第2章 木材干燥窑

第二章木材干燥窑本章重点：•1.木材干燥窑的分类•2.顶风机型干燥窑、端风机型干燥窑、侧风机型干燥窑的结构特征、气流循环特点及优缺点。•3.木材干燥方法的选用本章要回答的问题•什么是木材干燥窑？•木材干燥的类型及各自的特点是什么？•怎么选择正确的木材干燥方法？第一节木材干燥窑的分类木材干燥窑是指装配有加热设备、调湿设备和通风设备，并能控制干燥介质温、湿度和气流循环方向及速度的密闭建筑物或金属容器。木材干燥窑应满足的技术要求有：•(1)气流循环效果好，一般气流循环速度为1~3m/s,且分布均匀；•(2)有足够的加热能力和调湿能力，以满足工艺要求；•(3)温、湿度检测安全、可靠；•(4)设备耐腐、保温。一、根据干燥作业方式进行分类1、周期式干燥窑周期式干燥窑是同时装满木料，干燥好后干燥过程停止，同时卸出木料，再装入一批新木料，此干燥作业是周期性的。（材堆一次性装窑，干燥结束后一次性出窑）2、连续式干燥窑连续式干燥窑为隧道状，部分干燥好的木料由窑的一端（干端）卸出，同时由窑的另一端（湿端）装入部分湿木料，装卸料时干燥过程不停止，此干燥作业是连续的。微波连续式干燥窑周期式干燥窑二、根据干燥温度进行分类1、低温干燥窑温度操作范围为21~48℃，一般不超过43℃。2、常规干燥窑温度操作范围为43~82℃，大多数阔叶材和针叶材都采用常规干燥。3、加速干燥窑温度操作范围43~99℃，最后阶段的干燥温度通常为87~93℃。4、高温干燥窑干燥温度超100℃，温度操作范围通常为110~140℃，最高温度可达170~180℃。常压过热蒸汽干燥也属于高温干燥。三、根据热源种类进行分类1、蒸汽加热干燥窑2、炉气加热干燥窑（1）炉气直接加热干燥窑（2）炉气间接加热干燥窑3、热水加热干燥窑4、导热油加热干燥窑5、以电作为热源的干燥窑包括除湿干燥、真空干燥、高频干燥、微波干燥等6、太阳能干燥窑（1）温室型太阳能干燥窑（2）带辅助热源的太阳能干燥窑蒸汽锅炉蒸汽锅炉热水锅炉导热油锅炉（有机热载体炉）四、根据干燥介质循环特性进行分类1、自然循环干燥窑自然循环是因冷热气体密度上的差异引起的，热气体轻而上升，冷气体重而下降，所以在干燥窑内，干燥介质能形成垂直的气流流动方向，循环速度低。2、强制循环干燥窑强制循环是用通风机机械鼓动干燥介质造成的，流过材堆的理论循环速度为1m/s以上。为了干燥均匀，强制循环一般是可逆的，也就是定期改变干燥介质流过材堆的方向。三、根据风机的布置方式进行分类1、顶风机型干燥窑2、侧风机型干燥窑3、端风机型干燥窑六、根据木料装窑方式进行分类1、轨道小车装窑木材干燥窑2、叉车装窑木材干燥窑干燥窑的叫法干燥窑的叫法，是把它的主要特征组合起来称谓，比如：周期式强制循环蒸汽加热干燥窑，周期式自然循环炉气加热干燥窑。轨道小车装窑炉气加热端风机型木材干燥窑轨道小车装窑蒸汽加热顶风机型木材干燥窑以木废料为燃料的热水加热叉车装窑顶风机型木材干燥窑系统示意图叉车装窑热水加热顶风机型木材干燥窑第二节周期式强制循环干燥窑蒸汽加热木材干燥窑炉气加热木材干燥窑高温木材干燥窑顶风机型端风机型侧风机型风机与电机直连型短轴型长轴型炉气间接加热木材干燥窑炉气直接加热木材干燥窑一、蒸汽加热木材干燥窑1、顶风机型木材干燥窑结构特征：窑内由假天棚分成上部风机间和下部干燥间。风机、加热器、喷蒸管、进排气道都布置在上部风机间。下部干燥间主要放材堆、温度计、湿度计、含水率检测装置。气流循环规律：气流垂直－横向循环顶风机型干燥窑根据风机的传动方式分为：（1）风机直连型顶风机干燥窑；（2）短轴型顶风机干燥窑；（3）长轴型顶风机干燥窑；（1）风机直连型顶部风机干燥窑轴流风机与耐高温防潮电机直连安装在风机圈支架上图8－1风机直连型顶风机干燥窑风机间距一般2m，风机为金属模压铸铝风机，风机直径一般为0.8~0.9m，以0.8m常用，对应8号风机，风机叶片为机翼型扭曲对称叶片。