CN105538452B - 直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对不会对环境造成污染，工艺简单，成本低廉，且能够有效杀死原木中尤其是原木芯部害虫的直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法，它克服了传统药熏处理在环保方面的不足，在满足处理要求的同时实现处理的环保、高效和节能。该方法步骤：在原木中心埋设热电偶；把原木置于密闭处理窑内通入98‑100℃饱和蒸汽进行加热；热电偶检测的原木中心温度达到48‑52℃时停止加热，原木在自身内外温差的作用下木芯温度逐渐达到或超过71.1℃后至少保持75min；将处理窑内蒸汽向外排出，逐渐降低处理窑内温度至常温。

Description

直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法

技术领域

本发明涉及原木熏蒸杀虫处理方法，具体地说，是一种以高温蒸汽杀死原木中的各种真菌和病虫害，例如寄生线虫的汽蒸杀虫处理方法，属于木材检疫除害技术领域。

背景技术

近些年，随着木结构建筑行业的发展，我国进口原木的数量越来越多，原木的防虫检疫工作越来越重要。

原木检疫热处理用于消除进出口原木中可能存在的各类病虫害，以保证出口地生态系统的健康安全。目前与我国签订协议可到岸进行检疫处理的原木有加拿大BC省木材，美国阿拉斯加材和俄罗斯远东材，主要为径级在200~600 mm的针叶材。

当前对于原木的检疫杀虫主要是采用药物熏蒸的方法。药物熏蒸主要是采用溴化钾。但是，溴甲烷是臭氧层破坏的原因物质之一，近年来从地球环境保护的观点出发，限制溴甲烷使用的倾向有所增强。因此，原木熏蒸结束后，需要对药物进行回收，但是回收成本相对较高，且回收不彻底的话，会对环境造成污染，另外，药物在原木中也会有所残留，造成后续的污染。药物熏蒸处理原木，只能对原木表层害虫起到作用，而对于原木内部的害虫杀死作用很小。

根据国家标准（GB/T 20478-2006），植物检疫热处理是“按照一定的技术规范，对商品加热直至该商品在最低温度点维持最短时间的过程”，通常采用的加热方法为汽蒸、干燥窑干燥或介电加热等。国家质检总局对进境原木的检疫热处理有明确的技术要求，即原木的木芯温度需达到71.1℃并保持75min。

汽蒸热处理是将木材置于蒸汽环境中进行加热，使生物体内的蛋白质，特别是酶发生变性，以达到除害效果。在汽蒸处理过程中应保证蒸汽处于或接近于饱和状态（干球和湿球温度相等），否则木材在被加热的同时还会伴随着内部水分的迁移和蒸发，即干燥过程。干燥过程,木材表面水分蒸发，带走的汽化潜热使得木材表面温度上升很慢，甚至不升高；而且，干燥过程造成木材表面水分蒸发，会在原木径向产生含水率梯度，引发含水率应力，使原木表面产生开裂。原木汽蒸处理目前主要的问题在于能耗和时效性。对于直径为400mm，初含水率100%，比重为0.45的原木，在起始温度为21℃的热处理窑中采用100℃的饱和蒸汽中加热，木材中心达到71.1℃的时间的理论计算值为16.6小时。如果木材径级进一步增加，加热时间可延长至20多小时，相应的能耗也会增加。

木材介电加热通常以微波为加热介质。微波的超高频（300MHz~300GHz）电磁场会引发木材内部水分子的高速旋转和碰撞，使木材发热升温；与此同时，生物质的体液也会振动发热，热敏性蛋白质在高温下会发生凝固，使其在内外因素的双重作用下被杀灭。微波加热的优点在于时间短，加热在木材内外同时发生，而对流加热时热量需由木材表面向内部逐渐传递。但是由于木材本身的介电性很弱，微波加热的升温水平和均匀性受木材含水率、密度分布以及纹理方向的影响，由此会导致部分区域温度较低而影响灭虫效果。微波加热的另一个问题在于对木材的加热深度较浅，不适于原木和厚板材的热处理。国际植物保护公约组织已在其标准中明确规定，微波处理的木材厚度不得超过20cm。在进行规模化应用时，微波处理的能耗也很大，如用含水率45%、初始温度为10℃的杨木板材，以7s/个的速度生产托盘，相应的热处理设备功率可高达800kW。

