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在配有供热和调湿设备的木材干燥窑中,以湿空气为干燥介质,用强制循环或自然循环的方式,向被干材提供热能并吸收从木材中蒸发出来的水分的干燥法。又称木材室干。
木材窑干方式
主要有常规窑干和高温窑干两种。①常规窑干:使用的介质温度在100℃以下,适用于各个树种不同规格木材的干燥,能满足各类木制品对干燥质量的要求,是应用最普遍的方法。缺点是干燥周期较长,成本偏高。②高温窑干:使用的介质温度在100℃以上,适用于比较容易干燥的针叶树材及某些软阔叶树材和对等级要求不十分高的木材。这种方法的干燥周期短,成本比常规窑干低。
木材窑干原理
①在干燥窑内,由风机驱动的湿空气在通过加热器时吸收其中载热体(通常是水蒸气)的热能,随后在流经材堆时把热能传递给待干燥的湿木材。湿木材受热后,表面水分汽化,并在介质中水蒸气分压低于木材表面水蒸气分压时为介质所吸收。②较高的介质流速可削弱木材表面边界层的影响,加快介质与木材表面间的传热、传湿过程。③随着水分不断从表面排出,木材内部逐渐建立起内高外低的含水率梯度和水蒸气分压力梯度。在这两个梯度的作用下,水分以液态或气态或两种状态交替的方式逐渐由内向外运动。④干燥介质的温度越高,相对湿度越低(即水蒸气分压越低),流速越高(在一定限度内),木材中水分的排除速度越快。⑤在整个干燥过程中,按预定基准控制各个阶段的温、湿度,合理地调整木材中水分由中心区域向表层运动及从表层向介质中蒸发的速度的关系,可以得到适宜的干燥速度并避免木材中产生过大的内应力,从而避免干燥缺陷,达到节约能源和时间,保证干燥质量的目的。
干燥流程
(一)低温预热:
1、 先把锅炉蒸汽压力达到0.35-0.4Mpa预备供气。
2、 打开控制器启动风机,打开手动加热阀门,排潮和喷蒸都是在关闭状态,同时打开手动回水排水阀,让蒸气进入散热器后可以得到良好的循环,排完回水冷凝水后关闭辅助排水阀,主回水阀不要关闭。
3、 风机每间隔2小时倒转一次,倒转过程中风机会停止3-5分钟后才能启动风机,启动后如有异常情况应立即停止运行进行检修,排除故障后在启动运行。
4、 起窑后在原有的温度基础上以每小时2-3度上升,一直上升到预热基准值35-40度上,到达35-40以后,在用自动加热保持相应的时间,然后转为下一个环节。
5、 工作人员在操作时应清楚、熟悉各种操作步骤,每间隔1个小时记录1次控制器上温度、湿度的实际数值和蒸汽压力,风机为自动换转,每隔2小时倒转一次,要做好记录。
(二)初期处理:
1、 预热完毕后温度湿度设定在基准只值,手动喷蒸打开,湿度上升速度以每小时3度左右上升,一直达到初期喷蒸基准值。
2、 2喷蒸达到基准后,用自动喷蒸保持现有湿度响应的时间,保持时间每公分板材按照2-3小时保持(如:30mm厚的板材初期处理按每公分2小时保持的话,就是保持6小时,按每公分3小时保持的话,那就是保持9小时)。
3、 初期处理板材必须喷透,为干燥下一阶段打下基础,用自动喷蒸保持完后,转入正常干燥,开始降温每小时降温度左右。
4、 降温到干燥基准值上后打开自动加热阀按基准干燥,降到干燥基准值后排潮不用关闭正常运行,根基板材含水率的变化适当提温,随时检测实验板含水率,初期处理完毕。
(三)中间处理:
