专利名称：一种封闭式木质纤维干燥方法
技术领域：
本发明涉及一种木质纤维干燥方法，尤其涉及一种封闭式木质纤维干燥方法。
背景技术：
中密度纤维板产业既是资源综合利用产业，又是资源依赖型产业，也是能耗相对较高的产业。热能是纤维板生产中消耗的主要能量形式之一，而纤维干燥热耗占总热能消耗的54% [Jingge L1. Modeling of Thermal Energy Demand in MDF Production. ForestProducts Journal, 2007, 57 (9) : 97-104.]，纤维干燥是热能消耗的主要工序，直接决定着纤维板生产过程中的能耗，是中密度纤维板生产线节能降耗的关键环节。随着技术的进步，干燥工艺也在不断更新，由原来的二级干燥工艺至当前的单级干燥工艺；单级干燥工艺又从原来的高温干燥工艺发展到目前的低温干燥工艺，使木质纤维干燥在保证干燥质量的前提下不断提高能源的利用效率。在提高能源利用效率技术方面，应用较多的是将锅炉尾气经二次旋风除尘后用引风机送入干燥管道，增加干燥管道入口空气起始温度，以达到节能降耗的目的；如实用新型专利“一种木质纤维的低温干燥装置”(专利号CN200920140922_7)中就采用锅炉尾气净化后直接应用于纤维干燥进行了较好的应用，提高了企业总的热能利用效率。尽管纤维干燥工艺随着技术进步，使热利用效率越来越高，但却始终存在着将纤维干燥尾气直接排入大气的共同特点，排放的气体中包含大量粉尘、细纤维、甲醛等对人体健康有害的物质，如2008年国家环保部进行的第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数核算中的《木材加工及竹藤棕草制品业行业产排污系数使用手册》中所载中密度纤维板的工业废气量为14000m3/m3板，工业粉尘量为106. 55kg/m3板，其中90%以上均直接排入了大气环境；此外排放的气体温度较高，对环境造成较大的环境污染和热污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对现有生产线影响较小、可有效减少环境排放，并提高纤维干燥热利用效率及干燥质量的方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种封闭式木质纤维干燥系统，包括空气预热、纤维干燥、排气除尘处理、除醛处理及除湿处理部分，其特征在于对纤维干燥的排放气体进行封闭式处理。一种封闭式木质纤维干燥方法，其特征在于应用以下装置环境空气入口连接热交换器，离心式风机和湿纤维入口连接干燥管道的初始端，干燥管道末端连接旋风分离器的进口，旋风分离器包括有出料口和排气口，排气口连接除尘装置，除尘装置再连接除醛装置，除醛装置后并联有除湿装置和旁通阀，除湿装置接有出水口，除湿装置和旁通阀后再共同接入热交换器；或者除湿装置中还设有蒸发器，且蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成一个封闭式制冷循环系统；
步骤如下干燥所需湿空气由环境空气入口进入热交换器，经热交换器升温后的湿空气，经离心风机后进入干燥管道，被干燥湿纤维经湿纤维入口进入干燥管道后到达旋风分离器将干燥后的纤维分离并排出出料口，干燥后的湿空气由排气口进入除尘装置，用于除去排放湿空气中所包含的细纤维和粉尘；除尘后的湿空气进入除醛装置，分解其中的游离甲醛后，一部分湿空气进入除湿装置，除湿后的凝结水从排水口排出系统，或者一部分湿空气经过除湿装置的蒸发器时，湿空气中的水分迅速凝结并由出水口排出，从而降低湿空气的水分含量，而湿空气中的热量则被制冷工质所吸收，使制冷工质蒸发，经压缩机压缩后温度升高至对应压力下的冷凝温度，在冷凝器处将热量再释放给经过除湿的湿空气，而制冷工质经过膨胀阀后再进入蒸发器进行下一循环过程；另一部分湿空气经旁通阀后与经除湿后的湿空气混合后进入热交换器再进行下一个干燥循环过程。上述封闭式纤维干燥系统包括以下几部分(I)纤维干燥部分，将湿纤维干燥至满足中密度纤维板生产工艺要求含水率的干纤维的纤维干燥装置，包括空气预热、纤维干燥及纤维分离等装置；(2)除尘装置，将从旋风分离器中排放的湿空气中所含粉尘过滤；(3)除醛装置，清除湿空气中所含游离甲醛；(4)除湿装置，将湿空气的温度从排放温度降低至对应状态下的露点温度以下，使水分以液态水的形式凝结出系统，从而降低湿空气中的湿度；(5)余热利用，将除湿过程中所吸收热量再利于生产中，而不是排放于环境中。由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点木质纤维干燥后的湿空气经过除尘处理、除醛处理及除湿处理后再次应用于木质纤维干燥中，使纤维干燥使用的湿空气状态稳定，纤维干燥后含水率稳定，且有效避免了向大气中排放污染物，还将余热充分回收利用，提高了能量利用效率，达到了节能减排的目的。技术上可行，对现有生产线的技术改造也较容易，可在不破坏当前生产线的情况下进行改造，是一种具有较好前景的纤维干燥方法。
