EP1118828A1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Holz - Google Patents

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EP1118828A1
EP1118828A1 EP01890012A EP01890012A EP1118828A1 EP 1118828 A1 EP1118828 A1 EP 1118828A1 EP 01890012 A EP01890012 A EP 01890012A EP 01890012 A EP01890012 A EP 01890012A EP 1118828 A1 EP1118828 A1 EP 1118828A1
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EP
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gases
treatment room
heating system
wood
treatment
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EP01890012A
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Kurt Ing. Mühlböck
Friedrich Fillafer
Werner Dipl.-Ing. Ohnesorg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022—Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/16—Wood, e.g. lumber, timber

Definitions

  • the invention relates to a method for thermal treatment of wood, after which the wood in a treatment room to a temperature heated above 100 ° C and the resulting gases from the treatment room be derived, as well as a device for performing this procedure.
  • Plants that are used for drying wood are currently mostly used Wood in a humid atmosphere at approx. Temperatures up to approx. 90 ° C the moisture withdraw, removing the moisture escaping from the wood by exchanging hot, humid air from the treatment room with cool, dry outside air.
  • Plants for wood drying are also known, which with Working drying temperatures of over 100 ° C.
  • These systems use the physical property, according to which water at temperatures above 100 ° C and at an ambient pressure of 1 bar only in vapor form Phase is present, so that the steam generated in the course of wood drying only more must be directed out of the treatment room and there is a supply of dry fresh air is unnecessary. In this way, the energy required for heating is eliminated the dry fresh air and the drying speed increases disproportionately to.
  • the drying speed can no longer be significant increase, but there is an advantageous change in the material properties of the wood, such as color changes, reduction in moisture-related Shrinkage and bulk density u.
  • the mass loss of wood during its treatment phase corresponds to the mass of the escaped gases or the escaped water vapor.
  • the invention is therefore based on the object of eliminating these deficiencies and to specify a method of the type described at the outset that is characterized by its comparatively high efficiency and an unpleasant smell largely avoids the environment.
  • a device be created for the rational implementation of this procedure.
  • the invention solves this problem in that the gases from a predetermined Treatment temperature above approx. 150 ° C, especially approx. 170 ° C, fed to a heating system and burned. That during the Drying and thermal treatment resulting gas is in its composition depends on the respective process phase. At the beginning of the drying process Almost exclusively water vapor is created, which is discharged escapes. At temperatures above approx. 150 ° C, however, gas also comes out on the decomposition products and ingredients of the wood, such as Carbon monoxide, hydrogen, acetic acid, formic acid, alcohols and phenols, contains and thus has a considerable calorific value. So that corresponds to the Gases contain approximately the same amount of heat for the entire treatment process required amount of heat.
  • the gases are fed to the heating system, where they are burned and the resulting Heat used for heating, water heating or the like becomes.
  • the delivery of gases from the treatment chamber to the heating system is caused by the resulting in the chamber during the drying phase Guaranteed overpressure or by switching on a conveyor fan and the Regulation of the combustion can be done via the setting of the heating system Amount of gases used as additional fuel.
  • the initiation is to be able to minimize combustion gases of the gases in the heating system depending on the calorific value of the gases and / or regulate or control the pressure in the treatment room. Besides that The efficiency increase achieved will also be the odor-nuisance Portions in the gas are largely eliminated by the combustion.
  • the gases are cooled and the resulting Condensate is burned, the condensate for example on another Fuel, such as wood chips, sprayed on or injected directly into the combustion chamber becomes.
  • another Fuel such as wood chips
  • a particularly good overall efficiency of the process is thereby achieve that when burning the gases or the condensate in the Heating system generated heat used to heat the treatment room becomes.
  • An advantageous device for performing the invention includes a treatment room, one from the treatment room leading discharge line provided with an overpressure flap and a heating system for heating the treatment room and is characterized in that the Treatment room with the combustion chamber of the heating system via a gas line connected and a control or control valve is provided in the gas line.
  • the Gases can be easily and appropriately regulated in the heating system supply where they burned to use the energy bound in them become.
  • the heating system is a heat store, e.g. a hot water or a hot oil storage, assigned.
