RU2277211C1

RU2277211C1 - Method of wood drying

Info

Publication number: RU2277211C1
Application number: RU2004134277/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Савенко (RU); Андрей Викторович Савенко; Виктор Гаврилович Савенко (RU); Виктор Гаврилович Савенко
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-05-27
Also published as: RU2004134277A

Abstract

FIELD: hydrothermal treatment of materials, applicable for drying of wood and other materials of vegetable origin.

SUBSTANCE: wood drying is performed in a sealed chamber, heat supply is effected with due account made for a permanent maintenance of the moisture content of the drying agent, and reduction of pressure of the drying agent is conducted with the use of a refrigerating plant and a steam trap, wood heating is continued up to the moment, when the amount of heat accumulated by the wood being dried and the structure components of the drying chamber will become sufficient for performing the wood drying process up to the final moisture content of the wood without continuation of its heating.

EFFECT: reduced specific power expenditures for wood drying and reduced time of drying.

Description

Изобретение относится к области гидротермической обработки материалов и может быть использовано при сушке древесины и других материалов растительного происхождения.The invention relates to the field of hydrothermal processing of materials and can be used for drying wood and other materials of plant origin.

Известен способ сушки древесины нагревом под давлением насыщенным водяным паром до температуры не ниже 100°С с последующим удалением пара и снижением давления [Заявка Великобритании №1446755 F 28 В 3/06, 1976].A known method of drying wood by heating under pressure with saturated steam to a temperature not lower than 100 ° C, followed by removal of steam and pressure reduction [UK application No. 1446755 F 28 B 3/06, 1976].

Способ предполагает периодический напуск в камеру для сушки пара, которым вытесняется воздух, находящийся в камере. За счет снижения давления пара процесс вскипания влаги в древесине происходит при температуре 105°С. Сушку данным способом осуществляют в специальной камере, имеющей патрубки для подачи и выхода пара и тележку для размещения пиломатериалов, перемещающуюся по рельсам. Использование камеры сокращает общее время сушки, но после завершения обработки пиломатериалов в камере необходимо осуществлять дополнительную сушку, т.к. не во всех случаях при использовании данного способа удается получить требуемую конечную влажность обрабатываемых пиломатериалов. Кроме того, нагревание пиломатериалов водяным паром приводит к увеличению энергетических затрат, поскольку при вскипании влаги в древесине образуется дополнительный водяной пар.The method involves periodic inlet into the chamber for drying steam, which displaces the air in the chamber. By reducing the vapor pressure, the process of boiling moisture in wood occurs at a temperature of 105 ° C. Drying by this method is carried out in a special chamber having nozzles for supplying and exiting steam and a trolley for accommodating lumber moving along rails. Using the camera reduces the total drying time, but after processing the sawn timber in the camera, additional drying is necessary, because not in all cases when using this method it is possible to obtain the required final moisture content of the processed lumber. In addition, heating the lumber with water vapor leads to an increase in energy costs, since additional water vapor is formed when moisture boils in the wood.

Известен также способ сушки планок или реек из древесины, заключающийся в нагреве обрабатываемого материала и выдержку его при регулируемом пониженном давлении [USA №3521373, F 25 В, /04, 1970].There is also known a method of drying planks or battens of wood, which consists in heating the processed material and holding it under controlled reduced pressure [USA No. 3521373, F 25 V, / 04, 1970].

Указанный способ сушки осуществляют в вакуумной камере с использованием электрических нагревателей, расположенных между слоями древесины. Для удаления выделившегося пара и поддержания требуемой величины давления (разрежения) камера снабжена вакуумным насосом. Значительный объем пара, образующегося при вскипании влаги в древесине, предполагает существенное увеличение мощности насоса и, следовательно, повышает удельные энергетические затраты и значительно увеличивает время сушки.The specified drying method is carried out in a vacuum chamber using electric heaters located between the layers of wood. To remove the released steam and maintain the required pressure (vacuum), the chamber is equipped with a vacuum pump. A significant amount of steam generated during the boiling of moisture in the wood, implies a significant increase in the power of the pump and, therefore, increases the specific energy costs and significantly increases the drying time.

