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简述木材烘干设备的分析与选用

点击数:4532023-08-26 18:44:00 来源: 临朐茂祥烘干设备厂

在选择木材烘干设备之前,首先要了解各类烘干方法的特点和适用范围,再根据企业自身的具体条件,对口选择相应的烘干方法和类型,再配合合理的烘干工艺,才能做到在保证烘干质量的前提下,最大幅度的降低设备投资和烘干成本。 
1、烘干方法的比较 
选择烘干窑的类型时,应考虑技术上的先进性、工艺上的可靠性、经济上的合理性,并根据被干木材的树种,规格和数量,木材的用途对烘干质量的要求以及生产单位的具体情况等。 
蒸汽加热的木材烘干法,是国内外广泛使用的最传统、最普遍的烘干方法。其主要的优点是技术性能稳定,工艺成熟,温、湿度易于调节和控制;可集中供热,可烘干各种用材,适用范围广;若烘干工艺合理、操作正确,烘干质量有保证,烘干室的容量较大。缺点是需要蒸汽锅炉。设备投资较高,烘干成本适中或偏高。 
热水加热的木材烘干法热烘干木材,兼有蒸汽烘干的部分优点。可利用木材加工剩余物作燃料,烘干成本大幅度降低,由于热水热容量大,烘干室内空气状况较稳定,易于控制。其主要的缺点是由于常压热水的出水温度不高(95℃左右),烘干周期稍长。 
炉气间接加热的木材烘干法主要优点是不用锅炉,并以工厂的加工剩余物为能源,烘干成本低。缺点是烘干介质的温、湿度状态不易调节和控制,对操作技术和责任心要求较高,劳动强度相对较大。这类设备的可靠性与设计是否合理关系极大。没有经过合理设计和合理建造的“土室”,不但烘干不均匀、烘干时间长、烘干质量无保证,还很容易发生火灾。 
除湿烘干法的优点是可回收湿空气冷凝所释放的汽化潜热,即该法几乎没有或只有少量的排气热损失;并且工艺简单,操作容易,烘干安全,一般不会造成木材损伤。缺点是烘干温度低,烘干周期长,对于厚板或难干材,很不容易干透,且烘干成本偏高。 
真空烘干法将木材置于密闭的烘干容器内,一方面提高木材的温度,另一方面降低容器内的压力,使木材中水分在比较低的温度下就开始汽化与蒸发,从而达到烘干木材的目的。该烘干方法的特点是烘干周期短,烘干质量好,但能耗较高,容器的容积较小,烘干设备及烘干过程的控制较为复杂。适合于透气性好的硬阔叶材厚板或易皱缩的木材。 
微波和高频烘干烘干法具有内外同时加热,加热均匀烘干速度快,周期短,烘干质量好,能保持木材的天然色泽,有利于连续自动化产生等一系列优点。缺点是以电为能源,成本高,设备性能不完善。初步实践证明:其适合于对于贵重树种(红木等)、高档木料及难干材。 
太阳能烘干方法也是一种节能的木材烘干方法。它是利用太阳能集热器将太阳能转变为热能来加热木材。这种烘干方法的最大特点就是节省能源,但烘干周期较长,而且受地区、季节和气候等条件的影响。所以,这种烘干方法的使用有一定的局限性。 
2、烘干设备的选用 
木材烘干方法及窑型的选用除了分析上述因素之外,还应考虑使用单位的自身特点,即产量因素、被干木材因素、能源情况、设备可靠性及场地条件等等。总之,木材烘干方法的最终选定,是对各种因素进行分析和权衡的结果。 
1.产量因素 
若烘干的木材量较大,为了减少设备投资和降低烘干成本,原则上讲应建大容量的烘干窑,为此只有采用常规蒸汽烘干或热水烘干这两种方法比较理想。对于中、小型的烘干产量,则首选以木材加工剩余物为能源的加热方式烘干,以降低投资和烘干成本。也可视具体情况选择小型热水加热烘干、除湿或真空烘干。 
烘干窑大小应根据生产能力和烘干木材的尺寸(主要是长度)而定,其次,还受烘干窑类型、通风方式、装室方式等的影响。烘干窑的大小直接与建窑成本相关。一般,跨度不要太大。跨度越大,要求室顶及构架的强度也就越大。 
2.被干木材因素 
(1)树种因素 一般来讲,针叶树材因其结构较为疏松,密度较小,能承受高温烘干而不致产生严重烘干缺陷。可首选以木材加工剩余物为能源的炉气间接加热烘干法,以提高烘干效率,降低烘干成本;也可选择高温水加热烘干和蒸汽烘干;低温烘干法,因烘干窑内的气候条件有利于真菌的发展,当木材含水率较高时,往往导致木材发生蓝变,不宜用于烘干软质木材;真空烘干法虽然烘干速度很快,烘干周期很短,但由于采用常规烘干法已经能取得很好烘干结果,故一般不采用。 
