PL229359B1

PL229359B1 - Sposób kontrolowanego suszenia drewna i koncentrat drzewny uzyskany tym sposobem

Info

Publication number: PL229359B1
Application number: PL414213A
Authority: PL
Inventors: Przemysław Boczkaj
Original assignee: Boczkaj Przemyslaw Spec Wood
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2018-07-31
Also published as: PL414213A1

Abstract

Sposób kontrolowanego suszenia drewna z wykorzystaniem komory ciśnieniowo - grzewczej według wynalazku polega na tym, że jest on realizowany w trzech następujących po sobie etapach, polegających na tym, że: - w pierwszym etapie drewno w postaci pociętych graniaków ułożonych w stos na palecie osłoniętej szczelnie kapturem foliowym poddaje się sezonowaniu na wolnym powietrzu w okresie do 14 dni do czasu uzyskania wilgotności tego drewna wynoszącej 65%, po czym - w drugim etapie tak wysezonowane drewno układa się w stos na panelach grzewczych umieszczonych w komorze ciśnieniowej i poddaje suszeniu w temperaturze 30°C i przy ciśnieniu powietrza w tej komorze wynoszącym 700 mbarów w czasie 4 godzin, po czym w czasie kolejnych 12 godzin zwiększa się temperaturę 60°C z zachowaniem ciśnienia panującego w tej komorze do 500 mbarów, a następnie dokonuje się redukcji tego ciśnienia do 300 mbarów, w czasie 20 minutowego odpompowywania powietrza atmosferycznego w tej komorze, po czym - w trzecim etapie tego suszenia w komorze tej podwyższa się temperaturę z 60°C do 75°C w czasie 6 godzin, po czym redukuje się ciśnienie do 200 mbarów obniżając to ciśnienie w czasie 30 minut, uzyskując wilgotność tego drewna na poziomie 8 - 10%.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kontrolowanego suszenia drewna i uzyskiwania koncentratu drzewnego, które to drewno jako półfabrykat o żądanej wilgotności znajduje zastosowanie w produkcji elementów z branży meblarskiej oraz stolarki budowlanej, a uzyskany koncentrat drzewny znajduje zastosowanie zarówno w produkcji peletu opałowego, podnosząc jego kaloryczność opałową oraz jako jego lepiszcze, jak i w nawożeniu roślin wspomagając ich ukorzenienie.

Znany z polskiego opisu patentowego nr PL 167 723 sposób suszenia drewna polega na tym, że umieszczane na paletach drewno w minimalnych odstępach 5 mm wzdłużnych i poprzecznych, przy ilości warstw od 12 do 15 poddaje się procesowi podgrzewania przy otwartej komorze w czasie 1/2 h, a następnie po hermetycznym zamknięciu tej komory kontynuuje się proces wygrzewania drewna aż do osiągnięcia temperatury 55°C w czasie 6 godzin, po czym w cyklach naprzemiennych wytwarza się próżnię 80 kPa i napowietrza się komorę do podciśnienia 20 kPa z jednoczesnym wypompowaniem skroplin, aż do osiągnięcia wilgotności końcowej drewna wynoszącej 8% w czasie nie krótszym niż 24 h, przy czym sterowanie tymi cyklami odbywa się za pomocą czujnika temperatury umieszczonego w połowie wysokości suszonej warstwy i czujnika wilgotności zmieszanego w materiale o największej wilgotności początkowej.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr PL 831 156 urządzenie do suszenia produktów mające zbiornik dla suszonych produktów, pompę ssącą do wytwarzania podciśnienia w tym zbiorniku, zamknięty system cyrkulacyjny czynnika chłodzącego obejmujący sprężarkę do przetłaczania i sprężania tego czynnika, skraplacz czynnika chłodzącego usytuowany w tym zbiorniku, jako podgrzewacz produktów w nich umieszczonych oraz wymiennik ciepła chłodzący za pomocą odparowywania czynnika chłodzącego, który służy do skraplania wilgoci odparowanej z suszonych produktów.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 176 978 sposób suszenia drewna, w którym wymusza się krążenie gorącego powietrza wokół i w skroś co najmniej jednego stosu drewna, rozmieszczonego partiami w co najmniej jednej zamkniętej komorze suszącej w suszarce komorowej, przy czym w fazie nagrzewania nagrzewa się drewno krążącym gorącym powietrzem do początkowej temperatury suszenia, a następnie w co najmniej w jednej fazie suszenia realizuje się suszenie właściwe i na koniec w fazie kondycjonowania, to jest wyrównywania różnic w wilgotności wewnątrz pojedynczych jednostek drewnianych, przy specjalnie dobranej zawartości wilgoci w powietrzu i w innej temperaturze niż podczas suszenia wyrównuje się wilgotność i naprężenia w drewnie po suszeniu. Istota sposobu według tego wynalazku polega na tym, że w fazie nagrzewania podaje się parę wodną pod ciśnieniem atmosferycznym do gorącego powietrza krążącego wokół suszonego drewna, w komorze suszącej wykorzystywanej także w fazie nagrzewania. Z kolei urządzenie do suszenia realizujące sposób według tego wynalazku zawiera suszarkę komorową z co najmniej jedną komorą suszącą do suszenia drewna partiami, środki techniczne do przemieszczania co najmniej jednego stosu drewna do i z komory suszącej, środki techniczne do wymuszania krążenia gorącego powietrza wewnątrz komory suszącej w trakcie etapów nagrzewania, suszenia i kondycjonowania drewna, środki do kondycjonowania krążącego gorącego powietrza oraz do transportowania go do i z komory suszącej, przy czym komora susząca zaopatrzona jest w środki techniczne do wprowadzania i rozpylania pary wodnej pod ciśnieniem atmosferycznym do komory suszącej, które połączone są z wytwornicą pary.

