DE102011083670A1 - Pretreatment of frozen logs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Benetzung von Holzstämmen. Um eine Lösung für die Vorbehandlung von gefrorenen Holzstämmen anzugeben, die gegenüber den bekannten Lösungen weniger Energie verbraucht, wird vorgeschlagen, die Holzstämme in ein luftdichtes Gehäuse zu verbringen, innerhalb des Gehäuses mittels eines Unterdrucksystems den Druck abzusenken, eine heiße Flüssigkeit und/oder heißen Dampf in das Gehäuse über dafür vorgesehene Zuführungen einzuleiten, den Druck im Gehäuse wieder zu entspannen und die Holzstämme aus dem Gehäuse auszuleiten.The invention relates to a device and a method for wetting wood logs. In order to provide a solution for the pretreatment of frozen logs, which consumes less energy compared to the known solutions, it is proposed to spend the logs in an airtight housing, within the housing by means of a vacuum system to lower the pressure, a hot liquid and / or hot steam to initiate into the housing via feeders provided for this purpose, to relax the pressure in the housing again and to divert the logs of wood out of the housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Benetzung von Holzstämmen. The invention relates to a device and a method for wetting wood logs.

Eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren kommt insbesondere auf dem Gebiet der Holzwirtschaft zum Einsatz. Prozessbedingt ist es zur Herstellung von Industrieholz, beispielsweise in der Zellstoff- und Papierindustrie, notwendig, Rinde von Holzstämmen vollständig zu entfernen. Das Industrieholz wird dann z.B. weiter zu Hackschnitzel verarbeitet bzw. zur Holzschlifferzeugung (z.B. mittels TMP oder CTMP, Thermo Mechanical Pulp bzw. Chemo Thermo Mechanical Pulp) eingesetzt. Such a device or such a method is used in particular in the field of wood industry. Due to the process, it is necessary for the production of industrial wood, for example in the pulp and paper industry, to completely remove bark from logs. The industrial wood is then sent e.g. further processed into wood chips or used for wood pulp production (for example by means of TMP or CTMP, Thermo Mechanical Pulp or Chemo Thermo Mechanical Pulp).

Die Rinde von Baumstämmen enthält kein typisches Fasermaterial wie das Holz, welches für die Papierherstellung verwertet werden kann. Hinzu kommt noch der dunkle Farbton der Rinde. Bleiben durch eine nicht hundertprozentige Entfernung oder Aussortierung Rindeteilchen im Prozess, sind Unreinheiten in Form von Schmutzpunkten im Papier vorprogrammiert. Dies führt natürlich zu einer deutlichen Minderung der Papierqualität. The bark of tree trunks contains no typical fiber material like the wood, which can be used for paper production. Add to that the dark color of the bark. If particles of cattle are not removed by one hundred percent removal or sorting, impurities in the form of dirt spots in the paper are inevitable. Of course, this leads to a significant reduction in paper quality.

Ein Verfahren zur Entrindung stellt die so genannte Mehrstammentrindung in einer Entrindungstrommel dar. Diesen an den Stirnseiten offenen Trommeln werden dabei liegend mit einem gewissen vorgegebenen Gefälle betrieben. Die Hölzer werden kontinuierlich zugeführt und durch die Trommel im entstehenden Pulk zur Auslaufseite bewegt. In der Regel werden die Holzstämme vorher auf gleiche Länge gesägt, die sogenannten Holzprügel. Durch die Reibung der Hölzer untereinander und an den innenwandig eingebauten Profilleisten löst sich die Rinde vom Holz. Die Rinde wird über Schlitze in der Trommel ausgeschleust. Das Verfahren kann sowohl als Trocken- als auch als Nassentrindung realisiert werden. Daneben existieren noch weitere mechanische Entrindungsverfahren (Hochdruckwasser-Entrinder etc.). A method for debarking is the so-called Mehrstammentrindung in a debarking drum. These open on the front sides drums are lying horizontally operated with a certain predetermined slope. The woods are fed continuously and moved by the drum in the resulting pulp to the outlet side. As a rule, the logs are sawn in advance to the same length, the so-called wood beating. Due to the friction between the wood and the internal moldings, the bark separates from the wood. The bark is discharged through slots in the drum. The process can be realized both as dry and as wet barrier. There are also other mechanical debarking processes (high-pressure water debarkers, etc.).

