木材干燥学-第五章-木材干燥室及其主要设备.

第五章木材干燥室及其主要设备本章主要内容5.1木材干燥室的分类5.2典型常规干燥室的结构5.3干燥室设备5.4干燥室设备的维护与保养5.5炉气间接加热常规干燥室设备5.1常规木材干燥室的分类常规干燥指以常压湿空气作干燥介质，以蒸汽、热水、炉气或热油作载热体（热媒），干燥介质温度在100℃以下的一种室干方法。室干是指在特制的容器或建筑物内，人为控制干燥介质温度、湿度及气流速度、方向等，利用气体介质对流换热对木材进行干燥加工处理，或采用非对流加热等特种干燥方法对木材进行干燥处理的生产活动。干燥室（机、窑）是指具有加热、通风、密闭、保温、防腐蚀等性能，在可控制干燥介质条件下干燥木材的建筑物或容器。木材干燥室的分类根据干燥作业方式、载热体种类及干燥介质循环特性等特征，木材干燥室可分为许多不同的类型。（1）干燥作业方式分周期式干燥室和连续式干燥室。周期式干燥室是同时装满木料，干好后干燥过程停止，同时卸出木料，再装入一批新木料，此干燥作业是周期性的。连续式干燥室做成隧道状，部分干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。（2）干燥介质（湿）空气，过热蒸汽，炉气。（3）干燥介质循环特性分为自然循环干燥室和强制循环干燥室。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。在自然循环干燥室内，干燥介质的流动方向大体是垂直的，循环速度很低。强制循环是用通风机械强制干燥介质流动，干燥介质流过材堆的理论循环速度为1m/s以上。为干燥均匀起见，强制循环最好是可逆，定期改变干燥介质流过材堆的方向。干燥室的类型，是把它的主要特征组合起来称谓的，如周期式强制循环蒸汽干燥室，周期式自然循环炉气干燥室。目前，生产中使用的干燥室基本上均为周期式干燥室。根据风机在干燥室内的位置和干燥介质循环特性，周期式强制循环干燥室又可分为顶部风机干燥室、端部风机干燥室和侧面风机干燥室。（4）换热方式空气对流换热，非对流加热（电介质加热，辐射加热，热板接触式加热）。（5）按热源（载热体）蒸汽供热，热水供热，导热油供热，电加热，炉气直接加热，炉气间接加热，太阳能供热等。蒸汽是一种传统的热源，由蒸汽锅炉提供。木材干燥用的炉气热源，是燃烧煤、油、天然气和木质燃料产生的。（6）通风机安装位置长轴型（顶风机），短轴型（顶风机），端风机型，侧风机型，喷气型。（7）干燥温度①低温干燥室干燥介质温度范围为21~48℃，一般不超过43℃。②常温干燥室干燥介质温度范围为43~82℃。大多数阔叶材和针叶材都采用。③加速干燥室干燥介质温度范围为43~99℃。最后阶段的干燥温度通常为87~93℃。④高温干燥室干燥介质干燥温度超过100℃，温度范围通常为110~140℃。这类干燥室主要干燥结构材。干燥室的类型，是把它的主要特征组合起来称谓的，如周期式强制循环蒸汽干燥室，周期式自然循环炉气干燥室。目前，生产中使用的干燥室基本上均为周期式干燥室。根据风机在干燥室内的位置和干燥介质循环特性，周期式强制循环干燥室又可分为顶部风机干燥室、端部风机干燥室和侧面风机干燥室。5.2典型常规干燥室的结构5.2.1顶风机型干燥室＊长轴型强制循环空气干燥室（已不使用）短轴型强制循环空气干燥室①风机直连型顶部风机干燥室②短轴型顶部风机干燥室5.2.2侧风机型干燥室5.2.3端风机型干燥室5.2.1顶部风机型干燥室是将轴流通风机横向的安装在材堆的上部，现在一般都用室内耐高温防腐蚀电机。干燥室容量从20～400立方米。类型特征是循环风机安装在干燥室的顶部风机间。根据风机的传动方式又分为风机直连型顶部风机干燥室、短轴型顶部风机干燥室及长轴型顶部风机干燥室（已不使用）。5.2.1.1风机直连型顶风机干燥室图8-1为目前我国使用最为普遍的风机直连型顶风机干燥室。整个干燥室由风机间隔板分成上下两个部分，上部为风机间，下部为干燥间。在风机间，轴流风机与耐高温、防潮电机直连，安装在风机导流圈上。