  • a device according to the invention is based on a Plant schemes illustrated in more detail.
  • a system 1 for the thermal treatment of wood 2 consists of a treatment room 3 and one assigned to the treatment room 3 Heating system 4.
  • Heating the treatment room 3 and the introduced wood 2 takes place by means of a heat exchanger 7, the via pipes 8 and a heat transfer medium, for example oil, from the heating system 4 is subjected to heat, with a fan 9 for a sufficient Circulation of the heated air or gas in the treatment room 3 cares.
  • the treatment room 3 is over with the combustion chamber of the heating system 4 a gas line 10 is connected, in which a regulating or control valve 11 is seated.
  • treatment room 3 is created almost exclusively water vapor, which overpressures at the corresponding overpressure the derivative 6 is derived.
  • the wood to be dried has 2 odor-causing, but released flammable gases.
  • Control or control valve 11 opened and the gases are burned in the heating system 4 directed where a use of the amount of heat contained in the gases and the odor-causing gas components are eliminated.
  • the heat is supplied to the treatment room 3 and the gas supply to the heating system 4 interrupted and that Wood 2 is cooled.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Holz (2) vorgeschlagen, nach dem das Holz (2) in einem Behandlungsraum (3) auf eine Temperatur von über 100°C erwärmt und die dabei entstehenden Gase aus dem Behandlungsraum (3) abgeleitet werden. Um einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad zu erreichen und eine Geruchsbelästigung der Umwelt weitgehend zu vermeiden, werden die Gase ab einer vorbestimmbaren Behandlungstemperatur oberhalb von ca. 150°C, insbesondere ca. 170 °C, einer Heizanlage (4) zugeführt und verbrannt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Holz, nach dem das Holz in einem Behandlungsraum auf eine Temperatur von über 100°C erwärmt und die dabei entstehenden Gase aus dem Behandlungsraum abgeleitet werden, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Zur Holztrocknung werden derzeit meist Anlagen eingesetzt, die dem Holz in einer feuchten Atmosphäre bei ca. Temperaturen bis ca. 90°C die Feuchtigkeit entziehen, wobei die Abfuhr der aus dem Holz entweichenden Feuchtigkeit durch den Austausch von heißer, feuchter Luft aus dem Behandlungsraum mit kühler, trockener Außenluft erfolgt.
Es sind auch schon Anlagen zur Holztrocknung bekannt, die mit Trocknungstemperaturen von über 100°C arbeiten. Diese Anlagen nutzen die physikalische Eigenschaft, wonach Wasser bei Temperaturen von über 100°C und bei einem Umgebungsdruck von 1 bar ausschließlich in dampfförmiger Phase vorliegt, so daß der im Zuge der Holztrocknung entstehende Dampf nur mehr aus dem Behandlungsraum geleitet werden muß und sich eine Zufuhr von trockener Frischluft erübrigt. Hiebei entfällt der Energieaufwand zur Erwärmung der trockenen Frischluft und die Trocknungsgeschwindigkeit nimmt überproportional zu.
Wird die Trocknungstemperatur bis in den Bereich von ca. 200°C gesteigert, läßt sich die Trocknungsgeschwindigkeit zwar nicht mehr nennenswert erhöhen, doch kommt es zu einer vorteilhaften Veränderung der Materialeigenschaften des Holzes, wie Farbänderungen, Verringerung des feuchtigkeitsbedingten Schwindmaßes und der Rohdichte u. dgl. Der Massenverlust des Holzes während seiner Behandlungsphase entspricht der Masse der entwichenen Gase bzw. des entwichenen Wasserdampfes.
Diese bekannten Hochtemperaturbehandlungsanlagen erfordern erhebliche Mengen an thermischer Energie, die üblicherweise von herkömmlichen Heizanlagen zur Verfügung gestellt werden. Da die während des Prozesses entstehenden Gase bzw. der Wasserdampf und dessen Inhaltsstoffe ungenutzt ins Freie entweichen, ist der Wirkungsgrad dieser Anlagen gering und es entstehen hohe Betriebskosten. Zudem sind diese Gase mit Geruchsstoffen belastet, so daß der Einsatz derartiger Anlagen vor allem in oder in der Nähe von Wohngebieten starken Beschränkungen unterliegt.
