專利名稱：木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備及工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備及工藝方法，屬于木材加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，常規(guī)的木材高溫?zé)崽幚砉に囀菍⒛静闹糜谒魵獗Ｗo(hù)之下，在熱處
理溫度為18(TC 220'C之間進(jìn)行的，如此高的熱處理溫度，用高壓下的飽和水 蒸氣作為熱媒是不現(xiàn)實(shí)的。因此，工業(yè)化的木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備通常多采用導(dǎo) 熱油(油溫通常大于24(TC)作為加熱的熱媒，這樣在設(shè)備的投資上，除了要考 慮熱處理設(shè)備本身的投資外，還需要增加導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)、蒸汽鍋爐或蒸汽發(fā) 生器等附屬設(shè)備的投資。在個(gè)別情況下，附屬設(shè)備的總投資甚至?xí)^(guò)熱處理 設(shè)備本身的投資，其運(yùn)行成本也較高，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致熱處理木材成本的大量增加。 另一方面，木材加工剩余物是木制品生產(chǎn)過(guò)程中的必然產(chǎn)物。對(duì)于絕大多 數(shù)木業(yè)企業(yè)而言，導(dǎo)熱油爐通常以木材加工剩余物為燃料，這樣由木材加工剩 余物燃燒所產(chǎn)生的熱量，先由導(dǎo)熱油爐傳遞給導(dǎo)熱油，之后再由導(dǎo)熱油傳遞給 熱處理設(shè)備內(nèi)部的熱處理介質(zhì)，實(shí)際上兩次換熱的能源利用率并不高。而旦， 由于木質(zhì)燃料揮發(fā)分很高，當(dāng)燃燒不完全時(shí)，大量的揮發(fā)分隨煙氣一起排入室 內(nèi)外環(huán)境，既直接危害人體健康，也污染大氣環(huán)境，即以木材加工剩余物為燃 料的導(dǎo)熱油爐，本身也存在著較嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出了一種木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備及工藝方法，它可在確 保高溫?zé)崽幚砟静馁|(zhì)量的前提下，顯著地降低設(shè)備投資成本及高溫?zé)崽幚砟静?的工藝成本，且能源利用高、操作過(guò)程更為安全、環(huán)保。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備，其結(jié)構(gòu)是包括反燒式燃燒、 換熱一體化熱風(fēng)爐、高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體、供熱風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、加濕裝置，其 中反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的出風(fēng)口與噴氣管的進(jìn)風(fēng)口相通，噴氣管的材堆與回氣管的進(jìn)氣管相通，回氣管的出氣管通過(guò)加濕 裝置與供熱風(fēng)機(jī)的一端相接，供熱風(fēng)機(jī)的另一端與反燒式燃燒、換熱一體化熱 風(fēng)爐的進(jìn)風(fēng)口相接，反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的出煙口與引風(fēng)機(jī)相接； 高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體設(shè)有機(jī)體保溫層，反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的頂部 設(shè)加料口。
一種木材高溫?zé)崽幚淼姆椒?，其特征是該方法包括如下工?1)堆垛將待處理材正確碼垛于運(yùn)載小車上，之后將運(yùn)載小車推入高溫 熱處理設(shè)備機(jī)體內(nèi)，并關(guān)閉室門；
2) 點(diǎn)火將木材加工剩余物由位于爐體上端的加料口送入燃燒區(qū)，并通過(guò) 爐門將其點(diǎn)燃，之后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制進(jìn)氧量和燃料燃 燒狀態(tài)；
3) 工藝控制啟動(dòng)供熱風(fēng)機(jī)，對(duì)機(jī)體內(nèi)的待處理木材進(jìn)行溫度分段加熱，
初期干燥階段溫度為10(TC 13(TC，緩慢升溫，干燥以后再分段以稍快的升溫 速度加熱；在熱處理過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)供熱風(fēng)機(jī)及加濕裝置的開啟，來(lái)調(diào)控?zé)?處理所要求的升溫速度，熱處理的終點(diǎn)溫度控制在18(TC 22(TC之間，熱處理 保溫時(shí)間為1 2h/cm;
4) 調(diào)濕處理熱處理過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)加濕裝置，向機(jī)體內(nèi)提供水蒸氣， 進(jìn)行降溫處理，待溫度降至85"C 95'C，保持機(jī)內(nèi)濕度95 100%,對(duì)木材進(jìn) 行調(diào)濕處理，將木材的最終含水率調(diào)至5% 7%;;
