RU2780600C1 - Installation and method for drying and heat treatment of wood - Google Patents
Installation and method for drying and heat treatment of wood Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 3
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 3
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 241000219495 Betulaceae Species 0.000 description 2
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 description 2
- 235000018185 birch Nutrition 0.000 description 2
- 235000018212 birch Nutrition 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 210000003371 Toes Anatomy 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003902 lesions Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 239000010875 treated wood Substances 0.000 description 1
- 239000010876 untreated wood Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
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 (
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 (
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
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
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
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
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
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-
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
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
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)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2780600C1 true RU2780600C1 (en) | 2022-09-28 |
Family
ID=
Citations (7)
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)
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 |