RU2780600C1 - Installation and method for drying and heat treatment of wood - Google Patents

Installation and method for drying and heat treatment of wood Download PDF

Info

Publication number
RU2780600C1
RU2780600C1 RU2022102505A RU2022102505A RU2780600C1 RU 2780600 C1 RU2780600 C1 RU 2780600C1 RU 2022102505 A RU2022102505 A RU 2022102505A RU 2022102505 A RU2022102505 A RU 2022102505A RU 2780600 C1 RU2780600 C1 RU 2780600C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wood
chamber
drying
stack
heat treatment
Prior art date
Application number
RU2022102505A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Галкин
Александр Александрович Овчинников
Виктор Алексеевич Кухарев
Original Assignee
Владимир Александрович Галкин
Александр Александрович Овчинников
Виктор Алексеевич Кухарев
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Александрович Галкин, Александр Александрович Овчинников, Виктор Алексеевич Кухарев filed Critical Владимир Александрович Галкин
Application granted granted Critical
Publication of RU2780600C1 publication Critical patent/RU2780600C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: wood treatment.
SUBSTANCE: invention relates to devices for drying and heat treatment of wood, in particular lumber, and can be used for heat treatment of various types of wood in the woodworking industry to improve its physical, chemical and consumer characteristics. The method for drying and heat treatment of wood includes heating the wood stack to a temperature of 50-95°C at a pressure of at least 0.05 MPa with the formation of a vapor-gas mixture as a result of evaporation of excess moisture from the wood, drying until the specified moisture content of the wood stack is reached in a vacuum from -0.008 MPa to -0.005 MPa with its active ventilation in a closed circuit with a vapor-gas mixture at an increased partial pressure and forced circulation of the coolant, vacuum release and cooling of the wood stack by means of increased coolant supply. The installation for drying and heat treatment of wood includes an autoclave chamber connected to a scrubber, heating registers are located in the lower part of the chamber along its walls, a nozzle device connected to a high-pressure fan is introduced in the central lower part of the chamber, a suction device is introduced in the upper central part of the chamber, connected through a bypass external air duct with a high-pressure fan, a condensate collector is installed in the upper part of the chamber, which ensures circulation of the coolant, collection and removal of condensate.
EFFECT: reducing the time of drying and heat treatment of a stack of wood.
12 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Заявляемое изобретение относится к устройствам сушки и термообработки древесины, в частности пиломатериалов, и может быть использовано для термической обработки различных пород древесины в деревообрабатывающей промышленности для улучшения ее физико-химических и потребительских характеристик. Достоинства древесины как строительного и конструкционного материала хорошо известны. Вместе с тем древесина крайне неустойчивый материал, который разрушается под воздействием внешних факторов, она гигроскопична, легко подвержена разрушительным воздействиям атмосферы, обладает низкой биостойкостью и высокой пожароопасностью.The claimed invention relates to devices for drying and heat treatment of wood, in particular lumber, and can be used for heat treatment of various types of wood in the woodworking industry to improve its physical, chemical and consumer characteristics. The advantages of wood as a building and construction material are well known. At the same time, wood is an extremely unstable material that is destroyed under the influence of external factors, it is hygroscopic, easily exposed to the destructive effects of the atmosphere, has low biostability and a high fire hazard.

Уровень техникиState of the art

Чтобы защитить древесину от вышеперечисленных неблагоприятных воздействий, требуется применение специальных средств пропитки и термообработки. Технология термообработки и устройства нанесения средств пропитки могут быть самыми различными, и, как правило, зависят от условий обработки, возможностей дальнейшего использования строительного материала. Известны, например, пропитка под давлением в пропиточных автоклавах с последующей сушкой в том же автоклаве.To protect wood from the above adverse effects, the use of special means of impregnation and heat treatment is required. The technology of heat treatment and devices for applying impregnation agents can be very different, and, as a rule, depend on the processing conditions, the possibilities for further use of the building material. Known, for example, pressure impregnation in impregnating autoclaves, followed by drying in the same autoclave.

Из уровня техники известна установка для сушки древесины (RU 2 319 086 C1, опублик. 10.03.2008г.), в которой реализуют способ сушки, заключающийся в нагревании древесины в сушильной камере с помощью конвекторов, включая сбор испаряемой влаги внутри камеры на конденсорах с последующим выводом сконденсированной влаги за пределы камеры, при этом процессы нагревания до температуры не более 35-45°С и конденсации осуществляют без теплообмена с окружающей средой. При этом конвекторы (нагреватели) расположены в нижней части камеры, а конденсоры представляют собой трубы (радиаторы), охлаждаемые водой или воздухом нужной температуры.From the prior art, a wood drying plant is known (RU 2 319 086 C1, published on March 10, 2008), in which a drying method is implemented, which consists in heating wood in a drying chamber using convectors, including collecting evaporated moisture inside the chamber on condensers, followed by removal of condensed moisture outside the chamber, while the processes of heating to a temperature of not more than 35-45°C and condensation are carried out without heat exchange with the environment. At the same time, convectors (heaters) are located in the lower part of the chamber, and condensers are pipes (radiators) cooled by water or air of the required temperature.

Недостатком указанного способа сушки и установки, его реализующей, являются низкие температуры сушки, что предполагает большую продолжительность процесса сушки, в результате чего повышается опасность развития на поверхности пиломатериалов биологических древесных поражений, например, синей гнили.The disadvantage of this drying method and the installation that implements it are low drying temperatures, which implies a long drying process, resulting in an increased risk of biological wood lesions, such as blue rot, developing on the surface of the lumber.

