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1、2 4 中国人造板 2 0 0 8/1 0热压机的基本参数在某种程度上决定了热压机的能力。多层热压机的产量由热压板的幅面大小、层数多少和热压周期长短等因素决定。现在热压板的幅面有4 8 、4 1 6 、6 1 8 及8 1 6 等，热压板幅面的大小决定了其压制的最大产品规格。生产中密度纤维板的多层热压机的层数有6 层、7 层、8 层、9 层、1 0层、1 2 层、1 5 层、1 8 层和2 0 层，最多达2 0 层。热压机的层数与产量密切相关，目前热压机的具体层数一般根据产量及用户的要求来确定。通常热压机是以公称总压力、幅面和层数称呼的，如2.8 万k N 热压机、4 1 6 热压机和1 5
2、层热压机等。除此之外，热压机的加热方式对产品的质量、生产成本及能量消耗等有不同程度的影响。1 中密度纤维板多层热压机基本参数1.1 面压面压指的是作用在板坯单位面积上的压力，在通常情况下，热压机的面压在2.5 3.5 M P a 时就能保证干法中密度纤维板厚度和密度的要求。1.2 公称总压力公称总压力又称为压机吨位，热压机所需的总压力应根据压制板坯所需的单位压力及板坯受压面积，并考虑到移动部分的重力（主要包括活动横梁、热压板、柱塞及板坯的重力等）以及密封和导轨等处的摩擦阻力来确定，可用公式(1)计算。F=P SS +F 2+F 3+F 4 （1）式中：F总压力，N；P S板坯所需最大单位压力，
3、P a；S板坯面积，m2；F 2压机可移动部分的全部重力，N；F 3油缸密封处的摩擦阻力，N；F 4压机导轨等处的摩擦力，N。一般近似计算时，F 2、F 3、和 F 4合计取 PSS 的1 0%左右，因此总压力可按公式（2）近似计算。F=1.1 PSS （2）1.3 板面尺寸板面尺寸即热压板的幅面，它决定了产品的规格。我国常用的中密度纤维板规格为4 8（1 2 2 0 m m2 4 4 0 m m），压板幅面长宽尺寸是成品板的倍数加上余量。考虑到裁边余量和装板时位置偏差等因素，4 8 热压板幅面至少应为1 3 7 0 m m2 6 5 0 m m，4 1 6 热压板的幅面为1 7 5 0 m
4、m5 1 0 0 m m，6 1 8 热压板幅面为2 3 8 0 m m5 7 0 0 m m。蒋梅凤（上海人造板机器厂有限公司，上海 2 0 1 8 0 5）摘要：简要介绍中密度纤维板多层压机的基本参数，讨论热压机的加热方式。关键词：热压机；基本参数；加热方式工程师手册工程师手册中密度纤维板之1 3中密度纤维板多层热压机的基本参数及加热方式2 0 0 8/1 0 中国人造板 2 51.4 层数多层压机的层数决定于生产大纲的产量要求，但因生产方法不同有所差异。湿法生产，由于板坯相对较薄，压板层间距较小，层间距一般不超过1 0 0 m m，因此层数较多，例如上海人造板机器厂有限公司生产的湿法硬质
5、纤维板热压机最多层数达到2 5 层，层间距为9 0 m m；干法生产由于板坯厚度大，要求压板层间距较大，在设计产量大时增大压板幅面，而层数相应较少，最多层数达到2 0 层。1.5 热压板层间距热压板层间距又称为开档，是指相邻两块热压板之间的距离。它是根据压制板坯的厚度、垫板并考虑到装板所需空间等因素来确定的。比如，采用有垫板装板机或者无垫板装板机，其垫板或者装板小车需进入热压机内送板，但由于垫板的厚度比装板小车的厚度薄很多，所以采用无垫板装板的热压板间距要比采用有垫板装板的大。热压机的开档，一般可按经验公式（3）选择。H =h1+h2+h3 （3）式中：H 热压板间距，mm；h1板坯的最大厚度
