淺談人造板機械設備節能環保技術

劉國忠

【摘 要】 在人造板生產中，人造板加工機械的功能特性會對人造板產品質量起到決定性的作用，同時，其裝備設計、制造的節能環保也是其當前與未來發展的必然方向。本文主要對人造板機械設備、特點、減重節能、新型焊接結構、新型桿結構、箱中箱結構、新材料應用、節能環保型設備的研發、刨花板成套設備技術水平、人造板成套設備的單線規模、人造板主機—熱壓機的選型與開發、再生生物質能源在人造板動力設備中的應用等方面的節能環保技術進行了詳細介紹。

【關鍵詞】 人造板 機械設備 節能環保 刨花板

人造板是對建筑裝飾常用材料刨花板、纖維板、膠合板（細木工板）的統稱，廣泛應用于建筑模板、室內裝璜、各式家具、辦公用品、組合音箱、包裝布展等行業。其市場需求隨著我國社會經濟、城鎮化建設的發展而得到迅猛擴大，其生產加工也成為木材加工業的一個重要分支。

人造板的生產主要依賴機械設備，我國的人造板機械裝備制造業發展迅速，上海人造板機器廠有限公司連續壓機的研制成功，我國刨花板和中纖板生產線單線產量翻番成為現實。鎮江中福馬58英寸熱磨機的研制成功，為我國中纖板生產線年產量超過20萬m3提供了關鍵設備。上海捷成白鶴木工機械有限公司與德國比諾斯公司的合資，使我國人造板裝備走向了世界。

我國的人造板產量世界領先，但我國人造板裝備的生產能力和國際大集團公司相比相差甚遠，我國的人造板工業單線生產規模和世界平均水平也有差距。人造板加工綜合利用率低，加工生產中不僅過多消耗能源，還產生大量固體、液體和氣體等廢棄物，對工作環境和自然環境造成直接或間接污染等。而我國人造板機械裝備的和諧環境、綠色生態設計、制造技術卻沒有突破。因此，加強人造板機械的節能環保技術研發，對于提高人造板生產線的生產規模和自動化水平，同時改良人造板產品質量特性具有重要的現實意義。

1 人造板設備及特點

人造板設備是指將農作物秸稈、木材采伐與加工剩余物、木材等原料進行加工處理，或制成板坯，或制成單板等，再按照不同的工藝加工生產成各類人造板產品的機械加工設備。

節能環保型人造板設備是指設備機床主要零部件由再生材料制造，機床的質量和體積由于使用再生材料而減少50%以上，通過采取減輕移動部件質量（如旋切機、刨切機刀床移動部件）、降低其運轉功率等項措施使功率消耗減少30%～40%，使用過程的各種廢棄物減少50%～60%，節能減排力求使生產系統的環境負荷最小化。

以膠合板為例，人造板加工設備按其工藝流程主要包括：旋切機、單板干燥機、涂膠機、預壓機、熱壓機、縱橫鋸邊機、熱載體爐、砂光機等。目前，此類設備在生產使用過程中不僅大量消耗能源，還產生了對工作環境和自然環境造成直接或間接的污染固體、液體和氣體等廢棄物。從整個人造板機械生命周期看，人造板設備對環境沖擊和影響的綠色生態人造板機械應是人造板機械設備技術研發長期關注的焦點。

2 人造板機械設備節能環保技術研發方向

2.1 設備的節能環保技術

（1）減重節能。節能環保人造板機械設計的第一個措施是通過大幅度降低移動部件質量和減少所需功率來構建具有生態效益的機床。節能環保人造板加工機床提出了一種全新理念：減輕機床的質量，節省材料，降低機床使用時的能源消耗。

傳統的人造板機械設計理念是“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床重量”。現有人造板機械重量的80%用于“保證”機床的剛度，而只有20%用于滿足機床運動學的需要，因此機床結構優化的空間很大，實現這個目標的途徑是采用新結構和新材料。

（2）新型焊接結構。在人造板機械設計中采用焊接結構由來已久，例如人造板壓機的機架主要由鋼板切割后焊接成為大型結構件。隨著對機床結構輕量化的要求日益迫切，異型鋼板和異型結構的應用得到了發展，焊接工藝也由電弧焊接擴展到激光焊接。這種焊接技術的應用使焊接質量得到大幅度提高，機床質量趨向輕量化。

（3）新型桿結構。20世紀90年代中期出現的六桿并聯運動機床，由于其具有運動部件質量輕、結構簡單等優點，一直受到機床設計與研究者的重視。經10多年的不斷探索，推出了許多變形方案和結構，盡管加工精度和機床剛度還存在一些問題，但在加工飛機鋁合金構件的Ecospeed系列機床中，其主軸部件就采用了三桿并聯機構，該結構對開發人造板切削類機械有較大的參考價值。