Известна также конструкция сушильной установки (RU 2 137 995 C1, опублик. 20.09.1999г.), содержащей герметичный цилиндрический корпус с теплоизоляцией, тракт сушильного агента со средствами его распределения и размещенными в нем в технологическом порядке по направлению движения потока конденсатором, вентилятором и калорифером, трубопровод слива конденсата, подключенный к донной части корпуса и трубопровод напуска наружного воздуха, вакуумный насос, где конденсатор выполнен в виде не теплоизолированной донной части корпуса. Таким образом, при конденсации паров в донной части корпуса горячий конденсат нагревает рекуперативный теплообменник и проходящий через него наружный воздух попадает в камеру частично разогретым.The design of the drying plant is also known (RU 2 137 995 C1, published on September 20, 1999), containing a sealed cylindrical housing with thermal insulation, a drying agent path with its distribution means and placed in it in a technological order in the direction of flow by a condenser, a fan and a heater , a condensate drain pipeline connected to the bottom of the housing and an outdoor air inlet pipeline, a vacuum pump, where the condenser is made in the form of a non-heat-insulated bottom part of the housing. Thus, when vapors condense in the bottom part of the housing, hot condensate heats the recuperative heat exchanger and the outside air passing through it enters the chamber partially heated.

Недостатком данной конструкции является высокая энергоемкость сушильной установки в результате технологически обусловленной необходимости использования внешнего воздуха, даже частично нагретого, что способствует потере части энергии, предназначенной на нагрев штабеля из-за вывода тепла за пределы камеры.The disadvantage of this design is the high energy consumption of the drying plant as a result of the technologically determined need to use external air, even partially heated, which contributes to the loss of part of the energy intended for heating the stack due to the removal of heat outside the chamber.

Известен способ термической обработки древесины (RU 2 277 045 C2, опубл. 27.05.2006г.), включающий нагревание древесины до 140-150°С в атмосфере воздуха, затем нагрев до 210-230°С в среде водяного пара, создаваемого путем дозированного впрыска воды и вытеснением воздуха и газов из камеры, саморазогрев древесины до 240°С и остановка саморазогрева путем того же впрыска воды. Нагрев древесины осуществляется через воздуховоды тепловым высокотемпературным вентилятором посредством блока управления нагревом воздуха, включающим воздушные ТЭНы.A known method of heat treatment of wood (RU 2 277 045 C2, publ. 05/27/2006), including heating the wood to 140-150°C in an air atmosphere, then heating to 210-230°C in an environment of water vapor created by dosed injection water and displacement of air and gases from the chamber, self-heating of wood up to 240°C and self-heating stop by the same water injection. Heating of wood is carried out through air ducts by a thermal high-temperature fan by means of an air heating control unit, including air heating elements.

Данный способ не только очень энергозатратен, но и нестабилен и пожароопасен из-за проведения реакции саморазогрева древесины.This method is not only very energy-consuming, but also unstable and fire hazardous due to the self-heating reaction of wood.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой установке является конструкция сушильной камеры по патенту RU 2 277 682 C2 (опублик. 10.06.2006г.), которая содержит вакуумный насос для создания разрежения, средство для нагревания сушильной камеры, расположенное в нижней части камеры, средство конденсации пара, расположенное в верхней части камеры, и средство для отвода конденсата. Для реализации способа сушки при температуре 25-39°С в камере создается разрежение в пределах 90-100 мм рт.ст., что приводит к образованию в камере насыщенного пара, после чего конденсатосборник обеспечивает естественную конвекцию в камере посредством перемещения холодного воздуха от средств конденсации вниз, а при достижении влажности менее 70% возобновляют нагрев камеры в пределах 70-75°С при разрежении в пределах 90-75 мм рт. ст. до испарения связанной влаги из древесины.The closest technical solution to the claimed installation is the design of the drying chamber according to the patent RU 2 277 682 C2 (published on 06/10/2006), which contains a vacuum pump for creating a vacuum, a means for heating the drying chamber located in the lower part of the chamber, a means for condensing steam , located in the upper part of the chamber, and a means for removing condensate. To implement the drying method at a temperature of 25-39°C, a vacuum of 90-100 mmHg is created in the chamber, which leads to the formation of saturated steam in the chamber, after which the condensate trap provides natural convection in the chamber by moving cold air from the condensation means down, and when the humidity is less than 70%, heating of the chamber is resumed within 70-75°C at a rarefaction within 90-75 mm Hg. Art. before evaporation of the bound moisture from the wood.

К недостаткам данного способа и конструкции сушильной установки относятся большая энергоемкость, увеличенная длительность процесса сушки, который в зависимости от толщины пиломатериала и породы древесины может продолжаться от 7 до нескольких десятков суток, что часто обусловлено плохой конвекцией в штабеле и зависит от того, как он (штабель) уложен.The disadvantages of this method and the design of the drying plant include high energy consumption, increased duration of the drying process, which, depending on the thickness of the lumber and the type of wood, can last from 7 to several tens of days, which is often due to poor convection in the stack and depends on how it ( stack) is stacked.

Известные конструктивные решения не предполагают, что сушильная установка может работать при повышенном давлении и температуре, что не позволяет проводить в них процессы глубокой термообработки древесины, особенно древесины, предварительно пропитанной модификатором.Known design solutions do not imply that the dryer can operate at elevated pressure and temperature, which does not allow them to carry out processes of deep heat treatment of wood, especially wood pre-impregnated with a modifier.

Таким образом, существует необходимость создания менее энергозатратной сушильной установки, а также способа сушки древесины, позволяющего сократить время сушки и термообработки относительно известных способов.Thus, there is a need to create a less energy-intensive drying plant, as well as a method for drying wood, which allows to reduce the time of drying and heat treatment relative to known methods.

Краткое раскрытие сущности изобретенияBrief summary of the invention

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в сокращении времени сушки и термообработки штабеля древесины. К техническим преимуществам заявляемого решения можно также отнести снижение внутренних напряжений древесины, снижение энергоемкости процесса сушки и термообработки, а также расширение технологических возможностей обработки древесины.The technical result achieved by using the claimed invention is to reduce the time of drying and heat treatment of a stack of wood. The technical advantages of the proposed solution can also include a reduction in the internal stresses of wood, a decrease in the energy intensity of the drying and heat treatment process, as well as an expansion of the technological capabilities of wood processing.

