CN103788970B - 一种木材干燥炭化一体装置以及干燥、炭化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及木材干燥技术领域，具体涉及一种木材干燥炭化一体装置及干燥、炭化方法，所述木材干燥炭化一体装置包括窑体以及一体控制仪，所述窑体内设置风机、加热器、用于喷雾化水的喷水管以及用于产生饱和蒸汽的蒸汽水槽，所述窑体顶部设置排湿窗，所述风机电机与一变频装置电连接，所述变频装置与所述一体控制仪电连接；所述干燥、炭化方法包括一次干燥、二次干燥、升温炭化、降温调湿以及冷却出窑步骤。本发明将干燥和炭化集中于一个窑体内进行，克服了干燥炭化一体化技术上的困难，在木材干燥后不出窑冷却直接进行炭化，降低了能耗，达到了节能减排的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种木材干燥炭化一体装置以及干燥、炭化方法。
背景技术
现有的对木材炭化是先将木材在干燥窑中干燥，然后冷却再进入炭化窑中进行炭化，这就使得加工周期长、设备成本高、能耗高，不利于节能减排。且干燥和炭化的温差大，如要一体化需要克服技术上的困难。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种快速干燥并炭化、能耗低、自动控制的木材干燥炭化一体装置。
本发明另一目的是提供一种快速干燥并炭化、能耗低、自动控制的木材干燥炭化一体的方法。
本发明所述木材干燥炭化一体装置，其包括窑体以及一体控制仪，所述窑体内设置风机、加热器、用于喷雾化水的喷水管以及用于产生饱和蒸汽的蒸汽水槽，所述窑体顶部设置排湿窗，所述风机电机与一变频装置电连接，所述变频装置与所述一体控制仪电连接。
本发明所述用上述木材干燥炭化一体装置干燥、炭化木材的方法，其包括如下步骤：
一次干燥：待干燥的木材进入窑体内，开启一体控制仪，其控制风机和加热器开始工作，加热器逐步加热至窑内温度至50~75℃，对木材进行常规干燥直至木材含水率10%~12%，一次干燥结束。
二次干燥：通过事先在一体控制仪设置好的温度梯度和时间，一体控制仪控制加热器开始从65~75℃分阶段梯度升温至窑内温度至120~130℃，干湿球温差逐步扩大到25℃，待木材含水率降至2％~4%，二次干燥结束。
升温炭化：一体控制仪控制加热器升温至窑内温度至180~220℃，然后保持温度不变，对木材进行高温炭化，同时一体控制仪控制变频装置进而控制风机风速加大、蒸汽水槽喷出饱和水蒸汽，维持窑体内的湿球温度为99.5~100℃或者含氧量小于2%，炭化结束后木材含水率小于0.5%。
降温调湿：炭化结束后，一体控制仪控制加热器停止加热和停止喷饱和水蒸汽，同时开启喷雾水管喷雾化水降温并增湿至窑体内温度至116~112℃，则再次通过蒸汽水槽喷饱和水蒸汽，至木材含水率为4%~5%，调湿结束。
冷却出窑：风机对窑体内进行冷却直至窑体内外温差降至25~30℃，出窑。
本发明所述木材干燥炭化一体装置以及干燥、炭化方法，其有益效果是：
将干燥和炭化集中于一个窑体内进行，在窑体内加装了喷雾化水的水管以及饱和蒸汽水槽，对炭化后的木材进行降温、调节窑体内湿度并在炭化时保护木材；风机连接一变频装置，可在一体控制仪的控制下在不同阶段自动加大或减小风速，克服了干燥炭化一体化技术上的困难，在木材干燥后不出窑冷却直接进行炭化，降低了能耗，达到了节能减排的效果。
附图说明
此附图说明所提供的图片用来辅助对发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
附图1为本发明软性木材快速干燥窑的侧视结构示意图1。
附图2为本发明软性木材快速干燥窑的侧视结构示意图2。
具体实施方式