Anlagen für Einstammentrindung sind meist Rotoraggregate, die als transportable Maschinen direkt im Wald durch die Forstwirtschaft eingesetzt werden oder auch als stationäre Anlagen, z.B. in Zellstoff- und Papierfabriken, zum Einsatz kommen. Hier wird jeder Stamm einzeln einem Schälwerkzeug mit rotierenden Messern, welches sich durch Verstellungen dem jeweiligen Durchmesser des Holzstammes anpassen kann, zugeführt und entrindet. Installations for single-crop farming are usually rotor aggregates, which are used as transportable machines directly in the forest by forestry or as stationary plants, e.g. in pulp and paper mills. Here, each strain is fed and debarked individually to a peeling tool with rotating knives, which can adapt to the respective diameter of the log by means of adjustments.

Sind die Holzstämme jahreszeitlich bedingt gefroren, werden sie vor der Entrindung üblicherweise mit heißem Dampf behandelt, wobei hohe Gestehungskosten für die Dampferzeugung anfallen. Ohne diese Vorbehandlung würde dies zu erhöhtem mechanischem Verschleiß bei den Entrindungsmaschinen führen. If the logs are frozen seasonally, they are usually treated with hot steam prior to debarking, resulting in high production costs for steam generation. Without this pretreatment, this would lead to increased mechanical wear on the debarking machines.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die Vorbehandlung von gefrorenen Holzstämmen anzugeben, die gegenüber den bekannten Lösungen weniger Energie verbraucht. The invention has for its object to provide a solution for the pretreatment of frozen logs, which consumes less energy over the known solutions.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Vorrichtung mit zumindest einem luftdichten Gehäuse zur Aufnahme von Holzstämmen, das zumindest eine luftdicht verschließbare Öffnung aufweist, mit Mitteln zur Wechselwirkung des Gehäuses mit einem Unterdrucksystem sowie mit zumindest einer Zuführung, mittels der eine Flüssigkeit und/oder Dampf in das Gehäuse zuführbar ist. This object is achieved by a device with at least one airtight housing for accommodating logs, which has at least one hermetically sealable opening, with means for interacting the housing with a vacuum system and with at least one feed, by means of a liquid and / or steam in the Housing can be fed.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zur Benetzung von Holzstämmen mittels einer derartigen Vorrichtung mit zumindest den folgenden Schritten:

  • a) Zuführen zumindest eines Holzstammes in das Gehäuse,
  • b) Absenken des Drucks innerhalb des Gehäuses,
  • c) Zuführen von heißer Flüssigkeit und/oder heißem Dampf in das Gehäuse,
  • d) Entspannen des Drucks innerhalb des Gehäuses,
  • e) Ausleiten des zumindest eines Holzstammes aus dem Gehäuse.
The object is further achieved by a method for wetting logs by means of such a device with at least the following steps:
  • a) feeding at least one log into the housing,
  • b) lowering the pressure inside the housing,
  • c) supplying hot liquid and / or hot steam into the housing,
  • d) releasing the pressure within the housing,
  • e) discharging the at least one log from the housing.

Dabei wird das Absenken des Drucks innerhalb des Gehäuses mittels des Unterdrucksystems, z.B. durch eine Vakuumpumpe oder andere Mittel, die einen Sog ausüben, erzielt. Die Entspannung des Drucks innerhalb des Mischgehäuses erfolgt auf Normaldruck (atmosphärischer Druck), ein Aufbau von Überdruck ist nicht erforderlich. Die Mittel zur Wechselwirkung zwischen Gehäuse und Unterdrucksystem weisen u.a. natürlich Rohre und Ventile auf. Das Zuführen und Ausleiten der Holzstämme kann mittels eines Förderers erfolgen, der auch Bestandteil der Vorrichtung sein kann. Thereby, the lowering of the pressure within the housing by means of the vacuum system, e.g. by a vacuum pump or other means exerting suction. The relaxation of the pressure within the mixing housing is carried out at atmospheric pressure (atmospheric pressure), a build-up of pressure is not required. The means for interaction between housing and vacuum system have u.a. of course pipes and valves on. The feeding and discharging of the logs can be done by means of a conveyor, which may also be part of the device.

