SU1051148A1 - Способ получени древесной массы - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ, включающий на1. рев влажной кусковой цревесины, обработку потоком СВЧ-иэлучени  до вскипани  влаги, разделение на волокна с отводом образующегос  пара отличающийс  тем, что, с целью по- выщени  качества древесной массы и сни жени  энергоемкости процесса, перец нагревом древесины выравнивают ее аб- солютную влажность, формируют из нее слой посто нной толщины с ориентацией кусков древесины по направлению волокон , нагрев сло  ведут при 75-95 Ссо стороны, противоположной воздействию СВЧ-излучени , а обрабатывают потоком СВЧ-излучени  с удельной плотностью 1-150 кВт/см и ориентаци  вектора напр женности электрического пол  под углом 20-90 к направлению § волокон древесины в слое. (Л

Description

сд

4

00

2. Способ по п. 1, отличаю-3. Способ по п. 1, отличающий с   тем, что поток СВЧ-излуче-щ и и с   тем, что образующийс  . ни  направл ют навстречу движению сфор -после разделени  пар направл ют на мированного сло .нагрев сло  древесины.

1О51148

Изобретение относитс  к технологии переработки древесины касаетс  способа получени  из нее древесной массы, и может быть использовано в целлюлознобумажной промышленности. Известен способ получени  древесной массы, включающий нагрев влажной кусковой древесины; обработку потоком СВЧ-излучени  до вскипани  влаги набухани , разделение на волокна с отводом образующегос  пара ij . Однако получаема  древесна  масса имеет низкое качество, так как куски древесины при воздействии на них СВЧизлучени  не ориентированы по направле:нию волокон, а вектор пол  электрической напр женности не ориентирован относительно направлени  волокон в древесине. Коэффициент поглощени  влажной древеси ной СВЧ-энергии зависит от ориентации вектора пол  электрической напр женности относительно волокон. При параллель ной ориентации он в 1,5-4 раза вьше, чем при поперечной, а это приводит к неравномерному нагреву древесины по толщине сло , так как куски древесины, волокна KOTOfbtx ориентированы параллельно вектору электрической напр женности , будут нагреватьс  и разрущатьс  интенсивнее, чем те, волокна которых перпендикул рны вектору электрической напр женности, ведет к неравномерному измельчению древесины, т.е. к ухудшени качества получаемой волокнистой массы. Неравномерна  влажность древесины также ведет к снижению качества древесной массы.Импульсный характер воздействи  onp дел ет цикличность процесса подачи материала и требует синхронизации выдачи импульса и перемещени - материала, что усложн ет осуществление процесса. Отсутствие же синхронизации может привести к перегреву материала и его вое- пламенению. Причем хаотическа  ориентаци  волокон относительно вектора электрической напр женности пол  и неравномерна  влажность кусков древесины требуют дл  осуществлени  процесса больщей мощности и больщих затрат энергии. Кроме того,, не используетс  энерги  непоглощенного излучени  и энерги  пара, образующегос  в процессе разрушени  древесины. Цель изобретени  - повьпдение качества древесной массы и снижение энергоемкости процесса Поставленна  цель достигаетс  согласно способу получени  древесной массы , включающему нагрев влажной кусковой древесины, обработку потоком СВЧизлучени  до вскипани  влаги, разделение на волокна с отводом образующегос  пара, перед нагревом древесины выравнивают ее абсолютную влажность, форхмируют из нее слой посто нной толщины с ориентацией кускОв древесины по направлению волокон, нагрев сло  ведут до 75-9О С со стороны, противоположной воздействию СВЧ-излучени , а обрабатывают потоком СВЧ-излучени  с удельной плотностью 1-150 кВт/см -при ориентации вектора напр жённости электрического пол  под угпом 20-90 к направлению волокон древесины в слое. При этом поток СВЧ-йзлучени  направл ют навстречу движению сформированного сло . Образующийс  после разделени  пар направл ют на нагрев сло  древесины. На фиг. Э и фиг. 2 изображены принципиальные схемы осуществлени  способа и варианты устройств дл  осуществлени  процесса разделени  древесины на волокна . Устройство (фиг. 1) состоит из трубы 1, в которой движетс  лента 2 из радиопрозрачного диэлектрика. На ленте 2 транспортируетс  древесина 3 в виде кусков, щепы или стружки. СВЧустановка состоит из генератора 4, излучател  5, закрытого рациопрозрачным экраном 6, волн овец ОБ 7 и 8, в стенке которых и трубе 1 имеютс  щели 9. Измельченна  древесина 1О движетс  по ленте 2. Вентил тор 11 отсасывает

образующийс  вод ной пар.

