AT504578A1 - Verfahren zum trocknen von in stapeln zusammengefasstem holz - Google Patents

Description

i i • ·· · • · · · · • · · · ··· ·· ··· I I · ······· • · · ι ······ Μ ··· ···· Μ ·· ·· (34 894) ll/pe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von in Stapeln zusammengefaßtem Holz, das während einer schrittweisen Stapelförderung durch einen Trocknungskanal mit Hilfe gegensinniger Trocknungsgasströme in aufeinanderfolgenden Trocknungszonen auf eine Endfeuchtigkeit unterhalb der Fasersättigung getrocknet wird, wobei die durch die Anzahl der in Förderrichtung hintereinandergereihten Holzstapel bestimmte Stapeltiefe der Trocknungszonen in Förderrichtung zunimmt.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE 17 29 259 C) bildet der Trocknungskanal zwei Trocknungszonen mit zum Teil im Kreislauf geführten Trocknungsgasströmen, vorzugsweise Luftströmen, von denen der eingangsseitige gegen die Durchlaufrichtung der Holzstapel und der ausgangsseitige in Durchlaufrichtung durch die Trocknungszonen strömen. Der teilweise Ersatz der beiden Trocknungsgasströme durch Frischgas, für das ein gemeinsamer Zulauf im Bereich des eingangsseitigen Trocknungsgaskreislaufes vorgesehen ist, wird durch eine gemeinsame, dem ausgangsseitigen Trocknungsgaskreislauf zugehörige Abgasklappe gesteuert. Durch ein Konstanthalten einerseits der Temperatur des aus der ausgangsseitigen Trocknungszone abgezogenen Abgasstromes mit Hilfe einer gleichzeitigen Beeinflussung der Temperatur der beiden Trocknungsgasströme und anderseits des Feuchtigkeitsgehaltes des ausgangsseitigen Abgasstromes über die Abluftklappe soll erreicht werden, daß das getrocknete Holz eine vergleichsweise geringe Schwankung hinsichtlich der Restfeuchtigkeit aufweist, und zwar weitgehend unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt vor der Trocknung. Diese angestrebte Unabhängigkeit der Endfeuchtigkeit von der Ausgangsfeuchtigkeit ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil der Feuchtigkeitsgehalt der einzelnen zum Trocknen zu einem Sta- • ♦ · · • ··· • t · · • · · · ···· ·· 1 ·· r- pel zusammengefaßten Hölzer stark schwankt, für die Weiterverarbeitung des getrockneten Holzes aber eine einheitliche Restfeuchtigkeit vorliegen soll. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren zum Trocknen von Holz in einem Trocknungskanal ist allerdings, daß die Schwankungen hinsichtlich der Restfeuchtigkeit des getrockneten Holzes nur dann in tolerierbaren Grenzen gehalten werden können, wenn die Trocknungsgeschwindigkeit vergleichsweise niedrig gehalten wird.

Um hohe Trocknungsgeschwindigkeiten zu erreichen, ohne eine erhöhte Rißgefahr in Kauf zu nehmen, wurde darüber hinaus vorgeschlagen (WO 90/03543 A1), den in zwei Trocknungszonen aufgeteilten Trocknungskanal so zu betreiben, daß die Strömungsrichtung des Trocknungsgases in der eingangsseitigen Trocknungszone im Gegenstrom zur Förderrichtung der Holzstapel verläuft, in der ausgangsseitigen Trocknungszone aber in Durchlaufrichtung. Ziel dieser Maßnahme ist eine rasche Trocknung bis zur Fasersättigung und dann ein allmähliches Absenken des Feuchtigkeitsgehaltes unter die Fasersättigung, wobei die zum Teil im Kreislauf geführten Trocknungsgasströme zwischen den beiden Trocknungszonen mit Hilfe eines gemeinsamen Sauggebläses abgezogen werden, um den vereinigten Abgasstrom nach einem Ersatz eines Abgasteilstromes durch Frischgas zu erwärmen und anschließend wieder in zwei Trocknungsgasströme aufzuteilen. Abgesehen davon, daß aufgrund des vergleichsweise hohen Luftumsatzes die Trocknung einen entsprechend hohen Energieeinsatz erfordert, kann aufgrund der angestrebten hohen Trocknungsgeschwindigkeit während der Trocknung kein ausreichender Feuchtigkeitsausgleich zwischen Hölzern mit in einem größeren Bereich unterschiedlicher Ausgangsfeuchtigkeit erreicht werden, so daß mit stark schwankenden Endfeuchtigkeiten der getrockneten Hölzer gerechnet werden muß.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zum Trocknen von in Stapeln zusammengefaßtem Holz so auszugestalten, daß zu Stapeln zusammengefaßte Hölzer mit stark unterschiedlicher Anfangsfeuchtigkeit gemeinsam in einem engen Toleranzbereich auf eine vorgegebene Endfeuchtigkeit getrocknet werden können, und zwar mit einem vergleichsweise niedrigen Energieeinsatz. i i

