CN103542696B

CN103542696B - 一种木材真空干燥碳化一体窑

Info

Publication number: CN103542696B
Application number: CN201310440185.3A
Authority: CN
Inventors: 丛德宝; 冯继国; 李子满; 张百富
Original assignee: SYD TIMBER DRYING EQUIPMENT (KAIYUAN) CO Ltd
Current assignee: SYD TIMBER DRYING EQUIPMENT (KAIYUAN) CO Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: CN103542696A

Abstract

本发明公开了一种木材真空干燥碳化一体窑，包括窑体和与窑体联接的真空系统、蒸汽系统、排水系统、泄气系统、加压系统及电控系统，在窑体上设有快开门，在窑体内设有加热管和对流风机，在窑体底部设有支脚，窑体通过支脚悬离地面，在支脚的底部设有窑体重量传感器，所述窑体为夹层式窑体，在窑体外壁覆设保温材料，在窑体的夹层充有冷却水，在窑体外设有冷却水循环散热系统，该木材真空干燥碳化一体窑使木材的真空干燥和碳化在同一窑中连续进行，实现了木材干燥设备、碳化设备一体化整合，具有设备占地少、节约能源、工作效率高等优点。

Description

一种木材真空干燥碳化一体窑

技术领域

本发明涉及一种木材热处理装置，尤其是一种对木材进行真空干燥和碳化处理的装置。

背景技术

碳化木是指在高温环境中对木材进行同质碳化处理后得到的木材，经碳化处理后的木材除表面美观外，还具有防腐及抗生物侵袭、抗变形开裂，耐高温的优点，并且由于其具有含水率低、不易吸水、材质稳定、不变形、完全脱脂不溢脂、隔热性能好、无特殊气味等特点，是理想的家俱及室内外装修材料。由于湿木材中含水率较高，直接对湿木材进行碳化处理会使木材在碳化过程中出现碳化不均匀、木材扭曲变形、爆裂等现象。因此，现有技术中的木材碳化设备都只能以经过干燥处理后的木材为原料进行碳化处理，即只能对绝对含水率WMC小于等于12%的木材进行碳化处理，对于绝对含水率超过12%的湿木材，则需要先用干燥设备对木材进行干燥脱水处理，将木材绝对含水率降到小于等于12%后，再将木材放入碳化设备进行碳化处理。木材干燥处理结束时，木材的温度通常在80℃左右，需要使木材自然冷却降温至40℃以下时，才能将木材从干燥设备中取出，而在对木材进行碳化时，需要将木材放入到碳化设备中，对木材进行预热处理，将木材加热到100℃以上，然后才开始进入碳化处理阶段。因此，采用独立的木材干燥设备和碳化设备对木材进行碳化时存在木材干燥过程中热量浪费多、碳化过程中热量消耗大的缺点。

发明内容

发明要解决的技术问题是：提供一种木材真空干燥碳化一体窑，该木材真空干燥碳化一体窑使木材的真空干燥和碳化在同一窑中连续进行，实现了木材干燥设备、碳化设备一体化整合，具有设备占地少、节约能源、工作效率高等优点。

解决技术技术问题所采取的技术方案：一种木材真空干燥碳化一体窑，包括窑体和与窑体联接的真空系统、蒸汽系统、排水系统、泄气系统、加压系统及电控系统，在窑体上设有快开门，在窑体内设有加热管和对流风机，在窑体底部设有支脚，窑体通过支脚悬离地面，在支脚的底部设有窑体重量传感器。