Известен также способ сушки древесины [RU №2145693, F 26 В 3/00, 5/04, 20003], заключающийся в нагревании древесины в герметичной камере до достижения начального давления не менее 0,2 МПа, выдержке ее при установившихся значениях давления и температуры в течение времени, необходимого для полного прогрева всего объема древесины, и последующего снижения давления, без снижения температуры до достижения в камере атмосферного давления, а затем вакуумным насосом откачивают из камеры парогазовую смесь до достижения в камере давления 0,03 МПа или меньше, при этом указанный цикл может повторяться несколько раз до достижения заданной конечной влажности древесины.There is also a method of drying wood [RU No. 2145693, F 26 B 3/00, 5/04, 20003], which consists in heating the wood in a sealed chamber until the initial pressure is at least 0.2 MPa, holding it at steady-state pressure and temperature during the time required for the complete heating of the entire volume of wood, and the subsequent decrease in pressure, without lowering the temperature until atmospheric pressure is reached in the chamber, then the vapor-gas mixture is pumped out of the chamber until the chamber reaches a pressure of 0.03 MPa or less, said cycle may be repeated several times to achieve the desired final moisture content of the wood.

Недостатком данного способа сушки древесины является значительная энергоемкость и длительность процесса сушки.The disadvantage of this method of drying wood is the significant energy intensity and duration of the drying process.

Суть указанных недостатков данного способа заключается в следующем.The essence of these disadvantages of this method is as follows.

Например, в цилиндрической камере диаметром 2,1 м и объемом 32 м³помещается 6 м³ древесины сосны. Количество влаги с начальной влажностью древесины 60% и конечной 8% составляет 52% от массы древесины и составляет около 1500 кг.For example, in a cylindrical chamber with a diameter of 2.1 m and a volume of 32 m ³ is placed 6 m ³ of pine wood. The amount of moisture with an initial wood moisture content of 60% and a final 8% is 52% of the mass of wood and is about 1500 kg.

Объем агента сушки в камере составляет 26 м³ (разность между объемом камеры и объемом древесины). При этом влагосодержание насыщенного пара при температуре 130°С и давлении 0,26 МПа составляет 2,3 кг/м³. Таким образом, в имеющемся в камере агенте сушки объемом 26 м³ может быть накоплено за один цикл от создания давления до создания разрежения не более 60 кг влаги, извлеченной из древесины.The volume of the drying agent in the chamber is 26 m ³ (the difference between the volume of the chamber and the volume of wood). Moreover, the moisture content of saturated steam at a temperature of 130 ° C and a pressure of 0.26 MPa is 2.3 kg / m ³ . Thus, in the drying agent in the chamber with a volume of 26 m ^3, no more than 60 kg of moisture extracted from wood can be accumulated in one cycle from creating pressure to creating a vacuum.

С учетом того, что свободная (в отличие от связанной) влага может быть «выдавлена» из древесины под действием давления, остается извлечь методом испарения связанную (внутриклеточную) влагу, количество которой составляет 22% от массы древесины (влага, содержащаяся в древесине при изменении ее влажности от 30 до 8%) или 660 кг. Следовательно, чтобы высушить 6 м³ древесины сосны с начальной влажности 60% до конечной 8%, необходимо осуществить до 11 циклов сушки с указанными режимами.Given that free (as opposed to bound) moisture can be “squeezed” out of the wood under pressure, it remains to extract bound (intracellular) moisture by evaporation, which amounts to 22% of the mass of wood (moisture contained in the wood when changing its moisture content is from 30 to 8%) or 660 kg. Therefore, in order to dry 6 m ³ of pine wood from an initial moisture content of 60% to a final moisture content of 8%, it is necessary to carry out up to 11 drying cycles with the indicated conditions.

Кроме того, для того чтобы начать каждый новый цикл сушки, необходимо охладить древесину хотя бы до температуры не выше 40°С с тем, чтобы не произошло разрушения древесины.In addition, in order to start each new drying cycle, it is necessary to cool the wood at least to a temperature of no higher than 40 ° C so that the wood does not break.

Задача изобретения - обеспечить одноцикловую одноступенчатую сушку древесины.The objective of the invention is to provide a single-cycle single-stage drying of wood.

Технический результат - снижение удельных энергетических затрат на сушку древесины и сокращение времени сушки.EFFECT: reduced specific energy costs for drying wood and shortened drying time.