Заявляемый технический результат достигается тем, что способ сушки и термообработки древесины включаетThe claimed technical result is achieved in that the method of drying and heat treatment of wood includes

- прогрев штабеля древесины до температуры 50-95°С при давлении не менее 0,05 МПа с образованием парогазовой смеси в результате испарения избыточной влаги из древесины,- heating a stack of wood to a temperature of 50-95°C at a pressure of at least 0.05 MPa with the formation of a vapor-gas mixture as a result of the evaporation of excess moisture from the wood,

- сушку до достижения заданной влажности штабеля древесины в вакууме от (-0,008 МПа) до (-0,005 МПа) при его активной вентиляции по замкнутому контуру парогазовой смесью при повышенном парциальном давлении и принудительной циркуляции охлаждающей жидкости,- drying until the desired moisture content of the wood stack is reached in a vacuum from (-0.008 MPa) to (-0.005 MPa) with its active ventilation in a closed circuit with a vapor-gas mixture at an increased partial pressure and forced circulation of the coolant,

- сброс вакуума и охлаждение штабеля древесины посредством увеличенной подачи охлаждающей жидкости.- Vacuum release and cooling of the stack of wood through increased supply of coolant.

Сушку необработанной древесины ведут до достижения влажности 3-5%. Сушку пропитанной модифицирующими растворами древесины ведут до достижения влажности 20%, после чего дополнительно интенсивно нагревают штабель до температуры 175-200°С и выдерживают при такой температуре в течение 3-5 часов. Излишки парогазовой смеси при давлении более 0,5 МПа очищают от вредных примесей и сбрасывают в атмосферу. Заявляемый технический результат достигается также решением установки для сушки и термообработки древесины, включающей камеру автоклава, соединенную через фланец со скруббером, при этом в нижней части камеры вдоль ее стенок расположены нагревающие регистры, в центральной нижней части камеры введено сопловое устройство, соединенное с вентилятором высокого давления, а в верхней центральной части камеры введено всасывающее устройство, соединенное через обводной внешний воздуховод с вентилятором высокого давления, обеспечивающим циркуляцию парогазовой смеси в камере от соплового к всасывающему устройству, в верхней части камеры установлен конденсатосборник, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости, сбор и вывод конденсата. В качестве теплоносителя в нагревающих регистрах может быть использовано высокотемпературное синтетическое масло, предварительно нагретое, например, в электрокотле с помощью блока ТЭНов, и подаваемое в регистры с помощью высокотемпературного насоса. Конденсатосборник установки включает конденсирующие трубы для транспортировки охлаждающей жидкости, расположенные вдоль протяженности камеры, под которыми размещен лоток сбора конденсата, сообщающийся с герметичной емкостью, расположенной вне камеры автоклава. Нагревающие регистры расположены в нижней части камеры и снабжены испарителями. Всасывающее устройство представляет собой вакуумный насос. Вдоль стенок камеры в верхней части по всей ее протяженности установлены аэродинамические профили, представляющие собой пластины вогнуто-выпуклой формы, обеспечивающие перенаправление потока парогазовой смеси. Камера автоклава может быть снабжена датчиками влажности и/или датчиками температуры. Скруббер установки включает бак, с предустановленными кассетными фильтрами, содержащими фильтрующий элемент в виде гранул цеолита.Drying of raw wood is carried out until a moisture content of 3-5% is reached. Drying of the wood impregnated with modifying solutions is carried out until a moisture content of 20% is reached, after which the stack is additionally intensively heated to a temperature of 175-200°C and maintained at this temperature for 3-5 hours. Excess gas-vapor mixture at a pressure of more than 0.5 MPa is cleaned of harmful impurities and discharged into the atmosphere. The claimed technical result is also achieved by the solution of the installation for drying and heat treatment of wood, including an autoclave chamber connected through a flange to a scrubber, while heating registers are located in the lower part of the chamber along its walls, a nozzle device connected to a high-pressure fan is introduced in the central lower part of the chamber. , and in the upper central part of the chamber, a suction device is introduced, connected through a bypass external air duct to a high-pressure fan that circulates the vapor-gas mixture in the chamber from the nozzle to the suction device; As a coolant in the heating registers, high-temperature synthetic oil can be used, preheated, for example, in an electric boiler using a block of heating elements, and supplied to the registers using a high-temperature pump. The unit's condensate trap includes condensing pipes for coolant transportation located along the length of the chamber, under which there is a condensate collection tray communicating with a sealed container located outside the autoclave chamber. Heating registers are located in the lower part of the chamber and are equipped with evaporators. The suction device is a vacuum pump. Along the walls of the chamber in the upper part along its entire length, aerodynamic profiles are installed, which are plates of a concave-convex shape, providing redirection of the flow of the vapor-gas mixture. The autoclave chamber may be provided with humidity sensors and/or temperature sensors. The scrubber of the installation includes a tank, with pre-installed cassette filters containing a filter element in the form of zeolite granules.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами, гдеThe claimed invention is illustrated by the following drawings, where

на фиг.1 схематично представлен вид сбоку на установку,figure 1 schematically shows a side view of the installation,

на фиг.2 представлено сечение автоклава установки (сечение В-В),figure 2 shows a section of the autoclave installation (section B-B),

на фиг.3 представлен эскизный чертеж скруббера.figure 3 presents a sketch drawing of the scrubber.

на фиг. 4 представлен эскизный чертеж аэродинамического профиля.in fig. 4 is a sketch drawing of an airfoil.