图1开放式木质纤维干燥系统简2封闭式木质纤维干燥系统简图(实施例1)图3封闭式木质纤维干燥系统简图(实施例2)I环境空气入口 2热交换器3离心式风机4湿纤维入口 5纤维干燥管道6旋风分离器7出料口 8排气口 9除尘器10除醛装置11除湿装置12排水口 13除湿工质出口 14除湿工质入口 15旁通阀16蒸发器17压缩机18冷凝器19膨胀阀。
具体实施例方式一种封闭式木质纤维干燥系统，其特征在于环境空气入口 I连接热交换器2，离心式风机和湿纤维入口 4连接干燥管道5的初始端，干燥管道5末端连接旋风分离器6的进口，旋风分离器包括有出料口 7和排气口 8，排气口 8连接除尘装置9，除尘装置9再连接除醛装置，除醛装置后并联有除湿装置11和旁通阀13，除湿装置接有出水口 12，除湿装置和旁通阀后再共同接入热交换器2 ；或者除湿装置11中还设有蒸发器16，且蒸发器16、压缩机17、冷凝器18和膨胀阀19组成一个封闭式制冷循环系统。应用所述一种封闭式木质纤维干燥系统的方法，其特征在于干燥所需湿空气由环境空气入口 I进入热交换器2，经热交换器2升温后的湿空气，经离心风机3后进入干燥管道5，被干燥湿纤维经湿纤维入口 4进入干燥管道5后到达旋风分离器6将干燥后的纤维分离并排出出料口 7，干燥后的湿空气由排气口 8进入除尘装置9，用于除去排放湿空气中所包含的细纤维和粉尘；除尘后的湿空气进入除醛装置10，分解其中的游离甲醛后，一部分湿空气进入除湿装置11，除湿后的凝结水从排水口 12排出系统，或者一部分湿空气经过除湿装置11的蒸发器16时，湿空气中的水分迅速凝结并由出水口 12排出，从而降低湿空气的水分含量，而湿空气中的热量则被制冷工质所吸收，使制冷工质蒸发，经压缩机17压缩后温度升高至对应压力下的冷凝温度，在冷凝器18处将热量再释放给经过除湿的湿空气，而制冷工质经过膨胀阀19后再进入蒸发器进行下一循环过程；另一部分湿空气经旁通阀后与经除湿后的湿空气混合后进入热交换器I再进行下一个干燥循环过程。开式木质纤维干燥系统(例)简介图1所示为传统的开式木质纤维干燥系统，基本情况年产4万m3中密度纤维板生产线配套的纤维干燥系统，干燥所需湿空气全部由环境空气入口 I进入，经热交换器2升温后得到温度为143°C的湿空气，经离心风机3 (风量为115000m3/hr，风压为4000Pa)送入干燥管道5 ;含水率为60%的湿纤维经湿纤维入口 4喷射入干燥管道5，经总长度近90m的干燥管道5后纤维的含水率达到9%左右，木质纤维到达旋风分离器6后将纤维分离并沉降至出料口 7，干燥后的湿空气则由排气口 8直接排入大气，湿空气的温度为55°C，相对湿度为70%左右，风速介于10-20m/s之间。年排放湿空气所含热量达74. 8X IO6MJ,且所排放湿空气中含有大量甲醛、粉尘(细纤维、灰尘等)以及大量的水分，对环境空气造成一定的污染，且损失了大量的热量和水分，浪费了大量的能源和水资源。木质纤维干燥系统为一开式系统，由外界大气环境引进全部需要的湿空气，干燥后的湿空气再排入到环境大气中。实施例1 :按本发明设计对生产线进行技术改造后示意图如图2所示，成为封闭式木质纤维干燥系统。在旋风分离器6的排气口 8后连接了除尘装置9，采用蜂窝式除尘，用于除去排放湿空气中所包含的细纤维和粉尘；除尘装置后连接除醛装置，采用Ti02/Zn0甲醛降解净化技术，将湿空气中的游离甲醛分解清除；除醛装置后连接除湿装置，本例中的除湿工质为企业用自来水，水温在15 - 20度之间，远低于湿空气的露点温度(湿空气温度55°C /相对湿度70%对应露点温度约为46°C)，常温自来水由除湿工质入口 14进入，将湿空气中的水分凝结出来并经排水口 12排出系统，吸收热量后的自来水经除湿工质出口 13连接锅炉进水系统，可使水温提高15°C，生产线配套的锅炉容量约为15吨/hr，每年可回收总热量为6. 8 X IO6MJ,相当于每年节省232吨标准煤(标准煤发热量29. 3076MJ/kg);从而节约大量热量；旁通湿空气的比例可由旁通阀15的开度进行调整，经除湿的空气与经旁通阀的部分湿空气混合后再进入热交换器2，进入下一个纤维干燥过程。回收的这部分湿空气量不足时，可由环境空气入口 I引入环境空气进行补充。