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中密度板干燥系統的選擇和設計

出自: 密度板 發布時間:2014-08-23 已被瀏覽:861 次

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℃,使纖維干燥到最終含水率,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 (1)

式中:μ—混合濃度,取25~32 m3/kg;

—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=0.24×G ×G r×υ1×(T -T0) (4)

式中:Q —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 P M/(102ηη n)   (6)

其中:N —通風機電機功率,kW;

G —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;

ηn —機械效率,電機直聯傳動ηn =1.0,聯軸器

直聯傳動ηn =0.98,減速器傳動ηn =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 =(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。

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