Позициями на чертежах обозначены:Positions in the drawings indicate:

1. Вентилятор высокого давления;1. High pressure fan;

2. Сопловое устройство;2. Nozzle device;

3. Испаритель;3. Evaporator;

4. Нагревающие регистры;4. Heating registers;

5. Аэродинамический профиль;5. Aerodynamic profile;

6. Лоток сбора конденсата;6. Condensate collection tray;

7. Конденсирующие трубы;7. Condensing pipes;

8. Всасывающее устройство;8. Suction device;

9. Фланец автоклава;9. Autoclave flange;

10. Датчик температуры;10. Temperature sensor;

11. Датчик влажности;11. Humidity sensor;

12. Бак скруббера;12. Scrubber tank;

13. Охладитель (вода);13. Cooler (water);

14. Вход в бак с охладителем;14. Entrance to the tank with a cooler;

15. Выход из бака с охладителем;15. Exit from the coolant tank;

16. Вход для парогазовой смеси;16. Inlet for gas-vapor mixture;

17. Кассетный фильтр;17. Cassette filter;

18. Выход в атмосферу;18. Exit to the atmosphere;

19. Обводной воздуховод;19. Bypass duct;

20. Фланец испарителя;20. Evaporator flange;

21. Фланец выхода конденсата в герметичную емкость,21. Flange for condensate outlet into a sealed container,

22. Стенка камеры.22. Chamber wall.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Из теоретических работ (Кречетов И.В. Сушка древесины., М.Лесн. пром-ть.1980) известно, что максимальная интенсификация процесса сушки достигается при температурах, близких к 100°С, при которых парциальное давление пара больше, чем давление воздуха в камере, а это приводит к тому, что пар занимает весь объем камеры, вытесняя воздух. При выполнении такого условия сушка, как и термообработка осуществляется наиболее качественно и эффективно, за счет снижения внутренних напряжений в древесине и, как следствие, предотвращения ее растрескивания. Вторым фактором, влияющим на эффективность сушки, является обеспечение равномерной по всей длине высоте и ширине штабеля пиломатериала циркуляции сушильного агента, в качестве которого используют водяной пар, постоянное поступление которого из внутренних слоев древесины к внешним можно обеспечить быстрым разогревом штабеля пиломатериалов с применением соответствующего обрабатываемой породе древесины режима обработки (температура, давление, скорость циркуляции сушильного агента, объем сушильного агента).From theoretical works (Krechetov I.V. Wood drying., M. Lesn. industry. 1980) it is known that the maximum intensification of the drying process is achieved at temperatures close to 100 ° C, at which the partial vapor pressure is greater than air pressure in the chamber, and this leads to the fact that the steam occupies the entire volume of the chamber, displacing air. When this condition is met, drying, as well as heat treatment, is carried out most efficiently and effectively, by reducing internal stresses in the wood and, as a result, preventing its cracking. The second factor affecting the efficiency of drying is to ensure uniform circulation of the drying agent along the entire length and width of the stack of sawn timber, which is used as water vapor, the constant flow of which from the inner layers of wood to the outer layers can be ensured by the rapid heating of the stack of sawn timber using the appropriate species to be processed. wood processing mode (temperature, pressure, drying agent circulation rate, drying agent volume).

При этом общий расход тепла при сушке древесины (на испарение влаги, на нагрев оборудования, на излучение, поддержания необходимого уровня влажности в камере и т. д.) во много (до 10) раз больше, чем расход тепла на испарение влаги из древесины. При этом, соответственно, применение вакуума даже при высокотемпературной сушке способствует снижению уровня как нагрева оборудования, так и пассивного излучения, что существенно снижает затраты на сушку.At the same time, the total heat consumption during wood drying (for moisture evaporation, for heating equipment, for radiation, maintaining the required level of humidity in the chamber, etc.) is many (up to 10) times greater than the heat consumption for moisture evaporation from wood. At the same time, accordingly, the use of vacuum even during high-temperature drying helps to reduce the level of both equipment heating and passive radiation, which significantly reduces the cost of drying.

В заявляемом способе сушки и термообработки древесины сушильным агентом является преимущественно парогазовая смесь, выделяющаяся из наружных слоев высушиваемых пиломатериалов. Для ее образования штабель древесины в начале процесса термообработки подвергают прогреву при повышенном до 0,05 МПа давлении. При этом древесину, не пропитанную растворами модификатора, нагревают до температуры 50°С, а штабель предварительно пропитанной древесины, например, азотсодержащими водными растворами модификатора - до температуры 95°С. По достижении указанных температур в камере создают вакуум разрежением соответственно от (-0, 008) до (-0,005) МПа, и обеспечивают сушку предварительно прогретых пиломатериалов в штабеле при активной вентиляции его парогазовой средой с помощью принудительного нагнетания и циркуляции в камере по замкнутому контуру посредством вентилятора высокого давления, конденсатосборником, и аэродинамическим профилем а при недостаточности влажности в камере - испарителем.In the claimed method of drying and heat treatment of wood, the drying agent is mainly a gas-vapor mixture released from the outer layers of dried lumber. For its formation, a stack of wood at the beginning of the heat treatment process is subjected to heating at a pressure increased to 0.05 MPa. In this case, wood not impregnated with modifier solutions is heated to a temperature of 50°C, and a stack of pre-impregnated wood, for example, with nitrogen-containing aqueous modifier solutions, is heated to a temperature of 95°C. Upon reaching the specified temperatures, a vacuum is created in the chamber by vacuum from (-0.008) to (-0.005) MPa, respectively, and drying of preheated lumber in the stack is ensured with active ventilation by its vapor-gas medium using forced injection and circulation in the chamber along a closed circuit by means of high-pressure fan, condensate collector, and aerodynamic profile, and in case of insufficient humidity in the chamber - an evaporator.

Сконденсированную влагу, выделяющуюся в лоток конденсатосборника, сливают в наружную специальную вакуумированную емкость. По достижении влажности 3-5% для обычной древесины, не пропитанной модификатором, в штабеле сушка переходит в режим охлаждения до 40-50°С с помощью увеличенной подачи охлаждающей жидкости в конденсирующие трубы конденсатосборника.The condensed moisture released into the condensate collector tray is drained into an external special evacuated container. Upon reaching a moisture content of 3-5% for ordinary wood not impregnated with a modifier, the drying in the stack switches to cooling mode up to 40-50 ° C with the help of an increased supply of coolant to the condensate condensate collector pipes.

При проведении термообработки модифицированных пиломатериалов, пропитанных, например, азотсодержащим модификатором, по достижению в результате сушки в штабеле влажности не менее 20%, производят дальнейший нагрев штабеля, со сбросом вакуума, до температуры термообработки в 175-200°С в зависимости от обрабатываемой породы древесины и ее сортамента.During the heat treatment of modified lumber impregnated, for example, with a nitrogen-containing modifier, upon reaching a moisture content of at least 20% in the stack as a result of drying, the stack is further heated, with vacuum release, to a heat treatment temperature of 175-200 ° C, depending on the type of wood being processed and its range.

