中密度板干燥系統的選擇和設計

在中密度纖維板生產中，纖維干燥質量的好壞直接影響中密度纖維板質量。纖維干燥的目的是降低其含水率達到8%～12%，以滿足纖維鋪裝、熱壓要求。在中密度纖維板生產中，若纖維含水率過高，在板坯鋪裝時容易結團，影響板材的厚度、密度；同時熱壓時蒸發的水分量增大，熱能消耗增加，熱壓時間延長，降低熱壓機的生產效率；而且可能造成板材鼓泡、分層等質量事故，影響板材質量。如纖維含水率過低，則纖維的塑性較差，影響膠合質量，降低板材的內結合強度。在中密度纖維板生產中，纖維干燥的熱能消耗占整條生產線熱能消耗的一半以上，是節能降耗的重要工序，因此在中密度纖維板生產線設計中，干燥系統的選擇和設計尤為重要。

1纖維氣流干燥原理

纖維干燥是纖維中的水分由液態轉變成氣態的汽化過程。在干燥過程中，濕纖維在常壓的管道中受高速熱氣流的沖擊，使熱磨機噴出的纖維分散呈懸浮狀態。纖維整個表面暴露在熱氣流中，而熱氣流不斷地高速補充，提高了濕纖維與熱氣流的熱傳導效率，使濕纖維能夠在氣流干燥管道內瞬間完成干燥，一般只有數秒鐘（3～5s）。熱氣流中的熱量主要用于濕纖維中水分的蒸發汽化，水分在未蒸發之前，纖維本身的溫度不會上升，故不會出現纖維過熱現象，也不會使纖維上的膠黏劑提前固化，所以氣流干燥纖維的過程是高效、快速、安全的。

2氣流干燥系統的組成

在中密度纖維板多層壓機生產線中，應用較多的管道式氣流干燥系統主要由通（引）風機、換熱器，干燥管道、旋風分離器、監測裝置和防火安全裝置等組成。干燥系統分為正壓式干燥和負壓式干燥兩種形式，如圖1和圖2所示。圖1為正壓式干燥，通過通風機的介質溫度為環境溫度，經換熱器將其加熱。換熱器的加熱介質一般采用蒸汽或導熱油。圖2為負壓式干燥，通過引風機的為高溫介質，將通過換熱器換熱出來的熱空氣輸送到管道中進行纖維干燥；如果換熱器的加熱介質采用導熱油，可將導熱油爐的部分煙氣輸入混合室，與熱空氣混合后，再補充輸送到干燥管道中。

正壓式氣流干燥系統干燥溫度一般約170℃，使纖維干燥到較終含水率，這種干燥方法具有干燥時間短、效率高、設備簡單、熱損耗小等優點。但由于干燥溫度比較高，存在火災危險的安全隱患，特別是在換熱器采用導熱油加熱的情況下。因此在系統中需要安裝火花探測儀和滅火裝置。正壓式干燥系統管道前段為加速部分，管道管徑一般略小，熱空氣流速高，剛從熱磨機噴出并經過施膠的濕纖維與熱空氣的速度差大，熱交換頻率高，纖維中水分能快速汽化，含水率急劇下降。干燥管道的后段稱干燥部分，管道管徑一般略大，熱空氣流速降低，濕纖維與熱空氣的相對速度減小；由于纖維水分減少，主要依靠纖維與熱空氣之間的溫度梯度來完成干燥，因此適當延長了纖維在熱空氣中的滯留時間，可以獲得較好的干燥效果。

3干燥系統計算

干燥系統計算主要包括風機風量、干燥耗熱量、管道直徑、換熱器換熱面積和風機電機功率的計算。首先要確定干燥能力，每小時需要干燥多少千克絕干纖維，然后根據熱介質與絕干纖維的混合濃度來確定熱介質流量G，
G =μQ _纖 （1）

