海外膠合板廠設(shè)計(jì)初探

陳磊

摘要：以老撾某膠合板生產(chǎn)線設(shè)計(jì)為例，通過對膠合板生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)原則、項(xiàng)目特點(diǎn)等進(jìn)行描述，為類似東南亞膠合板項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：膠合板;工藝流程;主要參數(shù)

Abstract： Taking the design of a plywood production line in Laos as an example， the process description， process design， design principles and project characteristics of the plywood production line are described.

Keywords： Plywood;Process flow; Main parameters

近年來，老撾政府出臺法律限制原木出口，大力發(fā)展木材精深加工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)膠合板。老撾是亞洲森林覆蓋率最高的國家之一，森林約占國土面積的47%，達(dá)11萬km2[1-3]。實(shí)施森林法后，不僅有效地保護(hù)了當(dāng)?shù)厣仲Y源，而且還提高了產(chǎn)品的附加值。目前，一些有影響的集團(tuán)已陸續(xù)投資老撾，建設(shè)木材精深加工廠。

1. 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目業(yè)主單位在老撾種植了超過5 000 hm2原料桉樹林，結(jié)合老撾當(dāng)?shù)卣呒笆袌龉┬锠顩r，依托原料優(yōu)勢，計(jì)劃在老撾當(dāng)?shù)亟⒁粋€年產(chǎn)5萬m3的膠合板廠項(xiàng)目，以便于獲得投資效益。該項(xiàng)目的運(yùn)作方式為EPC海外項(xiàng)目，由具有豐富海外總承包經(jīng)驗(yàn)的某中國大型公司承擔(dān)，主要生產(chǎn)線設(shè)備旋切機(jī)和干燥機(jī)采用芬蘭設(shè)備，其余配套生產(chǎn)線設(shè)備在中國擇優(yōu)采購[4-8]。

2.主要工藝流程簡述

該項(xiàng)目生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示[9-12]，項(xiàng)目原料采用7年生以下的平均直徑在100～300 mm的桉樹木段，桉樹材質(zhì)比較軟，無需水煮處理。

2.1截?cái)喙ざ?/p>

堆場桉木由裝載機(jī)運(yùn)送到截?cái)嗑€，根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)要求將原木鋸成4 ft或者8 ft的規(guī)格木段。小于4 ft木段經(jīng)木段踢木機(jī)踢到生產(chǎn)線側(cè)面，符合要求的規(guī)格木段通過輸送機(jī)送到木段緩沖線。緩沖線分為儲存段、加速段和上料段，上料段帶分根機(jī)構(gòu)、溜槽和擋板，上料段的速度與旋切線上料段速度相匹配[13-17]。

2.2旋切工段

旋切工段由一條4 ft旋切線和一條8 ft旋切線組成[18]。木段經(jīng)旋圓和旋切后最終旋切出符合工藝要求的單板帶，經(jīng)旋轉(zhuǎn)式單板剪板機(jī)進(jìn)行剪板后堆垛，選切線配置含水率檢測裝置，可按不同單板含水率分類堆垛。單板垛經(jīng)叉車運(yùn)送到干燥工段堆放待用。

2.3干燥工段

單板進(jìn)料機(jī)實(shí)現(xiàn)自動上料，加熱介質(zhì)為飽和蒸汽。根據(jù)單板的厚度及初始含水率和最終含水率，調(diào)整干燥溫度和干燥時間[19-20]。干燥后的單板手工堆放，人工分等出有缺陷的單板。需要拼接的干燥單板垛由叉車運(yùn)送到拼接工段指定位置，整張干燥單板垛直接由叉車運(yùn)送到涂膠機(jī)旁指定位置。

2.4拼接工段

8 ft×4 ft板：4 ft×4 ft單板進(jìn)行斜磨和分等，單板進(jìn)料方式為自動進(jìn)料。需要拼接的單板在斜磨機(jī)處進(jìn)行斜磨，然后由2張4ft×4ft單板在自動剪板拼接機(jī)上拼接成符合工藝要求的單板，拼接后單板尺寸為8 ft×4 ft，用于膠合板芯板中替代8 ft寬的單板[21]。

