第三章常规木材干燥室

第三章常规木材干燥室本章主要介绍常规木材干燥室的基本概念、工作原理、选用和组成。了解和掌握这些内容，对学习和熟练掌握木材常规干燥工艺有一定的作用，同时对搞好木材干燥生产的管理和应用也很有实际意义。第一节常规木材干燥室的基本概念常规木材干燥室是指采用常规干燥的方法干燥木材的干燥设施，一般简称为木材干燥室或干燥室，也可以叫做木材干燥窑或干燥窑。它是一个特制的建筑物或金属容器。根据木材在干燥时所需要的外部条件，它主要配有供热、通风和调湿等系统。因干燥室内通风系统的通风机安放位置的不同，干燥室的形式也不同。在木材干燥生产中目前使用比较多的有顶风机型干燥室、端风机型干燥室和侧风机型干燥室等三种。顶风机型干燥室是通风机位于干燥室的顶部或上部的风机间内，下部是放置被干燥木材的空间。室内通风机的数量可根据能容放木材材堆的长度来确定，一般是每2m左右材堆长配备一台通风机。比如干燥室内最大能摆放木材材堆长度为10m，则干燥室内应配备5台通风机。它的优点是：技术性能比较稳定，室内干燥介质循环比较均匀，气流可以形成可逆循环，干燥质量较高，能够满足高质量的干燥要求，设备容易安装和维修。缺点是：每台风机要配备一台电动机，功率消耗较大，干燥设备的一次性投资较大。端风机型干燥室是通风机位于干燥室长度方向一端的通风机间内，通风机沿干燥室的高度方向安放，数量按通风机叶轮直径不同，一般在1—3台不等。它的优点是：结构合理，在材堆高度上的气流速度比较均匀，可以形成可逆循环，设备安装维修方便，容积利用系数比较高，适合于常温和高温干燥，干燥周期相对较短，干燥质量较高，能够满足较高质量的干燥要求。缺点是：由于通风机在干燥室的端部，要保证干燥室内的气流速度沿材堆长度方向比较均匀，干燥室的长度受到限制，一般材堆实际长度不宜超过8m，最佳长度以6m为好；木材的装载量相对顶风机型干燥室要少，干燥室内沿长度方向的斜壁角度如选定不当或通风气道设置不好，会严重影响干燥室内材堆断面上的气流速度的均匀性。侧风机型干燥室是通风机位于干燥室内材堆的侧边，沿材堆长度方向均匀摆放。其通风机的数量基本同顶风机型，确定的方法相同。它的优点是：结构比较简单，干燥室的容积利用系数比较高，投资较少，设备安装维修方便。缺点是：材堆的气流循环速度分布不均匀，不能形成可逆循环，影响木材的干燥均匀性。除上述三种干燥室外，木材干燥生产中还有长轴型（纵轴型）干燥室、短轴型（横轴型）干燥室、喷气型干燥室等。这几种形式的干燥室，随着木材干燥技术的发展已不能满足木材干燥生产的要求和需要，或因采用新的技术而逐渐被淘汰。常规木材干燥室所使用的干燥介质有湿空气、过热蒸汽和炉气三种。采用湿空气作为干燥介质的占绝大多数。采用炉气作为干燥介质的干燥室目前逐步或已被炉气间接加热的形式所代替。这种加热方式是在干燥室内安装了金属铁管，炉气在铁管中流动使铁管被加热并向室内散发热量，将干燥室内空气的温度升高，以此达到干燥木材的目的。这种干燥方法所采用的干燥介质也属于湿空气，只是加热湿空气的热源与蒸汽加热的形式有所不同。采用过热蒸汽作为干燥介质的干燥室目前比较少，因为过热蒸汽的基本条件是干球湿度必须大于100℃，湿球温度必须等于100℃。在实际生产中，因干燥设备的原因，可以将湿球温度的条件放宽到95℃以上。采用过热蒸汽作为干燥介质，对于干燥比较薄且易于干燥的木材是很有效的，它时间短、速度快，能满足木材生产的基本要求。但对于干燥比较厚且难干燥的木材，目前在干燥工艺和干燥设备方面还有待于进一步研究。第二节常规木材干燥室的简单工作原理顶风机型干燥室、端风机型干燥室和侧风机型干燥室虽然因干燥室内通风机放置的位置不同而名称不同，但其工作原理是基本相同的。基本都是干燥室内的干燥介质先经过加热以后再通过材堆，使木材接受热量，得到干燥。当通风机启动后，造成干燥介质在干燥室内的强制循环，干燥室内的加热器一般都安装在通风机附近，通风机启动后，首先将干燥介质吹向加热器，使干燥介质的温度升高，然后再将经过加热的干燥介质吹向材堆，使木材的温度升高。