下面将以具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如附图1~2所示，本发明所述木材干燥炭化一体装置，其包括窑体01以及设置在窑体外、用于控制窑体内工作部件开启或闭合和工艺参数的一体控制仪，所述窑体01内设置风机05、加热器02、用于喷雾化水的喷水管03以及用于产生饱和蒸汽的蒸汽水槽（图中未标出），所述窑体顶部设置用于调节窑体内湿度的排湿窗07，所述风机电机06与一变频装置电连接，所述变频装置与所述一体控制仪电连接。窑体01端面具有窑门08，所述窑门外具有启门系统09。
本发明所述用上述木材干燥炭化一体装置干燥、炭化木材的方法，其包括如下步骤：
一次干燥：待干燥的木材进入窑体内，开启一体控制仪，其控制风机和加热器开始工作，加热器逐步加热至窑内温度至50~75℃，对木材进行常规干燥直至木材含水率10%~12%，一次干燥结束。
二次干燥：通过事先在一体控制仪设置好的温度梯度和时间，一体控制仪控制加热器开始从65~75℃分阶段梯度升温至窑内温度至120~130℃，干湿球温差逐步扩大到25℃，待木材含水率降至2％~4%，二次干燥结束。
升温炭化：一体控制仪控制加热器快速升温至窑内温度至180~220℃，然后保持温度不变，对木材进行高温炭化，同时一体控制仪控制变频装置进而控制风机电机功率加大，风机风速加大、蒸汽水槽喷出饱和水蒸汽作为保护气体，并维持窑体内的湿球温度为99.5~100℃或者含氧量小于2%，炭化结束后木材含水率小于0.5%，这时使木材中的半纤维素和纤维素的无定形区降解，木材中吸湿性的羟基数量大大减少。同时木材中的抽提物如树脂，萜类化合物、单宁、酸类化含物等大量挥发。因而木材的吸湿性大大减小，尺寸稳定性和耐腐蚀性显著提高。
降温调湿：炭化结束后，一体控制仪控制加热器停止加热和停止喷饱和水蒸汽，同时开启喷雾水管喷雾化水降温至窑体内温度至116~112℃，不但起到降温作用，而且可使几乎全干的木材适当增湿，这时再次通过蒸汽水槽喷饱和水蒸汽，以提高窑内介质的相对湿度和木材的含水率，并消除残余应力，至木材含水率为4%~5%，调湿结束；
冷却出窑：此时，若直接出窑，则热木材被窑外冷风一吹，立即就会开裂，用风机对窑体内进行冷却直至窑体内外温差降至25~30℃，即可出窑，到此，干燥炭化结束。
实施例1:
如附图1~2所示，本发明所述木材干燥炭化一体装置，其包括窑体01以及设置在窑体外、用于控制窑体内工作部件开启或闭合和工艺参数的一体控制仪，所述窑体01内设置风机05、加热器02、用于喷雾化水的喷水管03以及用于产生饱和蒸汽的蒸汽水槽（图中未标出），所述窑体顶部设置用于调节窑体内湿度的排湿窗07，所述风机电机06与一变频装置电连接，所述变频装置与所述一体控制仪电连接。窑体01端面具有窑门08，所述窑门外具有启门系统09。
本发明所述用上述木材干燥炭化一体装置干燥、炭化木材的方法，其包括如下步骤：
一次干燥：将22mm厚的待干燥的松木板材材进入窑体内，开启一体控制仪，其控制风机和加热器开始工作，加热器逐步将窑内温度加热至55~85℃，对木材进行常规干燥直至木材含水率12%，一次干燥结束。
二次干燥：通过事先在一体控制仪设置好的温度梯度和时间，一体控制仪控制加热器开始从85℃分阶段梯度升温至窑内温度120℃，经过10~15个小时干燥，干湿球温差逐步扩大到25℃，待木材含水率降至3%时，二次干燥结束。
升温炭化：一体控制仪控制加热器以10℃/小时快速升温至窑内温度200℃，然后保持温度2.5小时，对木材进行高温炭化，升温同时一体控制仪控制变频装置进而控制风机电机全功率工作，风机风速加大、蒸汽水槽喷出饱和水蒸汽作为保护气体，并维持窑体内的湿球温度为99.5~100℃或者含氧量小于2%，炭化结束后木材含水率小于0.5%，这时使木材中的半纤维素和纤维素的无定形区降解，木材中吸湿性的羟基数量大大减少。同时木材中的抽提物如树脂，萜类化合物、单宁、酸类化含物等大量挥发。因而木材的吸湿性大大减小，尺寸稳定性和耐腐蚀性显著提高。
降温调湿：炭化结束后，一体控制仪控制加热器停止加热和停止喷饱和水蒸汽，同时开启喷雾水管喷雾化水降温至窑体内温度至112℃，不但起到降温作用，而且可使几乎全干的木材适当增湿，这时再次通过蒸汽水槽喷饱和水蒸汽，以提高窑内介质的相对湿度和木材的含水率，并消除残余应力，至木材含水率为４%，调湿结束；