Например, для модифицированной древесины типа «сосна» на данном этапе необходимо достижение температуры до 175°С, а для модифицированной березы - до 200°С.For example, for modified pine wood at this stage it is necessary to reach a temperature of up to 175°C, and for modified birch - up to 200°C.

При этом происходит интенсивный рост давления в камере, благодаря химическим реакциям, происходящим в древесном веществе, от воздействия температуры и давления. При достижении в камере давления не более 0,5МПа излишнее давление парогазовой среды сбрасывают через специальный фильтр очистки парогазовой среды (выполненный, например, в виде скруббера 12, 17), с отведением уже очищенного воздуха в атмосферу. Для завершения термообработки штабеля модифицированной древесины, при достижении заданной температуры термообработки 175°С-200°С, штабель древесины выдерживают в установке при этой температуре не менее 3-5 часов в зависимости от типа обрабатываемой породы древесины и ее сортамента. Так, например, для хвойных пород достаточное время выдержки составляет 3 часа, а для лиственных - до 5 часов. После чего по аналогии с необработанной древесиной производится интенсивное охлаждение штабеля с помощью активной работы вентилятора высокого давления и большей подачи охлаждающей жидкости в конденсирующие трубы конденсатосборника.In this case, there is an intensive increase in pressure in the chamber, due to chemical reactions occurring in the wood substance, from the effects of temperature and pressure. When the pressure in the chamber reaches no more than 0.5 MPa, the excess pressure of the gas-vapor medium is released through a special filter for cleaning the gas-vapor medium (made, for example, in the form of a scrubber 12, 17), with the discharge of already purified air into the atmosphere. To complete the heat treatment of the stack of modified wood, upon reaching the specified heat treatment temperature of 175°C-200°C, the stack of wood is kept in the unit at this temperature for at least 3-5 hours, depending on the type of treated wood species and its assortment. So, for example, for conifers, a sufficient exposure time is 3 hours, and for hardwoods - up to 5 hours. After that, by analogy with untreated wood, the stack is intensively cooled with the help of the active operation of the high-pressure fan and the greater supply of coolant to the condensate trap condenser pipes.

Вышеописанный способ реализуют посредством использования заявляемой сушильной установки (фиг.1), включающей герметичный автоклав и соединенный с ним скруббер.The above method is implemented by using the inventive drying plant (figure 1), including a sealed autoclave and a scrubber connected to it.

Автоклав выполнен в виде протяженной горизонтально ориентированной камеры, предпочтительно, цилиндрической формы, центральная часть которой предназначена для размещения штабеля обрабатываемой древесины. По внутренним стенкам ниже центральной горизонтальной оси камеры автоклава расположены нагревающие регистры 4, в которых в качестве теплоносителя циркулирует высокотемпературное синтетическое масло, нагреваемое в электрокотле с помощью блока ТЭНов, расположенных с внешней стороны автоклава, и подаваемое в регистры с помощью высокотемпературного насоса. В нижней центральной части по вертикальной оси камеры автоклава размещено сопловое устройство 2, соединенное с нагнетающим вентилятором высокого давления 1, расположенным с внешней стороны камеры. В верхней части (по вертикальной оси) камеры автоклава расположено всасывающее устройство 8, которое посредством внешнего обводного воздуховода 19 соединено с вентилятором высокого давления 1. Данные устройства обеспечивают циркуляцию парогазовой смеси в камере. При этом парогазовая смесь обдувает весь объем автоклава и штабель по шпациям и, нагреваясь от регистров, поступает во всасывающее устройство 8 обводного воздуховода. Для организации вторичного потока циркуляции теплоносителя используют конденсатосборник, размещенный в верхней части камеры и состоящий из конденсирующих труб 7 и лотка сбора конденсата 6. Собранный конденсат выводится через фланец 21 наружу в специальную герметичную емкость. Для обеспечения оптимального качества обрабатываемой древесины и создания необходимого давления и влажности в камере установка оснащена испарителями 3, расположенными на нижних нагнетающих регистрах с высокотемпературным маслом через фланцы 20. Вакуум в установке создается вакуумным насосом, подключенным к камере. Для лучшей циркуляции в камере парогазовой среды, она оснащена в верхней части камеры слева и справа от лотка сбора конденсата аэродинамическими профилями 5, которые обеспечивают направленное скоростное движение парогазовой смеси от нагревающих регистров 4 к всасывающему устройству 8. Аэродинамические профили могут быть выполнены, например, в виде вогнуто-выпуклых (с закруглением носка профиля) по всей рабочей длине камеры пластин и расположены вертикально, вблизи лотка сбора конденсата 6 и стенки камеры 22 с зазором 20-30 мм, что обеспечивает увеличение скорости потока сушильного агента и местного разрежения на скоростном участке в сужающейся части аэродинамического профиля от стенки камеры.The autoclave is made in the form of an extended horizontally oriented chamber, preferably cylindrical in shape, the central part of which is designed to accommodate a stack of processed wood. Heating registers 4 are located along the inner walls below the central horizontal axis of the autoclave chamber, in which high-temperature synthetic oil circulates as a coolant, heated in an electric boiler using a block of heating elements located on the outside of the autoclave, and supplied to the registers using a high-temperature pump. In the lower central part, along the vertical axis of the autoclave chamber, there is a nozzle device 2 connected to a high-pressure blower fan 1 located on the outer side of the chamber. In the upper part (along the vertical axis) of the autoclave chamber, there is a suction device 8, which is connected to a high-pressure fan 1 by means of an external bypass duct 19. These devices circulate the vapor-gas mixture in the chamber. In this case, the gas-vapor mixture blows over the entire volume of the autoclave and the stack along the spaces and, being heated from the registers, enters the suction device 8 of the bypass air duct. To organize the secondary circulation flow of the coolant, a condensate collector is used, located in the upper part of the chamber and consisting of condensing pipes 7 and a condensate collection tray 6. The collected condensate is discharged through the flange 21 to the outside into a special sealed container. To ensure the optimal quality of the processed wood and create the necessary pressure and humidity in the chamber, the unit is equipped with evaporators 3 located on the lower pressure registers with high-temperature oil through flanges 20. The vacuum in the unit is created by a vacuum pump connected to the chamber. For better circulation in the chamber of the vapor-gas medium, it is equipped in the upper part of the chamber to the left and right of the condensate collection tray with aerodynamic profiles 5, which provide a directed high-speed movement of the vapor-gas mixture from the heating registers 4 to the suction device 8. Aerodynamic profiles can be made, for example, in in the form of concave-convex (with a rounded toe profile) plates along the entire working length of the chamber and are located vertically, near the condensate collection tray 6 and the chamber wall 22 with a gap of 20-30 mm, which ensures an increase in the flow rate of the drying agent and local rarefaction in the high-speed section in the tapering part of the airfoil from the chamber wall.