木材也可以在干燥窑中进行干燥的同时完成除害处理。木材干燥技术在研究和应用上都已经历了长期的发展，形成了较为完整的理论和技术体系。但是这种方法主要用于板材，而原木的径级比普通板材厚度要大得多，在干燥过程中内部的应力水平也高于板材，极易出现开裂等缺陷，破坏木材的质量，因而在实践中主要应用于径级小的原木或薄的板材。由于进口原木只有经过检疫处理后才能进入木材加工区，因此板材的热处理方式不适于原木的检疫处理。

综合来说，在三种热处理方法中只有汽蒸处理法可适用于大径级原木的处理，因为木材在饱和蒸汽环境中的水分几乎不蒸发，因此无需过多考虑木材处理过程中的应力和开裂问题。实际上在某些情况下原木经汽蒸处理后含水率还会略有增加，这是因为在饱和蒸汽条件下的加热属于相变换热，开始汽蒸时由于木材表面温度较低会使部分蒸汽冷凝而被木材吸收。

发明内容

本发明的目的是提供一种对不会对环境造成污染，工艺简单，成本低廉，且能够有效杀死原木中尤其是原木芯部害虫的直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法，它克服了传统药熏处理在环保方面的不足，在满足处理要求的同时实现处理的环保、高效和节能。

本发明所述的直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法，它包括下述步骤：

a：汽蒸处理：在原木中心埋设热电偶；把原木置于密闭处理窑内通入98-100℃饱和蒸汽进行加热；热电偶检测的原木中心温度达到48-52℃时停止加热，原木在自身内外温差的作用下木芯温度逐渐达到或超过71.1℃后至少保持75min；

b：冷却：将处理窑内蒸汽向外排出，逐渐降低处理窑内温度至常温。

上述的原木汽蒸杀虫处理方法，汽蒸处理时，先向处理窑内通入饱和蒸汽，以每小时10-15℃的升温速度快速升温至65-75℃并保持30min；然后以每小时15-20℃的升温速度将窑内温度快速升温至98-100℃，然后保持温度不变，窑内压力维持常压。

上述的原木汽蒸杀虫处理方法，冷却时，保持窑内蒸汽处于饱和状态下，向窑外排出蒸汽，窑内蒸汽温度下降速度8-12℃/h，逐渐冷却木材。

本发明的有益效果：本发明以高温蒸汽作为消灭害虫的热源，相对于药物熏蒸本方法是纯物理处理，没有污染。而且采用蒸汽高温处理可以达到原木心部，杀死原木芯部的害虫，效果显著。

利用木材内部的自发性热平衡使木芯温度达到处理要求，降低处理能耗。目前木材热处理的一般操作是在原木中心插入热电偶，在处理过程中实时监测原木中心温度，待温度达到48-52℃停止加热。原木由于断面尺寸较大，所以当木芯温度达到71.1℃时，原木表皮温度等于处理介质温度，即表面和芯部存在显著的温度梯度，在绝热条件下，该温度梯度会驱动木材内部的热量传递，当木材内外温度最终达到一致时，其木芯温度值一定高于71.1℃，超出了国家标准的要求，产生了不必要的热量消耗。由此，在实际处理时可在较低的木芯温度水平下就停止加热，同样也能满足国家标准的技术要求。根据试验，在100℃的常压蒸汽条件下对直径400~600mm的原木进行加热，木心温度的自动提升最高可达25℃左右。

在整个升温过程中，窑内一直保持相对湿度在100%，使原木内的水分不蒸发，原木不会因为干燥而出现开裂的缺陷，同时保证一定的升温速度，处理后的原木尤其是原木力学性质基本不变。