在干燥窑顶部风机前后设有进、排气窗，进、排气窗的大小和数量视干燥窑容积大小而定，进、排气窗的开启与关闭由进、排气窗伺服电机驱动实现。在风机间的风机前后，安装有散热器，散热器的散热面积与干燥窑容量成正比，一般来说，常规蒸汽加热干燥窑的散热面积的配置为1：3，即1m3木材配置3m2散热面积。在风机间还设有喷蒸管，当窑内湿度低于设定值时，可以由喷蒸管向窑内喷蒸汽，以增加介质相对湿度。按木料的装窑方式可分为：•叉车装窑（如图8－1,8－2）被干木料事先码堆成一定规格的小单元，由叉车将小单元按要求码放在窑内，干燥结束后，再由叉车将干燥好的小单元材堆叉出窑外。叉车装窑容积大，适合于干燥长度规格较单一的木料。•轨道小车装窑（如图8－3所示）被干木料在窑外按一定的要求码放在小车上，码放好的木料和小车一起被送入干燥窑内进行干燥，干燥结束后再将干燥好的木料和小车一起拉出窑外，如图8－3所示。图8－3（a）为双轨道小车装窑风机直连型顶风机干燥窑。图8－3（b）为单轨道小车装窑风机直连顶风机型干燥窑。双轨单轨•风机直连型顶风机干燥窑优点：窑内空气循环比较均匀，干燥质量较高，能够满足高质量的干燥要求；安装和维修方便；干燥窑的容量较大，能适合较大规模干燥作业的要求；动力消耗较小。•风机直连型顶风机干燥窑缺点：建窑投资相对较高(2)短轴型顶风机干燥窑结构特点：轴流风机横向地（与窑长方向垂直）分别安装在每根短轴上，通过皮带轮各用一台电动机传动。这类干燥窑主要作为高温干燥窑使用，窑内温度可达到160~180℃。图8－4为具有代表性的一种短轴型顶风机干燥窑。•短轴型顶风机干燥窑的优点：窑内空气和循环比较均匀；干燥质量较高，能满足高质量的干燥要求；较长轴型，安装和维修方便；干燥窑的容量较大，能适合较大规模干燥作业的要求；可适用于高温干燥。•短轴型顶风机干燥窑的缺点：需要配置电机夹间，生产面积利用不经济；热量损失较大；动力消耗较高；投资较高。(3)长轴型顶风机干燥窑的结构特征：数台轴流通风机沿轴的长度方向串联安装在一根长轴上，轴的一端伸至管理间，用一台电动机通过皮带传动。图8－6所示为进、排气道互相连通的长轴型顶风机干燥窑。用假天棚将干燥窑分为上下两部分，上部分为风机间，下部为干燥间，在风机间安装6台轴流能风机，风机间距一般为2m左右，风机的机号一般为8＃~12#，而以12＃的比较普遍。在干燥间放置材堆，材堆两侧靠近侧墙旁边，安装有铸铁圆翼管加热器。1-通风机，2－进气道，3－进气阀，4－进气门，5－蒸汽管道，6－润滑装置，7－取样口，8－湿度计窗，9－加热器，10－排气道，11－调速电动机•长轴型顶风机干燥窑的优点：技术性能比较稳定，窑内空气循环比较均匀；干燥质量较高，能满足高质量的干燥要求；干燥窑容量大；动力消耗较少，每窑只用一台电动机。•长轴型顶风机干燥窑的缺点：安装不易平衡，轴承易坏，常发生故障；安装困难，维修不便；投资高，钢耗大，腐蚀严重。2、端风机型木材干燥窑•结构特征：轴流风机安装在材堆的端部，干燥窑由位于后部的档板隔成前部干燥间和后部风机间，根据材堆高，横向安装一台或两台轴流风机在风机间，干燥间的两侧壁自后部或中部向前逐渐倾斜成斜壁窑，加热器可布置在风机间或布置在干燥间材堆两侧，一对进排气装置设在风机前后的窑顶上。如图8－7所示。•气流循环特点：水平－横向循环•端风机型干燥窑的优点：在材堆高度上气流循环比较均匀；气流循环为“水平－横向”的可逆循环，特别适合于毛边板的干燥；安装、维修方便。•端风机型干燥窑的缺点：干燥窑长度不宜过长，一般不超过6m，故干燥窑的容量不大，一般适合于中、小型企业的干燥；斜壁角度、气道宽度不当或气道内的档风板设置不妥，将影响沿木材长度方向气流循环的均匀性。为扩大干燥窑的容量，端风机型干燥窑可建为双轨道，但材堆的宽度尺寸一般不超过4m。图8－8为双轨道端风机干燥窑。端风机型干燥窑所用轴流风机与耐温防潮电机直连，安装于风机间，直连型风机的机号一般较小，为8＃或10＃。端风机也可采用叉车装窑，采用叉车装窑时，窑门较宽，且窑门安装在干燥窑的侧面，如图8－9。