Для текущего измерения влажности пиломатериалов в штабеле камера снабжена датчиками контроля температуры 10 и влажности 11 древесины.For the current measurement of the moisture content of sawn timber in the stack, the chamber is equipped with temperature control sensors 10 and wood moisture content 11.

Фильтр очистки (скруббер) соединен с автоклавом через фланец 9 автоклава и вход 16 в фильтр очистки. При повышении давления парогазовой среды при термообработке, она отводится в скруббер, состоящий из бака 12 со входом 14 и выходом 15, заполняемого охлаждающей водой 13, и набора кассетных фильтров 17, содержащих фильтрующий элемент, выполненный, например, в виде гранул цеолита. Фильтрующие элементы обеспечивают дополнительную очистку парогазовой среды. Очищенный воздух через выход 18 в верхней части скруббера выводят в атмосферу.The cleaning filter (scrubber) is connected to the autoclave through the flange 9 of the autoclave and the inlet 16 to the cleaning filter. With an increase in the pressure of the gas-vapor medium during heat treatment, it is discharged into a scrubber consisting of a tank 12 with an inlet 14 and an outlet 15, filled with cooling water 13, and a set of cassette filters 17 containing a filter element made, for example, in the form of zeolite granules. Filter elements provide additional cleaning of the vapor-gas medium. The purified air is discharged into the atmosphere through outlet 18 in the upper part of the scrubber.

Заявляемая установка работает следующим образом.The proposed installation works as follows.

Штабель древесины (необработанной модификатором или предварительно пропитанной азотсодержащими водными растворами модификатора) размещают в камере автоклава, которую герметизируют. Включают нагрев регистров 4 и вентилятор высокого давления 1 и поднимают давление в камере до 0,5 МПа. Посредством теплообмена от предварительно нагретого синтетического масла, подаваемого в регистры 4, нагревают внутренний объем камеры автоклава до 50°С - 95°С, в зависимости от типа обрабатываемой древесины (необработанная и модифицированная, соответственно). По достижении указанных температур с помощью подключенного вакуумного насоса в камере создают вакуум разрежением соответственно от (-0, 008) до (-0,005) МПа. Запускают цикл активной вентиляции, в котором парогазовую смесь, образованную в результате испарения при нагреве штабеля древесины на первом этапе, с помощью всасывающего устройства втягивают в обводной воздуховод и нагнетают с помощью вентилятора высокого давления через сопловое отверстие в камеру автоклава. При этом поток парогазовой смеси поднимается от нагревающих регистров и ускоряется при прохождении через аэродинамические профили, которые также задают направление дальнейшего движения потока ко всасывающему устройству. Одновременно активируют вторичный цикл циркуляции теплоносителя, для чего собирают конденсат в лоток под конденсирующими трубами, куда предварительно подают охлаждающую жидкость, и выводят конденсат через фланец 21 наружу в специальную герметичную емкость.A stack of wood (untreated with a modifier or previously impregnated with nitrogen-containing aqueous solutions of the modifier) is placed in the autoclave chamber, which is sealed. The heating of the registers 4 and the high-pressure fan 1 are turned on and the pressure in the chamber is raised to 0.5 MPa. By means of heat exchange from the preheated synthetic oil supplied to the registers 4, the internal volume of the autoclave chamber is heated to 50°C - 95°C, depending on the type of wood being treated (untreated and modified, respectively). Upon reaching the indicated temperatures, a vacuum is created in the chamber by vacuum from (-0.008) to (-0.005) MPa, respectively, using a connected vacuum pump. An active ventilation cycle is started, in which the vapor-gas mixture formed as a result of evaporation during the heating of a stack of wood at the first stage is drawn into the bypass air duct with the help of a suction device and pumped with a high-pressure fan through the nozzle hole into the autoclave chamber. In this case, the flow of the gas-vapor mixture rises from the heating registers and accelerates when passing through the aerodynamic profiles, which also set the direction of the further movement of the flow to the suction device. At the same time, the secondary circulation cycle of the coolant is activated, for which the condensate is collected in a tray under the condensing pipes, where the coolant is preliminarily supplied, and the condensate is discharged through the flange 21 to the outside into a special sealed container.

При таком режиме древесину сушат до достижения заданного уровня влажности.In this mode, the wood is dried until a predetermined moisture level is reached.

По достижении влажности обычной древесины в 3-5% вакуум сбрасывается отключением вакуумного насоса. Штабель активно охлаждают с помощью вентилятора высокого давления 1 и увеличения подачи охлаждающей жидкости в конденсирующие трубы 7.When the moisture content of ordinary wood reaches 3-5%, the vacuum is released by turning off the vacuum pump. The stack is actively cooled using a high pressure fan 1 and an increase in the supply of coolant to the condensing pipes 7.

