Способ сушки древесины твердолиственных пород

 

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сушке древесины твердолиственных пород, например дуба. Термогидрообработку древесины осуществляют в герметичной сушильной камере в горячей воде, изменяя давление от атмосферного до 0,5-1 атм. Термогидрообработку, например, дуба с влажностью 60% проводят по двойному циклу: в течение 10 ч нагрев осуществляют при атмосферном давлении воздуха, затем в течение последующих 14 ч прогревают древесину при давлении 0,5-1 атм, затем повторяют прогрев в той же последовательности, после окончания термогидрообработки в начале слива воды давление снижают до 0,3-0,5 атм, а после слива воды производят сушку древесины путем чередования давления в камере в зависимости от цикла вакуум-давление от ниже атмосферного до 1,2 атм при температуре от 60 до 80^oС и последующего охлаждения и вентилирования древесины. Изобретение обеспечит получение высушенной древесины высокого качества с наименьшими затратами тепловой энергии. 1 ил.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в деревообрабатывающем производстве для сушки твердолиственных пород древесины, например дубовых.

Предшествующий технический уровень технологии сушки древесины в России и за рубежом по данным патентного поиска характеризуется методами нагрева древесины и пиломатериалов с использованием различных сушильных агентов (теплоносителей), расчетных формул вакуумирования и законов влажности древесины, измерительных приборов и устройств типа сушильных камер периодического и непрерывного действия с дистанционным и автоматическим управлением, а также камер с использованием энергии СВЧ. Известные способы требуют огромных энерго-трудозатрат и желают лучшего качества высушенной древесины.

Известен способ и устройство для сушки древесины по патенту РФ N 2128811, кл. F 26 B 7/00, публ. 10.04.99 г., в котором нагрев древесины в камере осуществляется под давлением выше атмосферного при поддерживаемой постоянной температуре пара, но не более 110^oC, достаточной для удаления смолистых веществ до заданной пороговой концентрации, после чего пар в камере заменяют воздухом при этом же давлении и при температуре на 0-10^oC ниже температуры пара, и осуществляют сброс воздуха из камеры через регулируемые выходы, устройство также содержит герметичную камеру, средства конденсата и удаления парогазовой среды, средства удаления влаги, средства управления, средства создания и поддержания условий максимальной скорости выделения смолистых веществ, максимальной скорости выделения метана в период пропарки древесины, средства создания и поддержания условий максимального влагоотделения при сушке воздухом в период постоянной скорости испарения и в период подающей скорости испарения, датчики температуры, давления, влажности, анализаторы концентрации углекислого газа и метана в камере, а также интерфейс, подключенные к контроллеру.

Недостатком известного способа и устройства для сушки древесины является, прежде всего, трудоемкость технического процесса сушки древесины из-за усложненной конструкции устройства, реализующего этот способ, и большой расход электроэнергии, что в конечном итоге значительно повышает себестоимость сушки древесины. Кроме этого, при сушке дуба наблюдаются внутренние порывы.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является способ сушки пиломатериалов твердолиственных пород по авторскому свидетельству СССР N 178310, кл. F 26 B 3/00, публ. 08.01.66 г. , в котором штабель пиломатериалов помещают в емкость, наполненную водой до заданного уровня, между пиломатериалами размещают электроды, к которым после наполнения емкости водой подается электрический ток, под действием которого вода и пиломатериалы нагреваются до определенных, заранее заданных температур, после непродолжительной выдержки (2-3 мин) материалы при максимальной температуре средней области бруса подачу тока к электродам прекращают и воду из одной емкости перекачивают в другую емкость, где, при необходимости, начинают нагревать материал повторно при постоянной температуре воздуха порядка 28-30^oC осуществляется равномерная искусственная циркуляция воздуха вентилятором, после окончательного остывания и выдержки в воздушной среде пиломатериал дополнительно нагревают в воде до состояния обезвоживания.

Однако необходимость использования специальных электродов из нержавеющей стали или ее сплавов приводит, во-первых, к разрушению емкости и, как следствие, к значительным трудозатратам и повышению себестоимости способа сушки, во-вторых, в связи с тем, что используется прямой контакт электрической энергии с водой и камерой, не исключена опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала.

Технической задачей настоящего изобретения является получение высушенной древесины повышенного качества с наименьшими затратами тепловой энергии за счет экономичности способа сократить себестоимость сушки древесины твердолиственных пород, например дуба.