3、侧风机型干燥窑•结构特征：风机、加热器、喷蒸管、进排气道都装在窑内侧边，采用吸风式单向气流循环。•侧风机干燥窑的气流循环特点：根据风机位置高度又可分为风机位于材堆中部的侧风机干燥窑和风机位于材堆高下半部的侧下风机型干燥窑。（a）对于侧面中部风机气流为：水平－横向循环（一般采用大风机，在水平面内横向）（b）对于侧下风机为：垂直－横向循环风机直径接近材堆高，一般采用14＃或16＃风机，一个长6m的材堆一般配2台风机。每台风机配备一台电动机。在风机与风机之间及风机对面的侧墙与材堆之间设有加热器，排气窗位于风机一侧与侧墙间的窑顶，进气窗位于风机对侧材堆与侧墙间的窑顶。此类型的干燥窑，材堆高不宜太大，一般不超过2m，故干燥窑的容量较小（10m3）为了增加侧风机型干燥窑的干燥容量，其风机可布置在材堆高度的下部。图8－11为轴流风机位于堆高下半部的侧下风机型干燥窑。风机直径接近材堆高的一半，一般采用12＃风机。窑内干燥介质的循环是：“垂直－横向”的，即干燥介质在材堆外面的流动是垂直的，通过材堆是横向的。侧风机型干燥窑，风机不论位于材堆高度的中部或下半部，气流通过风机一次，都可以流过材堆两次，与其他窑型相比，在材堆尺寸相同，循环风量相同的条件下，材堆高上的通风断面（风机位于堆高下半部）或材堆长度上的通风断面（风机位于堆高中部），等于减少一半，干燥介质的循环速度提高近一倍。•侧风机型干燥窑的优点：结构比较简单，干燥窑的容积利用系数较高，投资相对较少，安装维修较为方便，容易得到较大的气流循环速度。•侧风机型干燥窑的缺点：含水率的均匀性差，干燥容量小。为使侧风机型干燥窑实现可逆循环，提高被干燥木料的干燥均匀性，侧风机型干燥窑可改进为图8－13的形式。二、炉气加热木材干燥窑间接加热直接加热侧风机型炉气间接加热干燥窑端风机型炉气间接加热干燥窑燃烧炉内置端风机型间接加热干燥窑（1）侧风机型炉间接加热木材干燥窑图8－14为侧风机型炉气间接加热木材干燥窑示意图。图8－15为供热系统图。整个系统由燃烧系统和干燥窑两部分组成。燃烧系统又由料斗、螺旋进料机，送风机、燃烧炉、除尘器及引风机组成。由燃烧炉顶部排出的炉气体，被吸入除尘器，经除尘后的炉气体，送入干燥窑内的炉气加热管，然后吸入引风机，从烟囱排出废气。（2）端风机型炉气间接加热干燥窑整个系统由燃烧系统和干燥窑两部分组成。燃烧炉的上部为蒸发器，产生的蒸汽分两路，一路通过喷蒸管直接喷入干燥窑内，以提高空气湿度，另一路流入窑内的蒸汽散热器，以提高空气的温度(辅助加热器)。炉内产生的烟气被引入炉气调制室，先沉降除尘，再与空气混合调制到约350℃，再引入窑内的炉气加热管（主加热器）。(3)燃烧炉内置的端部风机型炉气间接加热木材干燥窑图8－17为燃烧炉内置的端部风机型炉气间接加热木材干燥窑。这种干燥窑在风机间上、下布置两台8＃风机与耐高温防潮电机直连，燃烧炉和散热器也都布置在风机间，燃烧炉由钢板卷焊而成，筒内不砌耐火砖，筒外也不设保温材料，它既是燃烧炉又是加热器，因此，窑内排管结构的散热器面积与常规干燥窑相比数量少。•端风机型炉气间接加热木材干燥窑的优点：结构简单，投资费用较少，运转费用低；以木废料为能源，干燥成本低；升温速度快，调湿灵活，干燥质量较好。•端风机型炉气间接加热木材干燥窑的缺点：干燥窑的容量小，干燥量较小；手工操作，劳动强度大。(2)炉气直接加热木材干燥窑炉气直接加热是指木废料燃烧后产生的炉气经除尘、调湿后直接进入干燥窑加热和干燥木材。窑内一端（在风机前台）有一个沉降坑，用一根自来水管向坑内加水，炉气体由端墙上的管道送入窑内，通过向下的弯管流入沉降坑，以进一步除尘和增湿。•炉气直接加热干燥窑优点：投资少，干燥成本低，热效率高。•炉气直接加热干燥窑缺点：若炉气除尘不彻底，被干木料表面有轻微的烟气污染，调湿处理不够灵活。三、高温干燥窑木材的高温干燥窑系指干燥介质温度超过100℃的干燥方法。1、常压过热蒸汽为介质的高温干燥以常压过热蒸汽为介质