По достижении влажности пропитанной древесины в 20% вакуум сбрасывают отключением вакуумного насоса и дополнительно проводят этап нагрева. Штабель активно прогревают с помощью регистров нагрева 4 при давлении 0,5 МПа до температуры 175°С (например, для сосны) или до 200°С (для березы). При этом излишнее давление парогазовой среды сбрасывают через вход 16 скруббера, где в охладителе 13 и кассетном фильтре 17 происходит отделение вредных паров от чистого воздуха, который уходит в атмосферу через выход 18. При достигнутой температуре штабель выдерживают определенное время: например, для хвойных пород достаточное время выдержки 3 часа, а для лиственных - до 5 часов. По окончании выдержки нагрев отключают и штабель активно охлаждают с помощью вентилятора высокого давления 1 и увеличения подачи охлаждающей жидкости в конденсирующие трубы 7.Upon reaching the moisture content of the impregnated wood at 20%, the vacuum is released by turning off the vacuum pump and an additional heating step is carried out. The stack is actively heated using heating registers 4 at a pressure of 0.5 MPa to a temperature of 175°C (for example, for pine) or up to 200°C (for birch). At the same time, the excess pressure of the gas-vapor medium is released through the inlet 16 of the scrubber, where in the cooler 13 and the cassette filter 17, harmful vapors are separated from clean air, which escapes into the atmosphere through outlet 18. At the reached temperature, the stack is kept for a certain time: for example, for conifers, exposure time 3 hours, and for hardwood - up to 5 hours. At the end of the exposure, the heating is turned off and the stack is actively cooled using a high-pressure fan 1 and an increase in the supply of coolant to the condensing pipes 7.

Пример конкретного выполненияExample of a specific implementation

В качестве опытной эксплуатации заявляемой установки и реализуемого с ее помощью способа обработки древесины проведена сушка и термообработка штабеля сосновых пиломатериалов толщиной 40мм, шириной 140 мм и длиной 6 метров, предварительно пропитанных водным составом азотсодержащего модификатора. В результате проведенной термообработки от 120 %-ной влажности доски до 5 %-ной влажности после термообработки с учетом времени на охлаждение штабеля, потребовалось 7 суток.As a pilot operation of the proposed installation and the method of wood processing implemented with its help, drying and heat treatment of a stack of pine lumber 40 mm thick, 140 mm wide and 6 meters long, pre-impregnated with an aqueous composition of a nitrogen-containing modifier, was carried out. As a result of the heat treatment from 120% board moisture to 5% moisture after heat treatment, taking into account the time for stack cooling, it took 7 days.

При совокупной работе всех агрегатов установки потребленная мощность составила 400 кВт на один куб древесины. Тогда как по данным А. М. Попова, С. В. Сергеева, В.В.Сергеева и Ю.И.Тракало «Опыт эксплуатации камер с тепло электронагревателями для сушки пиломатериалов» расход электроэнергии только на сушку (без термообработки) одного кубического метра древесины составляет 450-500 кВт. Полученные результаты подтвердили сокращение времени сушки и термообработки и энергоэффективность предлагаемого способа и установки для сушки и термообработки древесины.With the combined operation of all units of the installation, the consumed power was 400 kW per cubic meter of wood. Whereas according to A. M. Popov, S. V. Sergeev, V. V. Sergeev and Yu. wood is 450-500 kW. The results obtained confirmed the reduction of drying and heat treatment time and the energy efficiency of the proposed method and installation for drying and heat treatment of wood.

Claims (15)

1. Способ сушки и термообработки древесины, включающий 1. Method for drying and heat treatment of wood, including - прогрев штабеля древесины до температуры 50-95°С при давлении не менее 0,05 МПа с образованием парогазовой смеси в результате испарения избыточной влаги из древесины, - heating a stack of wood to a temperature of 50-95°C at a pressure of at least 0.05 MPa with the formation of a vapor-gas mixture as a result of the evaporation of excess moisture from the wood, - сушку до достижения заданной влажности штабеля древесины в вакууме от -0,008 МПа до -0,005 МПа при его активной вентиляции по замкнутому контуру парогазовой смесью при повышенном парциальном давлении и принудительной циркуляции охлаждающей жидкости,- drying until the specified moisture content of the wood stack is reached in a vacuum from -0.008 MPa to -0.005 MPa with active ventilation in a closed circuit with a vapor-gas mixture at an increased partial pressure and forced circulation of the coolant, - сброс вакуума и охлаждение штабеля древесины посредством увеличенной подачи охлаждающей жидкости.- Vacuum release and cooling of the stack of wood through increased supply of coolant. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку необработанной древесины ведут до влажности 3-5%.2. The method according to claim 1, characterized in that the drying of raw wood is carried out to a moisture content of 3-5%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку пропитанной модифицирующими растворами древесины ведут до влажности 20%, после чего дополнительно интенсивно нагревают штабель до температуры 175-200°С и выдерживают при такой температуре в течение 3-5 часов.3. The method according to claim 1, characterized in that the wood impregnated with modifying solutions is dried to a moisture content of 20%, after which the stack is additionally intensively heated to a temperature of 175-200 ° C and kept at this temperature for 3-5 hours. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что излишки парогазовой смеси при давлении более 0,5 МПа очищают от вредных примесей и сбрасывают в атмосферу.4. The method according to claim 3, characterized in that the excess vapor-gas mixture at a pressure of more than 0.5 MPa is cleaned of harmful impurities and discharged into the atmosphere. 5. Установка для сушки и термообработки древесины, включающая камеру автоклава, соединенную через фланец со скруббером, при этом в нижней части камеры вдоль ее стенок расположены нагревающие регистры, в центральной нижней части камеры введено сопловое устройство, соединенное с вентилятором высокого давления, а в верхней центральной части камеры введено всасывающее устройство, соединенное через обводной внешний воздуховод с вентилятором высокого давления, обеспечивающим циркуляцию парогазовой смеси в камере от соплового к всасывающему устройству, в верхней части камеры установлен конденсатосборник, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости, сбор и вывод конденсата.5. Installation for drying and heat treatment of wood, including an autoclave chamber connected through a flange with a scrubber, while heating registers are located in the lower part of the chamber along its walls, a nozzle device connected to a high-pressure fan is inserted in the central lower part of the chamber, and in the upper In the central part of the chamber, a suction device is introduced, connected through a bypass external air duct to a high-pressure fan that circulates the vapor-gas mixture in the chamber from the nozzle to the suction device; 6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя в нагревающих регистрах используют высокотемпературное синтетическое масло, предварительно нагретое в электрокотле с помощью блока ТЭНов и подаваемое в регистры с помощью высокотемпературного насоса.6. Installation according to claim 5, characterized in that high-temperature synthetic oil is used as a heat carrier in the heating registers, preheated in an electric boiler using a block of heating elements and supplied to the registers using a high-temperature pump. 7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что конденсатосборник включает конденсирующие трубы для транспортировки охлаждающей жидкости, расположенные вдоль протяженности камеры, под которыми размещен лоток сбора конденсата, сообщающийся с герметичной емкостью, расположенной вне камеры автоклава.7. Installation according to claim 5, characterized in that the condensate collector includes condensing pipes for transporting coolant, located along the length of the chamber, under which there is a condensate collection tray communicating with a sealed container located outside the autoclave chamber. 8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что нагревающие регистры, расположенные в нижней части камеры, снабжены испарителями.8. Installation according to claim 5, characterized in that the heating registers located in the lower part of the chamber are equipped with evaporators. 9. Установка по п.5, отличающаяся тем, что всасывающее устройство представляет собой вакуумный насос.9. Installation according to claim 5, characterized in that the suction device is a vacuum pump. 10. Установка по п.5, отличающаяся тем, что вдоль стенок камеры в верхней части по всей её протяженности установлены аэродинамические профили, представляющие собой пластины вогнуто-выпуклой формы, обеспечивающие перенаправление потока парогазовой смеси.10. Installation according to claim 5, characterized in that aerodynamic profiles are installed along the walls of the chamber in the upper part along its entire length, which are plates of a concave-convex shape, providing redirection of the flow of the vapor-gas mixture. 11. Установка по п.5, отличающаяся тем, что камера снабжена датчиками влажности и/или датчиками температуры.11. Installation according to claim 5, characterized in that the chamber is equipped with humidity sensors and/or temperature sensors. 12. Установка по п.5, отличающаяся тем, что скруббер включает бак с предустановленными кассетными фильтрами, содержащими фильтрующий элемент в виде гранул цеолита.12. Installation according to claim 5, characterized in that the scrubber includes a tank with pre-installed cassette filters containing a filter element in the form of zeolite granules.
RU2022102505A 2022-02-02 Installation and method for drying and heat treatment of wood RU2780600C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780600C1 true RU2780600C1 (en) 2022-09-28