4 ft×8 ft板：4 ft不規(guī)格非整張的單板在芯板拼接機(jī)處進(jìn)行拼接。單板的基準(zhǔn)邊先齊邊，然后窄單板用熱熔膠線和膠點(diǎn)拼接成連續(xù)的單板帶，拼接后單板的尺寸為4 ft×8 ft。單板帶按照要求的尺寸寬度進(jìn)行剪切并自動堆垛。

2.5涂膠、組坯、預(yù)壓及熱壓工段

整理好的整張單板經(jīng)8 ft涂膠機(jī)的涂膠輥進(jìn)行涂膠，涂好膠的單板與未涂膠的整張單板進(jìn)行組坯，組坯后的單板垛在預(yù)壓機(jī)前的地輥臺上靜置后運(yùn)送至預(yù)壓機(jī)進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓后的板坯垛經(jīng)出料地輥臺送至熱壓工段液壓升降臺上進(jìn)行裝板。整個熱壓機(jī)組由熱壓機(jī)半自動進(jìn)板架、熱壓機(jī)、熱壓機(jī)出板架及液壓系統(tǒng)組成。進(jìn)板架裝滿板后，由進(jìn)板架一次性將板坯送入熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，同時將熱壓機(jī)里已經(jīng)壓制好的毛板推到出板架[22-24]。

2.6鋸切工段

壓制好的毛板在堆存區(qū)養(yǎng)生一段時間，使毛板內(nèi)的膠進(jìn)一步固化，并使毛板的含水率與大氣的相對含水率趨于平衡，之后再送入鋸切線進(jìn)行板邊再加工。板垛由叉車運(yùn)送到下一工序。鋸切工段的生產(chǎn)廢料為鋸末和廢板邊。鋸末通過除塵系統(tǒng)收集（與砂光粉共用一套除塵系統(tǒng)），再經(jīng)高壓輸送系統(tǒng)運(yùn)送至蒸汽鍋爐燃燒倉。

2.7 砂光工段

鋸切后的膠合板在自動進(jìn)板機(jī)、液壓升降臺的共同作用下逐張送入砂光線對其表面進(jìn)行砂光處理，膠合板分兩次砂光，可有效保證膠合板的質(zhì)量。成品板垛由叉車運(yùn)送到成品堆存區(qū)。砂光粉通過除塵系統(tǒng)收集（與鋸末共用一套除塵系統(tǒng)）。

3.設(shè)計(jì)探討

3.1項(xiàng)目建設(shè)構(gòu)成

膠合板工程項(xiàng)目建設(shè)構(gòu)成如表1所示。

3.2設(shè)計(jì)原則

3.2.1總體布置

滿足該項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝要求和使用功能要求下，建（構(gòu)）筑物等設(shè)施采用集中、聯(lián)合布置，節(jié)約用地，提高土地利用率，場地功能分區(qū)合理，人、車交通組織流線合理。堆場排水按照《IFC環(huán)境、健康與安全通用指南》要求，統(tǒng)一收集經(jīng)沉淀后排放。同時在該項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)空曠地帶設(shè)置安全疏散區(qū)。

3.2.2建筑設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)屬熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫約26 ℃，年降水量1 250～3 750 mm，在滿足生產(chǎn)工藝及安全使用需要的同時，建筑設(shè)計(jì)力求美觀、環(huán)保、節(jié)能及堅(jiān)固耐久，建筑形式采用半敞開的門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)。

3.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目建設(shè)所在區(qū)域的地震峰值地面加速度為0.4～1.6 m/s2。考慮中國抗震規(guī)范要求，抗震設(shè)防烈度可按7度考慮，相應(yīng)的設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10 g。設(shè)計(jì)地震分組可按第一組考慮，特征周期值為0.35 s。基本風(fēng)壓0.50 kN/m2，（n=50年），地面粗糙度為B。建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級;設(shè)計(jì)使用年限為50年。

3.2.4給排水設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目給水水源為自備水源（深水井），供廠區(qū)生活用水、生產(chǎn)用水和消防水池補(bǔ)水。消防給水系統(tǒng)采用室內(nèi)外合一的臨時高壓給水系統(tǒng)，消防用水由消防水池和高位消防水箱供給。生活污水排水采用污廢合流排水系統(tǒng)，廠區(qū)生活污水經(jīng)化糞池、隔油池作初步處理后排入廠區(qū)污水管道，匯集后進(jìn)入一體化污水處理裝置，處理后的污水就近排出廠區(qū)外。排水水質(zhì)嚴(yán)格按照《IFC環(huán)境、健康與安全通用指南》。廠區(qū)內(nèi)雨水排水采用雨水管道排水的方式，統(tǒng)一收集后排入廠區(qū)指定收集位置。