汽蒸处理时，饱和蒸汽温度最高达到100℃即可，不宜进一步升高，以防止窑内相对湿度低于100%，木材产生开裂。冷却时，控制降温速度，保持处理窑内蒸汽处于饱和状态，防止木材由于过快降温而产生热应力对木材质量造成影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

将含水率是13%，小头直径约30cm、长度约4m的花旗松原木适当放置在密闭处理窑内，靠近原木大头1.5米处预埋热电偶，深度至原木中心。向处理窑内通入蒸汽，处理窑内干湿球温度同时从室温以每小时15℃的升温速度快速升至70℃并保持约30min。之后将窑内温度以每小时20℃的升温速度快速升至98-100℃，维持温度不变，窑内湿度100%，使木材在常压饱和蒸汽中加热。加热4小时后，木心温度达到50℃，停止加热；4.5小时后，木心温度达到71.1℃，2小时后木心温度最高温度达到80摄氏度。然后保持窑内蒸汽处于饱和状态下，将处理窑内蒸汽向外排出，逐渐降低处理窑内温度至常温。

整个处理过程，包括降温时间在内约18h，处理结束后，未发现表面开裂，部分原木有轻微端裂现象。

实施例2

将含水率是18%，小头直径为40cm、长度约4m的花旗松原木适当放置在密闭处理窑内，靠近原木大头1.5米处预埋热电偶，深度至原木中心。向处理窑内通入蒸汽，使得处理窑内干湿球温度同时从室温以每小时12℃的升温速度快速升至70℃并保持约30min。之后将窑内温度以每小时20℃的升温速度快速升至98-100℃，使木材在常压饱和蒸汽中加热。加热6小时后，木心温度达到52摄氏度，停止加热；6小时后，木心温度达到71.1℃，3.5小时后木心温度最高温度达到81摄氏度。然后保持窑内蒸汽处于饱和状态下，向窑外排出蒸汽，窑内蒸汽温度下降速度10℃/h，逐渐冷却木材。

整个处理过程，包括降温时间在内约22h，处理结束后，未发现表面开裂，部分原木有轻微端裂现象。

实施例3：

将含水率是38%，小头直径为50cm、长度约4m的铁杉原木适当放置在密闭处理窑内，靠近原木大头1.5米处预埋热电偶，深度至原木中心。向处理窑内通入饱和蒸汽，使得处理窑内干湿球温度同时从室温以每小时10℃的升温速度快速升至70℃并保持约30min。之后将窑内温度以每小时15℃的升温速度快速升至96-100℃，使木材在常压饱和蒸汽中加热。加热7.5小时后，木心温度达到50摄氏度，停止加热；8小时后，木心温度达到71.1℃，2小时后木心温度最高温度达到78摄氏度。然后保持窑内蒸汽处于饱和状态下，向窑外排出蒸汽，窑内蒸汽温度下降速度10℃/h，逐渐冷却木材。

整个处理过程，包括降温时间在内约28h，处理结束后，未发现表面开裂，部分原木有轻微端裂现象。

该原木汽蒸杀虫处理方法，处理所需要的时间与木材的含水率之间没有太大的相关性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (1)

1.直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法，其特征在于，它包括下述步骤：

a：汽蒸处理：在原木中心埋设热电偶；把原木置于密闭处理窑内通入98-100℃饱和蒸汽进行加热，以每小时10-15℃的升温速度快速升温至65-75℃并保持30min；然后以每小时15-20℃的升温速度,将窑内温度快速升温至98-100℃，窑内压力维持常压；热电偶检测的原木中心温度达到48-52℃时停止加热，原木在自身内外温差的作用下木芯温度逐渐达到或超过71.1℃后至少保持75min；

b：冷却：保持窑内蒸汽处于饱和状态下，向窑外排出蒸汽，窑内蒸汽温度下降速度8-12℃/h，逐渐降低处理窑内温度至常温。