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探析辊筒烘干线与太阳光照预干联合热压干燥桉木单板的经济效益

2020-04-05 199 上传者：管理员

摘要：现以1270mm×1270mm×1.7mm规格的一级桉木单板终含水率达到8%作为生产目标,经辊筒烘干线和人工利用太阳光照预干后联合热压两种不同的干燥方式进行单板干燥,再分析对比两者的效率,希望为企业采用最好的干燥方式提供科学技术的参考。

关键词：
太阳光照预干
干燥
效益分析
桉木单板
辊筒烘干线
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为了加快推进林业的产业转型,国家林业和草原局对提高林产品质量与其品牌建设提出了一系列的要求,在明确提出到2020年全国林业产业总产值要达到8.7万亿元的同时,再次对提升林业产业质量、实施林业品牌战略提出具体要求[1]。我国胶合板产业发展仍然存在劳动密集、机械自动化程度低、质量效益不高等突出问题,迫切需要转型升级、提质增效,实现高质量发展。国际领先的胶合板智能生产线对单板的大幅面整张化和控制较低且稳定的含水率要求非常严格。单板干燥是智能制造胶合板的关键工序,单板干燥时的含水率、开裂程度等直接影响胶合板的胶合强度及产品质量[2-3]。单板含水率是影响单板质量的重要指标,单板含水率不均或过高都不利于树脂的胶合,热压时易造成鼓泡或开胶导致产品合格率降低,而且在热压时,排除水分后的板材干缩变形大而产生内应力,易使胶合板翘曲变形或表面龟裂。此外,含水率高的单板储存时易发生霉变,直接影响胶合板的质量。因此,通过不同干燥方式使单板达到稳定且较低的含水率对胶合板的生产是极为重要的,对企业的生产能耗、生产效率和效益有很大影响[4-6]。本文采取新型辊筒烘干线干燥和利用太阳光照人工晒板预干后联合热压整形机干燥这两种方式对桉木单板进行干燥,然后通过效益对比分析,最终为企业选择合理的干燥方式提供参考。

1、产品目标

设定一级单板目标规格为1270mm×1270mm×1.7mm,以利于后续整张自动化组坯需要,终含水率为8%。

2、试验设备

(1)常熟市翔鹰人造板机器制造有限公司生产的BG1333辊筒单板干燥线:工作层数3层、烘干有效宽度4.5m、干燥节18节、干燥能力7.5m3/h、干燥温度170℃、电机总容量270kW。

(2)临沂某机械制造厂生产的多层热压单板干燥机:热压板有效长度2.6m、有效宽度1.5m、热压层数15层、电机总容量40kW。

(3)山东某木业机械有限公司生产的CXCT4-C1横拼机:工作宽度1.27m、进料速度32m/min、装机功率22kW。

(4)导热锅炉:无锡某锅炉有限公司提供的一套YLW-14000M/AⅡ导热油炉,额定供热量1200×104Kcal/h,设计使用温度320℃。

(5)蒸汽锅炉:吉林某锅炉制造有限责任公司提供的DZH4-1.25-M型蒸汽炉,额定蒸发量4T/h,额定蒸汽温度170℃。(6)电热恒温鼓风干燥箱:北京某仪器设备有限公司提供的101A型干燥箱,温控精度±1℃,加热功率2kW。

3、试验材料与方法

3.1 试验材料

桉木经过打圆机打圆后再通过无卡轴旋切机旋切后,形成长×宽×厚为1270mm×1270mm×1.7mm(用于辊筒烘干线)及1270mm×630mm×1.7mm(用于太阳光照预干联合热压干燥方式)两种规格,初含水率平均值为75%的湿一级单板。

3.2 试验方法

3.2.1 含水率测定

随机抽取单板样品10张裁剪成规格为320mm(长)×320mm(宽),经过天平称重后放入电热恒温鼓风干燥箱中,将温度调整到(103±2)℃烘至恒重。W(%)=(G1-G2)/G2×100%式中:W为初始含水率(%);G1为干燥前物料重量(g);G2为干燥后物料重量(g)。

