浅谈人造板机械设备节能环保技术

刘国忠

【摘 要】 在人造板生产中，人造板加工机械的功能特性会对人造板产品质量起到决定性的作用，同时，其装备设计、制造的节能环保也是其当前与未来发展的必然方向。本文主要对人造板机械设备、特点、减重节能、新型焊接结构、新型杆结构、箱中箱结构、新材料应用、节能环保型设备的研发、刨花板成套设备技术水平、人造板成套设备的单线规模、人造板主机—热压机的选型与开发、再生生物质能源在人造板动力设备中的应用等方面的节能环保技术进行了详细介绍。

【关键词】 人造板 机械设备 节能环保 刨花板

人造板是对建筑装饰常用材料刨花板、纤维板、胶合板（细木工板）的统称，广泛应用于建筑模板、室内装璜、各式家具、办公用品、组合音箱、包装布展等行业。其市场需求随着我国社会经济、城镇化建设的发展而得到迅猛扩大，其生产加工也成为木材加工业的一个重要分支。

人造板的生产主要依赖机械设备，我国的人造板机械装备制造业发展迅速，上海人造板机器厂有限公司连续压机的研制成功，我国刨花板和中纤板生产线单线产量翻番成为现实。镇江中福马58英寸热磨机的研制成功，为我国中纤板生产线年产量超过20万m3提供了关键设备。上海捷成白鹤木工机械有限公司与德国比诺斯公司的合资，使我国人造板装备走向了世界。

我国的人造板产量世界领先，但我国人造板装备的生产能力和国际大集团公司相比相差甚远，我国的人造板工业单线生产规模和世界平均水平也有差距。人造板加工综合利用率低，加工生产中不仅过多消耗能源，还产生大量固体、液体和气体等废弃物，对工作环境和自然环境造成直接或间接污染等。而我国人造板机械装备的和谐环境、绿色生态设计、制造技术却没有突破。因此，加强人造板机械的节能环保技术研发，对于提高人造板生产线的生产规模和自动化水平，同时改良人造板产品质量特性具有重要的现实意义。

1 人造板设备及特点

人造板设备是指将农作物秸秆、木材采伐与加工剩余物、木材等原料进行加工处理，或制成板坯，或制成单板等，再按照不同的工艺加工生产成各类人造板产品的机械加工设备。

节能环保型人造板设备是指设备机床主要零部件由再生材料制造，机床的质量和体积由于使用再生材料而减少50%以上，通过采取减轻移动部件质量（如旋切机、刨切机刀床移动部件）、降低其运转功率等项措施使功率消耗减少30%～40%，使用过程的各种废弃物减少50%～60%，节能减排力求使生产系统的环境负荷最小化。

以胶合板为例，人造板加工设备按其工艺流程主要包括：旋切机、单板干燥机、涂胶机、预压机、热压机、纵横锯边机、热载体炉、砂光机等。目前，此类设备在生产使用过程中不仅大量消耗能源，还产生了对工作环境和自然环境造成直接或间接的污染固体、液体和气体等废弃物。从整个人造板机械生命周期看，人造板设备对环境冲击和影响的绿色生态人造板机械应是人造板机械设备技术研发长期关注的焦点。

2 人造板机械设备节能环保技术研发方向

2.1 设备的节能环保技术

（1）减重节能。节能环保人造板机械设计的第一个措施是通过大幅度降低移动部件质量和减少所需功率来构建具有生态效益的机床。节能环保人造板加工机床提出了一种全新理念：减轻机床的质量，节省材料，降低机床使用时的能源消耗。

传统的人造板机械设计理念是“只有足够的刚度才能保证加工精度，提高刚度就必须增加机床重量”。现有人造板机械重量的80%用于“保证”机床的刚度，而只有20%用于满足机床运动学的需要，因此机床结构优化的空间很大，实现这个目标的途径是采用新结构和新材料。

（2）新型焊接结构。在人造板机械设计中采用焊接结构由来已久，例如人造板压机的机架主要由钢板切割后焊接成为大型结构件。随着对机床结构轻量化的要求日益迫切，异型钢板和异型结构的应用得到了发展，焊接工艺也由电弧焊接扩展到激光焊接。这种焊接技术的应用使焊接质量得到大幅度提高，机床质量趋向轻量化。

（3）新型杆结构。20世纪90年代中期出现的六杆并联运动机床，由于其具有运动部件质量轻、结构简单等优点，一直受到机床设计与研究者的重视。经10多年的不断探索，推出了许多变形方案和结构，尽管加工精度和机床刚度还存在一些问题，但在加工飞机铝合金构件的Ecospeed系列机床中，其主轴部件就采用了三杆并联机构，该结构对开发人造板切削类机械有较大的参考价值。

（4）箱中箱结构。箱中箱结构是近年来机床结构配置的重要发展趋势。它的特点是采用框架式箱形结构，将一个移动部件嵌入另一个部件的框架箱中，以达到提高刚度。采用箱中箱结构获得成功的关键不仅在于基于有限元分析的设计方法，而且还有构件制造工艺的改进方法，例如熔模铸造工艺的应用等。