3.2.5熱機(jī)設(shè)計(jì)

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢料全部可以作為燃料轉(zhuǎn)化為熱能。該項(xiàng)目熱源由蒸汽鍋爐供給。建設(shè)1臺8.4 MW（12 t/h）廢木料蒸汽鍋爐，額定熱效率≥80%，額定工作壓力1.6 MPa。

3.2.6供電設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目總裝機(jī)容量約2 000 kw，根據(jù)全廠用電負(fù)荷大小及分布情況，在膠合板生產(chǎn)車間配電室內(nèi)設(shè)兩臺20/0.4 kV-1 000 kVA干式變壓器。設(shè)一臺柴油發(fā)電機(jī)組作為二級負(fù)荷應(yīng)急電源，二級負(fù)荷采用雙電源供電。220/380 V低壓配電系統(tǒng)采用斷路器保護(hù)，供電方式為放射式和樹干式相結(jié)合。

3.3設(shè)計(jì)特點(diǎn)及難點(diǎn)

3.3.1截?cái)嗑€+緩沖線工藝布局

該項(xiàng)目原料為新采伐的桉樹，可不需要蒸煮處理，直接由裝載機(jī)把木段運(yùn)送到截?cái)嗑€。在國內(nèi)，一般會把截?cái)嗑€與旋切線分開設(shè)計(jì)，便于操作與管理。但該項(xiàng)目為了實(shí)現(xiàn)旋切前的連續(xù)化，采用截?cái)嗑€+木段緩沖線+旋切線的工藝布局，增加了設(shè)計(jì)的難度及設(shè)備銜接的準(zhǔn)確性。

3.3.2單板分等

該項(xiàng)目旋切線可在線對單板進(jìn)行含水率檢測，按不同規(guī)格不同含水率進(jìn)行堆垛，確保同一等級含水率單板進(jìn)入干燥機(jī)，確保干燥質(zhì)量，降低干燥機(jī)能源消耗。

3.3.3碎單板綜合利用

旋切后的碎單板被輸送到指定堆存區(qū)，由人工挑選出可利用的碎單板，由電動剪板機(jī)處理成拼板機(jī)所需單板，提高單板利用率，不可利用碎單板可作為鍋爐的燃料。

3.3.4單板干燥系統(tǒng)

單板干燥質(zhì)量的好壞是膠合板成品質(zhì)量優(yōu)劣的重要決定因素之一，該項(xiàng)目采用1臺6層4 800 mm寬的干燥機(jī)，分為上4層和下2層，在高溫高濕的狀態(tài)下用于干燥不同規(guī)格的單板，干燥機(jī)前后各設(shè)置了含水率在線檢測儀，對進(jìn)出干燥機(jī)的單板進(jìn)行含水率在線監(jiān)控，確保干燥質(zhì)量，可將干燥過程中單板的變形控制在最低。

3.3.5壓機(jī)同步閉合技術(shù)

該項(xiàng)目熱壓工段采用多層壓機(jī)同步閉合技術(shù)，改變了目前熱壓過程中不同層受力受熱不均勻?qū)е碌陌迮髻|(zhì)量的差異;壓機(jī)采用電子厚度控制技術(shù)，統(tǒng)一控制毛板厚度，確保壓制后板坯厚度一致。

3.3.6環(huán)保設(shè)計(jì)采用國際標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)中高度重視環(huán)境保護(hù)、職業(yè)安全、工業(yè)衛(wèi)生、節(jié)能與消防等方面的要求，并將各項(xiàng)措施落到實(shí)處，環(huán)保要求嚴(yán)格執(zhí)行《IFC環(huán)境、健康與安全通用指南》。

4.結(jié)束語

該膠合板生產(chǎn)線還屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，該項(xiàng)目的順利實(shí)施不僅能促進(jìn)老撾農(nóng)林業(yè)技術(shù)升級，同時還能創(chuàng)造大量就業(yè)機(jī)會。由于項(xiàng)目建設(shè)地缺乏相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，故在設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)參照中國標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，在滿足中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及工藝的前提下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)盡可能的做到優(yōu)化設(shè)計(jì)，適應(yīng)清潔生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)的理念;設(shè)計(jì)中充分考慮使用功能的要求，從總體布局、建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備選擇、綜合利用等多方面盡量節(jié)省投資，最大限度地節(jié)約土地資源以及各種能源，使該項(xiàng)目效益達(dá)到最大化，力爭使該項(xiàng)目成為老撾當(dāng)?shù)氐臉?biāo)桿型木材深加工企業(yè)。

參考文獻(xiàn)

【1】陳玲.全球膠合板行業(yè)近況[J].國際木業(yè)，2019，49（03）：34-37.

