我國木材微波干燥技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展前景

   一）木材干燥的責任與地位

    　 我國木材資源的浪費，大多數(shù)是由于濕材未經(jīng)干燥處理，或處理不當，致使木材降等甚至失去了使用價值。木材干燥處理的目的在于：（1）防止木材的變形開裂；（2）提高木材的力學(xué)強度，改善物理性能；（3）防止木材腐朽蟲蛀；（4）減輕木材的重量。

    　 從以上所述可以看出，木材干燥業(yè)的責任在于改善木材的使用性能并提高它的利用率。同時由于木材干燥是能耗zui大的工序，因此無論從產(chǎn)品質(zhì)量或從經(jīng)濟效益的角度來看，干燥作業(yè)都是木制品生產(chǎn)中舉足輕重的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)之一。

    二）木材干燥技術(shù)的現(xiàn)狀

    1）木材干燥業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮?/font>

    　據(jù)有關(guān)專家估計，我國現(xiàn)有設(shè)備年干燥能力約400萬立方米材，只占2000年需干燥鋸材的17%左右，而中等發(fā)達國家的干燥設(shè)備能力，可達所需干燥量的 30%，美國則高達60%。這說明我國干燥設(shè)備的能力與發(fā)達國家、中等發(fā)達國家相差甚遠，同時也說明我國木材干燥工業(yè)的發(fā)展?jié)摿艽蟆?/font>

    2）干燥能耗偏高，對環(huán)境的污染不容忽視

    　我國現(xiàn)有的各種干燥設(shè)備中，蒸汽干燥占80%以上。而爐氣和直火式煙氣干燥則在小型企業(yè)中較多。蒸汽干燥以鍋爐作供熱設(shè)備，我國工業(yè)鍋爐及其管網(wǎng)的平均熱效率只有60%，同時蒸汽干燥的進、排氣熱損失較大，約占蒸汽熱能的40%，此外還有墻體大門等的散熱損失，故使蒸汽干燥的一次能源利用率一般低于 30%。干燥能耗高，不僅使產(chǎn)品成本增加，而且使鍋爐與干燥室排出的煙塵與廢氣增多，從而增加了這些有害物質(zhì)對大氣的污染。以年干燥能力為1萬立方米材的蒸汽干燥車間為例，約需配4噸/h的鍋爐一臺，它每小時排出的有害物質(zhì)為：煙塵量約40kg、CO2：1900立方米、SO2：45立方米，還有少量的 NO2，這些物質(zhì)是造成大氣溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧破壞的主要因素。據(jù)有關(guān)資料報道，在監(jiān)測網(wǎng)上，對40個顆粒污染zui嚴重的城市排序中，沈陽、西安、北京、上海和廣州進入前10名。由于能源對環(huán)節(jié)的貢獻率可達70%~80%，故木材干燥的節(jié)能問題必須予以重視。

    3）陳舊簡陋的設(shè)備較多，干燥的降等損失嚴重

    　目前我國多數(shù)中小型（尤其小型）木材加工廠，干燥設(shè)備陳舊簡陋，操作人員素質(zhì)低、多數(shù)未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，導(dǎo)致由于干燥不當而引起的木材降等損失相當嚴重，一般大于20%，其中約5%的木材則*失去使用價值。據(jù)不*統(tǒng)計，全國這類設(shè)備的年干燥總量在100萬立方米左右，以降等20%計，每立方米材的降等損失按50元計，則直接經(jīng)濟損失在1000萬元以上。以5%木材失去使用價值計，則浪費的森林資源在5萬立方米以上。然而，微波干燥設(shè)備造型美觀，操作簡單，大大降低了設(shè)備及人為所造成的損失，從而提高了木材產(chǎn)品的質(zhì)量。

    三）微波干燥木材原理

    木材微波干燥是一項新技術(shù)，具有加熱均勻、干燥速度快、不走形、質(zhì)量好，有利于連續(xù)化和自動化生產(chǎn)一系列優(yōu)點。

     木材微波干燥與傳統(tǒng)烘干木材設(shè)備不同，它是一種頻率為300MHZ至300GMHZ,其對應(yīng)的波長為MM至DM（10 -10M）的數(shù)量級，比光波、紅外線的波長長、屬高頻段的電磁波。我國對工業(yè)微波加熱設(shè)備常用的固定頻率有兩種：915MHZ和2450MHZ。微波具有電磁波的諸如反射、透射、和干涉、衍射、偏振，以及伴隨著電磁波的能量傳輸?shù)炔▌犹匦裕晃锪系姆e極性分子如水分子在電磁場中以915MHZ和2450 的頻率重復(fù)變化排列、轉(zhuǎn)化和釋放能量起到加熱和干燥的目的。微波加熱物料內(nèi)外同時進行，具有即時加熱的特點，沒有熱慣性現(xiàn)象，因此干燥過程中易于控制；且沒有噪音和有害氣體排放，屬于環(huán)保干燥技術(shù)，簡易的說，就是微波透過物料內(nèi)部被所含的水份和木材本身吸收直接加熱。由于物料的表面水份的蒸發(fā)，因此，物料內(nèi)部溫度高于表面。使物料內(nèi)部形成向外的壓力差，加速了水份的表面遷移，所以微波干燥木材的速度遠大于對流干燥速度快20 –30倍。比遠紅外和蒸氣干燥能耗降低25%以上。

