CN104890084B - 一种节能型木材热处理窑及其木材热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够节约能源的节能型木材热处理窑和木材热处理方法。该热处理窑包括窑体、风机、加热装置、蒸汽发生装置或蒸汽通入管，热处理窑的内部空间被隔板分成左室、右室，在隔板上设置有把左室和右室连通的若干组连通孔和用于打开或关闭连通孔的挡板；若挡板关闭连通孔，左室、右室被隔离；若挡板打开，左室与右室相通。该木材热处理方法，是把木材分别放入左室和右室，先启动左室开始干燥过程，当左室干燥过程结束进入升温过程时，启动右室开始干燥过程，挡板打开，使得左室内的部分热湿空气能够通过连通孔进入右室；当左室进行降温过程时，右室进行升温过程或保温过程，挡板打开，使得左室内的热湿空气能够通过连通孔进入右室。

Description

一种节能型木材热处理窑及其木材热处理方法

技术领域

本发明涉及木材热处理窑及应用该设备进行木材热处理的方法。

背景技术

木材热处理窑一般包括窑体、风机、加热装置，窑体上设置大门、检测门、进排气道，在窑内设置有用于产生水蒸汽的蒸汽发生装置，或者在窑体上设置用于向窑腔内通入水蒸汽的蒸汽通入管。

使用木材热处理窑对木材进行热处理（或称炭化）的工艺流程一般包括：从室温逐渐升高到130-140℃的干燥过程、从130-140℃逐渐升高到工艺所需热处理温度（一般在180-220℃）的升温过程、保温过程、降温过程。在干燥过程，需要大量的热湿空气对木材进行干燥。在升温过程和保温过程，窑内需要有源源不断的水蒸气产生，使窑内的湿度长期稳定在最大值，以起到保护气体的作用（防止木材在高温下过分氧化、阴燃乃至起火），而在降温过程中，由于此时窑内大量的木材处于很高温度的水平，而木材是热的不良导体，因此一般需要采取喷雾化水的方式以利于降温目的的快速实现，在此过程中会有大量的热湿空气产生。因而在升温过程、保温过程及降温过程中窑内会形成一定程度的微压，故在以往的常规类型热处理窑结构中的大门、检测门、进排气道（虽然也是密闭的）等密闭薄弱处易发生热湿空气泄露排出，造成热量的不必要损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够节约能源的节能型木材热处理窑。

本发明的节能型木材热处理窑，包括窑体、风机、加热装置、蒸汽发生装置或蒸汽通入管，其特征是：热处理窑的内部空间被隔板分成左室、右室，在隔板上设置有把左室和右室连通的若干组连通孔和用于打开或关闭连通孔的挡板；在左室和右室内各设置有风机、加热装置；在左室和右室内均设置有用于产生水蒸汽的蒸汽发生装置，或者在左室和右室窑体上均设置有用于向窑内通入水蒸汽的蒸汽通入管；左室和右室内的风机工作时，若挡板关闭连通孔，左室、右室被隔离，左室和右室内的气体分别在左室和右室内形成循环流动；若挡板打开，左室与右室相通。

上述的节能型木材热处理窑，风机为可逆转风机。这样风机的出风方向可以通过风机叶片的转动方向改变。

上述的节能型木材热处理窑，在左室和右室内均设置有雾化水喷射装置。

上述的节能型木材热处理窑，挡板移动设置在隔板上，在挡板上设置与连通孔相对应的过孔；当移动挡板使得过孔与连通孔部分相对或全部相对时，左室与右室相通；过孔与连通孔完全错开时，左室、右室被隔离。

本发明同时提供了一种节约能源的木材热处理方法。

本发明的木材热处理方法，包括从室温逐渐升高到130-140℃的干燥过程、从130-140℃逐渐升高到工艺所需热处理温度180-220℃的升温过程、保温过程、降温过程，使用上述的节能型木材热处理窑对木材进行热处理，把木材分别放入左室和右室，先启动左室使其开始进行干燥过程，当左室干燥过程结束进入升温过程时，启动右室使其开始进行干燥过程，并且挡板打开，左室窑腔右室相通，以使得左室内的部分热湿空气能够通过连通孔进入右室。