由于是闭式循环系统，系统运行较原来的开式系统稳定，纤维干燥后含水率在可稳定在7.5^9.5%之间。而传统的开式木质纤维干燥系统干燥所需空气全部由环境空气进入，而环境空气受到气候影响较大，空气的温度、湿度波动较大，如南宁地区10月份白天气温在30°C、相对湿度在50%左右，而夜间温度在20°C、相对湿度在90%左右，其它条件不变时，可导致纤维干燥后含水率在7 10.5%之间波动，均匀性较差。实施例2:按本发明设计对生产线进行技术改造后示意图如图3所示。本实施例与实施例1的不同之处仅在于湿空气的除湿及余热利用部分。本实施例采用热泵除湿的形式，由蒸发器16、压缩机17、冷凝器18和膨胀阀19组成一个封闭式制冷循环系统，连接管路内流动着制冷工质。当经过除尘、除醛后的湿空气经过除湿装置11的蒸发器16时，由于蒸发器的表面温度在5-10°C，远低于当时状态下的湿空气露点温度(湿空气温度55°C /相对湿度70%对应露点温度约为46°C )，使湿空气中的水分迅速凝结并由冷凝水排水管排出系统，从而降低湿空气的水分含量，而湿空气中的热量则被制冷系统中的制冷工质所吸收，使制冷工质蒸发，经压缩机17压缩后温度升高至对应压力下的冷凝温度(约为75°C)，在冷凝器18处将热量再释放给经过除湿的湿空气(即:干燥后排出湿空气中所除去水分中所含热量又全部返还给干燥系统)，而制冷工质经过膨胀阀19后再进入蒸发器进行下一循环过程。经除湿及加热的湿空气与经旁通阀15的湿空气混合后再次进入热交换器2，进入下一个干燥循环。如果回收的这部分湿空气量不足时，可由环境空气入口 I处引入环境空气进行补充。由于是闭式循环系统，系统运行较 原来的开式系统稳定，纤维干燥后含水率在可稳定在7.5^9.5%之间。而传统的开式木质纤维干燥系统干燥所需空气全部由环境空气进入，而环境空气受到当地气候影响较大，空气的温度、湿度波动较大，如南宁地区10月份白天气温在30°C、相对湿度在50%左右，而夜间温度在20°C、相对湿度在90%左右，其它条件不变时，可导致纤维干燥后含水率在7 10.5%之间波动，均匀性较差。
权利要求
1.一种封闭式木质纤维干燥方法，其特征在于应用以下装置:环境空气入口连接热交换器，离心式风机和湿纤维入口连接干燥管道的初始端，干燥管道末端连接旋风分离器的进口，旋风分离器包括有出料口和排气口，排气口连接除尘装置，除尘装置再连接除醛装置，除醛装置后并联有除湿装置和旁通阀，除湿装置接有出水口，除湿装置和旁通阀后再共同接入热交换器； 或者除湿装置中还设有蒸发器，且蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成一个封闭式制冷循环系统； 步骤如下: 干燥所需湿空气由环境空气入口进入热交换器，经热交换器升温后的湿空气，经离心风机后进入干燥管道，被干燥湿纤维经湿纤维入口进入干燥管道后到达旋风分离器将干燥后的纤维分离并排出出料口，干燥后的湿空气由排气口进入除尘装置，用于除去排放湿空气中所包含的细纤维和粉尘；除尘后的湿空气进入除醛装置，分解其中的游离甲醛后，一部分湿空气进入除湿装置，除湿后的凝结水从排水口排出系统，或者一部分湿空气经过除湿装置的蒸发器时，湿空气中的水分迅速凝结并由出水口排出，从而降低湿空气的水分含量，而湿空气中的热量则被制冷工质所吸收，使制冷工质蒸发，经压缩机压缩后温度升高至对应压力下的冷凝温度，在冷凝器处将热量再释放给经过除湿的湿空气，而制冷工质经过膨胀阀后再进入蒸发器进行下一循环过程； 另一部分湿空气经旁通阀后与经除湿后的湿空气混合后进入热交换器再进行下一个干燥循环 过程。
全文摘要
一种封闭式木质纤维干燥方法属于木材加工领域。环境空气经新风入口进入热交换器升温后，由离心风机送入纤维干燥管道，干燥管道开始端连接湿纤维入口，末端连接有旋风分离器，干燥后的木质纤维与湿空气在旋风分离器进行分离，从旋风分离器出来的湿空气经过除尘装置、除醛装置后，使部分湿空气经过除湿装置除去湿空气中的部分水分后与旁通的部分湿空气混合，再补充部分环境空气后再次进入热交换器进行下个木质纤维干燥过程。此系统相对于开放式木质纤维干燥系统可使木质纤维干燥含水率均匀性提高，并提高热利用效率、减少污染物排放。
文档编号B27K5/00GK103072166SQ201210564749
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者周永东, 孙锋, 贺志强, 李晓玲 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所