С целью решения поставленной технической задачи в заявляемом способе помимо признаков, сходных с ближайшим аналогом, это нагрев древесины в горячей воде, имеются новые, отличительные от аналога признаки, термообработку древесины проводят в герметичной сушильной камере, изменяя давление от атмосферного до 0,5-1 атм. Причем термогидрообработку дуба с влажностью 60% проводят по двойному циклу: в течение 10 часов нагревают древесину при атмосферном давлении воздуха, затем в течение последующих 14 часов прогревают древесину при давлении 0,5-1 атм, затем повторно в течение 10 часов нагревают древесину при атмосферном давлении, а в последние 14 часов снова ведут прогрев при давлении 0,5-1 атм. После окончания термогидрообработки в начале слива воды давление снижают до 0,3-0,5 атм.

Анализируя всю совокупность признаков, изложенных в вышеописанном разделе и в формуле настоящего изобретения, установлено, что в ближайшем аналоге отсутствуют признаки, присущие предлагаемому изобретению, в связи с чем "способ сушки древесины твердолиственных пород" соответствует критерию "новизна".

Из предшествующего уровня развития деревообрабатывающей промышленности не выявлена технология с совокупностью признаков, содержащихся в формуле предлагаемого изобретения, в связи с чем "способ сушки древесины твердолиственных пород" соответствует критерию "изобретательский уровень".

Таким образом, заявляемое изобретение является патентноспособным и промышленноприменимым, так как позволяет получить высушенную древесину повышенного качества с наименьшими энергозатратами и незначительной себестоимостью.

На чертеже показано (схематически) устройство в общем виде, с помощью которого осуществляется способ.

Устройство содержит собранную из железнодорожных цистерн камеру 1 для сушки древесины объемом 60 м³ с открывающейся крышкой 2 и фланцевым соединением 3 для герметизации камеры 1 и винты 4 (на чертеже условно одной позицией показаны несколько одинаковых винтов) для усиления герметизации сушильной камеры 1 и чередования в сушильной камере процесса давления и вакуумирования при различных (щадящих) температурных режимах. Внутри сушильной камеры 1 установлены вентилятор 5, сепаратор 6 для сброса конденсата из воздуха, монометры 7, вакуумметры 8, датчики 9 давления воздуха, датчики 10 уровня воды, датчики 11 аварийного давления, клапаны 12 сброса аварийного давления, дроссельный вентиль 13, кран 14 слива воды. Вся сушильная камера 1 обложена утеплителем "изовером" 30 толщиной 100 мм и обшита жестью для надежной ее сохранности при эксплуатации и установлена на лыжи 15, изготовленные из толстостенных труб 16 диаметром 100 мм, что делает сушильную камеру 1 для сушки древесины мобильной. За сушильной камерой 1 расположен двигатель 17 вентилятора 18 и соединенный с последним через вал 19, имеющим сальниковое уплотнение 20, что также обеспечивает и усиливает герметичность сушильной камеры 1. Устройство для сушки древесины также содержит термогенератор 21, соединенный с сушильной камерой 1, компрессор 22 для поддержания давления в сушильной камере 1, вакуум-насос 23 для создания вакуума и понижения давления в сушильной камере 1, радиатор 24 охлаждения воды, охладитель воды сепаратора 25, тележку 26, емкость 27 для сбора конденсата, отопительную трубу 28.

Способ сушки древесины осуществляют следующим образом.