Μ · · J • · ··· ···# • · ·♦* • · · • · · - 3*-

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Holz in zwei eingangsseitigen Trocknungszonen zumindest im wesentlichen mit zwischen diesen Trocknungszonen zugeführtem Frischgas auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Fasersättigungsbereich, jedoch im wesentlichen oberhalb der Fasersättigung und anschließend in wenigstens einer weiteren Trocknungszone mit Hilfe eines zumindest teilweise im Kreislauf geführten, hinsichtlich seiner Temperatur und seiner Feuchtigkeit einstellbaren Trocknungsgaststromes auf die Endfeuchtigkeit getrocknet wird.

Da oberhalb der Fasersättigung Holz beliebig schnell getrocknet werden kann, ohne Schaden zu nehmen, kann bei einem Feuchtigkeitsgehalt des Holzes oberhalb der Fasersättigung auf eine eine bestimmte Mindestfeuchtigkeit gewährleistende Kreislaufströmung des Trocknungsgases verzichtet werden, so daß dem Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt oberhalb der Fasersättigung vergleichsweise trockenes Frischgas zugeführt werden kann. Dadurch können hohe Trocknungsraten mit einer geringen Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungsgases und damit ein entsprechend niedriger Energieeinsatz gewährleistet werden. Außerdem kann die Gastemperatur niedrig gehalten werden, was gerade im Zusammenhang mit einem stark unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt der zu trocknenden Einzelhölzer eines Stapels von Bedeutung ist, weil die Trocknungsrate der Hölzer mit einem niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt gegenüber den Hölzern mit einem höheren Feuchtigkeitsgehalt sinkt. Dazu kommt, daß durch die Aufteilung der Trocknung mit Frischgas in eine einlaufseitige Trocknungszone mit einer Frischgasströmung entgegen der Förderrichtung und in eine auslaufseitige Trocknungszone mit einer Frischgasströmung in Förderrichtung der Trocknungszone mit der höchsten Trocknungsgeschwindigkeit eine Trocknungszone folgt, in der die Trocknungsrate in Förderrichtung aufgrund der zunehmenden Feuchtigkeitsbelastung des in Förderrichtung strömenden Trocknungsgases abnimmt, insbesondere bei einer entsprechenden Stapeltiefe. Die Stapeltiefe der einlaufseitigen Trocknungszone soll jedoch klein gehalten werden, um trotz der geringen Temperatur des Trocknungsgases eine hohe, nicht durch eine zunehmende Dampfbelastung beeinträchtigte Trocknungsgeschwindigkeit zu sichern. • ·· • · • • • • • • • ··· ·« ··· « • • • · • • • • • • • · • • • ·· ··· ···· ·· ·* · -4-

Der in Förderrichtung ansteigende Feuchtigkeitsgehalt des Frischgasstromes wirkt sich ebenfalls ausgleichend auf die unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalte der einzelnen Hölzer aus, so daß bei der geschilderten Trocknung bis nahe der Fasersättigung bereits eine weitgehende Anpassung der Feuchtigkeitsgehalte der einzelnen Hölzer an einen Durchschnittswert stattgefunden hat. Spätestens im Bereich der Fasersättigung muß allerdings die Trocknung auf eine herkömmliche Führung des Trocknungsgases in einem teilweisen Kreislauf umgestellt werden, um Trocknungsschäden zu vermeiden, die erst unterhalb der Fasersättigung in Erscheinung treten. In wenigstens einer weiteren Trocknungszone wird daher die Trocknung auf die Endfeuchtigkeit vorgenommen, wobei durch eine entsprechende Einstellung der Temperatur und der Feuchtigkeit des im Kreislauf geführten Trocknungsgases sowie durch eine vorteilhafte Wahl der Stapeltiefe unter Berücksichtigung der jeweiligen Strömungsrichtung nach einem weiteren Feuchtigkeitsausgleich die geforderte Endfeuchtigkeit einheitlich in einem geringen Toleranzbereich sichergestellt werden kann.