5) 降溫出室待調(diào)濕處理過(guò)程結(jié)束后，將木材溫度降至5(TC以下時(shí)，出室。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)以木材加工剩余物為燃料，熱處理循環(huán)介質(zhì)通過(guò)反燒式燃
燒、換熱一休化熱風(fēng)爐進(jìn)行一次性換熱，熱效率高、燃燒充分、無(wú)污染。與現(xiàn) 有的以導(dǎo)熱油為熱媒的木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備相比，顯著地降低了設(shè)備投資和運(yùn) 行成本，操作的安全性也得以提高。
附圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。 附圖2是本發(fā)明的爐體結(jié)構(gòu)示意圖。
4附圖3是本發(fā)明的爐體結(jié)構(gòu)剖面俯視圖。
圖中的1是高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體，2是噴氣管，3機(jī)體保溫層，4爐體出風(fēng) 口， 5是反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐，6是加料口， 7是出煙口， 8是引風(fēng) 機(jī)，9是爐門，IO是爐體進(jìn)風(fēng)口， ll是供熱風(fēng)機(jī)，12是加濕(水)裝置，13是回 氣管，14是運(yùn)材車，15是材堆，16是燃燒區(qū)，17是換熱區(qū)，18是螺旋導(dǎo)風(fēng)板， 19是換熱管，20是爐排，21是耐火層，22是爐體保溫層。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照附圖1，其結(jié)構(gòu)是換熱一體化熱風(fēng)爐5的出風(fēng)口 4與噴氣管2的進(jìn)風(fēng)口 相通，噴氣管2的出風(fēng)口通過(guò)運(yùn)材車14內(nèi)的材堆15與回氣管13的進(jìn)氣管相通， 回氣管13的出氣管通過(guò)加濕裝置12與供熱風(fēng)機(jī)12的一端相接，供熱風(fēng)機(jī)12 的另一端與換熱一體化熱風(fēng)爐5的進(jìn)風(fēng)口 10相接，換熱一體化熱風(fēng)爐5的出煙 口 7與引風(fēng)機(jī)8相接；高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體1設(shè)有機(jī)體保溫層3，換熱一體化熱 風(fēng)爐5的頂部設(shè)加料口 6。
對(duì)照附圖2、 3，其結(jié)構(gòu)是反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐5采用雙膽式結(jié) 構(gòu)，內(nèi)膽為燃燒區(qū)16，外膽為換熱區(qū)H，在換熱區(qū)內(nèi)豎直排列換熱管19，并設(shè) 有螺旋導(dǎo)風(fēng)板18，待加熱的循環(huán)介質(zhì)，在供熱風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)下，從爐體下端的進(jìn) 風(fēng)口10進(jìn)入換熱區(qū)17，沿螺旋導(dǎo)風(fēng)板18，切線方向橫向掠過(guò)換熱管19，熱交 換后，再?gòu)奈挥跔t體5上端的出風(fēng)口 4引出；在高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體內(nèi)部，一 側(cè)的頂端沿機(jī)體長(zhǎng)度方向設(shè)有噴氣管，另一側(cè)的底部沿機(jī)體長(zhǎng)度方向設(shè)有回氣 管；機(jī)體內(nèi)部的噴氣管，通過(guò)連接管路與爐休上部的出風(fēng)口 4相連，機(jī)體內(nèi)部 的回氣管13，通過(guò)連接管路及供熱風(fēng)機(jī)與爐體下部的進(jìn)風(fēng)口 IO相連；位于燃燒 區(qū)16內(nèi)的木材加工物剩余物被點(diǎn)燃之后，在引風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)之下，炙熱的煙氣下 行(反燒)，經(jīng)過(guò)燃燒區(qū)16內(nèi)的兩層爐排20得以充分燃燒，后經(jīng)由換熱管19 內(nèi)部，并與循環(huán)介質(zhì)充分熱交換后，最終經(jīng)出煙口 7由引風(fēng)機(jī)排出，進(jìn)氧量和 燃燒狀態(tài)可通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制；加濕(水)裝置位于回氣管出口與 供熱風(fēng)機(jī)入U(xiǎn)I之間的連接管路上，在供熱風(fēng)機(jī)工作時(shí)，加濕(水)裝置所處的 位置為負(fù)壓狀態(tài)，在供熱風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)下，被加入的液態(tài)水可在爐體5換熱區(qū)17內(nèi)得以汽化，之后通過(guò)連接管路進(jìn)入位于機(jī)體內(nèi)的噴氣管，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)濕。
實(shí)施例l樹種杉木；厚度20mm;熱處理最高溫度220°C
1) 堆垛將杉木板材正確碼垛于運(yùn)載小車上，之后將運(yùn)載小車推入高溫?zé)?處理設(shè)備機(jī)體內(nèi)，并關(guān)閉室門；