干燥介质在通过材堆后，其温度降低了，而通风机又将它吹向加热器使它的温度升高，然后又吹向材堆，让木材具有一定的温度。这样周而复始的工作，使木材达到干燥的目的。顶风机型干燥室和侧风机型干燥室内材堆中的气流循环方式是基本相同的，干燥室内的气流循环方向是沿材堆的高度和横向运行，即垂直—横向运行。不同之处是，顶风机型干燥室的气流循环是可逆的；侧风机型干燥室的气流是不可逆的。端风机型干燥室内的气流循环方向是沿材堆长度和横向运行的，即水平—横向运行，气流循环是可逆的。第三节常规木材干燥室的组成及各部分的作用常规木材干燥室必须要满足木材干燥生产的工艺要求，主要是要满足木材干燥过程中所需要的木材干燥外部条件，即木材干燥所需要的合理的温度、湿度和气流速度的条件，所以组成常规木材干燥室的部分都是围绕这三个基本条件进行配备的。一个完整合理的常规木材干燥室必须具有供热系统（合理的温度条件）、调湿系统（合理的湿度条件）和通风机系统（合理的气流循环速度条件）以及为其配套的其他系统，如检测系统、控制系统和操作管理间等。一、干燥室壳体、大门和运载装置1、干燥室的壳体常规木材干燥室的壳体目前有全金属壳体、全砖砌体两种。全金属壳体的干燥室，其全部壳体都是由金属材料制造的。壳体的内层是用平滑光洁的铝板胶拼接或焊接的，中间镶有支撑内外铝板的金属骨架，并填有具有保温性能的岩棉板或其它保温材料，外层是用压有棱形的铝板拼接而成，整体效果美观整洁。全金属壳体的内部材料之所以采用金属铝板，主要是因为铝具有耐弱酸的能力。木材在干燥过程中会释放一些有机挥发物质，这些物质中弱酸的数量较多，易腐蚀干燥室的壳体。采用金属铝板可以避免干燥室的壳体受到腐蚀，延长干燥室的使用寿命，保证木材干燥生产的正常进行。干燥室的外部壳体，目前有采用压型金属铝板的，也有采用多彩色压型金属板的，这要根据企业生产环境的要求而定。全砖砌体的干燥室，其壳体是由砖和混凝土垒制而成的墙体，墙体的厚度和地基根据所在地区的常年温、湿度环境及地层情况而定。内墙壁用防酸水泥抹平，墙体中有钢筋材料支撑。墙中间的夹层填有保温材料，可以是珍珠岩或岩棉等。外墙面壳根据需要，有的露明砖，有的用水泥抹平并涂刷涂料。全砖砌体干燥室的投资金属壳体少，但墙体容易裂缝，造成干燥室的密封性差、干燥周期长，对干燥质量也有影响。2、干燥室的大门干燥室的大门有对开式、吊挂式和折叠式等种类。我国比较常见的对开式和吊挂式两种。对开式大门为两扇门，大门的内壁用金属铝板拼接或焊接，门的内侧边缘处镶有耐高温密封橡胶条，中间镶有金属支撑骨架。大门的外层有的采用金属铝板，有的采用钢板，有的采用其它金属拼接或焊接而成。大门具有压、锁紧装置，以利于大门的密封。吊挂式大门为一整扇的大门，由专用的启门器开启。大门内壁是由金属铝板拼接或焊接而成，边缘处用耐高温密封橡胶条镶嵌。中间有金属铝材料的骨架并镶填保温材料，如岩棉或岩棉板。大门的外壁用压有棱型的金属铝板拼接而成。大门的四边用型铝固定。这种大门的重量比较轻，操作方便，密封性好，不易损坏，耐腐蚀。大门是干燥室的一个主要部分，它关系到干燥室密封性的整体性能，所以要求干燥室的大门要开启方便，重量轻，密封性好，耐腐蚀。3、干燥室的运载装置有轨道式和叉车式两种。轨道式又分双轨道式和单轨道式。木材装载量比较大的一般都是双轨道式，装载量比小的采用单轨道式。在干燥室内的轨道上放有装载被干木材的材车，材车的长度与干燥室内部的长度基本相同。材车在轨道上能自如运行。材车的运行有的采用卷扬机带动，有的依靠人力推动或拉动，其中后者采用的比较多。采用叉车运载装置的干燥室，里边没有轨道。被干木材按叉车吨位的要求堆积好以后，有叉车装入干燥室内，并在干燥室内堆放成干燥工艺所要求的形状。叉车的运载吨位一般都在2t以上。二、供热系统及作用供热系统的作用是加热干燥室内的干燥介质，提高和保持干燥室内干燥介质的温度。它应能均匀放出足够热量，能灵活可靠地调节被传递的热量，即调节干燥室内干燥介质的温度，在高热、高湿的环境下具有很好的坚固性。