Z kolei, znany z polskiego opisu patentowego nr PL 190 044 sposób suszenia drewna zwłaszcza tarcicy polega na tym, że prowadzi się etap podwyższania ciśnienia z doprowadzeniem, do co najmniej jednej szczelnej komory do określonego ciśnienia, poprzez wtryśnięcie albo wytworzenie nasyconej pary wodnej i utrzymanie tego ciśnienia przez określony czas, z równoczesnym zapewnieniem wymuszonego obiegu powietrza i nasyconej pary wodnej w obrębie komory, etap nagrzewania, z podgrzaniem rdzenia drewna i środkowej części elementów drewnianych przeznaczonych do suszenia poprzez emisję mikrofal o częstotliwości 400-2500 MHz, oraz etap odprowadzania z odprowadzaniem ciekłych produktów wypocenia, które opuszczają drewno i spływają na dno komory, gdzie są zbierane. Ciśnienie wytworzonej pary wodnej wynosi od 0,2 do 1,5 MPa, a wytworzona temperatura osiąga wartość od 200 do 220°C. Układ do stosowania sposobu według tego wynalazku składa się z zamkniętej szczelnej cylindrycznej komory ciśnieniowej komunikującej się przez okna z kwarcu lub innego materiału odpowiedniego dla mikrofal z falowodem połączonym za pośrednictwem adapterów impedancyjnych z generatorem mikrofal, przy czym z komorą tą połączona jest wytwornica pary

PL 229 359 Β1 pod ciśnieniem. Okna te są usytuowane poprzecznie do stosu drewna suszonego, a komora jest połączona z kanałem recyrkulacyjnym powietrza pod ciśnieniem, który zasysa powietrze przez kratki z jednej strony stosu drewna i wyrzuca powietrze z drugiej strony stosu drewna przez kratki dyfuzorów.

Celem wynalazku jest opracowanie kontrolowanego sposobu suszenia drewna w kształcie belek (graniaków), umożliwiającego nadawanie mu wymaganych w czasie dalszej jego obróbki żądanych właściwości wilgotnościowych, z zachowaniem jego naturalnego koloru i wysokiej odporności na proces skurczu i pękania. Dalszym celem wynalazku jest odzyskanie w czasie suszenia drewna jego koncentratu o składzie chemicznym, pozwalającym na jego zastosowanie w produkcji peletu opałowego, celem poprawy parametru jego kaloryczności opałowej oraz jako jego lepiszcze jak również na jego wykorzystanie w nawożeniu roślin wspomagając ich ukorzenienie.