作为本发明的改进：所述窑体为夹层式窑体，在窑体外壁覆设保温材料，在窑体的夹层充有冷却水，在窑体外设有冷却水循环散热系统。

作为本发明的进一步改进：所述对流风机通过磁力耦合式联轴器与窑体外的风机驱动电机联接。

作为本发明的最佳方案：在窑内设有温度感应探头，在窑体上设有将温度感应探头与窑内气氛隔离开的导热金属保护罩。

有益效果：本发明的木材真空干燥碳化一体窑，由于采用了所述木材真空干燥碳化一体窑包括窑体和与窑体联接的真空系统、蒸汽系统、排水系统、泄气系统、加压系统及电控系统，在窑体上设有快开门，在窑体内设有加热管和对流风机，在窑体底部设有支脚，窑体通过支脚悬离地面，在支脚的底部设有窑体重量传感器的技术方案，通过在支脚的底部设有窑体重量传感器可以实时获得干燥和碳化过程中窑体的重量变化，再根据窑体自重、木材入窑前的重量及含水率，计算出热处理过程中窑内木材的实时含水率，通过此装置和方法获得的木材实时含水率值误差小，从而实现了根据窑内木材的实时含水率变化来精确设定干燥和碳化的参数，克服了湿木材在干燥和碳化连续处理过程中出现的扭曲、变形、开裂等现象，从而实现了湿木材的干燥、碳化连续处理，因此，本发明的木材真空干燥碳化一体窑具有设备占地少、节约能源、工作效率高等优点；由于采用了所述窑体为夹层式窑体，在窑体外壁覆设保温材料，在窑体的夹层充有冷却水，在窑体外设有冷却水循环散热系统的技术特征，在对木材干燥、碳化的加热和保温过程中，夹层内的水可以有效降低窑内温度的波动，使窑内温度控制更精准，避免温度瞬间变化导致木材变形和开裂现象，进一步提高了干燥和碳化的质量，当木材碳化结束后，利用夹层内的冷却水对窑内的木材进行降温，使碳化好的木材从190℃降至40℃仅需1小时，而普通木材碳化设备在完成这一过程则需要36小时，因此，本发明的木材真空干燥碳化一体窑极大地缩短了木材在窑内停留的时间，提高了设备的利用率，增加了设备对木材的处理能力；由于采用了所述对流风机通过磁力耦合式联轴器与窑体外的风机驱动电机联接的技术特征，防止木材在干燥和碳化过程中窑内的高温通过对流风机和电机轴传导到驱动电机，使电机在高温下运行发生故障，因此，本发明的木材真空干燥碳化一体窑工作更稳定可靠，对流风机的驱动电机使用寿命更长；由于采用了在窑内设有温度感应探头，在窑体上设有将温度感应探头与窑内气氛隔离开的导热金属保护罩的技术特征，使温度感应探头在准确获得窑内温度信息的同时，避免跟窑内气体接触受到腐蚀而影响温度测量的准确性，因此，本发明的木材真空干燥碳化一体窑温度与木材的含水率设定更精准，实现了湿木材直接碳化，其碳化效果达到或超过现有技术中以含水率小于12%的干木材进行碳化的效果。

附图说明

下面结合具体实施方式对本发明的木材真空干燥碳化一体窑作进一步的详细说明。

图1为本发明的木材真空干燥碳化一体窑的窑体部分结构示意图；

图2为支脚底部的窑体重量传感器安装示意图；

图3为温度感应探头安装示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的木材真空干燥碳化一体窑包括将木材5密封处理的窑体1和与窑体联接的真空系统、蒸汽系统、排水系统、泄气系统、加压系统及电控系统，在窑体上设有快开门6，在窑体内设有加热管4和对流风机9，所述对流风机通过磁力耦合式联轴器8与窑体外的风机驱动电机联接，所述窑体为夹层式窑体，在窑体外壁覆设保温材料3，在窑体的夹层充有冷却水2，在窑体外设有冷却水循环散热系统。