对于硬质阔叶材和难干材,可采用所有各种烘干方法。只要配以良好的控制系统,控制质量较好,烘干结果相差不大。在通常情况下,应首选选蒸汽烘干或高温水加热烘干,以保证质量且降低投资和成本;烘干硬阔叶树厚板或方材时,用一般烘干法很难保证质量,且周期很长,用真空烘干法最合适。此外,除湿烘干法的烘干基准较软,是烘干难干材的好方法。 
(2)规格 对于被干木材的规格而言,主要考虑的是厚度因素。厚度大的木材较难烘干。烘干快了,烘干质量不符合要求。保证了烘干质量,保证不了烘干速度,这是人们经常遇到的难题。适合于透气性好的硬阔叶材厚板或易皱缩的木材,可考虑真空烘干。而对于在常规烘干中降等、报废率大的难干材,亦可考虑微波或高频烘干。 
(3)含水率状态 用低温烘干法烘干初含水率很高的木材,经济效果最好。特别是除湿烘干法,在木材含水率较高的情况下,设备的热效率较高。如果采用其它烘干方法,热效率就较低。特别是在烘干的开始阶段,需要排除的水分量很大,故得消耗大量热能。 
到了烘干后期,提高烘干温度是促进水分在木材中移动的最主要手段。如采用低温烘干法,要将木材烘干到很低的终含水率(8~10%)效果较差。这时,常规室干是最适用的。另外,水分在木材中的移动速度还因周围空气压力降低而加快。所以,采用真空烘干法可使木材快速达到较低终含水率。 
3.能源情况 
木材加工企业每年要产生大量的加工剩余物,这些加工剩余物常作为锅炉的燃料,生产廉价热能。在没有蒸汽锅炉或没有足够的余汽用于木材烘干的情况下,选择以木材加工剩余物为能源的热水或炉气间接加热木材烘干室最为合适。上述两种烘干方法,不但清除了工厂的废料垃圾,减少烘干设备投资,降低了能耗和烘干成本,而且做到了能源自给。在天然气资源和水电资源丰富的地区,可选择以天然气为能源的直燃式烘干法,烘干针叶树木材;或选用除湿烘干法,烘干阔叶树木材。 
然而,究竟选用哪一种能源,还因根据使用地的具体情况确定。常有这样的情况:从理论上讲,使用某种能源是可行的,但是实际上却存在许多具体问题,因此只能使用另一种能源。例如,设在城区的木材加工企业因为禁止向大气中排放污染物。所以只能使用电源,这就决定了该厂只能采用特种烘干方法。值得一提的是,在目前提倡节约能源并鼓励开发新能源的时代,研究将地热和太阳能应用于木材烘干具有积极的意义。 
4.木材烘干设备可靠性 
烘干设备越复杂,技术也越复杂,越容易发生故障。设备的可靠性主要取决于生产厂家的技术、设备配置及售后的技术服务情况,首要关注的是设备的性能和质量问题。 
一般来讲,烘干室内的循环风机材料应为铝合金压铸的,其叶片为对称扭曲机翼型,以保证高强度、耐腐蚀和高效率。匹配的直连电机应为H级绝缘的耐高温防潮电机。循环风机应保证流过材堆的气流速度为1.5~2.0m/s。气流速度太低,影响木材烘干的均匀性及烘干速度;气流速度太高,则不必要地加大了电力消耗和烘干成本。 
烘干室内的加热器一般应采用钢铝复合翅片管,散热面积一般应达到2~5m2/m3被干木料。需要注意的是,烘干栎木等树种时,木材会释放出腐蚀性很大的酸性物质,所以,尤其要注意加强烘干设备的保养。无论采用哪一种烘干设备,其使用寿命都与保养水平有关。 
烘干设备的装载量也是一个不容忽视的问题。烘干室内的净空尺寸应保证规定的实积容量。装进烘干室的木材体积与烘干室容积之比称为装载系数或装室系数。它取决于材堆的堆积系数。材堆堆积系数是木材的实积材积与材堆的层积容积之比。 
为了同一规范,室内木材体积应以按标准木料计的实材积(m3)作为主参数。根据中华人民共和国国家标准《锯材烘干设备性能检测方法》(GB/T17661-1999)的定义,标准木料是指厚度为40mm、宽度为150mm、长度大于1m、按二级烘干质量从最初含水率60%烘干到最终含水率12%的松木整边板材。 

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