上述的木材热处理方法，当左室进行降温过程时，右室进行升温过程或保温过程，并且挡板打开，左室与右室相通，以使得左室内的热湿空气能够通过连通孔进入右室。

同样，先启动右室，再启动左室也在本专利的保护范围之内，即先启动右室使其开始进行干燥过程，当右室干燥过程结束进入升温过程时，启动左室使其开始进行干燥过程，并且挡板打开，左室与右室相通，以使得右室内的部分热湿空气能够通过连通孔进入左室。当右室进行降温过程时，左室进行升温过程或保温过程，并且挡板打开，左室与右室相通，以使得右室内的热湿空气能够通过连通孔进入左室。

本发明的有益效果：使用本节能型木材热处理窑时，左室和右室的热处理工艺流程按一先一后运行，可以是左室先、右室后或者右室先、左室后。为了简化，现仅仅以左室先和右室后的热处理工艺流程运行。具体的说，当左室进入到干燥过程结束、热处理升温过程开始时，右室开始运转，即从室温开始升温进入干燥过程。由于左室进入到热处理升温过程，以及后续一直持续到保温过程结束（此过程一般约需6-10小时），左室内需要有源源不断的水蒸气产生，使窑内的湿度长期稳定在最大值，以起到保护气体的作用（防止木材在高温下过分氧化、阴燃乃至起火），因而此过程中左室内会形成一定程度的微压。此时右室开始运转，其从室温升至高温干燥所需的温湿度环境需要大量的热湿空气。这样，打开挡板，以使左室内多余的高温热湿空气进入到右室，从而使左室内由于过量的水蒸气产生所形成的微压得以降低并恢复至常压，避免在左室窑体的大门、检测门、进排气道（虽然也是密闭的）等密闭薄弱处发生热湿空气泄露排出，而右室所得到的高温热湿空气可以用于其对木材进行高温干燥的需要。

同理，当左室进入保温过程结束、降温过程开始时，由于此时左室内大量的木材处于很高温度的水平，而木材是热的不良导体，因此一般需要采取喷雾化水的方式以利于降温目的的快速实现，在此过程中会有大量的热湿空气产生。而右室的工序此时进行到干燥过程或升温过程。这样，打开挡板，以使左室内需要排出的高温热湿空气从连通孔排出并进入到右室，以达到充分利用此高温热湿空气为右室进行的高温干燥或热处理升温阶段所需要，进而节省能源。

附图说明

图1是左室和右室各自独立工作时气流循环的示意图；

图2是左室和右室通过连通孔进行连通时气流循环的示意图；

图3是左室（或右室）对木材热处理的温度变化图；

图4是左室和右室交错对木材热处理的温度变化图；

图5是图1中的隔板和挡板的左视图（左室和右室相隔离时）；

图6是图2中的隔板和挡板的左视图（左室和右室部分相通时）；

图7是图2中的隔板和挡板的左视图（左室和右室完全相通时）。

具体实施方式

参见图1、2所述的节能型木材热处理窑，窑体1的内部空间被隔板2分成左室11、右室12，在隔板2上设置有把左室和右室连通的若干组连通孔，如上连通孔21、下连通孔22；在左室和右室内各设置有可逆转风机31、32、加热装置41、42、雾化水喷射装置51、52、蒸汽发生装置61、62；进排气道71、72分别与左室、右室相通。