2) 點(diǎn)火將木材加工剩余物由位于爐體上端的加料口送入燃燒區(qū)，并通過(guò) 爐門將其點(diǎn)燃，之后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制進(jìn)氧量和燃料燃 燒狀態(tài)。
3) 工藝控制啟動(dòng)供熱風(fēng)機(jī)，對(duì)機(jī)體內(nèi)的待處理木材進(jìn)行加熱。熱處理過(guò) 程中，通過(guò)調(diào)節(jié)供熱風(fēng)機(jī)及加濕(水)裝置的開啟，來(lái)調(diào)控?zé)崽幚硭蟮墓?br>
藝狀態(tài)，熱處理的終點(diǎn)溫度控制在22(TC之間，熱處理保溫時(shí)間為3h。
4) 調(diào)濕處理熱處理過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)加濕(水)裝置，向機(jī)體內(nèi)提供水 蒸氣，進(jìn)行降溫處理，待溫度降至85X:，保持機(jī)內(nèi)濕度，對(duì)木材進(jìn)行調(diào)試處理。
5) 降溫出室待調(diào)濕處理過(guò)程結(jié)束后，將木材溫度降至5(TC以下時(shí)，出室。
實(shí)施例2樹種馬尾松；厚度30鵬；熱處理最高溫度200°C
1) 堆垛將馬尾松板材正確碼垛于運(yùn)載小車上，之后將運(yùn)載小車推入高溫 熱處理設(shè)備機(jī)體內(nèi)，并關(guān)閉室門；
2) 點(diǎn)火將木材加工剩余物由位于爐體上端的加料口送入燃燒區(qū)，并通過(guò) 爐門將其點(diǎn)燃，之后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制進(jìn)氧量和燃料燃 燒狀態(tài)。
3) 工藝控制啟動(dòng)供熱風(fēng)機(jī)，對(duì)機(jī)體內(nèi)的待處理木材進(jìn)行加熱。熱處理過(guò) 程中，通過(guò)調(diào)節(jié)供熱風(fēng)機(jī)及加濕(水)裝置的開啟，來(lái)調(diào)控?zé)崽幚硭蟮墓?br>
藝狀態(tài)，熱處理的終點(diǎn)溫度控制在20(TC內(nèi)，熱處理保溫時(shí)間為3h。
4) 調(diào)濕處理熱處理過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)加濕(水)裝置，向機(jī)體內(nèi)提供水
蒸氣，進(jìn)行降溫處理，待溫度降至9(TC，保持機(jī)內(nèi)濕度，對(duì)木材進(jìn)行調(diào)試處理。
5) 降溫出室待調(diào)濕處理過(guò)程結(jié)束后，將木材溫度降至5(TC以下時(shí)，出室。
實(shí)施例3樹種水曲柳；厚度25mm;熱處理最高溫度190°C
1)堆垛將水曲柳板材正確碼垛于運(yùn)載小車上，之后將運(yùn)載小車推入高溫
6熱處理設(shè)備機(jī)體內(nèi)，并關(guān)閉室門；
2) 點(diǎn)火將木材加工剩余物由位于爐體上端的加料口送入燃燒區(qū)，并通過(guò)
爐門將其點(diǎn)燃，之后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制進(jìn)氧量和燃料燃 燒狀態(tài)。
3) 工藝控制啟動(dòng)供熱風(fēng)機(jī)，對(duì)機(jī)體內(nèi)的待處理木材進(jìn)行加熱。熱處理過(guò) 程中，通過(guò)調(diào)節(jié)供熱風(fēng)機(jī)及加濕(水)裝置的開啟，來(lái)調(diào)控?zé)崽幚硭蟮墓?br>
藝狀態(tài)，熱處理的終點(diǎn)溫度控制在19(TC之間，熱處理保溫時(shí)間為4h。
4) 調(diào)濕處理熱處理過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)加濕(水)裝置，向機(jī)體內(nèi)提供水
蒸氣，進(jìn)行降溫處理，待溫度降至95'C，保持機(jī)內(nèi)濕度，對(duì)木材進(jìn)行調(diào)試處理。
5) 降溫出室待調(diào)濕處理過(guò)程結(jié)束后，將木材溫度降至45'C以下時(shí)，出室。
木材高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)(炭化木技術(shù))是木材加工領(lǐng)域的新興技術(shù)之一。已
有的研究表明高溫?zé)崽幚砟静牡囊恍┪锢?、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了永久的改變。這
些性質(zhì)的改變是由于半纖維素的熱解所引起的，經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚淼哪静挠蓾穸?不同而導(dǎo)致的干縮和濕脹減小，生物耐腐蝕性提高，材色加深，抽提物隨著熱
處理從木材中被抽提出，木材重量變輕，平衡含水率降低，PH值降低，隔熱性
能提高，加之高溫?zé)崽幚砟静纳a(chǎn)過(guò)程中不需要任何化學(xué)試劑的高度衛(wèi)生，顏 色美觀，很適合作為制作桑拿浴室內(nèi)部設(shè)施的材料。此外，對(duì)于針葉材，高溫 熱處理后油脂均布，有利于油漆。正因如此，高溫?zé)崽幚砟静淖詥?wèn)世以來(lái)，以 其良好的生物耐久性、耐候性、尺寸穩(wěn)定性及安全、環(huán)保等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)， 正日益廣泛的應(yīng)用，特別是在室外木建筑及裝飾方面。
權(quán)利要求