Um die geruchsbelästigenden Stoffe aus den Gasen zu entfernen, wurden bereits Trocknungsanlagen entwickelt, in denen die Abgase kondensiert und/oder in Wäschern von den Geruchsstoffen befreit werden, wobei aber das anfallende saure Kondensat bzw. die Waschlösung aufwendig und teuer zu entsorgen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das sich durch seinen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad auszeichnet und eine Geruchsbelästigung der Umwelt weitgehend vermeidet. Außerdem soll eine Vorrichtung zur rationellen Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Gase ab einer vorbestimmbaren Behandlungstemperatur oberhalb von ca. 150 °C, insbesondere ca. 170 °C, einer Heizanlage zugeführt und verbrannt werden. Das während der Trocknung und thermischen Behandlung entstehende Gas ist in seiner Zusammensetzung von der jeweiligen Prozeßphase abhängig. Zu Beginn des Trockenvorganges entsteht beinahe ausschließlich Wasserdampf, der über eine Ableitung entweicht. Bei Temperaturen über ca. 150°C tritt allerdings zusätzlich Gas auf, das Zersetzungsprodukte und Inhaltsstoffe des Holzes, wie beispielsweise Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Essigsäure, Ameisensäure, Alkohole und Phenole, enthält und damit einen beträchtlichen Heizwert aufweist. So entspricht die in den Gasen enthaltene Wärmemenge ungefähr der für den gesamten Behandlungsprozeß erforderlichen Wärmemenge. Um diese Energie nutzen zu können, werden die Gase der Heizanlage zugeführt, wo sie verbrannt und die dabei entstehende Wärme zu Heizzwecken, zur Warmwasserbereitung od. dgl. verwendet wird. Die Förderung der Gase aus der Behandlungskammer in die Heizanlage wird durch den während der Trocknungsphase in der Kammer entstehenden Überdruck oder durch Zuschalten eines Fördergebläses gewährleistet und die Regelung der Verbrennung kann über die Einstellung der der Heizanlage zugeführten Menge an als Zusatzbrennstoff eingesetzten Gasen erfolgen. Um den in der Heizanlage ablaufenden Verbrennungsprozeß optimieren bzw. die bei der Verbrennung entstehenden Abgase minimieren zu können, läßt sich die Einleitung der Gase in die Heizanlage in Abhängigkeit vom Heizwert der Gase und/oder vom Druck im Behandlungsraum regeln bzw. steuern. Neben der so erzielten Wirkungsgradsteigerung werden auch noch die geruchsbelästigenden Anteile im Gas durch die Verbrennung weitestgehend eliminiert.
Um einen von den anfallenden Gasmengen unabhängigen Betrieb der Heizanlage zu ermöglichen, werden die Gase abgekühlt und das entstehende Kondensat wird verbrannt, wobei das Kondensat beispielsweise auf einen anderen Brennstoff, wie Holzspäne, aufgespritzt oder direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
Ein besonders guter Gesamtwirkungsgrad des Verfahrens ist dadurch zu erreichen, daß die beim Verbrennen der Gase bzw. des Kondensates in der Heizanlage entstehende Wärme zum Heizen des Behandlungsraumes verwendet wird.
In manchen Prozeßphasen entsteht mehr Gas als für den momentanen Heizvorgang notwendig ist, weshalb günstigerweise die überschüssige thermische Energie zwischengespeichert wird, so daß diese Energie unabhängig vom Behandlungsvorgang für den Vorwärmzyklus der nächsten Charge oder für andere Heizzwecke nutzbar ist.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Behandlungsraum, eine aus dem Behandlungsraum führende, mit einer Überdruckklappe versehene Ableitung und eine Heizanlage zum Beheizen des Behandlungsraumes und zeichnet sich dadurch aus, daß der Behandlungsraum mit der Brennkammer der Heizanlage über eine Gasleitung verbunden und in der Gasleitung ein Regel- oder Steuerventil vorgesehen ist. Die Gase lassen sich so auf einfache und entsprechend regelbare Weise der Heizanlage zuführen, wo sie zur Nutzung der in ihnen gebundenen Energie verbrannt werden.