Istota sposobu kontrolowanego suszenia drewna z wykorzystaniem komory ciśnieniowo-grzewczej według wynalazku polega na tym, że jest on realizowany w trzech następujących po sobie etapach polegających na tym, że:

- w pierwszym etapie drewno w postaci pociętych graniaków ułożonych w stos na palecie osłoniętej szczelnie kapturem foliowym poddaje się sezonowaniu na wolnym powietrzu w okresie do 14 dni do czasu uzyskania wilgotności tego drewna wynoszącej 65%, po czym

- w drugim etapie tak wysezonowane drewno układa się w stos na panelach grzewczych umieszczonych w komorze ciśnieniowej i poddaje suszeniu w temperaturze 30°C i przy ciśnieniu powietrza w tej komorze wynoszącym 700 mbarów w czasie 4 godzin, po czym w czasie kolejnych 12 godzin zwiększa się temperaturę 60°C z zachowaniem ciśnienia panującego w tej komorze do 500 mbarów, a następnie dokonuje się redukcji tego ciśnienia do 300 mbarów, w czasie 20 minutowego odpompowywania powietrza atmosferycznego w tej komorze, po czym

- w trzecim etapie tego suszenia w komorze tej podwyższa się temperaturę z 60°C do 75°C w czasie 6 godzin, po czym redukuje się ciśnienie do 200 mbarów obniżając to ciśnienie w czasie 30 minut, uzyskując wilgotności tego drewna na poziomie 8-10%.

Koncentrat drzewny uzyskany sposobem kontrolowanego suszenia drewna według wynalazku charakteryzuje się tym, że stanowią go skondensowane skropliny zawierające w swym składzie recepturowym 95-98% wody, 2-4 mg/l azotanów NO2, 0,2-0,5 mg/l azotynów NO3, 180-200 mg/l wapnia, 35-40 mg/l żelaza, 50-65 mg/l magnezu, 10-16 mg/l manganu, 10-15 mg/l sodu, 3-7 mg/l fosforu, 1-3 mg/l cynku oraz poniżej 1,0 μg/l miedzi.

W wyniku przeprowadzania trójetapowego procesu suszenia drewna w tym jego procesu sezonowania oraz termiczno-próżniowego procesu suszenia, poddane suszeniu graniaki drewniane posiadają jednolitą wilgotność w każdym punkcie jego przekroju poprzecznego na poziomie 8-10%. Poza tym drewno to uzyskuje jednolitą naturalną jego barwę, jest odporne na spękanie i skurcz, zachowując wysoką plastyczność obróbczą, a jego struktura pozbawiona jest właściwości przepalenia, zwiększając jakość wytwarzanych z niego elementów z branży meblarskiej. Z kolei nieoczekiwanie stwierdzono, że zastosowane w końcowym trzecim etapie suszenia drewna, podnoszenia w czasie 6 godzin temperatury z 60-75°C spowodowało uzyskanie dużej ilości kondensatu z 1 m³ drewna o znaczącej kaloryczności opałowej znajdującego zastosowanie zarówno w produkcji peletu opałowego, jako jego lepiszcze zwiększając kaloryczność opałową tego peletu o 5% jak również jako nawóz wspomagający ukorzenienie roślin.

W wyniku przeprowadzenia trójetapowego procesu suszenia drewna w tym jego procesu sezonowania oraz termiczno-próżniowego procesu suszenia poddawane suszeniu graniaki drewniane posiadają jednolitą wilgotność w każdym punkcie jego przekroju poprzecznego na poziomie 8-10%. Poza tym drewno to uzyskuje jednolitą naturalną jego barwę, jest odporne na spękanie i skurcz, zachowując wysoką plastyczność obróbczą, a jego struktura pozbawiona jest wilgotności przepalenia zwiększając jakość wytwarzanych z niego elementów branży meblarskiej. Z kolei nieoczekiwanie stwierdzono, że zastosowanie w końcowym etapie suszenia drewna w czasie 6 godzin i stopniowego podwyższania temperatury z 60°C do 75°C spowodowało uzyskanie dużej ilości kondensatu z 1 m³ drewna o bardzo dużej kaloryczności opałowej.

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony w przykładzie jego realizacji.

Sposób suszenia drewna polega na tym, że uprzednio obrobione drewno w kształcie graniaków, pociętych na żądaną długość ułożono na palecie w stos stanowiący 1 m³, naprzemiennie warstwami prostopadle usytuowanymi względem siebie. Następnie na stos tych graniaków nałożono kaptur foliowy i zaciśnięto ręcznie jego ściągacz gumowy tak, że folia tego kaptura całkowicie osłaniała ten stos i ściśle

PL 229 359 Β1 przylegała do dolnej powierzchni pierwszej warstwy stosu spoczywającego na tej palecie, uniemożliwiając dopływ powietrza atmosferycznego oraz pary wodnej z otoczenia do tak osłoniętego szczelnie stosu tych graniaków. Tak zabezpieczony stos graniaków poddano sezonowaniu na wolnym powietrzu przez okres około 14 dni w średniej optymalnej temperaturze wynoszącej około 15°C, w wyniku, czego ustalono, że drewno to zredukowało o 25% stopień swej pierwotnej wilgotności. Jednocześnie stwierdzono, że w wyniku tego procesu nastąpiło przenikanie wilgoci zgromadzonej w wewnętrznych częściach drewna do jego warstw zewnętrznych, a tak wysezonowane drewno zostało pozbawione o około 25% wilgoci, powodując tym samym zmniejszenie swej masy o około 10%, co oznacza utratę wilgotności z poziomu około 90% do poziomu 65%.