6、，m m；h2装板小车进入压机部分的高度，m m；h3 高度余量，一般取4 0 5 0 m m。1.6 闭合时间闭合时间的长短不仅影响到热压机的生产效率，而且更重要是直接关系到中密度纤维板产品的质量。若热压板闭合时间长，会造成板坯预固化层加厚及中密度纤维板物理力学性能下降等，因此，对热压机压板闭合时间有一定要求，热压机压板闭合到与板坯相接触的时间应不大于1 0 s。2 中密度纤维板热压机加热方式概述在中密度纤维板生产中，热压机的加热方式分为接触式加热和非接触式加热，而接触式加热是中密度纤维板多层压机中使用最广泛的加热方式。在中密度纤维板的正常生产过程中，热压机在第1 次加热升温后，热压板只需提
7、供板坯固化时所需要的热能及补充热压板向周围散热消耗的热能，热压板不需要冷却。2.1 非接触式加热高频加热属于非接触式加热，不受产品厚度的限制，特别适用于较厚中密度纤维板的生产。这种加热方法是在热压板中通入频率为4 6 M H z 的高频电流，在热压板之间形成高频电场，压板之间的板坯在高频电场的感应下，板坯中的分子剧烈运动发生强烈摩擦，继而产生大量的热能，使胶黏剂固化。高频加热的一大特点是热能是从板坯内部传到板坯外部。这种加热方式的高频压机结构复杂，维修困难，耗电量大，电子元器件寿命有限，成本较高。除了大规模生产或特殊要求时，一般很少采用高频加热。2.2 接触式加热接触式加热指的是加热介质将热能
8、先传给与板坯直接接触的热压板，通过热压板再把热能传给板坯，从而使板坯受热。热压板接触加热的一大特点是热能从板坯外部传到板坯内部。根据热介质性质的不同，接触式加热分为电加热和流体加热，流体加热主要包括饱和蒸汽加热、过热水加热和导热油加热。在接触式加热过程中，板坯表面与高温的热压板接触后，表层纤维温度迅速升高，水分汽化，在表层和芯层之间会形成温度梯度。由于温度梯度的作用，板坯表层的水蒸气和未汽化的水分携带着热量向芯层扩散迁移，板坯正是依靠接触传热和对流传热而获得热量。由于板坯是纤维、空气和水分组成的三相体系，整体讲是热的不良导体，传热性能不好，因此板坯表面温度总是高于芯层温度，而且需要较长时间才能
9、使芯层达到工艺要求的温度。温度梯度越大，需要加热的时间就越长，中密度纤维板板坯加热时，这种现象尤为突出，这表明接触加热对于生产厚板是不适宜的。接触式加热对热介质的要求是：1）热容量大，导热性能好；2）在低压和常压下，具有较高的汽化温度和较低的冷凝温度；3）良好的热稳定性且不易燃烧；4）无毒、无嗅和低腐蚀性；5）价格低廉。能够满足这些基本要求的热介质主要有饱和蒸汽、过热水和导热油，这 3 种热介质在中密度纤维板热压机中都有使用，其中导热油的性能最为优良。2.2.1 饱和蒸汽加热 在一定压力下，水变成饱和水蒸气时温度不变，吸收的全部热量只用于水的汽化。当饱和蒸汽放出热量而冷凝成水时，其温度也不降低
10、，用饱和蒸汽作热源的热压机正是利用了蒸汽的这一特性。饱和蒸汽的温度与受到的压力有关，温度越高，相应的水蒸气压力越大，但两者之间不是简单的比例关系。例如在常压下，水的沸点大约是1 0 0 ，要得到2 0 0 的饱和蒸汽温度，则水蒸气压力为1.6 M P a，如2 2 0 则为2.3 M P a。可见欲获得更高温度的饱和蒸汽，就需要锅炉设备耐更高的压力。在人造板热压机中，用蒸汽加热时，利用蒸汽的汽工程师手册2 6 中国人造板 2 0 0 8/1 0化潜热对热压板进行加热。伴随加热压板的同时，蒸汽因放热失去热量而变成冷凝水。也就是说，蒸汽经过热压板的流通孔道后，把汽化潜热的热量传给热压板，蒸汽则冷却
11、凝结成水。由于冷凝水会妨碍蒸汽的流通，影响热压板的加热，所以热压过程中必须有效排除生成的冷凝水，以保证热交换的进行。因此，对采取蒸气加热的热压机，必须设置效能可靠的疏水系统来实现阻汽排水。热压机用蒸汽做为加热介质时，饱和蒸汽压力须在1.0 1.4 M P a 的压力下才能满足中密度纤维板对热压温度的要求，这样的压力对加热系统的密封性能要求较高。在温度控制上，蒸汽加热只能以控制蒸汽的流量来调节温度。虽然蒸汽的潜能较大，对金属的腐蚀性较小，但蒸汽加热用于人造板生产存在如下问题：1）加热温度最高只能达到2 0 0 左右，此时蒸汽的压力在1.6 M P a 左右，蒸汽锅炉的压力等级至少为2.5 M P