Крестиками и кружками показано, что вектор Е напр женности электрического пол  ориентирован перпендикул рно направлению движени  ленты.

Устройство (фиг. 2) состоит из вибротранспортера 12, который транспортирует сформированный из кусков,.щепы ИЛИ стружки слой древесины 3,камеры 13 i дл  подогрева сырь  паром, трубопрово- да 14 дл  транспортировки измельченной древесины 10, отделител  15, трубопровода 16 и конвейера 17.

СВЧ-установка содержит генератор 4, излучатель 5, закрытый радиопрозрачным экраном 6. Стрелками от буквы Е обозначена ориентаци  вектора напр женности электрического пол .

Способ осуществл ют следующим образом .

Дл  обеспечени  равномерного измельчени  древесину довод т до абсолютной влажности (50-80%), затем ориентируют куски древесины так, чтобы волокна древесины всех кусков были параллельны Д1УГ другу, формируют слой заданной толщины и подают его на ленточный конузейер 2 (фиг. 1) или виброконвейер 12 (фиг. 2). Слой прогревают отводимым из зоны разрушени  паром. В случае,

когда излучение направлено перпендикул рно движению материала (фиг. 1), нижние слои, прилегающие к ленте, должны быть прогреты, что необходимо дл  равномерного последующего измельчени  древесины, так как близлежащие к излучателю (верхние) слои будут поглощать большую долю энергии и преимущественный предварительный подогрев нижних слоев будет способствовать более равно- мерному разрушению древесины по всей толщине сло . Поэтому непоглощенна  СВЧ-энерги  (фиг. 1) подводитс  со стороны , противоположной направлению воздействи  СВЧ-излучени  в зоне разруще- ни .

Одинакова  ориентаци  волокон всех кусков древесины обеспечивает, кроме . получени  более равномерного воздей стви  СВЧ-излучени  по глубине сло , управление процессом разрушени  путем изменени  ориентации вектора напр женности электрического пол  относительно волокон от перпендикул рного (90 ), когда проницаемость СВЧ-пол  наибольша , до 20, когда проницаемость еще значительно отличаетс  от минимальной, имеющей место при параллельной ориентации вектора Е относительно волокон.

Верхний предел абсолютной влажности , при которой может происходит разрушение древесины, не ограничен. Однако оптимальна  абсолютна  влажность, с точки зрени  энергетических затрат, при осуществлении способа должна находитьс  в пределах от 20 до 80%.

Прочность влажной древесины (осины , сосны, ели и др. пород) при раст жении поперек волокон при 130-150 С и абсолютной влажности более предела гигроскопичности (т.е. более 20-ЗО%) снижаетс  до 30-4О н/см (0,3-О,4МП

Следовательно дл  разрушени  древесной клетки необходимо создать в ней избыточное давление 0,3-О,4 МПа, возникающее как известно при температуре вод ного пара 144-154 С. Нагрев влаги в клетке и парообразование должны происходить с такой скоростью, чтобы обеспечить повышение давлени  внутри клетки до разрушающего за короткое врем  (менее 0,2 с), компенсиру  при этом паром объем вытесн емой через стенки клетки влаги.

Вода обладает аномально высокой поглощаемостью энергии электромагнитного пол  в СВЧ.-диапазоне. Максимум поглощаемости наблюдаетс  по длине волны 1,5-1,9 см. Диапазон же используемых дл  разрушени  длин волн находитс  в пределах от НО до О,1 см, т.е. 0,3-ЗОО ГГц. Выбор наиболее выгоной дл  разрушени  частоты определ етс  толшиной разрушаемого сло . С увеличением частоты необходима  удельна  мощность СВЧ-излучени  снижаетс  от 15О до 1 кВт/см .