W drugim etapie tego sposobu wysezonowane drewno o wilgotności wynoszącej około 65% ułożono w stos na panelach grzewczych i poddano procesowi próżniowego suszenia w odpowiednich komorach próżniowych w temperaturze 30°C i przy ciśnieniu powietrza w tej komorze wynoszącym 700 mbarów w czasie 4 godzin, po czym w czasie kolejnych 12 godzin zwiększano temperaturę do 60°C z zachowaniem ciśnienia w tej komorze wynoszącego 500 mbarów, po czym zredukowano to ciśnienie do 300 mbarów odpompowując powietrze atmosferyczne w tej komorze w czasie 20 minut.

W trzecim etapie tego sposobu temperaturę wewnątrz tej komory podwyższano stopniowo w czasie 6 godzin z 60°C do 75°C, po czym zredukowano ciśnienie do 200 mbarów odpompowując powietrze wewnątrz komory próżniowej w czasie 30 minut, stwierdzając, że w czasie 6 godzin podwyższania tej temperatury do 75°C uwolnione zostały z tego suszonego drewna zgazowane soki, które zostały skondensowane w postaci skroplin na powierzchni ścian szczelnej komory próżniowej, które zostały odprowadzone do zbiorników w ilości około 100-120 litrów z 1 m³ poddanego suszeniu w tej komorze. W tym końcowym etapie proces suszenia drewna w temperaturze 75°C i przy ciśnieniu 220 mbarów prowadzono do czasu uzyskania jego wilgotności na poziomie 8-10%.

W wyniku przeprowadzonych badan laboratoryjnych stwierdzono, że uzyskanie w końcowym trzecim etapie procesu suszenia drewna w czasie 6-cio godzinnego podwyższania temperatury z 60°C do 75°C uwolnione z 1 m³ drewna bukowego soki i skondensowane w postaci skroplin w ilości 100-120 litrów odznaczają się istotną ich kalorycznością opałową i mogą spełniać podstawowy składnik nadający się do wykorzystania jako substancja spajająca w produkcji peletu opałowego o podwyższonej jego kaloryczności opałowej.

Stwierdzono także, że uzyskany z tego drewna bukowego skondensowany sok zawiera w swym składzie recepturowym: 95-98% wody, 2-4 mg/l azotanów NO2, 0,2-0,5 mg/l azotynów NOs, 180-200 mg/l wapnia, 35-40 mg/l żelaza, 50-65 mg/l magnezu, 10-16 mg/l manganu, 10-15 mg/l sodu, 3-7 mg/l fosforu, 1-3 mg/l cynku oraz poniżej 1,0 pg/l miedzi oraz że sok o tym składzie może znaleźć także zastosowanie jako nawóz wzmacniający i przyspieszający ukorzenienie roślin.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób kontrolowanego suszenia drewna z wykorzystaniem komory ciśnieniowo-grzewczej znamienny tym, że jest realizowany w trzech następujących po sobie etapach, polegających na tym, że:

PL 229 359 Β1 5

2. Koncentrat drzewny uzyskany sposobem kontrolowanego suszenia drewna określony w zastrz. 1, znamienny tym, że stanowią go skondensowane skropliny drewna w czasie jego suszenia w temperaturze 75°C i ciśnieniu atmosferycznym powietrza wynoszącym 200 mbarów przy jego wilgotności wynoszącej 8-10% zawierające w swym składzie recepturowym 95-98% wody, 2 - 4mg/l azotanów NO2, 0,2-0,5 mg/l azotynów NOs, 180-200 mg/l wapnia, 35-40 mg/l żelaza, 50-65 mg/l magnezu, 10-16 mg/l manganu, 10-15 mg/l sodu, 3-7 mg/l fosforu, 1-3 mg/l cynku oraz poniżej 1,0 μg/l miedzi.