Загружают древесину из твердолиственных пород, в том числе дуба, через металлические гофрированные специальные прокладки из нержавеющей стали на тележку 26, привязывают к ней штабель и вместе с тележкой штабель закатывают в сушильную камеру 1. Компрессором 22 задают давление в камере в 0,5 атм для апробирования на ее герметичность ( в случае устранения течки ее устраняют), затем в сушильной дроссельный вентиль 13 и проверенную на герметичность сушильную камеру 1 заполняют водой и нагревают до температуры 95^oC, заполняют камеру до момента срабатывания датчиков 10 уровня воды, т.е. уровень воды в сушильной камере задается чуть выше высоты уложенного штабеля (на 20-30 см), закрывают дроссельный вентиль 13, включают терморегулятор 21 и осуществляют первоначальный нагрев древесины до температуры 80-95^oC (в зависимости от ее влажности), нагрев ведут в течение 10 часов при атмосферном давлении и последующим нагнетании воздуха в камеру компрессором 22, увеличивая давление от 0,5 до 1 атм, и осуществляют варку древесины в горячей воде в течение 14 часов, при этом происходит максимально возможное удаление дубильных веществ из древесины. Затем сбрасывают избыточное давление через клапаны 12. Для сушки твердолиственных пород из дуба с влажностью 60% проводят повторный цикл термогидрообработки, т. е. повторно нагревают древесину в течение 10 часов при атмосферном давлении, затем нагрев ведут в течение последующих 14 часов при давлении от 0,5 до 1 атм. После окончания термообработки вакуумированием производят резкое понижение давления в сушильной камере до -0,5 атм, сливают воду через кран 14, при этом влажность древесины составляет 100%, затем осуществляют повторный прогрев древесины в сушильной камере 1 в течение 2 часов при работе вентилятора 5 и температуре воздуха 60-70^oC при давлении 0,3-0,5 атм. Включают сепаратор 6 для сбора конденсата и при непрерывной работе вентилятора 5 в сушильной камере 1 проводят следующий цикл прогрева древесины в течение 2 часов при повышенном давлении до 1 атм. После чего происходит охлаждение древесины в сушильной камере 1 при температуре 40^oC в течение одного часа, затем проводят вакуумирование до -0,4 атм для испарения влаги из древесины и достижения ее влажности до 60%, после чего осуществляют сброс вакуума в сушильной камере и при вентилировании воздуха осуществляют сушку древесины в течение 0,5 часов (30 мин) при атмосферном давлении, затем ведут прогрев древесины в течение 5 часов, одновременно сбрасывая конденсат и вентилируя воздух в камере при температуре 60-80^oC под давлением 0,7 атм, и далее продолжают вести прогрев древесины при этих же режимах в течение 5 часов с увеличением давления до 0,9-1,2 атм. После прогрева древесины в течение одного часа происходит охлаждение древесины в сушильной камере 1 при вакуумировании -0,4 атм и температуре 60^oC для удаления остаточной влажности, после чего производят сброс вакуума в течение 0,5 часов (30 мин) при сборе конденсата и вентилировании воздуха в сушильной камере для удаления влаги при температуре 40^oC и при атмосферном давлении. Далее проводят следующий прогрев древесины для исключения порывов в камере в течение 5 часов при температуре 60-80^oC под давлением 0,9-1,2 атм, при включенных сепараторе и вентиляторе. Затем древесину охлаждают в сушильной камере при температуре 60^oC в течение одного часа, вакуумируют под давлением -0,4 атм, сбрасывают вакуум в течение 0,5 часов (30 мин) при продолжающемся сборе конденсата и вентилировании воздуха в сушильной камере при температуре 40^oC и атмосферном давлении, дополнительно, в течение трех часов, продолжают охлаждать древесину в сушильной камере при тех же технологических режимах. Полное остывание древесины происходит в течение 24 часов при атмосферном давлении. По окончании термогидрообработки высушенную древесину выгружают с тележкой из камеры и направляют на склад сырьевой продукции. Таким образом, использование в способе сушки древесины сушильной герметичной камеры позволяет поддерживать давление в сушильной камере до 2 атм и вакуума до -0,5 атм, тем самым обеспечивается принцип автоклавного прогрева древесины твердолиственных пород, причем осуществляется чередование (давление-вакуум) при щадящих температурных режимах.

Заявляемый способ обеспечивает сушку древесины твердолиственных пород, в том числе дуба, высокого качества и с невысокой себестоимостью.

Формула изобретения

Способ сушки древесины твердолиственных пород, включающий нагрев древесины в горячей воде, отличающийся тем, что термогидрообработку древесины проводят в герметичной сушильной камере, изменяя давление в сушильной камере от атмосферного до 0,5-1 атм, причем термогидрообработку древесины, например, дуба с влажностью 60% проводят по двойному циклу: в течение 10 ч нагревают древесину в герметичной сушильной камере при атмосферном давлении воздуха, затем в течение последующих 14 ч прогревают древесину при давлении 0,5-1 атм, затем повторно в течение 10 ч нагревают древесину при атмосферном давлении, а в последующие 14 ч нагрев ведут при давлении 0,5-1 атм, а после окончания термогидрообработки в начале слива воды давление снижают до 0,3-0,5 атм, причем после слива воды производят сушку древесины путем чередования давления в камере в зависимости от цикла вакуум-давление от ниже атмосферного до 1,2 атм при температуре от 60 до 80^oС и последующего охлаждения и вентилирования древесины.

РИСУНКИ

Рисунок 1