Die Trocknung der Hölzer im Bereich der Holzfeuchtigkeit oberhalb der Fasersättigung kann durch eine mäßige Erwärmung des Trocknungsgases beschleunigt werden, indem das Frischgas nach einer Vorwärmung im Wärmeaustausch mit dem Abgas aus der mit dem Frischgas beaufschlagten Trocknungszone durch wenigstens ein Heizregister erwärmt wird, was eine vorteilhafte Ausnützung der Wärmeenergie mit sich bringt.

Wie bereits ausgeführt wurde, kann nach der Trocknung mit Frischgas das Holz zur Anpassung an einen vorteilhaften durchschnittlichen Trocknungsverlauf der Einzelhölzer eines Stapels zusätzliche Trocknungszonen durchlaufen, in denen entsprechende Trocknungsbedingungen durch geeignete Einflußnahmen auf den Trocknungsgasstrom gewährleistet werden. Zu diesem Zweck kann das Holz in einer zwischen der ausgangsseitigen, in Förderrichtung durchströmten Trocknungszone und den beiden eingangsseitigen Trocknungszonen vorgesehenen Zwischenzone mit Hilfe eines zumindest teilweise im Kreislauf geführten, hinsichtlich seiner Tempera-

► · · · I·· ·· #·# » · · t · i

» ♦ ♦ · · I -5·- • t ·· peratur und seines Feuchtigkeitsgehaltes einstellbaren Trocknungsgasstromes auf einen Feuchtigkeitsgehalt im wesentlichen unterhalb der Fasersättigung getrocknet werden, so daß sich im Fasersättigungsbereich ein schonender Übergang des Feuchtigkeitsgehaltes von einem Wert oberhalb der Fasersättigung auf einen Wert unterhalb der Fasersättigung ergibt, was dann von erhöhter Bedeutung ist, wenn nach der Trocknung mit Frischgas noch keine ausreichende Vergleichmäßigung der Feuchtigkeitsgehalte der einzelnen Hölzer eines Stapels erreicht werden konnte.

An Hand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen von Holz näher beschrieben, und zwar wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem schematischen Querschnitt gezeigt.

Die dargestellte Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Trocknungskanal 2 bildet, der mit einer aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Fördereinrichtung für schrittweise durch den Trocknungskanal 2 zu fördernde Holzstapel 3 versehen ist. Die aus einzelnen Hölzern zusammengefaßten Stapel 3 werden mit Hilfe der Fördereinrichtung nacheinander durch einzelne Förderzonen 4, 5, 6 und 7 gefördert, wobei die Stapeltiefe, die durch die Anzahl der in Förderrichtung 8 hintereinandergereihten Holzstapel 3 in den Trocknungszonen 4, 5, 6 und 7 bestimmt wird, in Förderrichtung 8 zunimmt, was eine entsprechende Verlängerung der Verweilzeit der einzelnen Holzstapel in der jeweiligen Trocknungszone 5, 7 nach sich zieht. Lediglich die Verweilzeit der Holzstapel 3 in der Zwischenzone 6 zwischen den Trocknungszonen 5 und 7 entspricht der Verweilzeit in der Trocknungszone 3, was aber nicht zwingend ist.

