1 概述
木材干燥是木材加工中不可缺少的重要環(huán)節(jié) ,其所消耗的能量一般占木材加工總耗能的6 0 % 70 % ;因此 ,無論常規(guī)的蒸汽干燥還是現(xiàn)有的其它干燥方式 ,都要消耗大量的不可再生能源 ,造成環(huán)境的污染和破壞。在人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)保節(jié)能的今天 ,開發(fā)一種無污染 ,低消耗的木材干燥系統(tǒng)是十分必要的。由于我國(guó)木材加工大部分為中、小型企業(yè) ,因而新系統(tǒng)主要針對(duì)這些企業(yè)研制。
2 風(fēng)能與太陽能
風(fēng)能是一種清潔、無污染的可再生能源 ,取之不盡 ,用之不竭。
我國(guó)的風(fēng)能資源比較豐富 ,全國(guó)可利用風(fēng)能資源約為2.53億ｋＷ ,而林區(qū)木材加工企業(yè)很多位于風(fēng)能豐富地區(qū) ,其風(fēng)能密度一般不小于200Ｗ/ｍ。
風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能最常見的一種方式 ,現(xiàn)在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)發(fā)展較快,根據(jù)國(guó)家規(guī)劃,到2020年底,全國(guó)風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)8151224ＭＷ ,以滿足人們生活、生產(chǎn)的需要。
風(fēng)力發(fā)電雖然具有無污染且蘊(yùn)藏量巨大兩大優(yōu)勢(shì) ,但由于具有風(fēng)能隨機(jī)性 ,所以與常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)相比 ,風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能穩(wěn)定性較差 ,其電流、電壓的頻率和強(qiáng)度變化很大 ,必須經(jīng)整流和逆變變換后才可用于直流照明或驅(qū)動(dòng)各類電力設(shè)備。由于現(xiàn)在用于整流和逆變的蓄電池壽命只有 3年左右 ,其價(jià)格卻占風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的 1 / 3左右 ,所以整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性大為下降 ,同時(shí)逆變器控制器質(zhì)量一般也不穩(wěn)定 ,使得系統(tǒng)可靠性也不高 ,這些都制約了現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。
但是 ,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于木材干燥卻是很合適的。由于一般木材干燥是緩慢加熱去濕過程 ,時(shí)間比較長(zhǎng) ,對(duì)所需熱能的穩(wěn)定性和均衡性要求不高 ,對(duì)于相應(yīng)的電加熱裝置 ,風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流頻率和強(qiáng)度變化對(duì)其沒有什么影響 ,可以直接加以利用。一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和常見的電加熱裝置即可組成簡(jiǎn)單的木材干燥加熱系統(tǒng)。這樣省缺了價(jià)格昂貴的蓄電裝置和逆變裝置 ,從而具有較高的應(yīng)用價(jià)值 ,尤其對(duì)于用電負(fù)荷分散 ,常規(guī)電網(wǎng)覆蓋比較困難的邊遠(yuǎn)林區(qū)木材加工企業(yè)更是如此。
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的廠家也較多 ,下面僅介紹二種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一些技術(shù)參數(shù) ,見表 1。
有時(shí) ,單一的風(fēng)電加熱系統(tǒng)還不足以始終提供充足的能量以供生產(chǎn) ,這時(shí)可以采用多能互補(bǔ)的方式加以解決。常規(guī)的做法是在大部分時(shí)間里只利用風(fēng)電系統(tǒng)的能量 ,在不足時(shí)由普通電網(wǎng)補(bǔ)充能量。但更好的做法是利用風(fēng)電系統(tǒng)的同時(shí)又利用太陽能。
太陽能的特點(diǎn)與風(fēng)能相似 ,也是一種低密度和不穩(wěn)定的可再生能量 ,所以用于汽車等其它場(chǎng)所時(shí)往往價(jià)格過高 ,但用于長(zhǎng)期加熱卻很合適。例如 ,太陽能熱水器現(xiàn)在就已得到了廣泛應(yīng)用。
太陽能用于木材加熱干燥也很合適 ,具體做法是 :利用現(xiàn)有的拼裝式平板型空氣集熱器作為太陽能收集裝置 ,采取陣列形式布置 ,可以根據(jù)需要拼成各式采光面積 ,其安裝和維修都很方便。
風(fēng)能與太陽能一般又具有互補(bǔ)性。即在晴好的天氣里往往太陽能充足 ,風(fēng)能較弱 ;惡劣的天氣或夜間則正好相反 ,風(fēng)能充足 ,太陽能較弱。如果將風(fēng)能與太陽能結(jié)合起來用于木材加熱干燥 ,則既提高了能量密度 ,為較大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)創(chuàng)造了條件 ;又減少了其不穩(wěn)定性 ,確保系統(tǒng)可以全天候工作。
3 新型干燥系統(tǒng)的工作原理新型木材干燥系統(tǒng)主要由加熱系統(tǒng) ,保溫系統(tǒng) (干燥室 )及監(jiān)測(cè) ,控制系統(tǒng)組成。加熱系統(tǒng)工作原理的不同是新型干燥系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)主要差別。新型加熱系統(tǒng)充分利用了風(fēng)能與太陽能。系統(tǒng)如前所述一般由兩部分組成 ,一部分為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及常見的電加熱系統(tǒng) ,它將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換為熱能用以干燥木材 ,另一部分熱能則來自太陽能集熱器。
當(dāng)然 ,在具體實(shí)施時(shí) ,應(yīng)注意根據(jù)地形、地貌和季節(jié)、日照等資料 ,選配容量合適的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及太陽能集熱器 ,使之高效、合理地運(yùn)行。對(duì)于規(guī)模較小、要求不高的企業(yè) ,也可只配備風(fēng)電電加熱系統(tǒng)以減少投資 ,簡(jiǎn)化管理。干燥室一般為金屬型結(jié)構(gòu)。太陽能集熱器置于屋面 ,電加熱系統(tǒng)可根據(jù)需要安裝在室內(nèi)各處。干燥室應(yīng)采取保溫措施 ,可采用外砌磚墻 ,內(nèi)貼鋁板 ,中間填充以保溫材料 ,地面也需保溫防潮。
監(jiān)控系統(tǒng)的作用是對(duì)木材干燥生產(chǎn)工藝過程中空氣溫度 ,相對(duì)濕度及木材含水率等進(jìn)行動(dòng)態(tài)多點(diǎn)測(cè)試。所得數(shù)據(jù)經(jīng)微機(jī)處理 ,與生產(chǎn)工藝規(guī)定基準(zhǔn)值相比較 ,對(duì)風(fēng)能 /太陽能聯(lián)合加熱系統(tǒng)等作出相應(yīng)調(diào)節(jié) ,從而使得各系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài) ,提高干燥質(zhì)量。
4 新型木材干燥系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和應(yīng)用前景
與蒸汽干燥系統(tǒng)相比新型木材干燥系統(tǒng)的主要特點(diǎn)首先是有效地開發(fā)利用了風(fēng)能資源和太陽能資源 ,符合國(guó)家“因地制宜 ,多能互補(bǔ) ,綜合利用 ,講究實(shí)效”的發(fā)展新能源方針政策。同時(shí) ,生產(chǎn)過程沒有污染 ,大量節(jié)約常規(guī)能源 ,有利于環(huán)保 ,所以政府一般會(huì)在政策和資金予以支持。再者 ,雖然一次性投資較大 ,但運(yùn)行費(fèi)用低廉。例如 ,現(xiàn)在每千瓦風(fēng)電系統(tǒng)投資約3000元 ,假設(shè)每年
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