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2721256A1 (en) * 1976-05-12 1977-11-24 Ernesto Guglielmo Pagnozzi PROCESS FOR DRYING WOOD AND APPROPRIATE DEVICE
DE10006036A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-24 Wolf Systembau Gmbh & Co Kg Drying products, especially of wood, containing moisture involves keeping total pressure in condensation chamber lower than in vacuum chamber by preselected adjustable amount
RU2176058C1 (en) * 2000-08-28 2001-11-20 Ласточкин Владимир Леонидович Method of leaf wood drying
RU2277682C2 (en) * 2004-07-15 2006-06-10 Светлана Андреевна Ягодзинская Method for drying of lumber (alterations) and drier for its realization
RU2279022C1 (en) * 2004-11-03 2006-06-27 Владимир Петрович Голицын Wood drying and impregnating method
RU2336475C1 (en) * 2007-01-18 2008-10-20 Владимир Петрович Голицын Method of wood drying and impregnation
RU2682471C2 (en) * 2017-07-11 2019-03-19 Владимир Петрович Голицын Method for drying wood and device therefor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2721256A1 (en) * 1976-05-12 1977-11-24 Ernesto Guglielmo Pagnozzi PROCESS FOR DRYING WOOD AND APPROPRIATE DEVICE
DE10006036A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-24 Wolf Systembau Gmbh & Co Kg Drying products, especially of wood, containing moisture involves keeping total pressure in condensation chamber lower than in vacuum chamber by preselected adjustable amount
RU2176058C1 (en) * 2000-08-28 2001-11-20 Ласточкин Владимир Леонидович Method of leaf wood drying
RU2277682C2 (en) * 2004-07-15 2006-06-10 Светлана Андреевна Ягодзинская Method for drying of lumber (alterations) and drier for its realization
RU2279022C1 (en) * 2004-11-03 2006-06-27 Владимир Петрович Голицын Wood drying and impregnating method
RU2336475C1 (en) * 2007-01-18 2008-10-20 Владимир Петрович Голицын Method of wood drying and impregnation
RU2682471C2 (en) * 2017-07-11 2019-03-19 Владимир Петрович Голицын Method for drying wood and device therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109237910A (en) A kind of energy-saving enclosed heat pump sludge drying dehumidification system and technique
US4040973A (en) Process and apparatus for the concentration and storage of liquid radioactive wastes
CN107376384A (en) A kind of vapo(u)rization system based on air adiabatic humidification
CN101377377A (en) Wood drier
RU2499211C1 (en) Timber condensation drier with absorption utiliser
RU2780600C1 (en) Installation and method for drying and heat treatment of wood
CA2520914C (en) Kiln with process water evaporation system
JP2008106959A (en) Wood drying apparatus and wood drying method
HU224255B1 (en) A drying device
CN206787265U (en) Dehumidifying drying integration unit
CA2905198A1 (en) Condensation assembly & method
CN109626473A (en) Closed-loop refrigeration formula humidifies dehumidification seawater desalination system and its working method
CN201093842Y (en) Lumber drying machine
RU2255276C2 (en) Method of drying wood
RU2468319C2 (en) Method of drying wood and plant for its implementation
KR100238995B1 (en) Dry method
RU2182293C1 (en) Wood drying and working device
CN216845398U (en) Closed chinese-medicinal material heat pump drying system
RU2164649C1 (en) Vacuum drying plant
RU20956U1 (en) DRYING CHAMBER
FI97995B (en) Plant for drying solid timber and wood-based products - has material placed in drying camber which is then closed and its air evacuated prior to heat being fed into it
CN116272283B (en) Flue gas dehumidification device
EP4215220A1 (en) Liquid recovery system and waste disinfection apparatus
RU2397413C1 (en) Method for wood drying
EP0026074B1 (en) Method and apparatus for drying products, especially corn or piece products