（4）箱中箱結構。箱中箱結構是近年來機床結構配置的重要發展趨勢。它的特點是采用框架式箱形結構，將一個移動部件嵌入另一個部件的框架箱中，以達到提高剛度。采用箱中箱結構獲得成功的關鍵不僅在于基于有限元分析的設計方法，而且還有構件制造工藝的改進方法，例如熔模鑄造工藝的應用等。

（5）新材料應用。新材料是機床結構輕量化的重要研究領域，包括碳素纖維、陶瓷和復合材料。目前已經得到實際應用的是樹脂混凝土（亦稱礦物鑄造、人造花崗石），它與傳統鑄鐵相比，具有阻尼系數大、抗振性強、熱穩定性好等優點。意大利開發的MODLA系列雙砂架相對布置的雙面砂光機、COMBI系列多砂架組合式砂光機采用了混合礦石鑄造的框架結構，使其具有高減振性和較高的砂削精度。

2.2 節能環保型設備的研發

（1）提高人造板成套設備技術水平。我國刨花板成套設備制造水平不高、規模偏小，與同等規模的中密度纖維板生產線相比，刨花板生產能耗僅為中密度板的60%左右，其原料消耗與生產成本也比中密度板低。通過提高刨花板成套設備的技術水平可以提高刨花板的質量，提高刨花板在人造板產量中的比重，大幅度促進我國人造板生產總體能耗水平的降低。

（2）提高人造板成套設備的單線規模。我國的人造板單線產能規模太小，膠合板年生產能力達不到2萬m3的中小規模企業占90%，國產成套設備平均單線設計能力仍在5萬m3/a以下，一些有利于節能降耗的先進技術和措施，例如刨花制備的大直徑多刀刀環式刨片機、煙氣干燥機、高性能刨花分級鋪裝機、真空機械成型機、熱磨機等，難以在小廠和小規模生產線上實施。因此突破產能瓶頸，提高單線產能，單位產品的綜合能耗才會大幅度下降，其產品的綜合競爭能力才能大大提高。要達到此目的，就必須開發大直徑多刀環式刨片機、刨花煙氣干燥機、刨花分級鋪裝機、中密度纖維機械成型機、50″以上大直徑熱磨機等節能環保設備。endprint

（3）人造板主機—熱壓機的選型與開發。不同的熱壓機生產的產品品質差異較大，熱壓工段則更是關鍵的關鍵。連續平壓熱壓機生產的基材公差很小，不砂光即可直接貼面，而多層壓機、單層熱壓機生產的基材則需要強制砂光才能對板材進行二次貼面。砂光機多采用2+4+2的砂架配置形式。既需要人造板生產企業更多投資，又浪費了許多材料和增加了電耗。

據統計，一條年產10萬m3的連續平壓生產線，同多層壓機生產線相比，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機械廠已先后開發出連續輥壓生產線，但若大面積推廣，還需要繼續完善和進一步攻關。

（4）再生生物質能源在人造板動力設備中的應用。人造板生產線中使用的熱能中心和煙氣干燥機可利用人造板生產過程中產生的砂光粉、篩選廢料、樹皮等生產廢棄物，將質地疏松、能量密度小的上述原料，經致密成型加工成生物質固體成型燃料（簡稱木煤），其燃燒后的能源利用效率可提高到83%以上。

據測算，1噸木煤燃燒所產生的熱效率相當于1噸二類煙煤，此外木煤還是一種安全、清潔環保的能源，在貯存、運輸、使用過程中不會發生中毒、爆炸、泄漏等事故，燃燒過程中基本不產生二氧化硫。使用木煤可以降低熱能中心或鍋爐空氣過剩系數，減少鍋爐底層的通風阻力，降低風機功率，減少排煙損失。木煤原料均為生物質，生物質中的碳來自空氣中流動的二氧化碳，通過光合作用將其固化在生物質中，而木煤燃燒過程中，又產生等量的二氧化碳并將其排放到空氣中。

3 結語

節能環保型人造板設備設計制造不僅僅機械設備制造生產規模和自動化水平的問題，更是一個關系關系到我國的節能環保型人造板生產企業能夠以最低的成本和最少的能源、資源消耗來創造出最大的效益，促進我國人造板工業從以往的生產大國逐步轉型成為生產強國，并最終能創造環境友好、資源節約、生態保護的綠色經濟。

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