刨花干燥机余热利用系统设计
- 国内外刨花干燥机余热利用现状
在刨花板生产行业中，刨花干燥机属于新一代木材干燥设备，是主要的耗能设备之一，对木材刨片机刨出的湿长刨花进行干燥，广泛应用于定向结构板以及普通刨花板、密度板、纤维板、家具厂等生产型的轻工企业以及物料的烘干。目前我国的刨花干燥机在余热利用方面存在很多能源的浪费，能源利用水平相差较大。一般来说，刨花干燥机是耗热大户，它的热能消耗占刨花板生产线总的热负荷的70%左右。刨花干燥机运行时排放的湿空气会带走一部分热量，因此干燥系统余热回收潜力很大[1]。此项热损失不仅浪费了大量的热量，也会对环境造成一些热污染以及粉尘污染。所以，研究怎样利用刨花干燥机的余热资源刻不容缓。
1.1国内利用现状
我国的刨花干燥设备经过近70年的发展，从最初满足年产刨花板2000 m3的刨花干燥设备，到现在能够满足年产45万m3的刨花干燥设备，产能提高了224倍，技术性能完全可以满足大规模刨花板生产线的工艺要求。2016到 2018年，是我国刨花板发展的历史最高点，新上年产15万m3以上大规模生产线40条，其中国产刨花干燥设26条，进口设备14条，国产占比65%，进口占比35%，国产大产能刨花干燥设备历史上首次力压进口，取得市场占有率的历史性突破[1]。
目前，我国的人造板设备制造工厂消化吸收国外先进技术，已经研制开发出了国产的通道式刨花干燥机，并已经在刨花生产中得到使用。转子式干燥机湿气直接排空，带走大量的热量并造成粉尘污染空气。先进的热烟气直接加热干燥技术，干燥机排出湿热气体经分离器净化后回收利用，减少了湿气带走的这部分热量，提高了刨花干燥系统的热效率，该技术有效地降低了能耗、保护了环境[2]。
随着近年来我国经济的高速发展，中国牢牢坐稳世界能源消耗大国的位置，作为占社会总能耗70%以上的工业耗能却仍因产业结构、技术水平和经济规模等因素影响，造成综合能源消费量、煤炭消费量始终处于高位运行，且伴随着工业生产过程产生工业余热资源约占其燃料总热量的17%～67%，其中可回收率达60%，未来余热资源利用提升空间大[3]。利用效果最好的当属大型钢铁企业，其余热利用率也只能达到30%～50%[4]。余热能源经过一定的技术手段加以利用，可进一步转换成其他机械能、电能、热能或冷能等，实现余热的回收再利用。但因余热的生产随工业生产的方式、工艺环境、燃料及燃烧条件的不同而变化，这也在技术上为余热的综合利用带来很多难点。为此，近年来越来越多企业以及学者参与到工业余热利用新技术的研发中，如利用余热的热能预热燃气及空气、利用余热余压进行发电、利用余热实现制冷及与热泵结合应用。通过余热利用系统的优化升级，在实现电场区域生态环境改善上，有效地确保了国家节能减排历年的深度落实[5]。经过在余热利用技术以及相关产业的高速发展，高温余热利用技术目前已基本趋于成熟，而具有巨大潜力的中低温余热利用技术，除了在热泵系统中有少数应用之外，其他地方尚处于尝试和成长的阶段[3]。
1.2国外利用现状
钢铁工业是能源消耗最大的生产过程。能源成本约占总成本的30%，从钢铁制造过程中回收热量是一个巨大的挑战。回收这些过程中产生的多余热量可以减少温室气体的排放，并显著降低生产成本。
在过去的十年中，国外对废热回收也进行了大量的研究，研究了四种余热回收系统：鼓风法、单鼓法、双鼓法和旋转杯法（the Spin- ning Cup methods），这些系统的平均效率大约为50%[7]。利用热管技术进行废热回收已经在许多不同的应用领域进行了研究，有一种新型热管式换热器，用于烟气余热回收，热管由冷凝壳、管腔和翅片管蒸发器组成，洁净空气用于预热燃烧器送风，这将减少15%的天然气消耗，从而减少温室气体的排放。平板热管（FPH）的设计是为了在制造冷却过程中通过辐射从热钢中回收热量，FPH系统由底部集热器连接的不锈钢热管和顶部管壳联箱组成，通过在金属丝输送板的两个位置进行热性能测试，研究了金属丝输送板的热性能，结果表明，FPH是一种高效的工业废热回收新技术[6]。有利用“热管空气回热器”的原型回收锅炉或者产热设备排出的废气余热，通过对容量计算的分析，确定了最优设计参数，设计并制造了最优热管热回收装置，可利用该能量回收方法免费实现热风生产[8]。欧盟提出一种新技术来回收工业废热，基于创新的热管（HPs），其设计将优化各种流体类型、温度和流速以及回收热的使用。HPs的标准化是比较于其他传统的热回收技术的优势，包括冷凝的蒸汽排气流热回收潜力最大化。热管一般是圆柱形的，但蒸发器或冷凝器也可以是扁平的，被称为扁平型hp。平板热管（FHPs）与传统的圆柱形热管（HPs）相比具有明显的优势，这与蒸发器的等温特性和平板蒸发器表面最大限度地扩大辐射吸收面积有关。FHP热回收系统是一项新的创新[9]。
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