Durch den im Gehäuse – der sogenannten Behandlungskammer – reduzierten Druck (Unterdruck) wird die Luft innerhalb der Rinde zunächst entzogen. Anschließend dringt die heiße Flüssigkeit und/oder der heiße Dampf aufgrund des Druckausgleichs in die so erzeugten Bereiche mit niedrigerem Gasdruck ein (Innenbenetzung) und bewirkt effektiv das Auftauen der Rinde, wobei „heiß“ im Sinne der Erfindung zumindest 40°C und vorteilhafterweise eine Temperatur von mehr als 60°C bedeutet. Due to the reduced pressure (negative pressure) in the housing - the so-called treatment chamber - the air within the bark is initially removed. Subsequently, the hot liquid and / or the hot steam penetrates due to the pressure equalization in the thus generated areas with lower gas pressure (internal wetting) and effectively causes the thawing of the bark, wherein "hot" in the context of the invention at least 40 ° C and advantageously a temperature of more than 60 ° C means.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, mit weniger Energie und Dampfeintrag die Rinde an den Stämmen aufzutauen. Die Tatsache, dass die Rinde in der anschließenden Entrindung leichter entfernt werden kann, verringert den Energiebedarf für die Entrindung. Ein höherer und gleichmäßigerer Grad der Entrindung wird erreicht. Weiterhin hilft die erfindungsgemäße Lösung bei der Reduzierung von Holzverlusten während der Entrindung. The solution according to the invention makes it possible to thaw the bark on the trunks with less energy and steam input. The fact that the bark can be removed more easily in the subsequent debarking reduces the energy requirement for debarking. A higher and more uniform degree of debarking is achieved. Furthermore, the solution according to the invention helps to reduce wood losses during debarking.

In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung ist die zumindest eine Zuführung als eine oder mehrere Düsen ausgeführt. Auf diese Weise lässt sich die Flüssigkeit und/oder der Dampf besonders einfach in der Behandlungskammer verteilen, so dass eine gleichmäßige Benetzung der Holzstämme ermöglicht wird. In an advantageous embodiment of the embodiment, the at least one feed is designed as one or more nozzles. In this way, the liquid and / or the steam can be particularly easily distributed in the treatment chamber, so that a uniform wetting of the logs is made possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung das Unterdrucksystem als integralen Bestandteil auf. Hierdurch wird ein eigenständiger Druckwechsel-Benetzer für Holzstämme in kompakter Bauform ermöglicht, wobei beispielsweise bei den Mitteln zur Wechselwirkung Rohrlänge zwischen Gehäuse und Unterdrucksystem eingespart werden kann. In a further advantageous embodiment, the device has the vacuum system as an integral part. As a result, an independent pressure swing wetting for wood logs in a compact design allows, for example, in the means for interaction pipe length between the housing and vacuum system can be saved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist dabei das Unterdrucksystem eine Wasserringpumpe zur Erzeugung von Unterdruck auf. Eine solche arbeitet effizient und hat sich vielfach bewährt. In a further advantageous embodiment, the vacuum system has a water ring pump for generating negative pressure. Such works efficiently and has proven itself many times.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Verfahrensschritte b), d) und optional c) zumindest einmal wiederholt. Durch die Wiederholung wird der Effekt des Auftauens weiter verstärkt. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass die Aufzählung der Verfahrensschritte keine zwingende Reihenfolge darstellt, insbesondere kann natürlich Schritt c) auch vor Schritt b) erfolgen. In a further advantageous embodiment, the method steps b), d) and optionally c) are repeated at least once. The repetition further strengthens the thawing effect. It should be noted that the enumeration of the process steps is not a compelling order, in particular, of course, step c) before step b) take place.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird als Flüssigkeit bzw. Dampf Wasser bzw. Wasserdampf verwendet. Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Lösung mit verschiedenen Flüssigkeiten bzw. Dämpfen möglich, beispielsweise können auch Flüssigkeiten mit einer geringeren Siedetemperatur als Wasser eingesetzt werden, mit denen sich vorteilhaft bei geringeren Temperaturen ein gut in der Behandlungskammer zu verteilender Dampf bzw. ein heißer Flüssigkeitsnebel erzeugen lässt. Wasser bzw. sein Dampf stellt aber eine vorteilhafte „Standard-Flüssigkeit“ dar, die kostengünstig leicht verfügbar ist. In a further advantageous embodiment, water or water vapor is used as the liquid or vapor. In principle, the solution according to the invention with various liquids or vapors is possible, for example, liquids with a lower boiling temperature can be used as water, which can be advantageously at lower temperatures produce a good in the treatment chamber to be distributed steam or a hot liquid mist. However, water or its vapor is an advantageous "standard liquid", which is easily available at low cost.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Flüssigkeit bzw. der Dampf mit Enzymen versetzt, die Polymere in einer Kambiumschicht des zumindest eines Holzstammes aufbrechen und/oder die Bindungen zwischen den Zellen der Kambiumschicht schwächen. Dies hat den Effekt, dass der Widerstand gegen die Entfernung der Rinde reduziert wird, d.h. dass die Rinde leichter lösbar gemacht wird. Dies erleichtert also die anschließende mechanische Entrindung und verringert den dafür notwendigen Zeit- und damit Energiebedarf. Durch einen geschlossenen Kreislauf – wie er natürlich auch bei den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden kann – kann nichtverbrauchte kondensierte Enzymlösung auch wiederverwendet werden. In a further advantageous embodiment, the liquid or the vapor is mixed with enzymes which break up polymers in a cambium layer of the at least one wood trunk and / or weaken the bonds between the cells of the cambium layer. This has the effect of reducing the resistance to removal of the bark, i. that the bark is made easier to loosen. This facilitates the subsequent mechanical debarking and reduces the necessary time and energy requirements. By a closed circuit - as it can of course be used in the other embodiments - unused condensed enzyme solution can also be reused.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die Figur zeigt:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In the following, the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figure. The figure shows:
a schematic representation of a device according to the invention.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einem luftdichten Gehäuse 2, in das zumindest ein Holzstamm 3 durch eine luftdicht verschließbare Öffnung 4 eingeführt werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen nicht dargestellten Förderer (oder auch ein Förderband) erfolgen, der (oder das) auch zumindest teilweise Bestandteil der Vorrichtung 1 sein kann. Die Öffnung 4 kann z.B. durch einen Schieber verschließbar sein. The figure shows a schematic representation of a device according to the invention 1 with an airtight housing 2 , in which at least one log 3 through an airtight sealable opening 4 can be introduced. This can be done for example by a conveyor, not shown, (or a conveyor belt), the (or) also at least partially part of the device 1 can be. The opening 4 can be closed by a slide, for example.