12、 a。由于蒸汽温度的提高与压力成正比，所以蒸汽加热的温度不能太高，否则配套的锅炉设备和管道系统投资将大幅提高。2）蒸汽锅炉将水加热到1 0 0 之前所提供的热量和蒸汽冷凝成水以后留于水中的热量都无法被用热装置利用。蒸汽给热压机加热后部分变成热水，一般情况下，这些汽、水混合物均被排放，蒸气的汽化潜热不能被完全利用，同时锅炉排污也要损失能量，所以用蒸汽加热时，热能浪费较大。3）蒸汽在输送过程中热量损失大，且蒸汽的二次回收非常困难。蒸汽的跑、冒、滴、漏情况严重，蒸汽加热系统热能综合利用率在3 0%4 0 左右。4）饱和蒸汽在加热过程中的流速较大（2 0 3 0 m/s），蒸汽的波动性大，不能满足加热
13、温差小的要求。蒸汽加热精度差，其气态传热没有液态传热效果好。2.2.2 过热水加热 过热水是温度超过1 0 0 的热水。通常将高压饱和蒸汽通入耐高压的热水容器中直接对水加热，经过热交换后，蒸汽的热量变为热水的热量，水的温度达到或接近蒸汽的温度，这种高温水即通常所称的过热水。例如，当饱和蒸汽压力为2.5 M P a 时，过热水的温度约为2 0 8 左右。热水通过管道与热压机联接，形成高温水强制循环的封闭系统。表1 是热水和蒸汽状态参数对 比。从表1 可以看出，温度同样是2 0 0 ，过热水的单位体积热容量最大。虽然过热水单位质量的热容量只是饱和蒸汽的1/3，但单位体积的质量却是饱和蒸汽的1 0
14、0多倍，因此，单位体积的热容量比饱和蒸汽大3 0 倍左右。由于热压板内可以通过热介质的容积是一定的，所以单位体积热容量大的载热体提供的热量就多。换句话说，对于同样的加热要求，用蒸汽加热所需蒸汽体积约为过热水加热所需过热水体积的3 0 倍，所以，过热水加热的管道比用蒸汽加热所用的管道要小得多。过热蒸汽虽然可以使用1.0 M P a 的低压锅炉，通过过热器达到同样的温度2 0 0 ，但它的热容量下降，故真正起作用的还是低压饱和蒸汽部分，所以过热蒸汽用于热压过程是不合适的。蒸汽加热是用蒸汽的汽化潜热来加热热压板的，而过热水是用过热水的显热来加热热压板的。过热水在其热量用掉以后，可以通过循环再加热来反
15、复使用，由于热水是循环使用的，流速比较慢，热效率比较高。与蒸汽相比，用过热水做加热介质是比较好的，过热水加热系统热能综合利用率为4 0%5 0。在温度控制上，过热水加热除了控制流量外，还可以通过改变循环过热水的温度来调节温度，与蒸汽加热相比，过热水加热能更严格地控制温度。由于过热水加热需要借助高压饱和蒸汽来对低温水进行加热，所以除了需要配置高压热水容器外，还需要有高压锅炉。一方面设备复杂；另一方面系统压力仍然比较高，对加热系统的密封性能要求也比较高；并且热水易沉淀结垢，对加热系统有腐蚀作用。为了防止在罐体、管道及热压板中产生水垢及锈蚀，过热水加热时最好使用冷凝水，至少要使用软水。2.2.3 导
16、热油加热 由于采用过热水和饱和蒸汽作为热介质均需要在高压条件下运行，增加了设备密封的困难，且加热稳定性较低，所以设法寻求一种能在常压或低压下产生高温、且热容量大和使用安全的高沸点物质作热介质，一直是人们十分关心的问题。2 0 世纪3 0年代找到了这样的加热介质，这就是高温有机载热体，通常称为导热油或热油。我国从2 0 世纪 7 0 年代初开始对导热油加热技术进行研究，八五期间被列为国家节能推广项目。2 0 世纪8 0 年代，具有高温低压传热特点的导热油在我国人造板工业中逐步得到应用，现在这种加热方式已经在中密度纤维板热压机、刨花板热压机、低压短周期贴面热压机、刨花模压制品热压机等类型热压机中普
17、遍表1 热水和蒸汽状态参数对比状态参数饱和蒸汽过热蒸汽过热水压力/MP a1.61.01.6温度/2 0 02 0 02 0 0密度/（k g/m3）7.9 34.7 68 6 9.5热容量/（k J/m3）2 2 1 3 61 3 2 2 27 4 1 0 6 4工程师手册2 0 0 8/1 0 中国人造板 2 7使用。对于低压短周期贴面，导热油几乎是热压机唯一理想的加热介质；而在中密度纤维板生产中，导热油已逐步取代热水和饱和蒸汽。导热油加热的先进性：对人造板热压机而言，热压板的加热温度一般在2 0 0 左右。如果用蒸汽加热，要求饱和蒸汽的压力至少在1.6 M P a 以上。而导热油具有高温
