1 概述 木材干燥是木材加工中不可缺少的重要环节 ,其所消耗的能量一般占木材加工总耗能的6 0 % 70 % ;因此 ,无论常规的蒸汽干燥还是现有的其它干燥方式 ,都要消耗大量的不可再生能源 ,造成环境的污染和破坏。在人们日益重视环保节能的今天 ,开发一种无污染 ,低消耗的木材干燥系统是十分必要的。由于我国木材加工大部分为中、小型企业 ,因而新系统主要针对这些企业研制。 2 风能与太阳能 风能是一种清洁、无污染的可再生能源 ,取之不尽 ,用之不竭。 我国的风能资源比较丰富 ,全国可利用风能资源约为2.53亿kW ,而林区木材加工企业很多位于风能丰富地区 ,其风能密度一般不小于200W/m。 风力发电是利用风能最常见的一种方式 ,现在我国风力发电事业发展较快,根据国家规划,到2020年底,全国风力发电的装机总容量将达8151224MW ,以满足人们生活、生产的需要。 风力发电虽然具有无污染且蕴藏量巨大两大优势 ,但由于具有风能随机性 ,所以与常规发电系统相比 ,风力发电机发出的电能稳定性较差 ,其电流、电压的频率和强度变化很大 ,必须经整流和逆变变换后才可用于直流照明或驱动各类电力设备。由于现在用于整流和逆变的蓄电池寿命只有 3年左右 ,其价格却占风力发电系统的 1 / 3左右 ,所以整个系统经济性大为下降 ,同时逆变器控制器质量一般也不稳定 ,使得系统可靠性也不高 ,这些都制约了现有风力发电系统的推广应用。 但是 ,风力发电系统用于木材干燥却是很合适的。由于一般木材干燥是缓慢加热去湿过程 ,时间比较长 ,对所需热能的稳定性和均衡性要求不高 ,对于相应的电加热装置 ,风力发电机发出的电流频率和强度变化对其没有什么影响 ,可以直接加以利用。一台风力发电机和常见的电加热装置即可组成简单的木材干燥加热系统。这样省缺了价格昂贵的蓄电装置和逆变装置 ,从而具有较高的应用价值 ,尤其对于用电负荷分散 ,常规电网覆盖比较困难的边远林区木材加工企业更是如此。 国内生产风力发电机的厂家也较多 ,下面仅介绍二种小型风力发电机一些技术参数 ,见表 1。有时 ,单一的风电加热系统还不足以始终提供充足的能量以供生产 ,这时可以采用多能互补的方式加以解决。常规的做法是在大部分时间里只利用风电系统的能量 ,在不足时由普通电网补充能量。但更好的做法是利用风电系统的同时又利用太阳能。 太阳能的特点与风能相似 ,也是一种低密度和不稳定的可再生能量 ,所以用于汽车等其它场所时往往价格过高 ,但用于长期加热却很合适。例如 ,太阳能热水器现在就已得到了广泛应用。 太阳能用于木材加热干燥也很合适 ,具体做法是 :利用现有的拼装式平板型空气集热器作为太阳能收集装置 ,采取阵列形式布置 ,可以根据需要拼成各式采光面积 ,其安装和维修都很方便。 风能与太阳能一般又具有互补性。即在晴好的天气里往往太阳能充足 ,风能较弱 ;恶劣的天气或夜间则正好相反 ,风能充足 ,太阳能较弱。如果将风能与太阳能结合起来用于木材加热干燥 ,则既提高了能量密度 ,为较大规模应用于生产创造了条件 ;又减少了其不稳定性 ,确保系统可以全天候工作。 3 新型干燥系统的工作原理新型木材干燥系统主要由加热系统 ,保温系统 (干燥室 )及监测 ,控制系统组成。加热系统工作原理的不同是新型干燥系统与常规系统主要差别。新型加热系统充分利用了风能与太阳能。系统如前所述一般由两部分组成 ,一部分为风力发电系统及常见的电加热系统 ,它将风力发电机发出的电能转换为热能用以干燥木材 ,另一部分热能则来自太阳能集热器。 当然 ,在具体实施时 ,应注意根据地形、地貌和季节、日照等资料 ,选配容量合适的风力发电机及太阳能集热器 ,使之高效、合理地运行。对于规模较小、要求不高的企业 ,也可只配备风电电加热系统以减少投资 ,简化管理。干燥室一般为金属型结构。太阳能集热器置于屋面 ,电加热系统可根据需要安装在室内各处。干燥室应采取保温措施 ,可采用外砌砖墙 ,内贴铝板 ,中间填充以保温材料 ,地面也需保温防潮。 监控系统的作用是对木材干燥生产工艺过程中空气温度 ,相对湿度及木材含水率等进行动态多点测试。所得数据经微机处理 ,与生产工艺规定基准值相比较 ,对风能 /太阳能联合加热系统等作出相应调节 ,从而使得各系统工作在最佳状态 ,提高干燥质量。
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