3.2.2 辊筒烘干线方式

1270mm(长)×1270mm(宽)×1.7mm(厚)规格的湿单板归堆后移至烘干线入口,作业人员通过升降台将湿单板展放在输送带上输送至烘干线入口。烘干线采用导热油为热能介质,通过风机换热形成的热风直喷湿单板上下表面,辊筒不断输送单板至出口后通过冷风机散热冷却,进行一次性烘干至平均含水率8%后出板归堆。

3.2.3 太阳光照预干联合热压干燥方式

大幅面单板无法在传统的晒板架上进行晾晒,故只能使用1270mm(长)×630mm(宽)×1.7mm(厚)的市面常规幅面单板,人工运输至户外晒板架进行竖立晾晒,待常规户外自然晾晒单板达平均含水率25%后进行人工收板贮存,再用人工将半湿单板送至多层蒸汽热压单板干燥机烘干达到8%。通过机械拼板机利用胶线将干燥后的小幅面单板拼接成大幅面单板。

4、经济分析

4.1 辊筒烘干线方式

(1)人工费用。按照辊筒烘干线用工成本18元/m3计算。

(2)电费。烘干线功率为270kW,每小时可烘干7m3单板,每度电价0.65元,每立方米的成本为:0.65×270÷7=25.07元/m3。

(3)热能消耗费用。每天生产所需的导热油炉燃料、油炉作业人工成本、油炉设备折旧及油炉运行电费合计综合成本为8055元/天。因油炉运行成本分担至干燥及热压两部分,干燥占油炉运行成本分担比例60%(热压设备分担总费用40%)。每立方米的成本为:8055×60%÷150=32.22元/m3。

(4)设备折旧。烘干线购置费及基建费用350万元/套(其中烘干线购置费310万元,基建费及管道费用40万元)。按10年折旧,每天3个班共烘干150m3,每年可烘干单板45000m3,每立方米的成本为:3500000÷10÷45000=7.78元/m3。

(5)设备维护费。按每年5%提取,每立方米的成本为:3100000×5%÷45000=3.44元/m3。综合计算采用此类烘干方式的单位成本为:18+25.07+32.22+7.78+3.44=86.51元/m3。

4.2 太阳光照预干联合热压干燥方式

4.2.1 前期投资

较大晒场使用20亩地,气象条件允许情况下,全年可晒板240天/年计算,每亩每次可收7m3单板,平均3个晴天可晾晒单板初含水率到25%(仅收一次单板),则每年可收单板数量为:7×20×(240÷3)=11200m3/年。

(1)晒场租赁。工业园区每亩每年租金9000元,共用20亩,每立方米的成本为:9000×20÷11200=16.07元/m3。

(2)场地需要勾机平整。每亩平整费4000元,5年重新平整,每立方米成本为:4000×20÷11200÷5=1.43元/m3。

(3)场地铺设石渣。每亩费用5000元,3年重新铺设,每立方米成本为:5000×20÷11200÷3=2.98元/m3。

(4)晒架制作。每米使用木芯、方通、方条、自攻钉等成本50元,人工制作费用25元/m,20亩可展开2000m晒架,按3年折旧,每立方米成本为:2000×(50+25)÷11200÷3=4.46元/m3。

(5)平板运输电动车。主要负责旋切出板后运输至晒板架前,共需8辆,每辆6000元,折旧按5年计算,每立方米成本为:6000×8÷11200÷5=0.86元/m3。通过计算前期投资,每立方米的成本为:16.07+1.43+2.98+4.46+0.86=25.80元/m3。

4.2.2 运行过程中的人工晒板成本

(1)电动平板车日常用电费用。每天晚上从22时充电至第二天6时,每台电动车每2日充电一次,每次充电8h,充电桩充电费用每小时2元计算。每亩每次可收7m3单板,平均3个好天气收一次单板。每立方米成本为:2×8×8÷(7×20÷3)÷2=1.37元/m3。

(2)人工晒收板费用。45元/m3。通过计算运行过程中的人工晒板成本为1.37+45=46.37元/m3。

4.2.3 二次烘干成本

(1)人工费用。采用多层热压机烘干单板每立方米人工成本为12元/m3。

(2)电费。每台功率15kW,共需两台。每台设备每小时可烘干1.1m3,电费按0.65元/度计算,每立方米成本为:0.65×15×2÷(1.1×2)=8.86元/m3。