风机间距一般为2m左右，风机为金属模压铸铝质风机，风机的直径一般为800~900mm，以800mm较常用。风机叶片为机翼型扭曲对称叶片，一般为6~8片。风机两侧设有挡风板。在干燥室顶部风机前后设有进、排气道，进、排气道的大小和数量视干燥室容积大小而定。进、排气窗的开启与关闭一般由进、排气用伺服电机驱动实现。在风机间的风机前后，安装有整体轧制式钢铝或铜铝复合翅片管加散热器，散热器的散热面积与干燥室的容量成正比，一般来说，常规蒸汽加热木材干燥室的散热面积的配置为1:3，即1m3木材配置3m2散热面积的散热器，一般在40~500m2不等。在风机间还设有喷蒸管，必要时，由喷蒸管向干燥室内喷射蒸汽，以增加干燥室内干燥介质的湿度。在干燥间放置木堆。当干燥室内轴流风机开动时，空气(干燥介质)被吹向风机的一边，在挡风板的导流下，经散热器加热，向下流到干燥间，横向流过材堆，加热、干燥木材。流出材堆的湿、冷空气，在风机的吸引下，向上流到风机间，同时经散热器加热，再被风机所吸取，如此形成“垂直一横向”的往复循环。必要时在风机产生正压的一侧，打开排气窗，使干燥室部分潮湿空气通过排气窗排出室外。当干燥室内湿度太大，仅打开排气窗还不足以排除室内的湿空气时，可在室内轴流风机产生负压的另一侧，打开进气窗，使窑外的干、冷新鲜空气经进气窗进入窑内，与往复循环的室内热湿空气混合。当风机反转时，进、排气窗随之互换功能，即原先排气的一侧改为进气，而原先进气的一侧改为排气，如此进行换气。室内干燥介质流过材堆的循环速度，约为1.5m/s左右，进口风速一般1.5~3m/s，出口风速0.8~1m/s。干燥室内的散热器除按图所示的垂直安装外，也可水平安装(图8-2)。散热器水平安装时，须安装在风机间隔板与干燥室前后端墙或侧墙间的风道处。木料装卸方式可分为叉车和轨道车装卸两种形式。采用叉车装卸时，被干木料事先堆成一定规格的小单元，由叉车将小单元按要求堆放在干燥室内，干燥结束后，再由叉车将干燥好了的小单元材堆运出室外。采用轨道小车装室时,被干木料在室按一定的要求堆放在装料小车上，堆放好的木料连同小车一起被送人干燥室内进行干燥处理，干燥结束后，将干燥好的木料和轨道小车一起拉出室外。一般地说，叉车装卸的干燥室容积较大，适合干燥长度规格较为单一的木料。图8-2为叉车装载式风机直连型顶部风机干燥室，图8-3为轨道小车装载式风机直连型顶部风机干燥室。风机直连型顶风机干燥室的优点室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室的缺点设备(设施)建造投资相对较高。5.2.1.2短轴型顶风机干燥室结构特点是轴流通风机横向地(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机传动。图8-4为具有代表性的一种短轴型顶部风机干燥室。这类干燥窑主要作为高温干燥室使用，室内干燥温度可达160~180℃。短轴型顶部风机干燥室除了图8-4所示的形式外，还有一些变异的形式，如图8-5。图8-5所用风机为高效离心风机叶轮，干燥室内的干燥介质首先被叶轮沿轴向吸入，随后沿径向吹出，流经散热器而被加热，再水平横向地流过材堆，实现对木材的加热干燥。由于离心风机的叶轮只能使干燥介质实现单向不可逆循环，因此，图8-5所示的干燥室沿气流循环方向的材堆宽度尺寸不宜太大，否则影响木树干燥的均匀性。5.2.2侧风机型强制循环空气干燥室结构特征是将轴流风机安装在材堆的侧边，每台风机配用一台电动机。根据风机位置高度可分为风机位于堆高中部的侧风机型干燥室和风机位于堆高下半部的侧下风机型干燥室。图为轴流风机位于堆高中部的侧风机型干燥室。风机直径接近堆高，一般采用14-16#风机，一个6m长的材堆一般配置2台，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散热器。排气窗位于风机一侧材堆与侧墙间的窑顶，进气窗位于风机对侧材堆与侧墙间的窑顶。为了尽量使气流循环均匀，此类型干燥室风机均为吸风式的。