18、低压的特性，导热油可以加热到3 0 0 ，而系统的工作压力只是热油泵需要克服管道阻力的循环压力。通常导热油在0.4 0.6 M P a 的低压运行下就可以实现2 0 0 的加热要求，这一点对密封十分有利。导热油的热焓值高，热容量大，低压下可以达到高沸点。导热油加热采用封闭式加热循环系统，传热比较理想，传热均匀，加热时温度变化小，可精确控制运行温度，加热设备上的温差可控制在2 以内，甚至可以达到 1 。对热压机来说，相邻压板温差可以做到不超过3 ，同一热压板温差的可以不超过1.5 。导热油加热可使热压机的进出口温差大为降低（温差一般为1 0 3 0 ），改变了蒸汽加热系统中热压机进出口温差大的弊
19、端。导热油加热的节能性：导热油在封闭循环系统中使用，导热油是以连续强制液相循环方式传递热量，无疏水排放等热损失，热能可循环利用，而且无滴漏现象，有效避免了热能损失，节能效果显著，热效率高。导热油加热系统热能综合利用率在6 0 左右。导热油加热的经济性：由于其良好的热稳定性，导热油无腐蚀和结垢现象，不腐蚀加热系统及用热装置，可在规定的温度内长期使用。导热油加热系统所需设备简便，无须像蒸汽锅炉那样要有软水装置等水处理设备，不需炉水排污设施，不需要庞大的贮水设备及高压水泵等；控制及操作容易，导热油加热系统的运行费用和维修费用比过热水及蒸汽加热少得多，可大大降低生产成本。在生产中使用导热油要注意以下几
20、个方面：1）所选用的导热油的导热系数要大，比热要高，其闪点和自燃点要高。2）导热油在高温运行时，其化学键容易断裂而氧化裂解生成碳，所以必须在导热油牌号规定的额定工作温度以下使用。3）导热油在热压板中的流速应在2 m/s 以上，流速越小，油膜温度越高，越容易导致热油结焦。4）导热油中应禁止混入水分及其他低沸点易挥发物。5）不允许将不同品种的导热油混合使用。6）在系统中禁止导热油高温时与空气长期接触，否则会加速导热油氧化而缩短其使用寿命。7）热压板温度降低到8 0 以下时热油循环泵才能停止工作。8）根据规定，导热油用管路及阀门要按1.6 倍的工作压力来制造或选型，所用电机要求防爆。2.3 其他加热
21、方式蒸汽喷蒸加热属于直接加热，是在热压过程中先将高温蒸汽喷入板坯中，然后再抽真空的一种热效率高的的热压方法，这种方法能使板坯在厚度方向上受热均匀，适合厚板的生产。目前蒸汽喷蒸加热技术不够成熟，喷蒸时板坯周边漏汽不易解决，况且设备结构复杂，实际应用很少。混合加热是指高频加热和热压板接触加热混合、或者是蒸汽喷蒸加热和热压板接触加热混合等。混合加热方式综合了单一加热方式的优点，弥补了单一方式中的不足，可收到优质高产、低耗低成本的效果。目前在利用连续压机生产中密度纤维板板时，采用此种加热方式的较多，但在多层热压机中应用则很少。3 结束语能源是我国经济建设和人民生活中不可或缺的重要物质，它是国民经济可持
22、续发展的重要保证。为了实现可持续发展，在能源的使用方面，应将节约能源放在十分突出的位置上。因为导热油加热有过热水和蒸汽不可比拟的先进性、节能性及经济性，并且我国的导热油加热技术及其使用装置已经日趋成熟，所以除了应在中密度纤维板多层热压机中采用导热油做为热压板的加热介质外，而且也应在人造板工业的其他用热设备（如干燥系统）中广泛使用，从而为节约能源，实现可持续发展做出贡献。参考文献：1 徐咏兰.中密度纤维板制造 M.北京:中国林业出版社,1 9 9 5.2 许秀雯.中密度纤维板工程 M.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1 9 9 5.3 王国超.纤维板生产技术 M.北京:中国林业出版社,2 0 0 0.4 吴新泉、罗裕明、齐盛田.人造板多层热压机 M,北京:中国林业出版社,1 9 8 5.（责任编辑：丁炳寅）工程师手册