供热系统是干燥室最重要的组成部分，它包括加热器和部分蒸汽管路。加热器的形式有螺旋绕片式、串片式和双金属翅片式三种。现在木材干燥设备采用较多的是螺旋绕片式和双金属翅片式加热器。这类加热器形体轻巧，安装方便，散热面积大，传热性能良好。加热器的数量根据干燥室装载量的大小确定，加热器的散热面积在40—500m2之间不等。蒸汽管路将加热器连接起来构成干燥室的供热系统。加热器的规格可参考有关制造生产厂家的产品介绍。三、调湿系统及作用调湿系统的作用是提高和保持干燥室内干燥介质的相对湿度，或降低和保持干燥室内干燥介质的相对湿度。它应能足够补充干燥室内干燥介质所需要的水蒸汽（湿气），或能灵活调整和排除干燥室内干燥介质中多余的水蒸汽（湿气）。调湿系统是干燥室重要的组成部分之一，它包括进排气道、喷蒸管和部分蒸汽管路。进排气道位于干燥室内的天棚上，以通风机为中心轴，分布在通风机的前后或附近。对于顶风机型干燥室和端风机型干燥室，因为通风机可以正反方向旋转，干燥室内的气流循环方向是可逆的，进排气道的工作方式就具有互换性。当通风机旋转时，它的正压区是向干燥室外排气，它的负压区是从外边向干燥室内吸进新鲜空气，以此来调整干燥室内干燥介质的相对湿度。通风机旋转方向改变，它的正负压区也随之改变，原来的排气道变成进气道，进气道变成了排气道。对于侧风机型干燥室，因为通风机是单方向旋转的，干燥室内的气流循环方向不具有可逆性，所以进排气是各自独立的。进排气道的形状有圆柱形和矩形两种，气道上配有可开关的碟阀，并依靠碟阀开关量的大小来调整干燥室内干燥介质的相对湿度。对进排气道的要求是，配置合理，开关灵活，密封性好，具有一定的耐腐蚀性。喷蒸管位于干燥室内通风机附近，喷蒸管一般采用直径为20—25mm的钢管，它的一端是封闭的，另一端与蒸汽管路连接。管壁上有直径3~4mm的小圆孔，孔的间距为200~300mm。管内的蒸汽从这些孔中喷射到干燥室内，以提高干燥室内的相对湿度。进排气道和喷蒸管都属于干燥室的调湿系统，但它们在木材干燥过程中绝对不能同时使用。木材在干燥过程中分热湿处理阶段和纯干燥阶段，在这两个阶段中，调整干燥室内干燥介质的相对湿度所采用的调湿设备是不一样的，根据木材干燥状态的不同，只能采用一种，而不能同时使用，即当木材需要热湿处理时，就要先关闭进排气道，然后再打开喷蒸管向干燥室内喷射蒸汽，提高干燥介质的相对湿度，以达到对木材进行热湿处理的目的；当木材处于纯干燥阶段时，喷蒸管一定要关闭，干燥室内的相对湿度完全依靠进排气道调整，相对湿度低时，将进排气道开小一些甚至完全关闭。也就是说，木材处于热湿处理时，使用喷蒸管作为调湿设备；木材处于纯干燥状态时，使用进排气道作为调湿设备。这一点应特别注意。四、通风机系统及作用在干燥室中，采用通风机系统促使气流围绕被干木材作强制定向循环，使干燥介质与加热器之间及干燥介质与被干木材之间进行合理的热交换，使被干木材表面的水分能在比较适宜的气流速度下较均匀地蒸发，以保证木材干燥的均匀性和干燥周期。在现代常规木材干燥室中，通风机系统主要由两大部分组成，即交流电动机和通风机。交流电动机采用直接在干燥室内安装，它能耐高温、防潮和防腐蚀，一般在干燥室内温度达110℃时可连续运转。电动机的功率有1.5KW、2.2KW、3.0KW等几种。通风机是轴流式的，风机的叶片有6片、8片两种，叶片一般采用对称形的较多，叶片安装角度一般为200—250。在木材干燥设备的使用和生产中，通风机的大小一般是根据通风机叶轮的直径来确定的，以直径是1m的通风机叶轮为界，直径大于1m的叫做十几号（No）风机，直径小于1m的叫做几号（No）风机.例如，风机叶轮直径是0.8m，就叫做8号(No8)风机，风机叶轮直径是1m，就叫做10号(No)风机。常规木材干燥室中常用的风机直径一般在0.6m、0.8m、1.0m，即6号、8号、10号(No6、No8、No10)等几种风机号。根据风机大小