微波干燥设备在木材行业的应用

一）木材干燥的责任与地位 　　我国木材资源的浪费，大多数是由于湿材未经干燥处理，或处理不当，致使木材降等甚至失去了使用价值。木材干燥处理的目的在于：(1)防止木材的变形开裂；(2)提高木材的力学强度，改善物理性能；(3)防止木材腐朽虫蛀；(4)减轻木材的重量。 　　从以上所述可以看出，木材干燥业的责任在于改善木材的使用性能并提高它的利用率。同时由于木材干燥是能耗最大的工序，因此无论从产品质量或从经济效益的角度来看，干燥作业都是木制品生产中举足轻重的关键性环节之一。 　　二）木材干燥技术的现状 　　1）木材干燥业的发展潜力巨大 　　据有关专家估计，我国现有设备年干燥能力约400万立方米材，只占2000年需干燥锯材的17%左右，而中等发达国家的干燥设备能力，可达所需干燥量的 30%，美国则高达60%。这说明我国干燥设备的能力与发达国家、中等发达国家相差甚远，同时也说明我国木材干燥工业的发展潜力很大。 　　2）干燥能耗偏高，对环境的污染不容忽视 　　我国现有的各种干燥设备中，蒸汽干燥占80%以上。而炉气和直火式烟气干燥则在小型企业中较多。蒸汽干燥以锅炉作供热设备，我国工业锅炉及其管网的平均热效率只有60%，同时蒸汽干燥的进、排气热损失较大，约占蒸汽热能的40%，此外还有墙体大门等的散热损失，故使蒸汽干燥的一次能源利用率一般低于 30%。干燥能耗高，不仅使产品成本增加，而且使锅炉与干燥室排出的烟尘与废气增多，从而增加了这些有害物质对大气的污染。以年干燥能力为1万立方米材的蒸汽干燥车间为例，约需配4吨/h的锅炉一台，它每小时排出的有害物质为：烟尘量约40kg、CO2：1900立方米、SO2：45立方米，还有少量的 NO2，这些物质是造成大气温室效应、酸雨和臭氧破坏的主要因素。据有关资料报道，在全球监测网上，对40个颗粒污染最严重的城市排序中，沈阳、西安、北京、上海和广州进入前10名。由于能源对环节的贡献率可达70%~80%，故木材干燥的节能问题必须予以重视。 　　3）陈旧简陋的设备较多，干燥的降等损失严重 　　目前我国多数中小型（尤其小型）木材加工厂，干燥设备陈旧简陋，操作人员素质低、多数未经专业培训，导致由于干燥不当而引起的木材降等损失相当严重，一般大于20%，其中约5%的木材则完全失去使用价值。据不完全统计，全国这类设备的年干燥总量在100万立方米左右，以降等20%计，每立方米材的降等损失按50元计，则直接经济损失在1000万元以上。以5%木材失去使用价值计，则浪费的森林资源在5万立方米以上。然而，微波干燥设备造型美观，操作简单，大大降低了设备及人为所造成的损失，从而提高了木材产品的质量。 　　三）微波干燥木材原理 　　木材微波干燥是一项新技术，具有加热均匀、干燥速度快、不走形、质量好，有利于连续化和自动化生产一系列优点。 　　木材微波干燥与传统烘干木材设备不同，它是一种频率为300MHZ至300GMHZ,其对应的波长为MM至DM（10 -10M）的数量级，比光波、红外线的波长长、属高频段的电磁波。我国对工业微波加热设备常用的固定专用频率有两种：915MHZ和2450MHZ。微波具有电磁波的诸如反射、透射、和干涉、衍射、偏振，以及伴随着电磁波的能量传输等波动特性；物料的积极性分子如水分子在电磁场中以915MHZ和2450 的频率重复变化排列、转化和释放能量起到加热和干燥的目的。微波加热物料内外同时进行，具有即时加热的特点，没有热惯性现象，因此干燥过程中易于控制；且没有噪音和有害气体排放，属于环保干燥技术。微波干燥竹、木材是以湿竹/木材作为电介质，在微波电磁场中的作用下，引起湿竹/木材中水分子的极化，由于电磁场的频繁交变，引起水分子的剧烈运动，磨擦产生热量，从而干燥竹/木材。微波要被干燥竹/木材内部直接作用，叫做“透热”。“透热”所需要的时间与竹/木材的厚度无关，而与电场强度、微波频率以及竹/木材的介电性质有关。微波作用竹/木材时，当竹/木材内部的温度高于100℃时，在竹/木材中产生过量的水蒸汽压力，加速了水分子的移动。所以微波干燥竹/木材的速度大大高于对流干燥（自然干燥、蒸汽干燥、红外线干燥等）的速度。 　　简易的说，就是微波透过物料内部被所含的水份和木材本身吸收直接加热。由于物料的表面水份的蒸发，因此，物料内部温度高于表面。使物料内部形成向外的压力差，加速了水份的表面迁移，所以微波干燥木材的速度远大于对流干燥速度快20 –30倍。