热风炉干燥机在中密度纤维板生产中的应用与研究

    在中密度纤维板生产过程中，纤维干燥是一个相当重要的环节。纤维干燥质量的好坏将直接影响

    中密度纤维板的质量。它不但要求在一定时间内将纤维含水率干燥到8%-12%，而且还要求在这段时间内纤维上附着的脉醛胶不被固化。另外，干燥机的热能消耗占整条生产线的1/2还要多，节能是降低产品成本至关重要的环节。因此，在中密度纤维板生产线设计过程中，干燥机的形式选择和设计尤为重要.本文将在干燥机设计、结构与节能方面进行探讨。

    1干燥机的工作原理

    在中密度纤维板生产工艺过程中，木片在蒸汽压力中由纤维分离机磨碎夺为细长的纤维。磨碎的纤维在热磨机内蒸汽的压力作用下，通过喷料阀与胶和石蜡混合，被送到干燥管道中。在管道中再与热空气混合进行热交换，并通过一定的风压、风速传送到旋风分离器.在旋风分离器中纤维被分离出并落到下料旋阀，再到防火皮带运输机，终获得干纤维。

    干燥用的热空气是由空气加热器获得并被干燥风机吹入干燥管道的。干燥气流和水分在旋风分离器顶部排出，干燥原理见图1。

   

    2干燥参数的确定

    2.1干燥管道长度(L)的确定

    在干燥纤维的过程中，干燥参数的确定非常重要。因为纤维具有比表面积大、易快速蒸发干燥、密度小等特点，而且易燃、易爆.同时，还要求在干燥过程中不致使表面附着的胶固化。所以，既要将纤维干燥，而干燥的时间又不能太长.根据脉醛胶的特性实验，得出有效干燥时间一般在3 -4s之间。

    由于开始进人干燥机的纤维含水率在50%-60%左右，易附着到干燥管上，所以对干燥热风的风速也有一定的要求，其可根据物料特性、悬浮速度、密度等参数来确定一般是按重纤维所需的低速度计算，因为规格不同的纤维在气流中停留的时间各有差异.轻纤维比重纤维可较快地通过干燥管道，当然重纤维也需要较长一些时间干燥。所以气流速度多取26m/s左右.因干燥管道长度L=T*V，式中T为干燥时间，V为气流速度，故一般取L =100m左右。

    2.2干燥风量(Q)的确定

    要确定干燥风机的风量，首先要确定干燥管道的管径(D)，而干燥管径的确定由绝干纤维的量来确定，绝干纤维量的确定又由中密度板的产量来确定。因为上述内容大多已超出我们所讨论的内容，所以我们仅从介绍干燥管道开始。干燥管道(D)的确定原则首先是要保证热风与纤维充分混合，其次要方便人工进去清理。因为一旦有误操作或长时间工作后，沉淀管壁的纤维容易碳化着火，必须进行人工清理一般15000m3/a的中密度纤维板生产线的干燥管道直径D取800mm左右;30000m3/a的中密度纤维板生产线取l000mm左右；而50000m3/a生产线取1200mm左右；100000m3/a生产线的干燥管道取1700mm左右。

    所以，风机风量Q =3600*10-4*π/4·D2·V(m3/h)

    风机风压一般根据管道长度、管道弯头数，输送高度、管道的摩擦系数等来计算出其压力损失后确定。

    2.3干燥机进出口温度的确定

    由于干燥后的纤维与水分分离后，水变成蒸汽状态从旋风分离器顶部排出，其出口温度(T2)必须保证在蒸汽排出之前不再二次冷凝.所以，一般为60-70℃之间。

    干燥机的进口温度则根据被汽化的水分量来确定。又因为进人干燥机的纤维含水率在50%-60%之间，干燥后的纤维含水率在8%-12%之间，所以汽化的水分量一般为热磨绝干纤维的1.1倍左右。因进人干燥机的纤维温度已在160-170℃之间，所以干燥纤维所需的热量(Q)为:

    Q=1.1k·t

    式中:k—汽化热，539kca1/kg；

    t—绝干纤维质量。

    故干燥机进口温度(T1)为:

    T1=Q/P·C·Ql+TZ

    式中:Q1--干燥所需风量;

    C--空气比热，0.24;

    Q--干燥热量;

    T2--出口温度;

    P--空气密度，1.4kg/m3

    3热风干燥机结构及其特点

    3.1热风炉干燥机的特点

    中密度板生产用的干燥机根据干燥管道的形式可分为垂直式干燥机和水平式干燥机。即在纤维开始进人干燥管道时的管道为垂直形式的为垂直式干燥机(见图1)；纤维初进人干燥管道时的管道为水平形式的为水平式干燥机.两者各有利弊，均有利用，在此不做讨论.以热风获得方式不同而区分的干燥机也分为两种：第一种为蒸汽式干燥机(如图1)，即冷风通过风机吹到散热片进行热交换后变为热风，再到干燥管道与湿纤维混合，其散热片形式见图2。

   

    散热片的散热量由通过内部的蒸汽或热油加热来获得，这种干燥机简单，运行也比较安全.目前，国内的中密度板生产厂家大多采用这种形式。但由于其热效率太低，每月将耗用大量的蒸汽，增加了生产成本。在当今竞争越来越激烈的人造板市场中，成本已成为生产厂商关心的问题。特别是冬季由于第一片散热片的温度与冷风温度相差大，再加上设备故障或生产管理不当等停机造成的忽冷忽热等原因，使散热片经常处于“急涨急缩”的状态，大大缩短了其寿命。所以，这种散热片一般在半年内就有漏汽现象发生，三年就必须全部更换，全部更换一次散热片大约需要25万元人民币左右。鉴于上述原因，我们提出了采用热风炉式干燥机。即通过“热风炉”炉胆的空气被加热后直接进人干燥机.这种干燥机效率高，寿命长，大大降低了生产成本。

    3.2热风炉干燥机的结构

    热风炉干燥机由热风炉、干燥管道、旋风分离器、火花探测与消防装置及电控系统组成，见图3.