【2】童健.竹木復(fù)合膠合板的疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].林產(chǎn)工業(yè)，2020，57（04）：65-67.

【3】朱志軍.膠合板生產(chǎn)用能系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué)，2019.

【4】周巖.中國浸漬膠膜紙飾面膠合板/細(xì)木工板市場前景分析[J].林產(chǎn)工業(yè)，2020，57（03）：1-4.

【5】陳畫.國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)助推我國人造板行業(yè)轉(zhuǎn)型升級[J].國際木業(yè)，2019，49（05）：1-3.

【6】王雅梅.膠合板產(chǎn)品的成功在于質(zhì)量保證[J].國際木業(yè)，2019，49（06）：33.

【7】李文婷.循環(huán)經(jīng)濟(jì)時代下木材工業(yè)的節(jié)能減排發(fā)展體系構(gòu)建[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，56（12）：84-86.

【8】亨斯邁助力“無醛添加”膠合板行業(yè)綠色發(fā)展[J].環(huán)球聚氨酯，2019（06）：36.

【9】謝力生，陶鈞，劉嘉誠，等.不同膠黏劑對俄羅斯落葉松木材膠合性能的影響研究[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，56（12）：9-12+37.

【10】梁麗卡.浸漬單板制備集裝箱底板用膠合板工藝與經(jīng)濟(jì)效益研究[D].廣西大學(xué)，2019.

【11】江京輝，李伯濤，周凡，等.杉木生材含水率分布及其對氣干的影響[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，46（1）：25-29.

【12】陳天長.桉木-毛竹復(fù)合集裝箱底板用膠合板工藝及經(jīng)濟(jì)效益研究[D].廣西大學(xué)，2019.

【13】秦理哲，胡拉，楊章旗.ACQ防腐處理對馬尾松木材膠合強(qiáng)度的影響研究[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，46（3）：36-39+44.

【14】王軍會，楊秦丹.膠合板產(chǎn)品生命周期（LCA）評價(jià)分析[J].陜西林業(yè)科技，2019，47（05）：72-75.

【15】郭宇，李超，李英潔，等.木材細(xì)胞壁與木材力學(xué)性能及水分特性之間關(guān)系研究進(jìn)展[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，46（8）：14-18.

【16】周巖.我國林產(chǎn)工業(yè)咨詢設(shè)計(jì)市場現(xiàn)狀與前景分析[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，56（9）：51-54.

【17】彭亮.含水率對竹膠合板力學(xué)性能的影響及纖維飽和點(diǎn)測定[J].湖南林業(yè)科技，2019，46（05）：28-32.

【18】趙晏林，文忠波，陳悅，周欣宇.小徑原木智能斷料系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，46（07）：35-38+43.

【19】陳杰.組裝式膠合板模板施工技術(shù)[J].四川建材，2019，45（11）：120-121+123.

【20】葉雨靜，徐偉，黃瓊濤，等.單板厚度對小徑柚木單板層積材力學(xué)性能的影響[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，46（9）：6-10.

【21】岳孔，邵亞陵，劉健，劉偉慶.速生楊木膠合板覆面材料釘連接抗剪承載力[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，48（05）：42-48.

【22】李文萍，高懷智，劉毅，郭洪武.防霉型楊木單板制備及性能研究[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，56（11）：28-32+42.

【23】呂大器，陸思華，邵敏，王凌峰，任杰.典型膠合板制造企業(yè)VOCs排放特征[J].中國環(huán)境科學(xué)，2020，40（05）：1924-1931.

【24】門全勝，于紅衛(wèi).木絲桿定向?qū)臃e材試制與前景展望[J].林產(chǎn)工業(yè)，2019，46（08）：19-21.