Это достигается тем, что в способе сушки древесины, заключающемся в нагревании древесины в герметичной камере и последующем снижении давления агента сушки при постоянном подводе тепла, подвод тепла осуществляют с учетом сохранения в камере постоянной влажности агента сушки, а снижение давления агента сушки ведут с использованием холодильной установки и конденсатоотводчика, при этом нагрев древесины продолжают до момента, когда количество тепла, накопленное высушиваемой древесиной и конструктивными элементами сушильной камеры станет достаточным для проведения процесса сушки древесины до конечной влажности древесины без продолжения ее нагрева.This is achieved by the fact that in the method of drying wood, which consists in heating the wood in an airtight chamber and subsequently reducing the pressure of the drying agent with constant heat supply, the heat is supplied taking into account the constant humidity of the drying agent in the chamber, and the pressure of the drying agent is reduced using refrigeration installation and a steam trap, while heating the wood continues until the amount of heat accumulated by the dried wood and the structural elements of the drying chamber becomes sufficient to carry out the drying process of wood to the final moisture content of the wood without continuing its heating.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Сушку древесины осуществляли в цилиндрической герметизированной сушильной камере полезным объемом 32 м³, имеющей наружную теплоизоляцию, исключающую образование конденсата на стенках камеры. Пиломатериал хвойных пород (сосна) толщиной 40 мм и шириной 150 мм был сложен в штабель с прокладками. Начальная температура пиломатериала -20°С, влажность 60%. В течение 2 часов 20 минут древесину нагревали до температуры 130°С. При этом давление в камере составляло 0, 26 МПа. Послойная температура и влажность в древесине контролировалась специальный датчиком, установленным в контрольном образце и позволяющим измерять послойно влажность и температуру древесины с интервалом 1,5 мм.The wood was dried in a cylindrical sealed drying chamber with a useful volume of 32 m ³ , which had an external thermal insulation that eliminated the formation of condensate on the walls of the chamber. Softwood lumber (pine) 40 mm thick and 150 mm wide was stacked with gaskets. The initial temperature of the lumber is -20 ° C, humidity 60%. Within 2 hours 20 minutes, the wood was heated to a temperature of 130 ° C. The pressure in the chamber was 0.26 MPa. The layered temperature and humidity in the wood was controlled by a special sensor installed in the control sample and allowing to measure the moisture and temperature of the wood in layers with an interval of 1.5 mm.

Продолжая нагрев древесины, производили снижение давления за счет включения холодильной установки известной конструкции. Образующийся конденсат удаляли из камеры конденсатоотводчиком, расположенным в нижней части камеры. При этом интенсивность снижения давления регулировалась автоматически со скоростью, исключающей возможное разрушение древесины под воздействием разности ее влажности в различных слоях по толщине и с учетом сохранения в камере постоянной влажности агента сушки. Нагрев древесины продолжали до момента, когда количество тепла, накопленное высушиваемой древесиной и конструктивными элементами сушильной камеры, стало достаточным для проведения процесса сушки древесины до конечной влажности древесины без продолжения ее нагреваContinuing the heating of the wood, a decrease in pressure was achieved due to the inclusion of a refrigeration unit of known design. The resulting condensate was removed from the chamber by a steam trap located in the lower part of the chamber. In this case, the pressure reduction rate was automatically adjusted at a speed that excluded the possible destruction of wood under the influence of the difference in its moisture in different layers in thickness and taking into account the constant humidity of the drying agent in the chamber. Wood heating was continued until the amount of heat accumulated by the dried wood and the structural elements of the drying chamber became sufficient to carry out the process of drying the wood to the final moisture of the wood without continuing to heat it

Сброс давления до атмосферного проводили в течении 42 минут. При этом влажность древесины составила 14%. При дальнейшей работе холодильной установки давление в камере снижали до 0,04 МПа, а температуру в камере в течение 2 часов 40 минут доводили до 40°С. При этом конденсирующаяся влага удаляли из сушильной камеры конденсатоотводчиком за пределы сушильной камеры.Pressure relief to atmospheric was performed within 42 minutes. The humidity of the wood was 14%. With further operation of the refrigeration unit, the pressure in the chamber was reduced to 0.04 MPa, and the temperature in the chamber was brought to 40 ° C for 2 hours 40 minutes. In this case, condensing moisture was removed from the drying chamber by a steam trap outside the drying chamber.

Под воздействием остаточной температуры и разрежения в камере процесс удаления влаги из древесины продолжался до достижения влажности древесины 8%.Under the influence of residual temperature and rarefaction in the chamber, the process of removing moisture from the wood continued until a wood moisture content of 8% was reached.

Весь процесс сушки древесины проводили за один цикл продолжительностью около 6 часов, при этом удельные затраты электроэнергии составили 76 кВт·час/м³.The whole wood drying process was carried out in one cycle lasting about 6 hours, while the specific energy consumption was 76 kW · h / m ³ .

Claims

The method of drying wood, which consists in heating the wood in a sealed chamber and then reducing the pressure of the drying agent with a constant heat supply, characterized in that the heat supply is carried out taking into account the constant humidity of the drying agent in the chamber, and the pressure of the drying agent is reduced using a refrigeration unit and a steam trap, while heating the wood continues until the amount of heat accumulated by the dried wood and the structural elements of the drying chamber becomes available initial for carrying out the process of drying wood to the final moisture content of the wood without continuing its heating.