(3)热能消耗。每天生产所需的蒸汽锅炉燃料、蒸汽锅炉人工费用、蒸汽锅炉设备折旧及蒸汽锅炉运行电费合计综合成本4300元/天。因蒸汽锅炉运行成本分担至干燥及热压两部分使用,干燥占锅炉运行成本分担比例20%(热压设备分担总费用80%)。每立方米的成本为4300×20%÷52.8=16.29元/m3。

(4)设备折旧。热压整形机15万元/台,每台每年可烘干半湿单板6000m3,折旧按10年计算为:150000×2÷10÷(6000×2)=2.5元/m3。

(5)设备维护费。按每年5%提取,每立方米的成本为:150000×2×5%÷(6000×2)=1.25元/m3。通过计算得出运行过程中的二次烘干成本为:12+8.86+16.29+2.5+1.25=40.90元/m3。

4.2.4 单板拼接成本

(1)人工费用。每张规格630mm×630mm中板人工费成本为0.04元/张,每立方米按362张中板计算,每立方米使用人工费用为:0.04×362=14.48元/m3。

(2)电费。功率38kW,每班工作8h生产6000张四四尺中板,电费按0.65元/度计算。每立方米成本为:0.65×38÷(6000÷8÷362)=11.93元/m3。

(3)胶粒胶线。每立方米拼接单板用胶粒线0.01t,每吨成本8000元,每立方米成本为:8000×0.01=80元/m3。

(4)设备折旧。含拼板机37万元/台、空压机0.2万元/台,折旧按5年计算,每年拼接18000m3单板。每立方米成本为:372000÷5÷18000=4.13元/m3。

(5)设备维护费。按每年5%提取,每立方米的成本为:372000×5%÷18000=1.03元/m3。通过计算得出运行过程中的拼接成本为:14.48+11.93+80+4.13+1.03=111.57元/m3。综上所述,太阳光照预干联合热压干燥方式的成本为:前期投资+人工晒板成本+二次烘干成本+单板拼接成本=25.80+46.37+40.90+111.57=224.64元/m3。

5、结论

通过以上分析计算,得出以下结论。

(1)采用辊筒烘干线方式烘干单板单位成本低于太阳光照预干联合热压干燥方式的单位成本,平均烘干成本每立方米相差224.64-86.51=138.134元,每年如烘干4.5万m3单板可节约开支621.58万元,经济效益显著。

(2)辊筒烘干线方式占地面积相对较小,节省晒场用地。年烘干4.5万m3辊筒烘干线占地面积560m2,而太阳光照预干联合热压干燥方式达到同等产量至少需要36000m2的晒板场地。

(3)一套辊筒烘干线方式自动化程度较高,每班只需6名作业人员,单位人工成本低,作业人员劳动强度低。采用太阳光照预干联合热压干燥方式每班需要10名作业人员,工人承受风吹日晒及繁重的搬运扦插劳动。

(4)辊筒烘干线生产方式不受天气变化的影响,减少了因不及时得到晾晒产生霉变和停工待料的成本、固定摊销等间接损失。如按照1%的霉变率计算,年烘干4.5万m3单板,一级单板含税到厂价格按1250元/m3计算,霉变单板按300元/m3计算,两者差值为950元/m3,每年可节约成本950×4.5×1%=42.75万元。

(5)辊筒烘干线方式单板搬运次数少,单板破损率低。如按照3%的破损率计算,年烘干4.5万m3单板,一级单板含税到厂价格按1250元/m3计算,二级单板按900元/m3计算,两者差值为350元/m3,每年可节约350×4.5×3%=47.25万元。

(6)辊筒烘干线方式通过热气流烘干,单板含水率均匀,可提高单板品质。

(7)辊筒烘干线方式一次性投资较大,需配置导热油炉或蒸汽锅炉提供热源。该技术适合配备有导热油炉或中大型蒸汽炉较大企业、用地面积较小公司以及人工成本较高的工厂进行推广应用,有利于集约化规模化生产经营。

(8)太阳光照预干联合热压干燥方式前期投资略小,但也需配有蒸汽炉进行二次烘干以达到目标含水率。该技术适合规模较小、人工成本较低、土地面积大、租赁成本低的工厂,但运行过程中干燥、拼接等综合单位成本高。

参考文献:

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