式中：μ—混合濃度，取25～32 m³/kg；

Q _纖—絕干纖維量，kg/h。

本文介紹采用正壓式干燥系統的熱工計算，通風機風量根據公式（2）進行確定，
G 通=G(T₀+273)/(T +273)  （2）

式中：G 通—通風機風量，m³/h；

G —熱介質流量，m³/h；

T₀—環境溫度，℃；

T —干燥溫度，℃。

然后根據公式（3）確定干燥管道的直徑，
G =(D²×π×υ×3 600)/4  （3）
則D =√4G/(π×υ×3 600)

式中：G —熱介質流量，m3/h；

D —干燥管道直徑，m；

υ—管道風速，m/s，一般干燥管道風速取28～36 m/s。

干燥系統所需總熱量按公式（4）計算，

Q _干=0.24×G _通×G r×υ1×（T -T₀） （4）

式中：Q _干—干燥系統所需熱量，kcal/h；

0.24—空氣比熱，kcal/kg·℃；

G r—空氣密度，kg/m3，溫度20 ℃時取1.2 kg/m3；

υ₁—體積修正系數，20 ℃取1.0。

熱交換器散熱面積按公式（5）計算，
F =Q _干K/(K值×△t)    （5）

其中：F —換熱器面積，m2；

K—安全系數，1.1～1.2，取1.2；

K值—傳熱系數，kcal/h·m2·℃，鋼鋁復合管取

25.1 kcal/h·m2·℃；

△t —對數溫度，℃，
△t =[（T₁-T ）-（T₂-T₀）]/ln[(T₁-T)/(T₂-T₀)]

T₁—熱交換器進口加熱介質溫度，℃；

T₂—熱交換器出口加熱介質溫度，℃。

根據公式（6）計算通風機電機功率，
N =G _通P M/(102ηη n)   （6）

其中：N —通風機電機功率，kW；

G _通—通風機風量，m3/s；

P —通風機全壓，mm H20；

M—電機容量安全系數，電機功率＞5 kW，取1.15；

η—風機效率，0.8～0.9，取0.9；

η_n —機械效率，電機直聯傳動η_n =1.0，聯軸器

直聯傳動ηn =0.98，減速器傳動η_n =0.95，三角帶傳動

η _n =0.92。

舉例：某公司中密度纖維板生產線氣流干燥系統，

見圖3和圖4。該生產線年產20萬m³中密度纖維板，工作

天數按330天計算，日產量為606 m³，每天工作23 h，所

需絕干纖維量為25 250 kg/h，采用導熱油作為換熱器加熱

介質，干燥溫度170 ℃，環境溫度按20 ℃。

1）根據公式（1）確定熱介質流量G = μQ _纖=（25～32）m³/kg×25 250 kg/h=631 250～808 000 m³/h，取G =719 625 m³/h。

2）根據公式（2）求風機風量G 通=G(T 0+273)/(T +273)=719 625×(20+273)/(170+273)=475 959 m3/h，取G 通=476 000 m3/h。
3）根據公式（3）求風管直徑D =√4G/(π×υ×3 600)=√(4×719 625)/(π×36×3 600)=2.659 m，取D =2.6 m。

4）根據公式（4）求干燥系統所需熱能Q 干=0.24×G 通×G r×υ1×（T -T 0）=0.24×476 000×1.2×1.0×（170-20）=20 563 200 kcal/h。

5）根據公式（5）求干燥系統所需換熱器面積，一般換熱器入口導熱油溫度250 ℃，出口溫度為230 ℃，K取1.2，則
△t =[（T 1-T ）-（T 2-T 0）]/ln[(T 1-T)/(T 2-T 0)]=134.77 ℃，
F =Q 干K/(K值×△t)=20 563 200×1.2/(25.1×134.77)=7 294.66 m2

取F =7 300 m2，采用鋼鋁復合管換熱器共5組15臺。

6）風機風壓取P =5 000 Pa=510.2 mm H20，風機風量G 通=476 000 m3/h=132.2 m3/s，根據公式（6）計算風機電機功率，
N =G 通P M/(102ηη n)=132.2×510.2×1.15/(102×0.9×0.98)=862.2 kW，取900 kW。
 

氣流干燥系統在中密度纖維板生產線上應用的實踐表明，可明顯提高纖維干燥產量和質量，證明氣流干燥系統是中密度板纖維干燥的理想設備。