当风机开动时，干燥介质被风机吸入，水平流经散热器加热后，横向经过材堆，以加热、干燥木材，流出材堆的湿空气再经散热器加热后在风机的吸引下，再流经材堆而被风机吸人，形成如此的“水平一横向”气流循环。当室内介质湿度太高时，可打开排气窗排除部分湿空气，必要时可打开进气窗，引入部分新鲜空气。此类型的干燥室，材堆高度不宜太大，一般不超过2m，故干燥室的容量较小(≤10m3)。为了增加侧风机型干燥室的干燥容量，其风机可布置在材堆高度的下部。图为轴流风机位于堆高下半部的侧下风机型干燥室。风机直径接近堆高的一半，一般采用12#风机。室内干燥介质的循环是“垂直一横向”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。侧风机型干燥室，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、循环风量相同的情况下，材堆高度上的通风断面(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。为了提高生产面积的利用率，可将耐高温、防潮电机与轴流风机直连置于窑内，如图进气窗及排气窗设在侧壁上。进气窗位于风机下部，开口在风机前边负压区，排气窗位于风机侧上部，开口在风机后正压区。加热器在侧气道内大约材堆高度的中部，呈水平放置。为了使侧风机型干燥室实现可逆循环，提高被干燥木料的干燥均匀性，侧风机型干燥室可改进为图8-13的形式。图为双轨道干燥室，风机位于两列材堆之间，约堆高中部，呈水平布置，风机与电机直连，气流循环为“垂直一横向’，排气窗位于靠侧墙的窑顶上，进气窗位于风机下部的端墙上。此改进型的侧风机型干燥室，循环速度分布较为均匀，干燥质量较高，每单位材积的装机功率较小，经济性较好。侧风机型干燥室的优点结构比较简单，干燥室的容积利用系数较高，投资相对较少；安装维修较为方便；容易获得较大的气流循环速度。侧风机型干燥室的缺点若采用室外型电机，每两间干燥室须配置一个管理间，生产面积利用不经济；气流速度分布不均，有气流v=0的区域即“死区”存在，干燥质量低于长轴型；气流一般为不可逆流动，不如可逆循环干燥效果好；材堆循环速度分布不均，被干木料的干燥均匀性较差。5.2.3端风机型强制循环空气干燥室端部风机型干燥室的后部由竖向挡板将干燥室分成风机间和干燥间两部分。在风机间，根据材堆的高度，可布置一台或两台轴流风机。干燥间的两侧壁自后部或中部向前逐渐倾斜，成为斜壁或折壁形。散热器一般布置在风机间轴流风机的前后，进、排气窗设在风机间轴流风机前后的室顶上。图8-7为单风机单轨端部风机型干燥室。散热器布置在风机一侧，轴流风机通过皮带轮由电机传动。轴流风机一般选用12#或14#，转速500~550r/min，风机叶轮外围设有风圈，进、排气道位于风机前后的窑顶。轴流风机可以正反方向旋转。当风机旋转时，驱动干燥介质，造成“水平一横向”的气流循环。当风机反转时，进、排气道功能互换。端部风机型干燥室的优点：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。其缺点：干燥室内材堆长度不宜过长，一般不超过6m，故干燥室的容量均不太大，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挡风板设置不妥，将会影响沿材堆长度方向气流循环的均匀性。为扩大干燥室的容量，端部风机型干燥室可建设为双轨道的。但材堆的总宽度尺寸一般不超过4m。图为双轨道端部风机型干燥室。端部风机型干燥室所用轴流风机也可与耐高温防潮电机直连，安装在风机间。直连型轴流风机的机号较小，一般为8#或10#。端部风机型干燥室除采用轨道小车进窑外，也可采用叉车进窑。采用叉车进窑时，窑门较宽，且安装在干燥室的侧面。图8-9为风机直连叉车进窑端部风机型干燥室。叉车进窑可减少干燥设备投资，还可减少干燥作业周转所占用场地。5.2.4干燥室空气流动循环的类型与分析木材干燥室类型结构，