c木材干燥实践与应用-第三章20151015

3 木材干燥装备设计木材干燥装备是指在工业化生产中维持木材干燥正常运行、提供木材干燥功能与服务，紧急处理木材干燥过程中出现缺陷的各种设备总称。

通常我们把配有通风和加热设备，用来干燥木材的建筑物或金属容器，叫做木材干燥室。

木材干燥装备主要包括以下几个部分：木材干燥室壳体；供热设备及其附件；干燥介质循环设备；相对湿度调节设备；材车与检测设备等。

3.1木材干燥室的分类及要求木材干燥室是大批量木材干燥的场所，木材在干燥室内经过科学的干燥后，不仅能使其含水率满足工业生产的要求，而且，能改善其物理性能和应力状态，这对于木材进一步加工如：胶接、切削、涂饰等工序有着十分重要的意义。

干燥室的性能直接影响木材干燥的质量，进而影响木制品中半成品及成品的质量。

因此，木材干燥室所起的作用是：保证被干燥木材达到要求的含水率。

同时，降低木材内部的残余应力，使之达到进一步加工所允许的范围内。

木材干燥室的总体要求是保温、密闭和防腐。

木材干燥离不开热量的传递，在能源日益短缺的今天，木材干燥室的保温性能显得十分重要。

它不仅影响干燥基准的执行情况，还与木材干燥室的使用寿命密切相关。

通常来说，木材干燥室的保温性能是以在木材干燥室的内表面不出现冷凝水为准，我们通常根据木材干燥室的墙体结构来计算墙体的传热系数。

传热系数越大，墙体的热量损失就越大，干燥室的保温性能就越不好。

在常规木材干燥室中，作为干燥介质的湿空气接触了温度较低的干燥室内表面时，湿空气的温度就有可能会降到露点而在干燥室内表面上凝结水分。

干燥介质的相对湿度随之降低，这就难以保证干燥工艺所要求的干燥介质的相对湿度。

实践证明，凝结水沉积的部位，通常是干燥室腐蚀最严重的位置，所以保温性能对于木材干燥室的使用寿命的影响是很大的。

通常采用膨胀珍珠岩和岩棉做为墙体的保温材料，前者多用于砖砌体结构的墙体和混合结构的墙体；后者多用于金属结构的墙体。

聚氨酯发泡保温材料也有在金属结构的墙体得到应用，但是数量比较少，因为它与金属内壁粘接在一起，在干燥过程中，它们的膨胀系数不同，经常使之分离，导致干燥室内壁出现凸凹不平的现象，影响木材干燥室内外观效果。

木材干燥室的密闭性与保温性密切相关。

同时，也关系到木材干燥室的使用寿命。

如果木材干燥室的密闭性不好，干燥介质就会由缝隙处向外渗漏，使保温性受到影响。

由于干燥介质中，含有锯材排除的有机酸（醋酸、蚁酸、草酸等）腐蚀性较大，因此会腐蚀木材干燥室的墙体，缩短木材干燥室的使用寿命。

按照不同的分类标准，可以将木材干燥室分成不同的类型：按照干燥介质分按照不同的干燥介质，木材干燥室可以分为：湿空气干燥室、过热蒸汽干燥室和炉气干燥室。

按照干燥介质的循环方式分按照干燥介质不同的循环方式，木材干燥室可以分为：强制循环干燥室和自然循环干燥室。

强制循环干燥室：在干燥室内，配备有轴流通风机和能够分出正负压区的挡风板，干燥介质在轴流通风机的作用下，强制通过材堆。

干燥介质流过材堆的速度一般要求为：入口速度2~2.5m/s，出口速度1m/s；自然循环干燥室：在干燥室内，没有配备轴流通风机和能够分出正负压区的挡风板，干燥介质的循环是由于冷热气体密度上的差异所引起，热的气体轻而上升，冷的气体重而下降。