1、 关闭加热阀门和排潮,打开手动喷蒸阀门,把湿度设定在中间处理基准上,开始喷蒸每小时升温3度左右,在预定时间内达到喷蒸基准,如果喷蒸不理想可以根据实际情况延长喷蒸时间。(如:在喷蒸过程中停电或压力达不到喷蒸要求,喷蒸对压力的要求为不低于0.4Mpa)。
2、 喷蒸达到中间处理基准后,打开自动喷蒸保持现有的湿度相应时间,保持完毕后开始降温,降温速度为每小时降2-3度,降到基准后转为正常干燥阶段中间处理完毕。
3、 转为干燥后打开加热阀保持现有基准相应天数,根据板材含水率的变化适当提温,随时检测实验板含水率的变化情况。
(四)平衡处理:
1、 根据实际情况而定,如果在板材含水率比较平均的情况下可省略这个环节(平衡处理)如果板材的含水率不平均(例如:板材的含水率在16%14%10%8%)板材含水率的平均程度在5个差值以内可不必做平衡处理,超过5个差就需要正常做。
2、 自动加热阀门关闭,打开手动喷蒸阀门,把湿度设定在喷蒸基准值上进行喷蒸,喷蒸速度控制在每小时3度上升,喷到基准后打开自动喷蒸保持现有的湿度相应的时间(板材喷蒸比例为每公分按1.5-2小时),保持完毕后进行降温,每小时降3度左右,用排潮控制降温速度,降到干燥基准值后打开自动加热保持相应天数,平衡处理完毕转为干燥阶段。
(五)最终处理:
1、 关闭自动加热和排潮,湿度设定在最终基准值上,湿度每小时上升速度为3度,达到最终处理基准后用自动喷蒸保持相应时间。
2、 自动喷蒸保持完毕后开始降温,每小时降温速度为3度,一直降到最终干燥的基准,转为表面干燥。
(六)表面干燥阶段:
1、 表面干燥阶段,把湿度设定在干燥基准值上,开始干燥1-2天,这段期间随时检验含水率样板。
2、 如板材含水率合格,关闭加热用排潮控制开始降温,夏季降到40度以下起门出窑,冬季降到30以下出窑。
注意事项:
一、装堆
1、同一窑被干锯材应树种相同、厚度相同、初含水率基本一致,一般不允许混装。
2、木材隔条一般按烘干木材的厚度而定,断面尺寸宽度在3-5公分之间,厚度在4-6公分之间,规格应一致,长度等于材堆宽度。以纹理通直,没有节疤、夹皮等缺陷的冲击韧性和强度较好的树种,如红松、云杉、水曲柳、柳安之类的干木材做成。隔条的间距:针叶材堆,一般为板厚的18-20倍,阔叶材堆一般为板厚的10-12倍,可根据烘干锯材的厚度灵活掌握。隔条应上下对齐,成一竖直线,不能错开,否则锯材容易压弯变形。
3、锯材的纵向方向与气流方向相垂直,隔条与气流方向一致,以便循环气流顺畅流过材堆中的水平气道。
4、材堆端头的隔条应夹住板端,材堆与材堆的端头尽量紧挨着,并尽量与烘房内壁靠齐,以免端头干燥过快,造成端裂。
5、锯材应单层平铺,相互紧靠,不可双层叠放在一起,材堆必须装成一正六面体,并不歪不斜,若锯材长度不一致时,尽量把空缺留在堆内,保持端头齐平。
6、材堆装好后,必要在堆顶沿隔条位置加压重物,以防止或减轻锯材变形,可用断面为100×100mm的专用钢筋混凝土压条或废旧木材在顶加压。
7、在材堆两侧(非端侧)应留离墙距离50公分左右的竖直气道。
二、木材烘干工艺:我们仅提供保守烘干法以供参考,用户可在积累了烘干经验后制定出适合自己产品的专门烘干工艺。现就厚7公分板材的烘干方法大致介绍一下:
1、预热处理阶段,目的是在未干燥之前先使木材充分热透,并清除可能已经存在的干燥应力(在气干过程中产生的)。
