劉國(guó)忠

【摘 要】 在人造板生產(chǎn)中，人造板加工機(jī)械的功能特性會(huì)對(duì)人造板產(chǎn)品質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用，同時(shí)，其裝備設(shè)計(jì)、制造的節(jié)能環(huán)保也是其當(dāng)前與未來(lái)發(fā)展的必然方向。本文主要對(duì)人造板機(jī)械設(shè)備、特點(diǎn)、減重節(jié)能、新型焊接結(jié)構(gòu)、新型桿結(jié)構(gòu)、箱中箱結(jié)構(gòu)、新材料應(yīng)用、節(jié)能環(huán)保型設(shè)備的研發(fā)、刨花板成套設(shè)備技術(shù)水平、人造板成套設(shè)備的單線規(guī)模、人造板主機(jī)—熱壓機(jī)的選型與開(kāi)發(fā)、再生生物質(zhì)能源在人造板動(dòng)力設(shè)備中的應(yīng)用等方面的節(jié)能環(huán)保技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

【關(guān)鍵詞】 人造板 機(jī)械設(shè)備 節(jié)能環(huán)保 刨花板

人造板是對(duì)建筑裝飾常用材料刨花板、纖維板、膠合板（細(xì)木工板）的統(tǒng)稱，廣泛應(yīng)用于建筑模板、室內(nèi)裝璜、各式家具、辦公用品、組合音箱、包裝布展等行業(yè)。其市場(chǎng)需求隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展而得到迅猛擴(kuò)大，其生產(chǎn)加工也成為木材加工業(yè)的一個(gè)重要分支。

人造板的生產(chǎn)主要依賴機(jī)械設(shè)備，我國(guó)的人造板機(jī)械裝備制造業(yè)發(fā)展迅速，上海人造板機(jī)器廠有限公司連續(xù)壓機(jī)的研制成功，我國(guó)刨花板和中纖板生產(chǎn)線單線產(chǎn)量翻番成為現(xiàn)實(shí)。鎮(zhèn)江中福馬58英寸熱磨機(jī)的研制成功，為我國(guó)中纖板生產(chǎn)線年產(chǎn)量超過(guò)20萬(wàn)m3提供了關(guān)鍵設(shè)備。上海捷成白鶴木工機(jī)械有限公司與德國(guó)比諾斯公司的合資，使我國(guó)人造板裝備走向了世界。

我國(guó)的人造板產(chǎn)量世界領(lǐng)先，但我國(guó)人造板裝備的生產(chǎn)能力和國(guó)際大集團(tuán)公司相比相差甚遠(yuǎn)，我國(guó)的人造板工業(yè)單線生產(chǎn)規(guī)模和世界平均水平也有差距。人造板加工綜合利用率低，加工生產(chǎn)中不僅過(guò)多消耗能源，還產(chǎn)生大量固體、液體和氣體等廢棄物，對(duì)工作環(huán)境和自然環(huán)境造成直接或間接污染等。而我國(guó)人造板機(jī)械裝備的和諧環(huán)境、綠色生態(tài)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)卻沒(méi)有突破。因此，加強(qiáng)人造板機(jī)械的節(jié)能環(huán)保技術(shù)研發(fā)，對(duì)于提高人造板生產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)模和自動(dòng)化水平，同時(shí)改良人造板產(chǎn)品質(zhì)量特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 人造板設(shè)備及特點(diǎn)

人造板設(shè)備是指將農(nóng)作物秸稈、木材采伐與加工剩余物、木材等原料進(jìn)行加工處理，或制成板坯，或制成單板等，再按照不同的工藝加工生產(chǎn)成各類人造板產(chǎn)品的機(jī)械加工設(shè)備。

節(jié)能環(huán)保型人造板設(shè)備是指設(shè)備機(jī)床主要零部件由再生材料制造，機(jī)床的質(zhì)量和體積由于使用再生材料而減少50%以上，通過(guò)采取減輕移動(dòng)部件質(zhì)量（如旋切機(jī)、刨切機(jī)刀床移動(dòng)部件）、降低其運(yùn)轉(zhuǎn)功率等項(xiàng)措施使功率消耗減少30%～40%，使用過(guò)程的各種廢棄物減少50%～60%，節(jié)能減排力求使生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)荷最小化。

以膠合板為例，人造板加工設(shè)備按其工藝流程主要包括：旋切機(jī)、單板干燥機(jī)、涂膠機(jī)、預(yù)壓機(jī)、熱壓機(jī)、縱橫鋸邊機(jī)、熱載體爐、砂光機(jī)等。目前，此類設(shè)備在生產(chǎn)使用過(guò)程中不僅大量消耗能源，還產(chǎn)生了對(duì)工作環(huán)境和自然環(huán)境造成直接或間接的污染固體、液體和氣體等廢棄物。從整個(gè)人造板機(jī)械生命周期看，人造板設(shè)備對(duì)環(huán)境沖擊和影響的綠色生態(tài)人造板機(jī)械應(yīng)是人造板機(jī)械設(shè)備技術(shù)研發(fā)長(zhǎng)期關(guān)注的焦點(diǎn)。