Пример. Древесина, например , в виде стружки доводитс  до абсолютной влажности (50%), затем ориентируетс  так, чтобы волокна были параллельны направлению движени  ленты 2 конвейера (фиг. 1)., например с помощью потока воздуха, а затем укладываетс  равномерным слоем толщиной 3 см на ленту 2 из радиопрозрачного диэлектрика , проход щую по трубе 1. В трубе слой древесины 3 прогреваетс  сверху до 70С паром, засасываемым из зоны разрушени  вентил тора 11, а снизу прогреваетс  СВЧ-энергией, поступающей по волноводам 7 и 8 через щели 9. Дре весина, прилегающа  к ленте 2, прогреваетс  до 90-95°С. Таким образом, по толщине сло  создаетс  градиент тем пературы в 20-25°С, способств |;ющий в дальнейшем равномерному нагреву сло  в зоне разрушени . Подогретый слой поступает в зону ра рушени . СВЧ-излучение с частотой 5,8 ГГц непрерйывно поступает от генера тора 4 через излучатель 5 и радиопроз- . рачный .экран 6 на древесину. Вектор Е напр женности электрического пол  излу ченийориентирован-под углом 9О К направлению движени  транспортера, а следовательно, и к волокнам древесины. Плотность потока СВЧ-энергии дл  измельчени  сырь  на частоте 5,8 ГГц при толщине сло  древесины 3 см и влажности 5О% составл ет 12,3 кВт/см При ширине зоны СВЧ-воздеЙстви  2 сМ в времени пребывани  в ней материала 0,02 с скорость движени  ленты транспортера составл ет 100 см/с. Слой древесины в зоне разрушени  быстро нагреваетс . Влага в клетках и давление пара поднимаетс  до 0,4 МП клеточные оболочки разрушаютс , древесина измельчаетс , образу  древесную массу, и транспортируетс  далее по ленте 2, .Пар, образующийс  в процессе разрушени  дреаесины, отсасываетс  вентил тором 11 и используетс  дл  предварительного нагрева древесины. Часть СВЧ-енергии, прошедша  через слой древесины в зоне разрушени , по волноводам 7 и 8 также поступает в зону подогрева материала. Пример 2 . Древесина, например , в виде щепы доводитс  до влажности 80%, затем ориентируетс  так, что волокна перпендикул рны направлению движени  шепы на виброконвейере 12 (фиг. 2). Слой щепы 3 на конвейере формируетс  одинаковой толщины. В камере 13 древесина подогреваетс  паром, поступающим из зоны разрушени  по трубопроводам 14 и 16. Затем сырье поступает в зону разрушени  навстречу потоку СВЧ-излучени , идущему от 1 нератора 4 через излучатель 5 и экран 6. Частота излучени  составл ет 85 ГГц, удельна  плотность потока мощности 37,5 кВг/см . Вектор Е ориентирован перпендикул рно волокнам щепы (фиг. 2). Скорость подачи материала составл ет 15О см/с, что обеспечивает врем  пребывани  древесины в зоне разрушени  в течение 0,03 с. Древесина нагреваетс  в зоне разрушени , влага вскипает в клетках и разрывает их. Образующа с  масса 10 уноситс  потоком воздуха вместе с паром по трубе 14 в от делитель. Прошедша  через толщу сло  разрушаемой древесины СВЧ-энерги  нагревает последующие слой. , В отделителе 15 древесна  масса и воздух , смешанный с паром, раздел ютс . Измельченна  древесина попадает на конвейер 17, а пар подаетс  по трубопроводу 16 в камеру 13. Дл  регулировани  глубины проникновени  СВЧ-излучени  в слой древесины ориентацию вектора Е измен ют в пределах 20-90 относительно направлени  волокон древесины в слое, что особенно необходимо при переработке древесины различных пород и при пониженной влажности. Полученна  предлагаемым способом древесна  масса может быть использована дл  производства древесноволокнистых плит, а при увеличении удельной мощности СВЧ-установки степень измельчени  массы также увеличиваетс , что позволит Использовать ее дл  производства бумаги. При предлагаемом способе снижаетс  энергоемкость процесса.

Claims (3)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ, включающий нагрев влажной кусковой древесины, обработку потоком СВЧ-излучения до вскипания влаги, разделение на волокна с отводом образующегося пара, отличающийся тем, что, с целью повышения качества древесной массы и снижения энергоемкости процесса, перец нагревом древесины выравнивают ее абсолютную влажность, формируют из нее слой постоянной толщины с ориентацией кусков древесины по направлению волокон, нагрев слоя ведут при 75—95 С’со стороны, противоположной воздействию СВЧ—излучения, а обрабатывают потоком СВЧ-излучения с удельной плотностью 1-150 кВ т/см2 и ориентации вектора напряженности₀электрического поля под углом 20—90 к направлению волокон древесины в слое.

// и .... 1051148

2. Способ поп,1,отличающ и й с я тем, что поток СВЧ-излучеi ния направляют навстречу движению сформированного слоя.

3. Способ поп. 1,отличающ и й с я тем, что образующийся . после разделения пар направляют на нагрев слоя древесины.