启动热风炉鼓风机向烘房内供热,同时点燃蒸汽炉向烘房内加湿(喷蒸),温度40℃-50℃之间,温度上升不能太快,喷蒸(加湿),时关闭排潮。向烘房加湿时间视木材品种和厚度而定,一般20-30个小时,约1-2天时间。窑内循环风机每4小时换一次转向。
2、中间处理阶段,中间处理是在窑干过程中进行的调湿处理,其目的是消除前期所产生的表面涨应力,以防止表裂,或消除中、后期干燥所产生的表面硬化,以防止后期发生内裂。
排湿是根据窑内风机的运转方向手动进行的,当预热加湿完成后,闷窑24小时。温度在55度以上即可进行排湿,根据风机转向手动打开或关闭相对应的排湿口盖,排湿时间是风机每4小时换向一次,排湿30分钟。排湿后温度会逐步上升,但不能超过80度。
对于容易变形或开裂的木材,排湿干燥中适当再进行少量加湿(喷蒸),以消除木材的内应力。烘干榆木建议每隔48小时加湿4小时,加湿时关闭排潮口。
本操作约需要6-7天的时间。
3、正常烘干阶段,9天以后,温度65℃-75℃,严禁超温,停止加湿(喷蒸),循环风机每4小时换向一次,排潮1小时。直到烘干.约需4-6天时间。
处理结束后,焖窑4-8小时取样检查,合格后缓慢降低烘房温度,温度降至40℃左右时,方可出窑。
三、木材干燥中常见缺陷及解决方法
1、开裂:木材在窑干过程中发生的开裂现象有以下三种情况:
(1)外裂(表裂):是指锯材的外表面(通常是弦切板的外切面)上沿木射线发生的纵向裂纹,它主要是由于干燥前期表面涨应力过大而引起的,故干燥前期应尽量避免升温太快,控制好升温时间梯度。
(2)内裂(蜂窝裂):木材内裂发生在木材内部,沿木射线裂开,如蜂窝状,也叫蜂窝裂。内裂一般发生于干燥后期,防止的办法是在窑干的中、后期及时进行中间处理,以解除表面硬化,对于厚度较大的锯材,尤其是硬阔叶树材,后期干燥温度绝不能太高。
(3)端裂(劈裂或纵裂):木材在窑内进行烘干时,因木材端头水分蒸发较快,尤其是木材厚度较大时,易产生端裂。
防止方法:装堆时,材堆端头的隔条尽量靠近端头压紧并上下对齐;装窑时,材堆与材堆的端头尽量紧挨着,防止气流从材堆之间的空挡短路,以免端头干燥过快;在木板端头涂刷石蜡油或厚油漆,阻碍水份从端头蒸发;对于容易发生端裂的硬阔叶材或厚板,尽量采用偏软的干燥工艺,并注意及时进行调湿处理等。
可以根据工艺要求调节和控制温、湿度及气流速度的专门用于干燥木材的建筑物或金属容器。有连续式干燥窑和周期式干燥窑两大类。
连续式干燥窑
呈隧道状,长度一般30米以上,沿纵向可装许多材堆。干燥过程中材堆定时前移。在由湿端装入湿材堆的同时,由干端卸出干材堆,因此,也称前进式干燥窑。其干燥作业是连续进行的。这种窑的湿端低温高湿,干端高温低湿,干燥介质分段变化。可用热湿空气作干燥介质,也可用炉气体作干燥介质。可设计成具有通风装置的强制循环窑,也可为没有通风装置的自然循环窑。通常用于干燥批量大、规格少的针叶树材薄板。
周期式干燥窑
呈分室状,也称分室式干燥窑。干燥作业按周期进行,即一次性装窑,干燥后一次性出窑。可设计成单轨窑或双轨窑,沿纵向装1~3个材堆。干燥介质可采用热湿空气、过热蒸汽或炉气体。也可设计成自然循环窑或强制循环窑。前者没有通风机,干燥介质靠材堆周围及内部不同部位的温差造成的重度变化形成自然对流循环,气流速度低,干燥周期长;后者装有风机,强迫干燥介质以1.5米/秒以上的流速横向通过材堆,使干燥速度加快。周期式干燥窑使用灵活,操作方便。现代木材干燥窑绝大多数是周期式强制循环窑。常见的周期式强制循环干燥窑有以下几种型式:
上部风机式纵轴型
窑内由“假天棚”分成上、下两部分,上部为风机间,下部为干燥间(见图)。多台轴流风机同装在一根长轴上置于风机间内,用一台电机带动。加热器布置在风机间或干燥间的两侧。这种窑因管理廊在端头,可多间干燥窑联成一片,占地少并便于统一管理,适用于干燥规模较大的工厂。
上部风机式横轴型
由“假天棚”分成风机间和干燥间。每台轴流风机单独横向安装,每台风机配一台电机,从而消除了长轴易发生故障的缺点,并提高了气流循环效果和干燥均匀性。但因风机间在上部,安装和维修不方便。
侧面风机式
风机和加热器布置在窑的侧边。风机直径接近于材堆的高度,气流横向水平循环(每循环一次通过材堆两次)。该窑型安装维修方便,但需要较大直径的风机,使材堆高度受到限制。
侧下风机式
风机装在窑的一侧下方,气流在材堆上半部和下半部横向循环。与侧面风机式的不同之处是风机直径只接近材堆高度的一半,结构较为简单,安装、维修及操作方便,是中、小型企业应用较普遍的窑型之一。
端部风机式斜壁型
风机装在窑后端部的风机间,气流横向水平循环。为了合理分配气流,干燥间两侧壁自后(或中)至前逐渐向内倾斜。该窑型结构简单,安装及维修方便,是比较好的窑型,适用于中、小型企业。
喷气式
窑内上部装有配气道和喷嘴组成的喷气装置。由配气道后端的轴流风机或装在窑外经吸气管和压气管与窑内联通的离心风机将干燥介质压入喷气装置,喷射气流实现强制循环。这种窑结构复杂,往往因喷气装置的制造与安装不精确而使干燥效果很差,现已较少采用。
干燥窑的选用和设计应根据各种窑型特点,结合被干木料的树种、规格、数量、干燥质量要求及自然条件等决定。干燥窑应具有足够的加热能力和气流循环速度,并有良好的保温、气密和耐腐蚀性能及必要的监测装置。窑内温度场和气流速度场应分布均匀,操作应方便、灵活、可靠。
防腐木的安装其实户外占的比较多,经受长期的风吹日晒会比较容易出现开裂的现象,然而对于防腐木开裂的现象,我们可以从施工过程中来把好关头,然后再做好日常的维护保养工作。防腐木在使用的过程中不同侧面接触的外界环境条件差别较大,防腐木内部水分在不同表面向外界散失的速度的差别也非常大,造成木材表面积在不同位置的变化程度不同,所以自然会引起一定程度的变形和裂纹。在施工中,应该尽可能地使用现有的防腐木尺寸及外形,对浸渍材所做的任何加工,如钻孔、精刨、削切等会使浸渍材的使用寿命缩短,这样可以减少木材开裂的可能性。厚度大于38MM的林方,为了防止其变形,可在其木芯一面的中央线上开一个宽10MM,深10MM的小槽。
在防腐木安装过程中,木材表面涂刷涂料后的48小时内,应避免人员走动或重物移动,避免造成对防腐木面层已形成的保护膜。一般情况下防护涂料是渗透型的,它可以有效阻止水对木材的侵蚀,日后的清洁保护可用一般洗涤剂清洗,不会影响其防腐性能。木材开裂属于正常现象,所有的木材都会开裂,这是避免不了的,有人说用桐油侵泡就不开裂了,呵呵那是骗人的,火车枕木是用桐油全部侵泡透的为什么还会开裂?木材开裂需要大家的后期维护,每年过了夏天马上维护下,需要用云石胶来填缝,然后在涂刷木油。
干燥窑是用于工业生产中的一种大型干燥设备,在水泥工业、冶金工业、木材干燥、砖瓦干燥等生产中有广泛的应用。干燥窑生产过程中窑体反应温度较高,因此窑体温度等过程参数采集与监测控制是保证焙烧质量的重要环节。
基本结构:
干燥窑主要由干燥炉主体、烘干房、热风蒸汽输送管道、回收管道、闸阀及温湿度仪表等组成。RHM干燥炉主体主要由炉门及炉膛、热能交换系统、蒸汽发生装置、助燃装置、清灰口、风机、烟囱等部分构成。
工作原理:
木材专用热风蒸汽干燥炉干燥系统,主要由干燥炉主体、烘干房、热风蒸汽输送管道、回收管道、闸阀及温湿度仪表等组成。干燥炉主体主要由炉门及炉膛、热能交换系统、蒸汽发生装置、助燃装置、清灰口、风机、烟囱等部分构成。
干燥窑的特点:
1、能耗低,热效高,动力消耗少;
2、投资少,以木材加工剩余物为燃料,干燥成本低,仅为蒸汽干燥成本的1/3;
3、调湿方便,热湿处理效果好,气流循环均匀,木材干燥质量好;
4、操作简单,易维修保养;
5、结构紧凑、重量轻,可移动、可独立使用和模块化,易于安装、调试。
1、第一阶段烘干:把干、湿球温度设定在62℃和59℃;经过蒸煮之后的木材出水速度比较快,又是前期木材自由水排出阶段,基准技术调节使木材温度内高外低,这个阶段可以快速的把40%以上的自由水排出,假设木材进窑时的含水率为45%,150m3木材需排出水分4000kg;需要耗时16小时。平均每小时排出水分240kg。
2、第二阶段烘干:把干、湿球温度设定在66℃和60℃;此时木材含水率还在纤维饱和点以上,出水速度也较快,烘干温度提高和相对湿度的降低,可保障含水率快速排出,从40%降到30%速度虽然没有第一阶段那么快,但每小时排出水分200kg还是可以达到。
3、第三阶段烘干:把干球温度设定在72℃,在木材含水率25%以上时设定湿球温度为60℃;此时木材含水率接近纤维饱和点,快速烘干可能会造成木材烘干缺陷出现。从30%降到25%的速度每小时排出水分180kg左右。
4、调湿蒸煮:当木材含水率达到25%时木材已到纤维饱和点,为了保证木材烘干质量,需进行一次中间处理,利于后期烘干速度加快。
5、第四阶段烘干:经过调湿处理后,把干球温度调回72℃,湿球温度调低至52℃。烘干速度明显加快,经过调湿处理后的木材发生烘干缺陷的机率大大降低。
6、第五阶段烘干:木材含水率降到20%以下时,烘干速度会慢下来,这时只有把干球温度提高,形成较干的烘干相对湿度,逼着木材内部水分快速排出。
7、第六阶段烘干:木材含水率降到15%以下时,木材中的含水率已经很低,烘干速度比前面任何阶段都慢,这时把干球温度调高到80℃,湿球温度保持52℃。
8、终了平衡处理:当木材含水率达到12%时,已经达到或接近出窑含水率要求,木材中的烘干应力还没有消除,木材中的含水率分布还不是很均匀,需要做终了平衡处理。
对个人安全影响倒是不大,主要是在装窑的时候,因为装窑需要用叉车,还需要垫方子,所以有一定的危险性。另外的风险就是烘干过程中的温度,加热过高过快可能造成烘干的板材开裂和碳化,造成损失很严重,可能导致所有的板材都不能用了,这个要避免。另外,在买烘干窑的时候,厂家一般都会提供技术支持,所以最好系统学习一下。
据中山科瓦特技术人员的解释,木材干燥窑是用来窑干原木材的恒温恒湿窑体,是木制品、家具生产企业中为了干燥原木材中水份的装置。恒温恒湿干燥窑、恒温恒湿炭化炉、恒温恒湿养生间、恒温恒湿平衡房等装置(项目)是木材制品企业常用到的恒温恒湿系统工程与项目,根据生产工艺分别用来木材干燥、炭化、以及成品平衡、养生。
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