CN102672777A - 竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，包括以下步骤：先利用130℃～150℃的过热水蒸汽对竹材进行干燥处理，直至其含水率降低到15%以下；处理过程中的蒸汽压力控制在0.1MPa以内；继续保持前述温度控制条件，同时将蒸汽压力调节至0.3MPa～0.5MPa，使过热蒸汽状态转化为饱和蒸汽状态，保压1～5小时；改性处理完成后，停止加热，将蒸汽压力调低至0.1MPa以下，利用改性处理后的余热实现竹材的后期干燥，直至竹材含水率降低至10%以下，完成处理过程。本发明的方法具有步骤简单、操作方便、工人劳动强度小、工艺时间短、工艺效率高、热能利用效率高等优点。

Description

竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法
技术领域
本发明属于木材工业中的木竹材改性技术领域，尤其涉及一种竹材干燥与改性的处理方法。
背景技术
我国竹林面积、蓄积量、竹业产值均居世界首位，素有“竹子王国”之称。据统计，我国现有竹林面积约720万hm2，其中毛竹约占70%。与木材相比，竹材具有强度大、韧性好、硬度大、纹理优雅美观等特点，是制造工程结构材和家装材料的理想原料。
与木材相比，竹材内淀粉、糖类物质含量丰富，使得其在加工和使用过程中极易受到细菌（如霉菌、腐朽菌）和害虫（如白蚁、木蠹虫）的侵袭，严重影响了其装饰效果和使用寿命。为减少细菌和害虫对竹材和竹制品的危害，提高竹制品的耐腐、抗虫和尺寸稳定性，目前在竹制品生产过程中，一般需要对竹材进行干燥和高温炭化处理，其工艺过程一般为：在温度为120℃～140℃的炭化处理罐内，采用锅炉供给的饱和水蒸汽对竹材炭化处理1～4小时，将竹材炭化为咖啡色，然后再将炭化后的竹材重新堆垛，送入常规干燥室进行干燥，干燥室的温度控制在50℃～100℃之间，在20～60小时的时间内将竹材干燥至含水率在15%以下。在此工艺中，竹材的炭化处理与干燥分步进行，且是先进行炭化处理，后进行干燥作业。该工艺具有操作繁琐、工人劳动强度较大（需要两次堆垛、两次拆垛）、工作效率低、处理时间较长的缺点。因此，开发出工艺简单、劳动强度低、工作效率高、处理时间短的竹材干燥与炭化改性处理方法具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种步骤简单、操作方便、工人劳动强度小、工艺时间短、工艺效率高、热能利用效率高的竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，包括以下步骤：
（1）干燥处理：将竹材装料后，利用过热水蒸汽对竹材进行干燥处理，直至竹材含水率降低到15%以下；干燥处理时，过热水蒸汽的温度控制在130℃～150℃，处理过程中的蒸汽压力控制在0.1MPa以内（当温度开始上升时，用于干燥处理的压力罐内空气被逐渐排出，当压力罐内充满水蒸汽、温度达到130℃～150℃时，水蒸汽的饱和压力大约为0.3MPa～0.5MPa，此时将压力控制在0.1MPa，则压力罐内的水蒸汽可以排出，从而实现干燥目的）；
（2）改性处理：继续保持上述步骤（1）中过热水蒸汽的温度控制条件，同时将所述蒸汽压力调节至0.3MPa～0.5MPa（因为此时竹材中含有的部分水分可以继续蒸发，蒸发的水蒸汽被控制在压力罐内，从而使得压力罐内的蒸汽压力增加），使干燥处理时的过热蒸汽状态转化为饱和蒸汽状态，此状态下保压1～5小时；
（3）二次干燥：改性处理完成后，停止加热，将蒸汽压力调低至0.1MPa以下，在此状态下，利用改性处理后的余热实现竹材的后期干燥，直至竹材含水率降低至10%以下，完成所述竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理过程。
上述的竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，在所述步骤（3）中，蒸汽压力调低一般是通过排放所述饱和蒸汽实现，排放的饱和蒸汽优选通过蒸汽冷凝回收系统进行余热回收利用。
上述的竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，在所述步骤（3）中，所述竹材含水率降低至10%以下后，优选再经过7～14天的平衡处理，再用于后续的生产加工。
上述的竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，在所述步骤（1）中，干燥处理的时间优选控制在2～12小时。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明摆脱了现有竹材干燥与炭化处理分别在不同设备中分步进行的局限性，克服了现有工艺中存在的操作工艺繁琐、工人劳动强度大（需要两次堆垛、两次拆垛）、工作效率低等技术不足，真正实现了竹材水蒸汽干燥与改性的一体化处理。本发明的一体化处理方法既简化了操作工序，又降低了工人的劳动强度，大大提高了竹材处理的工作效率。本发明与传统竹材炭化、干燥分步进行的工艺相比，即使不考虑炭化与干燥工序之间所需的周转时间，采用本发明的一体化处理方法至少可以节省工艺耗时50%以上。此外，通过采用压力处理罐与蒸汽余热冷凝回收系统相结合的方式，利用蒸汽余热冷凝回收系统对压力处理罐内排出的高温水蒸汽进行冷凝，利用冷凝过程中发出的凝结热加热锅炉的“上水”，使锅炉“上水”的温度得到提高，热能的利用效率进一步提高。