如图2所示，在窑体底部设有支脚10，窑体通过支脚悬离地面，在支脚的底部设有窑体重量传感器11。

如图3所示，在窑内设有温度感应探头7，在窑体上设有将温度感应探头与窑内气氛隔离开的导热金属保护罩12。

本发明的木材真空干燥碳化一体窑对木材进行碳化的过程如下：

在待碳化的湿木材上取样，测算木材的绝对含水率WMC，称量入窑前木材的重量G_S，计算入窑木材的绝干重量G_g0，G_g0=G_S/(100%+WMC)。

将湿木材装入真空干燥碳化窑，称量装入木材后的窑体重量G_y0，采用热介质对木材进行热处理，所述热介质为热风或热蒸汽。

整个热处理过程分为：预热阶段、干燥阶段、调节阶段、干燥碳化过渡阶段、碳化阶段、降温阶段。

预热阶段

以20℃/小时的升温速度，将窑内木材加热到60℃，完成预热。

干燥阶段

在干燥阶段依据窑内木材实时含水率的变化，将干燥阶段分为八个子阶段进行干燥，在各个子阶段采用不同的干燥温度：第一子阶段，木材含水率WMC＞50%时，干燥温度62℃；第二子阶段，木材含水率50%≥WMC＞40%时，干燥温度64℃；第三子阶段，木材含水率40%≥WMC＞30%时，干燥温度66℃；第四子阶段，木材含水率30%≥WMC＞25%时，干燥温度68℃；第五子阶段，木材含水率25%≥WMC＞20%时，干燥温度70℃；第六子阶段，木材含水率20%≥WMC＞17%时，干燥温度72℃；第七子阶段，木材含水率17%≥WMC＞14%时，干燥温度74℃；第八子阶段，木材含水率14%≥WMC＞11%时，干燥温度76℃。当木材含水率小于11%时，干燥阶段结束。

在干燥阶段实时称量干燥过程中当前窑体的重量G_yd，计算木材实时含水率WMC_d，WMC_d=[G_S-G_g0-（G_y0-G_yd）]/G_g0。

在干燥阶段采用间歇式抽真空处理，在干燥阶段的各子阶段对窑内作抽真空处理，第一子阶段至第三子阶段抽真空至30Kpa，第四子阶段至第八子阶段抽真空至25Kpa。

调节阶段

将窑温调整至80℃，窑内压力100Kpa，使木材此状态下保持时间不少于10小时。

干燥碳化过渡阶段

所述干燥碳化过渡阶段分两步进行，第一步，将木材升温至100℃，升温速度为10—20℃/小时；第二步，将木材升温至130℃，升温速度为5℃/小时。

碳化阶段

向窑内通饱和水蒸汽，碳化阶段在水蒸汽的保护下将木材从130℃加热至190℃，升温的速度为20℃/小时，并根据用户对碳化深度的要求，确定加热至190℃后持续加热的时间，碳化结束。

降温阶段

停止加热，使窑内木材冷却，待窑温降至40℃时，打开窑门，将碳化后的木材取出，整个湿木材直接碳化过程结束。

Claims

1.一种木材真空干燥碳化一体窑，包括窑体和与窑体联接的真空系统、蒸汽系统、排水系统、泄气系统、加压系统及电控系统，在窑体上设有快开门，在窑体内设有加热管和对流风机，其特征是：在窑体底部设有支脚，窑体通过支脚悬离地面，在支脚的底部设有窑体重量传感器,所述对流风机通过磁力耦合式联轴器与窑体外的风机驱动电机联接，所述窑体为夹层式窑体，在窑体外壁覆设保温材料，在窑体的夹层充有冷却水，在窑体外设有冷却水循环散热系统，在对木材干燥、碳化的加热和保温过程中，夹层内的水可以有效降低窑内温度的波动，使窑内温度控制更精准，避免温度瞬间变化导致木材变形和开裂现象，进一步提高了干燥和碳化的质量，当木材碳化结束后，利用夹层内的冷却水对窑内的木材进行降温。

2.根据权利要求1所述的木材真空干燥碳化一体窑，其特征是：在窑内设有温度感应探头，在窑体上设有将温度感应探头与窑内气氛隔离开的导热金属保护罩。