    热风炉干燥机的干燥管道、旋风分离器、火花探测与消防装置同于蒸汽式干燥机，在此不再论述.本文重点讨论福阳人造板有限公司30000m3/a中密度纤维板生产线所用的GRL360型热风炉。该热风炉为链条机烧式，其由炉体、鼓风系统、引风系统、上煤装置、出渣装置、除尘器、烟囱等组成，见图4。

   

    这种热风炉所出热风为间接换热形式所取得，可使热风的物理性与环境空气相一致，采用的是正压运行手段，无烟气混人、闪点物混人的故障危险，完全能满足中密度板生产原料在气流干燥形式下的热源需要及安全要求.它的风温上限为250℃，并可通过调整相对恒定的燃烧状态达到相对稳定的热风输出。

    该炉的高温受热部分采用了特殊的25Gr20Ni精密铸造元件，炉胆则采用优质不锈钢制造，因而在无操作失误状态下可适应以年为计算单位长时间的连续工作。

    3.3 GRL360型热风炉技术参数

    输出总热量360万kcal;

    加热标准风量65000m3/h;

    高风温250℃;

    干燥风机型号9-26离心通风机，

    转速960r/min,

    全压6.3-6.9kPa,

    功率164KW

    风量52392-69856m3/h;

    鼓风机 型号4-72离心机，

    转速2900r/min,

    全压2.0-2.5kPa,

    风量5712-9194m3/h,

    功率7.5kW;

    引风机 型号Y5-17-6C锅炉引风机，

    转速2620r/min,

    全压3.0-3.8kPa,

    风量9110-15670m3/h,

    功率22kW

    4干燥机的技术保证措施

    4.1纤维含水率调节措施

    由于树种的变化，热磨机排出纤维的含水率也随之变化，所以干燥纤维的含水率也不稳定，使得产品的次品率增大，甚至无法生产。另外，尽管热磨机排出纤维量与干燥温度理论上有个对应值，但实际生产中很难做到准确对应。这样干燥完的纤维含水率不是偏高就是偏低，含水率偏高会影响生产产量，偏低则影响产品质量，这都是生产者所不希望的。在蒸汽式干燥机中是以一个旁通风道进人冷风进行调节的(见图1)，通过调节旁通风道上的风门大小，控制进人千燥管道的冷风量以调整干燥纤维的终含水率。但由于上述方式调节范围太小，很难控制，所以在热风炉式干燥机中采用了注水式调节方式，即在干燥机物料输人口处设置一个大量达2t/h的喷雾

    水管，以此增加或减少干燥的水分量，以达到终调节的目的。这种方式还有效地抵消了热风炉排风湿差110℃的缺陷。

    4.2细筛网屏蔽措施

    为防止大量可燃物随冷风进人热风炉加热区内造成闪点物的出现，在风机的冷风进口处加了细筛网屏蔽，并制造成可换方式，以便在筛网损坏或被灰尘、树叶等堵住时不停机处理。

    5热风式干燥机的使用和注意事项

    由于执风式干慢机在国内是首次应用于中密度板的纤维干燥，经验不足，所以必须严格要求，正确使用。否则，将影响热风炉的寿命和发生危险。其使用程序和注意事项有以下几点。

    ①在启动热风炉前，首先检查干燥机各部位是否正常，如检查门是否关闭，电机风机是否正常等。在确定全部正常后，方可点火生炉。在点火的同时启动干燥风机，启动干燥风机时，必须关闭其进风口，以免启动电流过大烧坏电器元件。在确定风机启动后，打开风机进风口，使其处在半开状态。同时关闭干燥管道闸阀，打开热风放散阀，让初始的热风排人大气。

    ②炉火点着后，开始升温，而且要慢慢升温，其速度一般不超过100瓜，以免影响炉体和炉胆的寿命。当风温达到40℃左右时，打开干燥管道闸阀，关闭放散阀，将干燥风机进口调整至大位置。

    ③当风温达到100℃时，可适当提高升温速度，但必须将升到130℃的时间控制在15一20min

    之间。其目的是将干燥管道内留存的水分烘干，以防在纤维进入干燥管道时产生冷凝现象，引起纤维沉积。

    ④当风温达到130℃左右时，热磨机启动，向干燥管道内排料.随着风温的逐渐升高，干燥后的纤维含水率也渐渐达到所需的值。

    ⑤正常情况下，风温在160℃左右时生产就进人正常状态，将不再继续升温。应使此时的纤维含水率略低于生产所需含水率，后打开喷雾水管来提高纤维含水率以达到生产要求，这样做的目的是便于调节。

    ⑥干燥纤维含水率与生产所需纤维含水率有差异时，可通过调节风温和喷水量来控制。但必须注意，当干燥纤维含水率太低时，首先将排水量开到大位置，然后再降低风温，并边降风温边降喷水量，以达到节省能源的目的。

    6结论

    GRL360型热风炉在福阳人造板有限公司3000Um3/a中密度纤维板生产线上的应用结果表明，每月可节省总费用7万多元，并可提高产量和产品质量。这证明了应用热风炉干燥机理论上可行，技术上可靠，是中密度板纤维干燥的理想设备。