比远红外和蒸气干燥能耗降低25%以上。 　　微波干燥物料可使木材内部的温度高于60℃，使用物料中寄生的虫卵很快杀灭、达到防蛀、防霉的作用。对于各种不同性质的木材要先取合适的微波加热速度，达到最佳的工艺条件，可获得最佳的效益。 　　四）微波烘干设备的经济效益 　　1)、经济分析如下： 　　通常用户在选择设备时往往只考虑设备投资如何节省。殊不知设备投资相对于被加工木材的价值来说只是"小菜一碟"。年产2000m3，性能良好的设备投资一般需要20万元，但2000m3木材的价值有时高达1000万元。良好的设备加上合理的自动控制，使木材干燥的成品率较手工操作的简易设备提高5%已是不争的事实，这5%成品率的提高意味着每年50万元的节约，单从这一点来看，花20万元添置性能良好的设备要比花10万元购买简易设备合算得多。 　　其经济分析对比要按各地地区供电价格及供电避开用高峰情况来对比加以分析。怎样能提高经济效益，取得回报，如何利用电能最有利因素综合考虑进行技术性的投入与决策，这还是要结合实际的生产需要作出适合的选择。 · 行业聚焦： 用途：用于粉状、颗粒状物料的干燥脱水。常规加热如火焰、热风、电热、蒸汽干燥等都是利用热传导的原理，将热量从被加热物外部传入内部，逐步使物体中心温度升高，称之外部加热。要使中心部位达到所需的温度需要一定的时间，导热性较差的物体所需时间就更长。这些传统的干燥方法时间长、耗电量大，加热不太均匀，上下翻动，劳动强度大，而微波能干燥特点，微波能穿透物体内部里外同时加热，频率为2450MHZ，以每秒24亿5千万次的振荡，水分子也同样是24亿5千万次的振荡，分子之间互相磨擦产生热量，自已发热。所以可广泛用于化工产品的粉状物料的干燥脱水。例如：草酸钴、氢氧化锂、氢氧化镍、甘露纯、仲钨酸铵、钴酸锂等，含水量从4传导干燥法通过金属等蜀面间接传递干燥所需要的热量。干燥速率比直接干燥法低。恒速干燥期间产品温度与加热源的温度没有关系，大体与装置内气体压力的饱和温度相同。为了提高干燥速率和防止干燥不均，通常用机械搅拌或使容器本身旋转，以增加或不断更新物料的传热面，因此有必要深入研究传热机构的附着问题。干燥装置本身价格昂贵，但其特点是集尘系统的负荷小，热效率高，溶剂容易回收，总的费用比直接干燥法便宜得多。 　　（1）带式干燥机 　　带式干燥机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥介质数量、温度、 　　常温通风干燥机由干燥仓和风机组成。按通风方式的不同有垂直气流式和径向通风式两种。 　　径向通风干燥仓是由透风仓壁和密封仓顶构成的圆筒仓，仓底设有进风口，仓的中心设透气通风管。常温通风干燥仓结构简单，使用成本低，对谷物无污染，但干燥速度受空气湿度的影响较大。空气由风机从进风口送入透气通风管，由管壁四周流出，径向穿过谷层并吸收水分后，从仓的侧壁排出。由于气流穿过的谷层较薄，因而干燥较快。 　　垂直气流式通风干燥仓由带小孔的透风地板承受谷物，地板下留有通风道，空气由风机吹入通风道，穿过地 　　干燥的是许多工业生产和农副产品加工过程中必不可少的加工工序。随着人们生活质量的提高，对环境的保护的意识越来越强以及不可再生能源(如天然气、煤、石油)的储量的日益枯竭。原有的燃油、燃煤等高耗能、高污染干燥设备的使用受到严格限制甚至被禁止使用。寻找一种可替代原有旧式的干燥设备，而且安全、环保、节能干燥设备，显得越来越有紧迫。 　　热泵干燥设备在这种环境下应运而生。热泵干燥技术的历史自20世纪70年代以来，美虑的是它的材质、结构、机械强度、工作性能、使用寿命等要素，在评价干燥设备的优劣时，大体上也是采用这些指标。随着时代的发展、社会的进步，以人为本的思想理念已经渗透到社会生活的各个领域，我们从住房、汽车、电脑、手机、服装以及各种公用设施中都能明显地感受到这一变化，它们从安全、舒适、节能、环保、新颖、美观等诸多方面在每一个细节上都细致入微地考虑消费者的感受，体现出对人的关爱。显然，人性化的设计不应只局限于日用消费品的范畴，干燥设备作为一种量大面广，广泛应用于工业、农业、国防并与人们日常工作生活密切相关的机械产品，也不能总是囿于传统的设计理念和设计方法，而应当开拓新的思路，注入新的理念。

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