冷却出窑：此时，若直接出窑，则热木材被窑外冷风一吹，立即就会开裂，用风机对窑体内进行冷却直至窑体内外温差降至25~30℃，即可出窑，到此，干燥炭化结束。
实施例2:
如附图1~2所示，本发明所述木材干燥炭化一体装置，其包括窑体01以及设置在窑体外、用于控制窑体内工作部件开启或闭合和工艺参数的一体控制仪，所述窑体01内设置风机05、加热器02、用于喷雾化水的喷水管03以及用于产生饱和蒸汽的蒸汽水槽（图中未标出），所述窑体顶部设置用于调节窑体内湿度的排湿窗07，所述风机电机06与一变频装置电连接，所述变频装置与所述一体控制仪电连接。窑体01端面具有窑门08，所述窑门外具有启门系统09。
本发明所述用上述木材干燥炭化一体装置干燥、炭化木材的方法，其包括如下步骤：
一次干燥：将50mm厚的待干燥的松木板材进入窑体内，开启一体控制仪，其控制风机和加热器开始工作，加热器逐步加热窑内温度至50~75℃，对木材进行常规干燥直至木材含水率12%，一次干燥结束。
二次干燥：通过事先在一体控制仪设置好的温度梯度和时间，一体控制仪控制加热器开始从75℃分阶段梯度升温至窑内温度至130℃，经过10~15个小时干燥，干湿球温差逐步扩大到25℃，待木材含水率降至3%时，二次干燥结束。
升温炭化：一体控制仪控制加热器以8℃/小时快速升温至210℃，然后保持温度3小时，对木材进行高温炭化，升温同时一体控制仪控制变频装置进而控制风机电机全功率工作，风机风速加大、蒸汽水槽喷出饱和水蒸汽作为保护气体，并维持窑体内的湿球温度为99.5~100℃或者含氧量小于2%，炭化结束后木材含水率小于0.5%，这时使木材中的半纤维素和纤维素的无定形区降解，木材中吸湿性的羟基数量大大减少。同时木材中的抽提物如树脂，萜类化合物、单宁、酸类化含物等大量挥发。因而木材的吸湿性大大减小，尺寸稳定性和耐腐蚀性显著提高。
降温调湿：炭化结束后，一体控制仪控制加热器停止加热和停止喷饱和水蒸汽，同时开启喷雾水管喷雾化水降温至窑体内温度至110℃，不但起到降温作用，而且可使几乎全干的木材适当增湿，这时再次通过蒸汽水槽喷饱和水蒸汽，以提高窑内介质的相对湿度和木材的含水率，并消除残余应力，至木材含水率为4%，调湿结束；
冷却出窑：此时，若直接出窑，则热木材被窑外冷风一吹，立即就会开裂，用风机对窑体内进行冷却直至窑体内外温差降至25~30℃，即可出窑，到此，干燥炭化结束。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (1)
1.一种用木材干燥炭化一体装置干燥、炭化木材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
一次干燥：待干燥的木材进入窑体内，开启一体控制仪，其控制风机和加热器开始工作，加热器逐步加热窑内温度至50~75℃，对木材进行常规干燥直至木材含水率10%~12%，一次干燥结束；
二次干燥：通过事先在一体控制仪设置好的温度梯度和时间，一体控制仪控制加热器开始从65~75℃分阶段梯度升温至窑内温度至120~130℃，干湿球温差逐步扩大到25℃，待木材含水率降至2％~4%，二次干燥结束；
升温炭化：一体控制仪控制加热器升温至窑内温度至180~220℃，然后保持温度不变，对木材进行高温炭化，同时一体控制仪控制变频装置进而控制风机风速加大、蒸汽水槽喷出饱和水蒸汽，维持窑体内的湿球温度为99.5~100℃或者含氧量小于2%，炭化结束后木材含水率小于0.5%；
降温调湿：炭化结束后，一体控制仪控制加热器停止加热和停止喷饱和水蒸汽，同时开启喷雾水管喷雾化水降温至窑体内温度至116~112℃，然后再次通过蒸汽水槽喷饱和水蒸汽，至木材含水率为4%~5%，调湿结束；
冷却出窑：风机对窑体内进行冷却直至窑体内外温差降至25~30℃，出窑。
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