Eine andere Möglichkeit für die Nutzung der in den Gasen enthaltenen thermischen Energie ergibt sich dadurch, daß in die Gasleitung ein Kondensator eingebunden ist. Durch den Kondensator können die wertvollen Zusatzstoffe der Gase auskondensiert werden und dieses Kondensat läßt sich dann gegebenenfalls dem Brennstoff für die Heizanlage beimengen, wodurch ein vom Gasvolumen unabhängiger Heizanlagenbetrieb erreichbar ist.
Um für den momentanen Heizvorgang überschüssige thermischer Energie für den Vorwärmzyklus der nächsten Charge, zu Heizzwecken, zur Warmwasseraufbereitung od. dgl. verwenden zu können, ist der Heizanlage ein Wärmespeicher, z.B. ein Heißwasser- oder ein Heißölspeicher, zugeordnet.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Anlagenschemas näher veranschaulicht.
Eine Anlage 1 zur thermischen Behandlung von Holz 2 besteht aus einem Behandlungsraum 3 und einer dem Behandlungsraum 3 zugeordneten Heizanlage 4. Aus dem Behandlungsraum 3 führt eine mit einer Überdruckklappe 5 versehene Ableitung 6 ins Freie. Die Aufheizung des Behandlungsraumes 3 und des eingebrachten Holzes 2 erfolgt mittels eines Wärmetauschers 7, der über Rohrleitungen 8 und einen Wärmeträger, beispielsweise Öl, von der Heizanlage 4 wärmebeaufschlagt wird, wobei ein Gebläse 9 für eine ausreichende Umwälzung der erwärmten Luft bzw. des erwärmten Gases im Behandlungsraum 3 sorgt. Der Behandlungsraum 3 ist mit der Brennkammer der Heizanlage 4 über eine Gasleitung 10 verbunden, in der ein Regel- oder Steuerventil 11 sitzt.
Zu Beginn des Behandlungsvorganges entsteht im Behandlungsraum 3 beinahe ausschließlich Wasserdampf, der bei entsprechendem Überdruck über die Ableitung 6 abgeleitet wird. Ist nun die vorbestimmbare Behandlungstemperatur oberhalb von 150 °C erreicht, werden vom zu trocknenden Holz 2 geruchsbelästigende, aber brennbare Gase freigesetzt. Ab diesem Zeitpunkt wird das Regel- oder Steuerventil 11 geöffnet und die Gase werden zur Verbrennung in die Heizanlage 4 geleitet, wo eine Nutzung der in den Gasen enthaltenen Wärmemenge und ein Eliminieren der geruchsbelästigenden Gasanteile erfolgt. Nach Abschluß der thermischen Holzbehandlung werden die Wärmezufuhr zum Behandlungsraum 3 sowie die Gaszufuhr zur Heizanlage 4 unterbrochen und das Holz 2 wird abgekühlt.

Claims (7)

  1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Holz, nach dem das Holz in einem Behandlungsraum auf eine Temperatur von über 100°C erwärmt und die dabei entstehenden Gase aus dem Behandlungsraum abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase ab einer vorbestimmbaren Behandlungstemperatur oberhalb von ca. 150 °C, insbesondere ca. 170 °C, einer Heizanlage zugeführt und verbrannt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase abgekühlt werden und das entstehende Kondensat verbrannt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Verbrennen der Gase bzw. des Kondensates in der Heizanlage entstehende Wärme zum Heizen des Behandlungsraumes verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für den momentanen Heizvorgang überschüssige thermische Energie zwischengespeichert wird.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Behandlungsraum, einer aus dem Behandlungsraum führenden, mit einer Überdruckklappe od. dgl. versehenen Ableitung und einer Heizanlage zum Beheizen des Behandlungsraumes, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum (3) mit der Brennkammer der Heizanlage (4) über eine Gasleitung (10) verbunden und in der Gasleitung (10) ein Regel- oder Steuerventil (11) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gasleitung (10) ein Kondensator eingebunden ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizanlage (4) ein Wärmespeicher zugeordnet ist.
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