两块挡板（上挡板81、下挡板82）在横向方向滑动设置在隔板一侧上，在上挡板上设置与上连通孔21相对应的过孔83，在下挡板上设置与下连通孔22相对应的过孔84。当移动挡板时，过孔与连通孔能够部分错开（或者说部分叠合）、完全叠合、完全错开。参见图5，过孔83与上连通孔21完全错开、过孔84与下连通孔22完全错开时，左室、右室被隔离。参见图6，过孔83与上连通孔21部分错开（或者说过孔83与上连通孔21部分叠合，叠合部分是91），过孔84与下连通孔22完全叠合（全部相对），左室与右室通过叠合部分91和下部的过孔84与下连通孔22部分相通。

若挡板关闭连通孔，左室、右室被隔离，左室和右室内的气体分别在左室和右室内形成循环流动（参见图1）。若挡板打开，左室与右室部分相通，会有部分气体通过连通孔在左、右室之间进行交换（参见图2）。

使用本节能型木材热处理窑处理木材的工艺过程。参见图3，1)准备阶段：将木材素材，按常规干燥法堆垛放入左室和右室内，并关闭木材热处理窑的大门和进、排气口；2)预热阶段：将窑内湿空气干球温度在1～2h内升到50～60℃，在此阶段使干湿球温度差控制在5～8℃；3)干燥阶段：将窑内介质温度以10～15℃/h的速度升温到90～100℃；接着以5～8℃/h的速度升温到130～140℃对素材进行高温干燥，使木材含水率降到3%以下，此阶段干湿球温度差随着干球温度的升高从5～8℃逐步升高至35～45℃；4)升温阶段：再以8～10℃/h的速度升温到工艺所需热处理温度（一般在180～220℃）；在此升温阶段中采用向窑内直接通入蒸汽或利用蒸汽发生装置产生水蒸气的方式，在窑内源源不断的产生水蒸气，从而使窑内的湿度长期稳定在最大值（以湿球温度达到99～100℃为准，即常压下水的沸点温度），以起到保护气体的作用（防止木材在高温下过分氧化、阴燃乃至起火）；5)保温阶段：使窑内干球温度在工艺所需热处理温度保持2～6h；热处理温度和时间可以根据素材的材性、尺寸，以及对产品的性能、颜色预期等进行适当调节；同理，此过程中湿球温度亦需保持在99～100℃；6)降温阶段：关闭加热器热源，采用喷雾化水的方式辅助降温，使窑内介质干球温度以15～40℃/h的速度降温到105～110℃，此过程中湿球温度继续保持在99～100℃；接着在干球温度105～110℃，湿球温度99～100℃此湿空气环境下对木材进行调湿处理2～5h，待其含水率回升至4～9％；再快速降至50～60℃，出窑得到热处理木材。

但左室和右室的工艺步骤要错开运行。当左室进入到干燥结束热处理升温阶段开始时，右室开始运转：左室由于进入到热处理升温阶段，以及后续一直持续到热处理最高温保温阶段结束的全过程中（一般约需6-10小时），左室内需要有源源不断的水蒸气产生，使左室内的湿度长期稳定在最大值，以起到保护气体的作用（防止木材在高温下过分氧化、阴燃乃至起火），因而此过程中左室内会形成一定程度的微压，故在以往的常规类型木材热处理窑原有结构中的大门、检测门、进排气道（虽然也是密闭的）等密闭薄弱处易发生热湿空气泄露排出，造成热量的不必要损失。此时本专利木材热处理窑中的右室开始运转，其从室温升至干燥所需的温湿度环境需要大量的热湿空气。本发明设计的双体窑结构在此时可以通过部分打开挡板，参见图6，使得左室与右室部分连通，以使左室内多余的高温热湿空气进入到右室，从而使左室内由于过量的水蒸气产生所形成的微压得以降低并恢复至常压，而右室所得到的高温热湿空气可以用于其对木材进行高温干燥的需要。而当左室进入到热处理最高温保持阶段结束降温阶段开始时，右室处于干燥阶段或热处理升温阶段：由于此时左室内大量的木材处于很高温度的水平，而木材是热的不良导体，因此如果应用常规类型木材热处理窑时，除了打开进排气道以利降温，一般还需要采取喷雾化水的方式以利于降温目的的快速实现，在此过程中会有大量的热湿空气从其排气道排出。但本发明设计的双体窑结构在此时可以无需打开进排气道，而是利用全部打开隔板上的连通孔，参见图7，以使左室内需要排出的高温热湿空气从此处排出并进入到右室，以达到充分利用此高温热湿空气为右室的干燥和升温阶段的工艺需要，进而节省能源。