Zur Erzeugung von Druckwechseln im Gehäuse 2 weist die Vorrichtung 1 Mittel 5 zur Wechselwirkung des Gehäuses 2 mit einem Unterdrucksystem 6 auf, in dem der Unterdruck beispielsweise durch eine Wasserringpumpe 8 erzeugt wird. For generating pressure changes in the housing 2 has the device 1 medium 5 to the interaction of the housing 2 with a vacuum system 6 on, in which the negative pressure, for example, by a water ring pump 8th is produced.

Ist der Baumstamm 3 in die Behandlungskammer 2 verbracht worden, wird durch das Unterdrucksystem 6 zumindest einmal ein Unterdruck im Gehäuse 2 erzeugt, der anschließend wieder entspannt wird. Davor oder dazwischen wird über Zuführungen 7 (im in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel als Düsen ausgeführt) vorteilhafterweise heißer Wasserdampf in die Kammer 2 eingebracht. Durch den sich in der Behandlungskammer 2 – ggf. zyklisch – verändernden Druck (Unterdruck) wird die Luft innerhalb der Rinde zunächst entzogen. Anschließend dringt der heiße Dampf aufgrund des Druckausgleichs in die so erzeugten Bereiche mit niedrigerem Gasdruck ein (Innenbenetzung) und bewirkt effektiv das Auftauen der Rinde. Hierdurch wird die Rinder an den Stämmen 3 mit weniger Dampfeintrag und somit Energie aufgetaut. Is the tree trunk 3 in the treatment chamber 2 has been spent by the vacuum system 6 at least once a negative pressure in the housing 2 generated, which is then relaxed again. Before or in between is via feeders 7 (In the embodiment shown in the figure as nozzles executed) advantageously hot water vapor in the chamber 2 brought in. By getting in the treatment chamber 2 - If necessary cyclically - changing pressure (negative pressure), the air inside the bark is first removed. Subsequently, the hot steam penetrates due to the pressure equalization in the thus generated areas with lower gas pressure (internal wetting) and effectively causes the thawing of the bark. This will cause the cattle on the trunks 3 with less vapor input and thus thawed energy.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Benetzung von Holzstämmen. Um eine Lösung für die Vorbehandlung von gefrorenen Holzstämmen anzugeben, die gegenüber den bekannten Lösungen weniger Energie verbraucht, wird vorgeschlagen, die Holzstämme in ein luftdichtes Gehäuse zu verbringen, innerhalb des Gehäuses mittels eines Unterdrucksystems den Druck abzusenken, eine heiße Flüssigkeit und/oder heißen Dampf in das Gehäuse über dafür vorgesehene Zuführungen einzuleiten, den Druck im Gehäuse wieder zu entspannen und die Holzstämme aus dem Gehäuse auszuleiten. In summary, the invention relates to a device and a method for wetting wood logs. In order to provide a solution for the pretreatment of frozen logs, which consumes less energy compared to the known solutions, it is proposed to spend the logs in an airtight housing, within the housing by means of a vacuum system to lower the pressure, a hot liquid and / or hot steam to initiate into the housing via feeders provided for this purpose, to relax the pressure in the housing again and to divert the logs of wood out of the housing.