1、木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備，其特征是包括反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐、高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體、供熱風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、加濕裝置，其中反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的出風(fēng)口與噴氣管的進(jìn)風(fēng)口相通，噴氣管的出風(fēng)口通過(guò)運(yùn)材車內(nèi)的材堆與回氣管的進(jìn)氣管相通，回氣管的出氣管通過(guò)加濕裝置與供熱風(fēng)機(jī)的一端相接，供熱風(fēng)機(jī)的另一端與反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的進(jìn)風(fēng)口相接，反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的出煙口與引風(fēng)機(jī)相接；高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體設(shè)有機(jī)體保溫層，反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的頂部設(shè)加料口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備，其特征是所述的反燒式燃燒、 換熱一體化熱風(fēng)爐采用雙膽式結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽為燃燒區(qū)，外膽為換熱區(qū)，燃燒區(qū)與 換熱區(qū)間是耐火層，耐火層與爐體保溫層間是換熱區(qū)，換熱區(qū)的中間是換熱管， 換熱區(qū)內(nèi)有沿螺旋導(dǎo)風(fēng)板，燃燒區(qū)內(nèi)設(shè)兩層爐排。
3、 一種木材高溫?zé)崽幚淼姆椒ǎ涮卣魇窃摲椒òㄈ缦鹿に?)堆垛將待處理材正確碼垛于運(yùn)載小車上，之后將運(yùn)載小車推入高溫 熱處理設(shè)備機(jī)體內(nèi)，并關(guān)閉室門；2) 點(diǎn)火將木材加工剩余物由位于爐體上端的加料口送入燃燒區(qū)，并通過(guò) 爐門將其點(diǎn)燃，之后啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制進(jìn)氧量和燃料燃 燒狀態(tài)；3) 工藝控制啟動(dòng)供熱風(fēng)機(jī)，對(duì)機(jī)體內(nèi)的待處理木材進(jìn)行溫度分段加熱，初期干燥階段溫度為10(TC 13(TC，緩慢升溫，干燥以后再分段以稍快的升溫 速度加熱；在熱處理過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)供熱風(fēng)機(jī)及加濕裝置的開啟，來(lái)調(diào)控?zé)?處理所要求的升溫速度，熱處理的終點(diǎn)溫度控制在18(TC 22(TC之間，熱處理 保溫時(shí)間為1 2h/cm;4) 調(diào)濕處理熱處理過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)加濕裝置，向機(jī)體內(nèi)提供水蒸氣， 進(jìn)行降溫處理，待溫度降至85。C 95。C，保持機(jī)內(nèi)濕度95 100%，對(duì)木材進(jìn)行調(diào)濕處理，將木材的最終含水率調(diào)至5% 7%;5) 降溫出室待調(diào)濕處理過(guò)程結(jié)束后，將木材溫度降至5(TC以下時(shí)，出室。
全文摘要
本發(fā)明是一種木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備及工藝方法，其結(jié)構(gòu)是反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的出風(fēng)口與噴氣管的進(jìn)風(fēng)口相通，噴氣管的出風(fēng)口通過(guò)運(yùn)材車內(nèi)的材堆與回氣管的進(jìn)氣管相通，回氣管的出氣管通過(guò)加濕裝置與供熱風(fēng)機(jī)的一端相接，供熱風(fēng)機(jī)的另一端與反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的進(jìn)風(fēng)口相接，反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的出煙口與引風(fēng)機(jī)相接；高溫?zé)崽幚碓O(shè)備機(jī)體設(shè)有機(jī)體保溫層，反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐的頂部設(shè)加料口。其工藝步驟包括堆垛、點(diǎn)火、工藝控制、調(diào)濕處理、降溫出室等環(huán)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)以木材加工剩余物為燃料，熱處理循環(huán)介質(zhì)通過(guò)反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐進(jìn)行一次性換熱，熱效率高、燃燒充分、無(wú)污染。
文檔編號(hào)B27K5/00GK101491908SQ20091002576
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者伊松林, 張齊生, 蔣身學(xué) 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)