参见图4，具体地说，左室进入到热处理升温阶段，以及后续一直持续到热处理最高温保温阶段结束的全过程中（一般约需6-10小时），右室开始运转，此时部分打开挡板，使得左室与右室部分连通，以使左室内多余的高温热湿空气进入到右室，例如，参见图2，若按图2箭头所示的气流方向运行时，下连通孔22的挡板处于完全打开状态，上连通孔21的挡板处于半开状态，左室内的小部分高温热湿空气通过下连通孔22转移至右室，大部分仍然在左室内部循环。而当左室进入到热处理最高温保持阶段结束降温阶段开始时，右室处于干燥阶段或热处理升温阶段：此时全部打开隔板上的连通孔，使得左室与右室完全连通，例如，参见图2，下连通孔22的挡板和上连通孔21的挡板均处于完全打开状态，左室与右室充分进行热湿交换，相当于把连通孔当做左室的进排气道使用。

当左室降温到室温，木材从左室出窑后再次装窑并在预热和干燥阶段，这时右室处于热处理升温阶段直至保温阶段结束的全过程中，在该过程中部分打开挡板，使得左室与右室部分连通，以使右室内多余的高温热湿空气进入到左室。而当右室进入到热处理最高温保持阶段结束降温阶段开始时，左室处于干燥阶段或热处理升温阶段，此时全部打开隔板上的连通孔，使得左室与右室完全连通。左室与右室按照该流程交替进行，能够节省能源。

Claims (5)

1.节能型木材热处理窑，包括窑体、风机、加热装置、蒸汽发生装置或蒸汽通入管，其特征是：热处理窑的内部空间被隔板分成左室、右室，在隔板上设置有把左室和右室连通的上连通孔、下连通孔和用于打开或关闭上连通孔和下连通孔的挡板；挡板移动设置在隔板上，在挡板上设置与上连通孔、下连通孔分别相对应的过孔；在左室和右室内各设置有风机、加热装置；在左室和右室内均设置有用于产生水蒸汽的蒸汽发生装置，或者在左室和右室窑体上均设置有用于向窑内通入水蒸汽的蒸汽通入管；左室和右室内的风机工作时，若移动挡板使得过孔与上连通孔、下连通孔完全错开，左室、右室被隔离，左室和右室内的气体分别在左室和右室内形成循环流动；若移动挡板使得过孔与上连通孔、下连通孔部分相对或全部相对，左室与右室相通。

2.如权利要求1所述的节能型木材热处理窑，其特征是：风机为可逆转风机。

3.如权利要求1所述的节能型木材热处理窑，其特征是：在左室和右室内设置有雾化水喷射装置。

4.木材热处理方法，包括从室温逐渐升高到130-140℃的干燥过程、从130-140℃逐渐升高到工艺所需热处理温度180-220℃的升温过程、保温过程、降温过程，其特征是：使用权利要求1、2或3所述的节能型木材热处理窑对木材进行热处理，把木材分别放入左室和右室，先启动左室使其开始进行干燥过程，当左室干燥过程结束进入升温过程时，启动右室使其开始进行干燥过程，并且挡板打开，左室与右室相通，以使得左室内的部分热湿空气能够通过连通孔进入右室。

5.如权利要求4所述的木材热处理方法，其特征是：当左室进行降温过程时，右室进行升温过程或保温过程，并且挡板打开，左室与右室相通，以使得左室内的热湿空气能够通过连通孔进入右室。