所以，在自然循环干燥室内，干燥介质的循环方向大体上是垂直的，循环的速度一般为0.2-0.3m/s。

这种干燥室概括有三种：蒸汽干燥室、烟气干燥室和熏烟干燥室。

目前来看，自然循环木材干燥室的数量在逐渐减少，多为强制循环干燥室所代替。

按作业方式分按照木材干燥作业方式，可以将木材干燥室分为周期式木材干燥室和连续式木材干燥室。

周期式木材干燥室：在干燥室内装好锯材后，按照拟定的干燥基准，对锯材进行干燥，当锯材的含水率达到要求时，停止干燥过程，经过降温后，将锯材从干燥室中卸出。

完成一个干燥周期。

这种作业方式的木材干燥室，称为周期式木材干燥室。

连续式木材干燥室：连续式木材干燥室的壳体通常呈隧道形状，由木材干燥室的一端装入被干锯材，同时，由干燥室的另一端卸出已经干燥好的锯材。

干燥室内锯材的干燥过程是连续的。

这种作业方式的木材干燥室，称为连续式木材干燥室。

按干燥室的墙体结构分按照干燥室的墙体结构，可以将木材干燥室分为：砖砌体木材干燥室、金属壳体木材干燥室和混合壳体木材干燥室。

砖砌体结构木材干燥室：木材干燥室的墙体是由普通红砖砌成，内墙的厚度通常为120mm，外墙的厚度为500mm，内外墙体之间为100mm厚的保温层（通常为膨胀珍珠岩）。

值得注意的是，内外墙体并不是截然分开毫无联系的，一般来说，内、外墙体在砌墙过程中，每升高一米，需要在内、外墙体间灌满保温材。

然后，用一到两层红砖砌成整体，内、外墙体中间不再留有100mm的缝隙。

这样能够保证内、外墙体形成一个整体，使之能够同步沉降，避免由于内、外墙体单独沉降产生的裂缝使保温材料泄露。

干燥室的内壁需要进行防腐处理，通常涂刷耐高温防腐涂料如：耐高温沥青或环氧树脂涂料。

该种木材干燥室的优点：建造容易、初期投资较少；缺点：施工时间受季节限制，在使用过程中需要经常维修，维护和保养费用较高。

金属壳体木材干燥室：木材干燥室的墙体是由金属材料构成，通常，木材干燥室的内墙（内表面）是1mm厚的纯铝板，木材干燥室的外墙（外表面）是1mm厚压花瓦楞状铝板或彩钢板。

内外墙体之间是100mm厚保温材料，保温材料通常采用岩棉或聚氨酯发泡。

为了增加墙体的强度，内、外墙体中间有金属框架。

该种木材干燥室的优点：安装方便，施工不受季节限制，在使用过程中不需要经常维修，维护保养费用较少。

缺点：初期投资较高。

混合壳体木材干燥室：木材干燥室的墙体是由砖砌体外墙和金属材料构成的内墙组成，通常，木材干燥室的外墙是500mm的红砖砌成，内墙是金属框架和1 mm厚的纯铝板构成。