Claims (8)

Vorrichtung (1) mit zumindest einem luftdichten Gehäuse (2) zur Aufnahme von Holzstämmen (3), das zumindest eine luftdicht verschließbare Öffnung (4) aufweist, mit Mitteln (5) zur Wechselwirkung des Gehäuses (2) mit einem Unterdrucksystem (6) sowie mit zumindest einer Zuführung (7), mittels der eine Flüssigkeit und/oder Dampf in das Gehäuse (2) zuführbar ist. Contraption ( 1 ) with at least one airtight housing ( 2 ) for picking up logs ( 3 ), the at least one airtight sealable opening ( 4 ), with means ( 5 ) to the interaction of the housing ( 2 ) with a vacuum system ( 6 ) and with at least one feeder ( 7 ), by means of a liquid and / or steam in the housing ( 2 ) can be fed. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Zuführung (7) als eine oder mehrere Düsen ausgeführt ist. Apparatus according to claim 1, wherein the at least one feeder ( 7 ) is executed as one or more nozzles. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung das Unterdrucksystem (6) als integralen Bestandteil aufweist. Device according to Claim 1 or 2, the device being the vacuum system ( 6 ) as an integral part. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Unterdrucksystem (6) eine Wasserringpumpe (8) zur Erzeugung von Unterdruck aufweist. Apparatus according to claim 3, wherein the vacuum system ( 6 ) a water ring pump ( 8th ) for generating negative pressure. Verfahren zur Benetzung von Holzstämmen (3) mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest den folgenden Schritten: a) Zuführen zumindest eines Holzstammes (3) in das Gehäuse (2), b) Absenken des Drucks innerhalb des Gehäuses (2), c) Zuführen von heißer Flüssigkeit und/oder heißem Dampf in das Gehäuse (2), d) Entspannen des Drucks innerhalb des Gehäuses (2), e) Ausleiten des zumindest eines Holzstammes (3) aus dem Gehäuse (2). Method for wetting logs ( 3 ) by means of a device ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising at least the following steps: a) feeding at least one log ( 3 ) in the housing ( 2 b) lowering the pressure inside the housing ( 2 c) supplying hot liquid and / or hot steam into the housing ( 2 ), d) releasing the pressure inside the housing ( 2 ), e) discharging the at least one log ( 3 ) out of the housing ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schritte b), d) und optional c) zumindest einmal wiederholt werden. The method of claim 5, wherein steps b), d) and optionally c) are repeated at least once. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei als Flüssigkeit bzw. Dampf Wasser bzw. Wasserdampf verwendet wird. A method according to claim 5 or 6, wherein water or water vapor is used as liquid or vapor. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Flüssigkeit bzw. der Dampf mit Enzymen versetzt wird, die Polymere in einer Kambiumschicht des zumindest einen Holzstammes (3) aufbrechen und/oder die Bindungen zwischen den Zellen der Kambiumschicht schwächen. Method according to one of claims 5 to 7, wherein the liquid or the vapor is mixed with enzymes, the polymers in a cambium layer of the at least one log ( 3 ) and / or weaken the bonds between the cells of the cambium layer.
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