWPB-1999中的一类地区要求。
2.4提高干燥技术的科技含量
如前所述我国目前的干燥技术水平已基本能满足
现阶段生产的要求但仍有许多不足之处。在新世纪中的干燥技术需要增加科技含量由粗放型向精确性、科技的方向发展才能跟上时代发展的步伐。木材干燥的精确性应包括设备、工艺、测试与控制等几个方面。
干燥设备干燥设备的精确性应包括设计与加工
结论
干燥技术与设备的进步依靠改革和创新而创新
精度两个方面。干燥室设计的精确性应该是在建立干燥室设计数据库的基础上开发计算机辅助设计以代替传统的手工计算才能做到为每一个具体干燥对象使干燥室的性能尽可能完美。的干燥室“量体裁衣”
干燥工艺由国家林业局批准发布的锯材窑干工艺
技术产生的基础是干燥理论的基础研究。从生产应用精确性干燥及洁净干燥技术的角度看采用联合干燥、
可使干燥生产规模化和专业化。同时干燥设备自动化、大型化、多功能化、人性化及安全化是提高干燥速度和质量的保障。
规程LY/T1068-92和锯材气干工艺规程LY/T1069-92
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