内外墙之间是100mm厚保温材料。

目前，所采用的保温材料通常为膨胀珍珠岩。

特点：既具有砖砌体结构木材干燥室初期投资较少的优点，又具有金属壳体木材干燥室不需要经常维护保养费用低的优点。

按干燥方法分按照干燥方法分类，木材干燥室可以分为常规木材干燥室和特种木材干燥室。

常规木材干燥室：使用常规干燥方法对木材进行干燥的木材干燥室。

是比较普遍的锯材干燥的场所，是传统木材干燥的主要装备，又称为蒸汽干燥室。

我们在工厂所见的木材干燥室，绝大部分是常规木材干燥室。

特种木材干燥室：与常规木材干燥室相对应的其它木材干燥室，我们称之为特种木材干燥室，常见的特种木材干燥室主要有：除湿干燥、高频与微波干燥、真空干燥和太阳能干燥室。

按风机摆放位置分常规木材干燥室，主要是指周期式强制循环木材干燥室，它的种类很多，结构不一。

一般按照通风设备在干燥室中的位置可以分为以下几种类型：顶风机室内电机直联型木材干燥室、侧风机型木材干燥室和端风机型木材干燥室。

（1）顶风机室内电机直联型木材干燥室该类型的木材干燥室的特征是，数台轴流风机间距均匀地布置在干燥室的长度方向上。

位于干燥室的顶部。

每台风机都与电机直接相联。

如图3-1所示，此间干燥室内材堆的长度为8000mm，高度为2600mm，宽度为4000mm。

干燥室内部尺寸（长×宽×高）：8800×5950×4500mm，用水平挡风板将木材干燥室的高度分成上下两个部分：挡风板的上部为风机间，下部为干燥间。

风机间中配有垂直挡风板，垂直挡风板通常安装在风机间宽度上的中间位置，把风机间分为左右正负压区。

在风机间内安装有6台可逆轴流通风机，风机轮毂与叶片采用螺栓连接，叶片安装角度可调，一般控制在20~25°。

安装角度越大，风机压力越大，消耗的功率也就越大。

目前，采用6#风机较多，即叶轮直径为600mm，同以前的设计相比，风机的数量增多，风机间距与风机的直径变小。

这样，能够保证干燥介质在干燥室长度方向上循环速度比较均匀。

同样尺寸的木材干燥室，在以前的设计中多采用8#风机，风机的间距较大，约为2000mm。

电机采用耐高温、防腐、防潮的特种电机，与风机的轮毂直接联接。

风机间距一般为1500mm左右。

电机轴承的润滑脂要采用耐高温润滑脂，低温普通润滑脂在高温的环境下，会变成液体流淌出去，使轴承由于摩擦而产生高温，导致电机整体温度升高。

当温度达到线圈上的绝缘漆熔点时，线圈的绝缘漆就会脱落使电机烧毁。

联接电源与电机的电线，要采用耐高温电线。

并且，要将电线固定在挡风板上，避免由于风机工作时的震动导致耐高温电线绝缘层漏电，使该电线短路，造成电机缺项烧毁。

在垂直档风板的左、右两侧各有6个直径为300mm的纯铝板进、排气道（随着风机风向的改变，进气道与排气道的功能相互转换，所以，我们统称它们为进、排气道）。

进排气道直径的大小，是根据单位时间内干燥室排出的废气量计算出来的，理论计算的数值也许小于300mm，但是，考虑到所使用铝板的宽度大多数为：1000mm，所以，大多数的干燥设备生产厂家以1000mm作为周长来制造进排气道，使其直径为300mm。

这样避免对铝板进行二次加工以节约生产成本和工时费用。

进排气道的数量，通常与风机的数量一致；其安装的位置也与风机的位置相对应，以保证沿着干燥室的长度方向干燥介质相对湿度均匀一致。

这是木材含水率均匀一致的保证之一。

进排气道的开启，通常采用翻板阀结构，在进排气道的内壁翻板的上下位置各有一个半圆形橡胶限位挡圈，以保证翻板关闭时的密闭性。

翻板铆接在阀轴上，控制阀轴的转动，就可以开启进排气道。

阀轴转动的控制，主要有2种方式：一种是通过安装角执行器实现阀轴的转动；另一种是通过安装拉杆机构实现阀轴的转动。

角执行器通常安装在室外，位于干燥室房顶，通过拉杆与风机一侧的所有进排气道的阀轴直接联接。

通过控制台上的点动按钮，控制转动的角度从而控制进排气道开启的程度，以保证干燥室内温度降低的速度符合干燥工艺的要求。

拉杆机构是最常用的控制方式，所有阀轴与水平拉杆相互联接，再由拨叉使垂直拉杆与水平拉杆相联接，通过安装在垂直拉杆末端的手柄机构控制其上下移动，经过拨叉从而带动水平拉杆的前后移动来开启和关闭进排气道。

手柄上下移动的距离决定了进排气道的开启程度，通过安装在手柄上的插销来固定其上下移动的位置，也就控制了进排气道开启的程度。

通过排气道排出的湿热汽体，带走了大量的热量。

同时，通过进气道吸进来的干燥的冷空气，需要吸收大量的热量才能达到与室内干燥介质同样的温度。

因此，对排出汽体热量的回收是十分重要的。

现在，已经有干燥设备生产厂家做出了热交换器安装在进排气道位置，利用排出废气的热量加热将被吸入干燥室的冷空气，并且取得了良好效果。

在干燥室风机间左右的侧气道上各配有6组加热器。

加热器多采用复合翅片管加工而成，其特点是：单位长度散热面积比较大。

也有采用绕片管结构的散热器，相同管径条件下，其散热面积要小于复合翅片管结构的散热器。