Die einzelnen Trocknungszonen 4 bis 7 werden mit einem Trocknungsgas beaufschlagt, im allgemeinen Luft, das in gegensinnigen Strömungen durch die Trocknungszonen 4 bis 7 geführt wird, wie dies in der Zeichnung durch die Strömungspfeile angedeutet ist. In den beiden eingangsseitigen Trocknungszonen 4 und 5 bestehen die Trocknungsgasströme zumindest im wesentlichen aus Frischgas, das mit Hilfe von Gebläsen 9 über Kreuzstromwärmetauscher 10 in Abschnitten 11 eines oberhalb des Trocknungskanals 2 vorgesehenen Strömungskanals angesaugt und durch ein Heizregister 12 zwischen den beiden eingangsseitigen Trocknungszonen 4, 5 in den Trocknungskanal 2 eingeblasen wird, so daß sich in der Trocknungszone 4 eine Trocknungsgasströmung entgegen der Förderrichtung 8 und in der Trocknungszone 5 eine Trocknungsgasströmung in Förderrichtung ausbilden. Die aus den Stapeln 3 austretenden, mit der aufgenommenen Holzfeuchtigkeit beladenen Abgasströme werden über Abschnitte 13 des Strömungskanals oberhalb des Trocknungskanals 2 wieder dem Kreuzstromwärmetauscher 10 zugeführt, um unter Abgabe ihrer fühlbaren Abwärme an die angesaugte Frischluft aus dem Trocknungsprozeß ausgeschieden zu werden. Da das Frischgas eine geringe Feuchtigkeit besitzt, kann mit Hilfe der Frischgasströme in den beiden eingangsseitigen Trocknungszonen 4, 5 eine rasche Trocknung der Hölzer der Stapel 3 oberhalb der Fasersättigung vorgenommen werden. Zur Beschleunigung der Trocknung kann das Frischgas über das Heizregister 12 mäßig erwärmt werden. Die Stapeltiefe der Trocknungszone 4 ist dabei gering, um die Trocknung nicht durch die von den Frischgasen aufgenommene Holzfeuchtigkeit zu verlangsamen. Trotz der vergleichsweise niedrigen Frischgastemperaturen kann wegen der geringen Feuchtigkeit der zugeführten Frischgase die Trocknungsrate hochgehalten werden, und zwar mit dem Vorteil, daß aufgrund der vergleichsweise niedrigen Temperaturen der Trocknungsgasströme die Trocknungsrate für Hölzer mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt größer als für Hölzer mit einem geringen Feuchtigkeitsgehalt ausfällt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Ausgleich des unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehaltes der Hölzer in einem Stapel 3 im Hinblick auf die Forderung eingeleitet werden, das die Endfeuchtigkeit aller Hölzer eines Stapels 3 am Ausgang des Trocknungstunnels 2 einen einheitlichen Wert aufweist.

In der Trocknungszone 5 wird aufgrund der Trockengasströmung in Förderrichtung 8 der Feuchtigkeitsanteil der Trocknungsluft in Förderrichtung aufgrund der aufgenommenen Holzfeuchtigkeit vergrößert, wodurch die Trocknungsrate zunehmend gesenkt und ein für das Holz schonender Trocknungsverlauf vorgegeben werden kann, der für einen weiteren Ausgleich der unterschiedlichen Feuchtigkeit der Einzelhölzer in den Stapeln 3 sorgt. Um ein für einen solchen schonenderen Trocknungsverlaufein geeignetes Trocknungsklima bereitzustellen, wird die Stapeltiefe in • · • · w m V- • ·«·· ·· «· • · ·· · der Trocknungszone 5 gegenüber der der Trocknungszone 4 entsprechend vergrößert.

Mit der Frischlufttrocknung wird der Feuchtigkeitsgehalt der Hölzer eines Stapels 3 in den Bereich der Fasersättigung, und zwar auf Werte im wesentlichen oberhalb der Fasersättigung abgesenkt. Damit ein schonender Übergang in einem Feuchtigkeitsbereich unterhalb der Fasersättigung erreicht wird, wird in der Trocknungszone 6 Trocknungsgas in einem Kreislauf über einen Abschnitt 14 des Strömungskanals oberhalb des Trocknungskanals 2 geführt, und zwar mit Hilfe eines Gebläses 15. Die Feuchtigkeit und die Temperatur dieses zumindest teilweise im Kreislauf geführten Trocknungsgasstromes kann den jeweiligen Anforderungen entsprechend eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist einerseits ein Heizregister 12 und anderseits eine Einrichtung 16 vorgesehen, über die ein Teil des Trocknungsgasstromes aus dem Kreislauf ausgeschieden und durch Frischgas ersetzt werden kann, so daß die Feuchtigkeit des der Trocknungszone 6 zugeführten Trocknungsgases durch eine Mischung des vergleichsweise trockenen Frischgases mit dem feuchten Trocknungsgas aus der Trocknungszone 6 eingestellt werden kann.

