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热泵干燥技术在木材行业的应用

四川烘干机设备-热泵除湿干燥机-空气能热泵烘干机厂家[原创] 2014-09-16 09:49:02

木材干燥方法
 
已实现工业化的常用人工木材干燥方法包括:常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥、高频干燥, 微波干燥及烟气干燥等。常规干燥以常压湿空气作为干燥介质, 以蒸汽、热水、炉气或热油作热源, 间接加热空气, 干燥介质温度在100℃以下。高温干燥的干燥介质温度在100℃以上, 其干燥介质可以是常压过热蒸汽, 也可以是湿空气, 但以常压过热蒸汽居多。常规炉气干燥和烟气干燥都配有燃烧木废料( 或其它燃料) 的燃烧炉, 以燃烧产生的烟气作热源。烟气干燥一般指土法建造的干燥窑, 以燃料燃烧生成的烟气直接或间接加热干燥木材。除湿干燥( 又称热泵干燥) 与常规干燥的干燥介质相同, 都是湿空气, 二者区别在于空气的降湿方式。常规干燥空气采用开式循环, 即定期从干燥室排出一部分湿度大的热空气, 同时从外界吸入等量的冷空气, 故常规干燥的换气热损失比较大。除湿干燥时, 湿空气经过除湿机的制冷系统, 冷却脱湿并经再加热后回到干燥室, 进行空气的闭式循环。它与蒸汽干燥相比, 其节能率一般在40% 以上。高频和微波干燥是以木材湿分作电介质, 在交变电磁场的作用下使木材中的水分子高速频繁的转动, 水分子之间发生摩擦而生热, 使木材从内到外同时加热干燥。这两种干燥方法的特点是干燥速度快, 木材内温度场均匀, 残余应力小, 干燥质量较好。高频与微波干燥的区别是前者的频率低、波长较长, 对木材的穿透深度较深, 适于大断面的厚木材。微波干燥的频率比高频更高( 又称超高频) , 但波长较短, 其干燥效率比高频高, 但穿透木材的深度不及高频方式。木材真空干燥时, 木材内外的水蒸汽压差增大, 加快木材内水分迁移速度, 故其干燥速度明显高于常规干燥; 同时由于真空状态下水的沸点低,它可在不高的干燥温度( 如70℃左右) 下达到较高的干燥速率, 干燥周期短、应力小、质量好。木材太阳能干燥一般是利用太阳能直接加热空气, 依靠风机使空气在太阳能集热器和干燥室材堆之间循环。一般有温室( 暖房) 型和集热器型两种。太阳能干燥由于受气候条件限制, 常与炉气、蒸汽、热泵等联合使用。
 
⑵木材干燥理论研究
 
我国现有2000 多种木材。实施天然林保护工程后, 木材干燥的对象有所变化, 主要是速生材、小径材、进口材等, 木材干燥研究的任务十分艰巨。目前理论研究方向是: 木材干燥的数学模型与数值模拟, 木材干燥过程的传热传质, 干燥新技术与新工艺, 干燥过程的检测与控制, 木材干燥室的优化设计, 木材干燥对环境的影响。
 
⑶木材干燥技术的发展趋势
 
常规蒸汽干燥仍占主导地位, 除湿、真空、微波及高频干燥将呈增长趋势, 组合干燥技术是今后发展的重点, 如除湿和微波联合干燥等。
 
4 干燥技术的可持续发展道路
 
干燥操作涉及的领域极为广泛, 在化工、医药、食品、造纸、木材、粮食与农副产品加工、建材、环保等领域, 干燥操作常常成为其生产过程的主要耗能环节; 同时, 干燥单元对环境的污染也相当严重。按照国家“十一五”规划要求, 干燥技术必须走绿色可持续发展道路。
 
4 . 1 改进干燥工艺, 改变单一粗放型干燥方式
 
目前, 我国多数产品的干燥操作是在单一干燥设备内在一种干燥参数下完成的。从物料干燥动力学特性可以看出, 物料在不同的干燥阶段, 其最优干燥参数是不同的。采用单一干燥设备和单一干燥参数, 不仅造成能源与资源的浪费, 还会影响干燥质量与产量。因此, 首先必须从干燥工艺上进行改进, 例如采用组合干燥方式, 即在物料的不同干燥阶段, 采用不同干燥参数和干燥方式, 可实现对干燥过程的优化控制。同时吸收绿色设计的理念, 改变粗放型的干燥方式, 逐步向循环经济的方向发展, 即实现无废弃物、零污染排放、高效优化用能和优质生产。
 
4 . 2 进行全面节能技术改造, 实现装备的升级换代全面节能应包括过程节能、系统节能和单元设备节能几个方面, 其根本目的是提高能源的利用效率, 以降低一次能源消耗和提高单位能耗产值。过程节能指生产过程的节能。对整个工业生产而言, 是争取实现循环经济, 即上游生产的产品或副产品可作为下游生产的原料或燃料。在循环经济理念中是没有废物, 而只是处于不同生产环节中的资源。如对干燥尾气的循环利用, 既达到了节能目的, 又防止了废气物的排放。系统节能是指对干燥系统进行总能系统分析,以实现系统中各单元设备的优化配置, 实现能源的对口合理梯级利用。单元设备节能包括干燥器和热源设备的节能
 
改造。目前, 在我国的干燥设备中, 低效高污染的老式设备仍占大多数, 低水平重复的现象相当严重。除了采用经济和行业标准手段, 逐渐淘汰这些落后设备以外, 应当加大开发先进节能干燥设备的技术投入和推广力度, 重视干燥基础理论研究, 加快引进其它领域的科研成果, 如热管技术、超临界流体技术、热泵技术、计算机智能技术、脉动燃烧技术等。干燥单元操作可以采取下列节能措施: 提高入口空气温度; 降低出口空气温度; 降低蒸发负荷; 预热料液; 减少空气从联接处漏入; 用废气预热干燥介质; 采用组合干燥; 利用内换热器; 废气循环; 改变热源; 干燥区域保温, 防止干燥过度。要采用先进的制造技术理念, 如绿色制造、智能设计、并行设计技术, 以实现干燥装备的升级换代。
 

4 . 3 大力发展应用新能源与工业余热的干燥技术大力调整和优化能源结构, 是我国实施中长期能源发展规划的主要战略措施之一。我国有丰富的太阳能资源, 生物能资源、风能和地热能, 这些都是宝贵的新能源。国内外专家学者已对太阳能干燥技术进行了大量研究工作并取得了一些成果, 譬如利用太阳能作为补充热力的热源已获成功。另外可采用先进节能技术如热管技术和热泵技术对余热进行回收, 以达到节能的目的。

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