2 人造板機(jī)械設(shè)備節(jié)能環(huán)保技術(shù)研發(fā)方向

2.1 設(shè)備的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

（1）減重節(jié)能。節(jié)能環(huán)保人造板機(jī)械設(shè)計(jì)的第一個(gè)措施是通過(guò)大幅度降低移動(dòng)部件質(zhì)量和減少所需功率來(lái)構(gòu)建具有生態(tài)效益的機(jī)床。節(jié)能環(huán)保人造板加工機(jī)床提出了一種全新理念：減輕機(jī)床的質(zhì)量，節(jié)省材料，降低機(jī)床使用時(shí)的能源消耗。

傳統(tǒng)的人造板機(jī)械設(shè)計(jì)理念是“只有足夠的剛度才能保證加工精度，提高剛度就必須增加機(jī)床重量”?，F(xiàn)有人造板機(jī)械重量的80%用于“保證”機(jī)床的剛度，而只有20%用于滿足機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)的需要，因此機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空間很大，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的途徑是采用新結(jié)構(gòu)和新材料。

（2）新型焊接結(jié)構(gòu)。在人造板機(jī)械設(shè)計(jì)中采用焊接結(jié)構(gòu)由來(lái)已久，例如人造板壓機(jī)的機(jī)架主要由鋼板切割后焊接成為大型結(jié)構(gòu)件。隨著對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)輕量化的要求日益迫切，異型鋼板和異型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了發(fā)展，焊接工藝也由電弧焊接擴(kuò)展到激光焊接。這種焊接技術(shù)的應(yīng)用使焊接質(zhì)量得到大幅度提高，機(jī)床質(zhì)量趨向輕量化。

（3）新型桿結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的六桿并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，由于其具有運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，一直受到機(jī)床設(shè)計(jì)與研究者的重視。經(jīng)10多年的不斷探索，推出了許多變形方案和結(jié)構(gòu)，盡管加工精度和機(jī)床剛度還存在一些問(wèn)題，但在加工飛機(jī)鋁合金構(gòu)件的Ecospeed系列機(jī)床中，其主軸部件就采用了三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)開(kāi)發(fā)人造板切削類機(jī)械有較大的參考價(jià)值。

（4）箱中箱結(jié)構(gòu)。箱中箱結(jié)構(gòu)是近年來(lái)機(jī)床結(jié)構(gòu)配置的重要發(fā)展趨勢(shì)。它的特點(diǎn)是采用框架式箱形結(jié)構(gòu)，將一個(gè)移動(dòng)部件嵌入另一個(gè)部件的框架箱中，以達(dá)到提高剛度。采用箱中箱結(jié)構(gòu)獲得成功的關(guān)鍵不僅在于基于有限元分析的設(shè)計(jì)方法，而且還有構(gòu)件制造工藝的改進(jìn)方法，例如熔模鑄造工藝的應(yīng)用等。

（5）新材料應(yīng)用。新材料是機(jī)床結(jié)構(gòu)輕量化的重要研究領(lǐng)域，包括碳素纖維、陶瓷和復(fù)合材料。目前已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用的是樹(shù)脂混凝土（亦稱礦物鑄造、人造花崗石），它與傳統(tǒng)鑄鐵相比，具有阻尼系數(shù)大、抗振性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。意大利開(kāi)發(fā)的MODLA系列雙砂架相對(duì)布置的雙面砂光機(jī)、COMBI系列多砂架組合式砂光機(jī)采用了混合礦石鑄造的框架結(jié)構(gòu)，使其具有高減振性和較高的砂削精度。

2.2 節(jié)能環(huán)保型設(shè)備的研發(fā)

（1）提高人造板成套設(shè)備技術(shù)水平。我國(guó)刨花板成套設(shè)備制造水平不高、規(guī)模偏小，與同等規(guī)模的中密度纖維板生產(chǎn)線相比，刨花板生產(chǎn)能耗僅為中密度板的60%左右，其原料消耗與生產(chǎn)成本也比中密度板低。通過(guò)提高刨花板成套設(shè)備的技術(shù)水平可以提高刨花板的質(zhì)量，提高刨花板在人造板產(chǎn)量中的比重，大幅度促進(jìn)我國(guó)人造板生產(chǎn)總體能耗水平的降低。