综上，本发明的处理方法具有步骤简单、操作方便、工艺效率高、热能利用效率高等优点，采用本发明方法处理后的竹片和竹束可以用于炭化竹地板、竹集成材以及重组竹等高档竹质建筑装饰材料的制造，具有较好的推广前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，包括以下步骤：
（1）装料：将长度为1000mm、厚度为3mm～10mm、宽度25mm的新鲜湿竹片堆垛，然后将其送入压力处理罐内，压力处理罐的正常工作压力为0.6MPa；
（2）干燥处理：将竹材装罐后，关闭压力处理罐的安全闭合装置，将压力处理罐的压力控制阀调节至0.08MPa，采用导热油加热系统将压力处理罐内的介质（该介质刚开始的时候为湿空气，但当温度升高时，空气被逐渐排出，压力罐内只剩下水蒸汽）温度升高至140℃，利用过热水蒸汽对竹材进行干燥处理，干燥处理时间为5小时，直至竹材含水率降低到12%；
（3）改性处理：前期的干燥处理完成后，继续使压力处理罐内的介质温度维持在140℃，同时通过压力控制阀将压力处理罐内的蒸汽压力调节至0.4MPa，使压力处理罐内的水蒸汽由过热蒸汽状态转化为饱和蒸汽状态，在此状态下保持2小时；
（4）二次干燥：改性处理完成后，停止加热，通过压力控制阀将压力处理罐内蒸汽压力缓慢调低至0.1MPa以下，直至0MPa（与外界气压保持平衡），在此状态下，利用改性处理后的余热实现竹材的后期二次干燥，二次干燥时间为3小时，直至竹材含水率降低至8%；
（5）后续处理：压力处理罐内的压力与外界大气压力处于平衡状态后，开启压力处理罐的安全闭合装置，将干燥与炭化改性处理后的竹材从压力处理罐内取出，经过10天的平衡处理后即可用于后续的生产加工。
实施例2：
一种竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，包括以下步骤：
（1）装料：将长度为1920mm的新鲜湿碾压竹束堆垛，然后将其送入压力处理罐内，压力处理罐的正常工作压力为0.6MPa；
（2）干燥处理：将竹束堆垛装罐后，关闭压力处理罐的安全闭合装置，通过压力控制阀将压力处理罐内的气压调节至0.05MPa，采用导热油加热系统将压力处理罐内的介质温度升高至130℃，利用过热水蒸汽对竹材进行干燥处理，干燥处理时间为6小时，直至竹材含水率降低到14%；
（3）改性处理：前期的干燥处理完成后，继续使压力处理罐内的介质温度维持在130℃，同时通过压力控制阀将压力处理罐内的蒸汽压力调节至0.3MPa，使压力处理罐内的水蒸汽由过热蒸汽状态转化为饱和蒸汽状态，在此状态下保持4小时；
（4）二次干燥：改性处理完成后，停止加热，通过压力控制阀将压力处理罐内蒸汽压力缓慢调低至0.1MPa以下，直至0MPa（与外界气压保持平衡），在此状态下，利用改性处理后的余热实现竹材的后期二次干燥，二次干燥时间为4小时，直至竹材含水率降低至7%；
（5）后续处理：压力处理罐内的压力与外界大气压力处于平衡状态后，开启压力处理罐的安全闭合装置，将干燥与炭化改性处理后的竹材从压力处理罐内取出，经过12天的平衡处理后即可用于后续的生产加工。
用上述本实施例的一体化处理方法对竹材进行干燥和炭化改性处理后，简化了操作工序（只需要一次堆垛、一次拆垛），降低了工人劳动强度，节省工序时间在50%以上，提高了生产效率和能量利用率。
采用本实施例一体化处理后的竹片和竹束可以用于炭化竹地板、竹集成材以及重组竹等高档竹质建筑装饰材料的制造。
以上实施例的描述仅为本发明的优选实施方式，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种等同的变化和改进，这些变化和改进都落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，包括以下步骤：
（1）干燥处理：将竹材装料后，利用过热水蒸汽对竹材进行干燥处理，直至竹材含水率降低到15%以下；干燥处理时，过热水蒸汽的温度控制在130℃～150℃，处理过程中的蒸汽压力控制在0.1MPa以内；
（2）改性处理：继续保持上述步骤（1）中过热水蒸汽的温度控制条件，同时将所述蒸汽压力调节至0.3MPa～0.5MPa，使干燥处理时的过热蒸汽状态转化为饱和蒸汽状态，此状态下保压1～5小时；
（3）二次干燥：改性处理完成后，停止加热，将蒸汽压力调低至0.1MPa以下，在此状态下，利用改性处理后的余热实现竹材的后期干燥，直至竹材含水率降低至10%以下，完成所述竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理过程。
2.根据权利要求1所述的竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，蒸汽压力调低是通过排放所述饱和蒸汽实现，排放的饱和蒸汽通过蒸汽冷凝回收系统进行余热回收利用。
3.根据权利要求1或2所述的竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述竹材含水率降低至10%以下后，再经过7～14天的平衡处理。
4.根据权利要求1或2所述的竹材水蒸汽干燥与改性一体化处理方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，干燥处理的时间控制在2～12小时。
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