Nach der Trocknung der Hölzer der Stapel 3 bis unter die Fasersättigung werden die Hölzer in einer ausgangsseitigen Trocknungszone 7 auf die geforderte Endfeuchtigkeit getrocknet, was schonend vorgenommen werden muß. Dies bedeutet, daß der wieder in einem zumindest teilweise im Kreislauf geführte Trocknungsgasstrom für ein ausgangsseitiges Trocknungsklima sorgen muß, das die geforderte Endfeuchtigkeit für alle Hölzer eines Stapels 3 sicherstellt. Aus diesem Grunde wird die Stapeltiefe dieser ausgangsseitigen Trocknungszone 7 auch deutlich höher als die der vorausgehenden Trocknungszonen 5, 6 gewählt. Die Konditionierung des der Trocknungszone 7 zugeführten Trocknungsgasstromes erfolgt einerseits wieder über ein Heizregister 12 und anderseits über ein Ausscheiden eines Teilstromes des Trocknungsgases und ein Ersetzen des ausgeschiedenen Trocknungsgases durch Frischgas. Die Kreislaufströmung wird durch ein Gebläse 15 in einem Abschnitt 17 des Strömungskanals oberhalb des Trocknungskanals 2 aufrecht erhalten. Die Steuerung des Gasaustausches wird mit Hilfe von Steuerklappen 18 vorge- ♦ ·· · • · * · · V ··· ·· ··· t 9 · ···«··« • · · · ······ ·* *·· ··*· *· «* g· nommen. Dies stellt einen konstruktiven Unterschied hinsichtlich der Steuerung der Frischgaszufuhr im Bereich der Trocknungszone 6 dar, weil in der Einrichtung 16 das teilweise Ausscheiden von Trocknungsgas und die Frischgaszufuhr durch gesonderte Gebläse vorgenommen wird. Außerdem wird ein Gegenstromwärmetäuscher 19 eingesetzt, um die füllbare Abwärme der ausgeschiedenen Abgase für eine Vorwärmung der Frischgase nützen zu können, was im Bereich der ausgangsseitigen Trocknungszone 7 nicht erforderlich ist. Während des Betriebes der dargestellten Vorrichtung werden in vorgegebenen Zeitabschnitten die Holzstapel 3 um einen der Tiefe eines Stapels 3 entsprechenden Förderschritt weitergefördert, wobei der ausgangsseitige Holzstapel 3 der Trocknungszone 7 über einen Auslaß 20 der Vorrichtung entnommen und ein neuer Stapel durch einen Einlaß 21 der Trocknungszone 4 aufgegeben wird. Durch den geschilderten Trocknungsvorgang gelingt es, z. B. frisches Nadelholz, das innerhalb eines Stapels einen Feuchtigkeitsgehalt der Einzelhölzer zwischen 30 % und 200 % aufweist auf eine vorgegebene Endfeuchtigkeit, beispielsweise zwischen 6 % und 20 % zu trocknen. Die Temperatur der Trocknungsgase im Bereich der eingangsseitigen Trocknungszonen 4, 5 beträgt dabei vorzugsweise 30 bis 50° C und wird im Bereich der Trocknungszonen 6 und 7 auf 65 bis 80° C angehoben.

Claims (3)

1. ♦ ·· · • · « · ··» • · · • · · ··· ···· ·· • · « • · · • · Patentanwalt Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Spittelwiese 7, A-4020 Linz (34 894) ll/pe Patentansprüche: 1. Verfahren zum Trocknen von in Stapeln zusammengefaßtem Holz, das während einer schrittweisen Stapelförderung durch einen Trocknungskanal mit Hilfe gegensinniger Trocknungsgasströme in aufeinanderfolgenden Trocknungszonen auf eine Endfeuchtigkeit unterhalb der Fasersättigung getrocknet wird, wobei die durch die Anzahl der in Förderrichtung hintereinandergereihten Holzstapel bestimmte Stapeltiefe der Trocknungszonen in Förderrichtung zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz in zwei eingangsseitigen Trocknungszonen zumindest im wesentlichen mit zwischen diesen Trocknungszonen zugeführtem Frischgas auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Fasersättigungsbereich, jedoch im wesentlichen oberhalb der Fasersättigung und anschließend in wenigstens einerweiteren Trocknungszone mit Hilfe eines zumindest teilweise im Kreislauf geführten, hinsichtlich seiner Temperatur und seiner Feuchtigkeit einstellbaren Trocknungsgaststromes auf die Endfeuchtigkeit getrocknet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frischgas nach einer Vorwärmung im Wärmeaustausch mit dem Abgas aus der mit dem Frischgas beaufschlagten Trocknungszone durch wenigstens ein Heizregister erwärmt wird, bevor es der Trocknungszone zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz in einer zwischen der ausgangsseitigen, in Förderrichtung durchströmten Trocknungszone und den beiden eingangsseitigen Trocknungszonen vorgesehenen Zwischenzone mit Hilfe eines zumindest teilweise im Kreislauf geführten, hinsichtlich seiner Temperatur und seines Feuchtigkeitsgehaltes einstellbaren Trocknungsgasstromes auf einen Feuchtigkeitsgehalt im wesentlichen unterhalb der Fasersättigung getrocknet wird.

   Linz, am 20. November 2006 Ing Kurt Mühlhnrk