（5）新材料应用。新材料是机床结构轻量化的重要研究领域，包括碳素纤维、陶瓷和复合材料。目前已经得到实际应用的是树脂混凝土（亦称矿物铸造、人造花岗石），它与传统铸铁相比，具有阻尼系数大、抗振性强、热稳定性好等优点。意大利开发的MODLA系列双砂架相对布置的双面砂光机、COMBI系列多砂架组合式砂光机采用了混合矿石铸造的框架结构，使其具有高减振性和较高的砂削精度。

2.2 节能环保型设备的研发

（1）提高人造板成套设备技术水平。我国刨花板成套设备制造水平不高、规模偏小，与同等规模的中密度纤维板生产线相比，刨花板生产能耗仅为中密度板的60%左右，其原料消耗与生产成本也比中密度板低。通过提高刨花板成套设备的技术水平可以提高刨花板的质量，提高刨花板在人造板产量中的比重，大幅度促进我国人造板生产总体能耗水平的降低。

（2）提高人造板成套设备的单线规模。我国的人造板单线产能规模太小，胶合板年生产能力达不到2万m3的中小规模企业占90%，国产成套设备平均单线设计能力仍在5万m3/a以下，一些有利于节能降耗的先进技术和措施，例如刨花制备的大直径多刀刀环式刨片机、烟气干燥机、高性能刨花分级铺装机、真空机械成型机、热磨机等，难以在小厂和小规模生产线上实施。因此突破产能瓶颈，提高单线产能，单位产品的综合能耗才会大幅度下降，其产品的综合竞争能力才能大大提高。要达到此目的，就必须开发大直径多刀环式刨片机、刨花烟气干燥机、刨花分级铺装机、中密度纤维机械成型机、50″以上大直径热磨机等节能环保设备。endprint

（3）人造板主机—热压机的选型与开发。不同的热压机生产的产品品质差异较大，热压工段则更是关键的关键。连续平压热压机生产的基材公差很小，不砂光即可直接贴面，而多层压机、单层热压机生产的基材则需要强制砂光才能对板材进行二次贴面。砂光机多采用2+4+2的砂架配置形式。既需要人造板生产企业更多投资，又浪费了许多材料和增加了电耗。

据统计，一条年产10万m3的连续平压生产线，同多层压机生产线相比，可减少基材砂光损失和横向截边损失9800m3，直接电耗仅为周期式热压机的1/2，热耗低10%～15%。目前，我们欣喜地看到上海捷成白鹤与东北吉林亚联机械厂已先后开发出连续辊压生产线，但若大面积推广，还需要继续完善和进一步攻关。

（4）再生生物质能源在人造板动力设备中的应用。人造板生产线中使用的热能中心和烟气干燥机可利用人造板生产过程中产生的砂光粉、筛选废料、树皮等生产废弃物，将质地疏松、能量密度小的上述原料，经致密成型加工成生物质固体成型燃料（简称木煤），其燃烧后的能源利用效率可提高到83%以上。

据测算，1吨木煤燃烧所产生的热效率相当于1吨二类烟煤，此外木煤还是一种安全、清洁环保的能源，在贮存、运输、使用过程中不会发生中毒、爆炸、泄漏等事故，燃烧过程中基本不产生二氧化硫。使用木煤可以降低热能中心或锅炉空气过剩系数，减少锅炉底层的通风阻力，降低风机功率，减少排烟损失。木煤原料均为生物质，生物质中的碳来自空气中流动的二氧化碳，通过光合作用将其固化在生物质中，而木煤燃烧过程中，又产生等量的二氧化碳并将其排放到空气中。

3 结语

节能环保型人造板设备设计制造不仅仅机械设备制造生产规模和自动化水平的问题，更是一个关系关系到我国的节能环保型人造板生产企业能够以最低的成本和最少的能源、资源消耗来创造出最大的效益，促进我国人造板工业从以往的生产大国逐步转型成为生产强国，并最终能创造环境友好、资源节约、生态保护的绿色经济。

参考文献

[1]杨中华.节能环保型人造板机械的发展前景分析.化学工程与装备，2011-04-15

[2]吕绍岩，张玉波，玄立恒.浅谈我国人造板机械技术发展方向[J].民营科技，2009（01）.

[3]胡万明.浅析中国人造板机械新技术的应用概况[J].木材加工机械，2009（S1）.

[4]袁东，费本华，陈永光，等.世界人造板机械发展现状与趋势[J].世界林业研究，2007（02）.

[5]朱瑞华.人造板机械设备节能技术探讨[J].中国人造板，2007（03）.

[6]刘星雨，傅万四，赵章荣.我国人造板机械的研究现状及发展与对策第十一届全国人造板工业发展研讨会论文集，2011-09-18.endprint