     微波干燥物料可使木材內(nèi)部的溫度高于60℃，使用物料中寄生的蟲卵很快殺滅、達到防蛀、防霉的作用。對于各種不同性質(zhì)的木材要先取合適的微波加熱速度，達到*的工藝條件，可獲得*的效益。

    四）微波烘干設(shè)備與經(jīng)濟效益

    設(shè)備結(jié)構(gòu)：

    微波烘干設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)壁材料選擇304不銹鋼板材料制作。外層加保溫隔熱材料進行保溫，有利于能源的充分利用和節(jié)能。設(shè)備外層采用折彎鋼板噴塑處理。設(shè)備底部有進風氣孔，以便進氣。設(shè)備頂部配置排濕氣孔，以作排出潮氣，備有排濕風扇更有利于將微波烘干爐內(nèi)的潮濕氣體排出。促進木材的烘干處理。

    微波操作系統(tǒng)：

    電氣操作系統(tǒng)安裝在操作控制儀表面板上，集中操作與控制微波能設(shè)備，實現(xiàn)對微波能設(shè)的

    操作與監(jiān)測，儀表面板上配置操作開關(guān)，功率選擇按鈕調(diào)節(jié)微波。時間設(shè)定器，供用戶操作時選擇加熱時間。安裝功率監(jiān)視表隨機觀察微波加熱設(shè)備穩(wěn)定性。同時還配置溫度顯示方便監(jiān)督溫度的變化。操作位安裝保護性急停開關(guān)，保障在運行時因故障時安全停機。

    經(jīng)濟分析如下：

    通常用戶在選擇設(shè)備時往往只考慮設(shè)備投資如何節(jié)省。殊不知設(shè)備投資相對于被加工木材的價值來說只是"小菜一碟"。年產(chǎn)2000m3，性能良好的設(shè)備投資一般需要20萬元，但2000m3木材的價值有時高達1000萬元。良好的設(shè)備加上合理的自動控制，使木材干燥的成品率較手工操作的簡易設(shè)備提高5%已是不爭的事實，這5%成品率的提高意味著每年50萬元的節(jié)約，單從這一點來看，花20萬元添置性能良好的設(shè)備要比花10萬元購買簡易設(shè)備合算得多。

    例如：微波烘干設(shè)備初步設(shè)計為40kw/h，增加輔助耗能估算為50kw/h來進行分析：

    木版規(guī)格：長=930mm，寬=160mm，厚=130mm

    烘干方法：采用堆積法。堆積要求：1）木材規(guī)格要統(tǒng)一、一致，不可混雜；

    2）木材含水率要大致相同；

    3）材質(zhì)要求統(tǒng)一；

    4）堆放側(cè)邊要平齊；

    5）木材的芯材和邊材要分開放置，芯材放置在中間偏上部，邊材厚度在40mm~50mm范圍則可以自身作為墊板。

    堆放要求：木材平放置每塊板之間距離間隔=20mm~30mm ，每層放置10塊板材，第二層要求轉(zhuǎn)位90℃放置，同放置10塊木材；一直堆積11層。每層物料到微波內(nèi)壁間距離=250mm~300mm累積總數(shù)=10x11=110塊木版。

    堆放體積計算總量：每塊木材體積=960x160x130=0.0194（立方米）

    堆積體積=0.0194x110=2.134（立方米）

    堆放木材所占高度空間=130x11=1430mm

    微波烘干室（窯）內(nèi)部空間尺寸參數(shù)為：（長x寬x高）=2500x1600x1700mm

    物料中含水重量： 初步設(shè)定木材初始含水率=60%

     木材終止含水率=12%

    設(shè)定木材基本密度=0.4t /立方米

    微波設(shè)備一次處理量=2立方米

    估算物料中含水總重量=1000x0.4（0.6-0.12）x2

    =384Kg （水）

    設(shè)備每小時耗能50kw/h，處理烘干每爐木材板料，耗時2小時，每次啟動一次總耗電100Kw/h，即100度電。

    分析（1）如果每度電費用模擬0.5元/每度電價，計算100度電總費用=50元，；每爐所處理板材料總數(shù)量=55塊木板，每塊木板材料處理均攤費用=50/55=0.9元

    分析（2）如果每度電費用模擬0.4元/每度電價，計算100度電總費用=40元，；每爐所處理板材料總數(shù)量=55塊木板，每塊木板材料處理均攤費用=40/55=0.73元

    分析（3）如果每度電費用模擬0.3元/每度電價，計算100度電總費用=30元，；每爐所處理板材料總數(shù)量=55塊木板，每塊木板材料處理均攤費用=30/55=0.54元

    分析（4）如果每度電費用模擬0.25元/每度電價，計算100度電總費用=25元，；每爐所處理板材料總數(shù)量=55塊木板，每塊木板材料處理均攤費用=25/55=0.45元

    以上是經(jīng)濟分析對比要按各地地區(qū)供電價格及供電避開用高峰情況來對比加以分析。怎樣能提高經(jīng)濟效益，取得回報，如何利用電能zui有利因素綜合考慮進行技術(shù)性的投入與決策，這還是要結(jié)合實際的生產(chǎn)需要作出適合的選擇。

                             廣州越能工業(yè)微波設(shè)備有限公司

                             銷售員：鐘蘭蘭