（2）提高人造板成套設(shè)備的單線規(guī)模。我國(guó)的人造板單線產(chǎn)能規(guī)模太小，膠合板年生產(chǎn)能力達(dá)不到2萬(wàn)m3的中小規(guī)模企業(yè)占90%，國(guó)產(chǎn)成套設(shè)備平均單線設(shè)計(jì)能力仍在5萬(wàn)m3/a以下，一些有利于節(jié)能降耗的先進(jìn)技術(shù)和措施，例如刨花制備的大直徑多刀刀環(huán)式刨片機(jī)、煙氣干燥機(jī)、高性能刨花分級(jí)鋪裝機(jī)、真空機(jī)械成型機(jī)、熱磨機(jī)等，難以在小廠和小規(guī)模生產(chǎn)線上實(shí)施。因此突破產(chǎn)能瓶頸，提高單線產(chǎn)能，單位產(chǎn)品的綜合能耗才會(huì)大幅度下降，其產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力才能大大提高。要達(dá)到此目的，就必須開(kāi)發(fā)大直徑多刀環(huán)式刨片機(jī)、刨花煙氣干燥機(jī)、刨花分級(jí)鋪裝機(jī)、中密度纖維機(jī)械成型機(jī)、50″以上大直徑熱磨機(jī)等節(jié)能環(huán)保設(shè)備。endprint

（3）人造板主機(jī)—熱壓機(jī)的選型與開(kāi)發(fā)。不同的熱壓機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)差異較大，熱壓工段則更是關(guān)鍵的關(guān)鍵。連續(xù)平壓熱壓機(jī)生產(chǎn)的基材公差很小，不砂光即可直接貼面，而多層壓機(jī)、單層熱壓機(jī)生產(chǎn)的基材則需要強(qiáng)制砂光才能對(duì)板材進(jìn)行二次貼面。砂光機(jī)多采用2+4+2的砂架配置形式。既需要人造板生產(chǎn)企業(yè)更多投資，又浪費(fèi)了許多材料和增加了電耗。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一條年產(chǎn)10萬(wàn)m3的連續(xù)平壓生產(chǎn)線，同多層壓機(jī)生產(chǎn)線相比，可減少基材砂光損失和橫向截邊損失9800m3，直接電耗僅為周期式熱壓機(jī)的1/2，熱耗低10%～15%。目前，我們欣喜地看到上海捷成白鶴與東北吉林亞聯(lián)機(jī)械廠已先后開(kāi)發(fā)出連續(xù)輥壓生產(chǎn)線，但若大面積推廣，還需要繼續(xù)完善和進(jìn)一步攻關(guān)。

（4）再生生物質(zhì)能源在人造板動(dòng)力設(shè)備中的應(yīng)用。人造板生產(chǎn)線中使用的熱能中心和煙氣干燥機(jī)可利用人造板生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的砂光粉、篩選廢料、樹(shù)皮等生產(chǎn)廢棄物，將質(zhì)地疏松、能量密度小的上述原料，經(jīng)致密成型加工成生物質(zhì)固體成型燃料（簡(jiǎn)稱木煤），其燃燒后的能源利用效率可提高到83%以上。

據(jù)測(cè)算，1噸木煤燃燒所產(chǎn)生的熱效率相當(dāng)于1噸二類煙煤，此外木煤還是一種安全、清潔環(huán)保的能源，在貯存、運(yùn)輸、使用過(guò)程中不會(huì)發(fā)生中毒、爆炸、泄漏等事故，燃燒過(guò)程中基本不產(chǎn)生二氧化硫。使用木煤可以降低熱能中心或鍋爐空氣過(guò)剩系數(shù)，減少鍋爐底層的通風(fēng)阻力，降低風(fēng)機(jī)功率，減少排煙損失。木煤原料均為生物質(zhì)，生物質(zhì)中的碳來(lái)自空氣中流動(dòng)的二氧化碳，通過(guò)光合作用將其固化在生物質(zhì)中，而木煤燃燒過(guò)程中，又產(chǎn)生等量的二氧化碳并將其排放到空氣中。

3 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能環(huán)保型人造板設(shè)備設(shè)計(jì)制造不僅僅機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)規(guī)模和自動(dòng)化水平的問(wèn)題，更是一個(gè)關(guān)系關(guān)系到我國(guó)的節(jié)能環(huán)保型人造板生產(chǎn)企業(yè)能夠以最低的成本和最少的能源、資源消耗來(lái)創(chuàng)造出最大的效益，促進(jìn)我國(guó)人造板工業(yè)從以往的生產(chǎn)大國(guó)逐步轉(zhuǎn)型成為生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，并最終能創(chuàng)造環(huán)境友好、資源節(jié)約、生態(tài)保護(hù)的綠色經(jīng)濟(jì)。

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