氣流干燥系統(tǒng)在中密度纖維板生產(chǎn)線中的應(yīng)用

在中密度纖維板生產(chǎn)中，纖維干燥質(zhì)量的好壞直接影響中密度纖維板質(zhì)量。纖維干燥的目的是降低其含水率達(dá)到8%～12%，以滿足纖維鋪裝、熱壓要求。在中密度纖維板生產(chǎn)中，若纖維含水率過高，在板坯鋪裝時(shí)容易結(jié)團(tuán)，影響板材的厚度、密度；同時(shí)熱壓時(shí)蒸發(fā)的水分量增大，熱能消耗增加，熱壓時(shí)間延長(zhǎng)，降低熱壓機(jī)的生產(chǎn)效率；而且可能造成板材鼓泡、分層等質(zhì)量事故，影響板材質(zhì)量。如纖維含水率過低，則纖維的塑性較差，影響膠合質(zhì)量，降低板材的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。在中密度纖維板生產(chǎn)中，纖維干燥的熱能消耗占整條生產(chǎn)線熱能消耗的一半以上，是節(jié)能降耗的重要工序，因此在中密度纖維板生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中，干燥系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)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(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)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(jī)噴出的纖維分散呈懸浮狀態(tài)。纖維整個(gè)表面暴露在熱氣流中，而熱氣流不斷地高速補(bǔ)充，提高了濕纖維與熱氣流的熱傳導(dǎo)效率，使?jié)窭w維能夠在氣流干燥管道內(nèi)瞬間完成干燥，一般只有數(shù)秒鐘（3～5s）。熱氣流中的熱量主要用于濕纖維中水分的蒸發(fā)汽化，水分在未蒸發(fā)之前，纖維本身的溫度不會(huì)上升，故不會(huì)出現(xiàn)纖維過熱現(xiàn)象，也不會(huì)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(tǒng)的組成

在中密度纖維板多層壓機(jī)生產(chǎn)線中，應(yīng)用較多的管道式氣流干燥系統(tǒng)主要由通（引）風(fēng)機(jī)、換熱器，干燥管道、旋風(fēng)分離器、監(jiān)測(cè)裝置和防火安全裝置等組成。干燥系統(tǒng)分為正壓式干燥和負(fù)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(fēng)機(jī)的介質(zhì)溫度為環(huán)境溫度，經(jīng)換熱器將其加熱。換熱器的加熱介質(zhì)一般采用蒸汽或?qū)嵊汀D2為負(fù)壓式干燥，通過引風(fēng)機(jī)的為高溫介質(zhì)，將通過換熱器換熱出來的熱空氣輸送到管道中進(jìn)行纖維干燥；如果換熱器的加熱介質(zhì)采用導(dǎo)熱油，可將導(dǎo)熱油爐的部分煙氣輸入混合室，與熱空氣混合后，再補(bǔ)充輸送到干燥管道中。

正壓式氣流干燥系統(tǒng)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(shí)間短、效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、熱損耗小等優(yōu)點(diǎn)。但由于干燥溫度比較高，存在火災(zāi)危險(xiǎn)的安全隱患，特別是在換熱器采用導(dǎo)熱油加熱的情況下。因此在系統(tǒng)中需要安裝火花探測(cè)儀和滅火裝置。正壓式干燥系統(tǒng)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(jī)噴出并經(jīng)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(duì)速度減??；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(dāng)延長(zhǎng)了纖維在熱空氣中的滯留時(shí)間，可以獲得較好的干燥效果。

3干燥系統(tǒng)計(jì)算

干燥系統(tǒng)計(jì)算主要包括風(fēng)機(jī)風(fēng)量、干燥耗熱量、管道直徑、換熱器換熱面積和風(fēng)機(jī)電機(jī)功率的計(jì)算。首先要確定干燥能力，每小時(shí)需要干燥多少千克絕干纖維，然后根據(jù)熱介質(zhì)與絕干纖維的混合濃度來確定熱介質(zhì)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(tǒng)的熱工計(jì)算，通風(fēng)機(jī)風(fēng)量根據(jù)公式（2）進(jìn)行確定，
G 通=G(T₀+273)/(T +273)  （2）

式中：G 通—通風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m³/h；

G —熱介質(zhì)流量，m³/h；

T₀—環(huán)境溫度，℃；

T —干燥溫度，℃。

然后根據(jù)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(zhì)流量，m3/h；

D —干燥管道直徑，m；

υ—管道風(fēng)速，m/s，一般干燥管道風(fēng)速取28～36 m/s。

干燥系統(tǒng)所需總熱量按公式（4）計(jì)算，

Q _干=0.24×G _通×G r×υ1×（T -T₀） （4）

式中：Q _干—干燥系統(tǒng)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(shí)取1.2 kg/m3；

υ₁—體積修正系數(shù)，20 ℃取1.0。

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

其中：F —換熱器面積，m2；

K—安全系數(shù)，1.1～1.2，取1.2；

K值—傳熱系數(shù)，kcal/h·m2·℃，鋼鋁復(fù)合管取

25.1 kcal/h·m2·℃；

△t —對(duì)數(shù)溫度，℃，
△t =[（T₁-T ）-（T₂-T₀）]/ln[(T₁-T)/(T₂-T₀)]

T₁—熱交換器進(jìn)口加熱介質(zhì)溫度，℃；

T₂—熱交換器出口加熱介質(zhì)溫度，℃。

根據(jù)公式（6）計(jì)算通風(fēng)機(jī)電機(jī)功率，
N =G _通P M/(102ηη n)   （6）

其中：N —通風(fēng)機(jī)電機(jī)功率，kW；

G _通—通風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/s；

P —通風(fēng)機(jī)全壓，mm H20；

M—電機(jī)容量安全系數(shù)，電機(jī)功率＞5 kW，取1.15；

η—風(fēng)機(jī)效率，0.8～0.9，取0.9；

η_n —機(jī)械效率，電機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)η_n =1.0，聯(lián)軸器

直聯(lián)傳動(dòng)ηn =0.98，減速器傳動(dòng)η_n =0.95，三角帶傳動(dòng)

η _n =0.92。

舉例：某公司中密度纖維板生產(chǎn)線氣流干燥系統(tǒng)，

見圖3和圖4。該生產(chǎn)線年產(chǎn)20萬m³中密度纖維板，工作

天數(shù)按330天計(jì)算，日產(chǎn)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(dǎo)熱油作為換熱器加熱

介質(zhì)，干燥溫度170 ℃，環(huán)境溫度按20 ℃。

1）根據(jù)公式（1）確定熱介質(zhì)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(jù)公式（2）求風(fēng)機(jī)風(fēng)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(jù)公式（3）求風(fēng)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(jù)公式（4）求干燥系統(tǒng)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(jù)公式（5）求干燥系統(tǒng)所需換熱器面積，一般換熱器入口導(dǎo)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(fù)合管換熱器共5組15臺(tái)。

6）風(fēng)機(jī)風(fēng)壓取P =5 000 Pa=510.2 mm H20，風(fēng)機(jī)風(fēng)量G 通=476 000 m3/h=132.2 m3/s，根據(jù)公式（6）計(jì)算風(fēng)機(jī)電機(jī)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(tǒng)在中密度纖維板生產(chǎn)線上應(yīng)用的實(shí)踐表明，可明顯提高纖維干燥產(chǎn)量和質(zhì)量，證明氣流干燥系統(tǒng)是中密度板纖維干燥的理想設(shè)備。