RU2176058C1 - Method of leaf wood drying - Google Patents

Abstract

FIELD: forest and wood-working industries; applicable in drying of leaf wood, for instance, oak. SUBSTANCE: hydrothermal treatment of wood is carried out in sealed drying chamber in hot water with pressure varying from atmospheric to 0.5-1 atm. Hydrothermal treatment of, for instance, oak with moisture content of 60% is carried out in two cycles. Heating is carried out at air atmospheric pressure for 10 h, and during subsequent 14 h wood is heated at pressure of 0.5-1 atm. Then heating is repeated in the same sequence. Upon completion of hydrothermal treatment, at beginning of water discharge, pressure is reduced to 0.3-0.5 atm, and after water discharge, wood is dried by alternating pressure in chamber depending on vacuum-pressure cycle from below of atmospheric to 1.2 atm at temperature from 60 to 80 C and subsequent cooling and ventilation of wood. EFFECT: production of high-quality dried wood with minimum consumption of heat energy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в деревообрабатывающем производстве для сушки твердолиственных пород древесины, например дубовых. The invention relates to the forestry and woodworking industries and can be used in the woodworking industry for drying hardwood, for example oak.

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. According to patent search data, the previous technical level of wood drying technology in Russia and abroad is characterized by methods of heating wood and lumber using various drying agents (coolants), calculated vacuum formulas and wood moisture laws, measuring instruments and devices such as periodic and continuous drying chambers with remote and automatic control, as well as cameras using microwave energy. Known methods require enormous energy and labor and wish the best quality dried wood.

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.A known method and device for drying wood according to the patent of the Russian Federation N 2128811, class. F 26 B 7/00, publ. 04/10/99, in which the wood in the chamber is heated under atmospheric pressure at a constant steam temperature, but not more than 110 ^o C, sufficient to remove resinous substances to a predetermined threshold concentration, after which the steam in the chamber is replaced with air at the same pressure and at a temperature of 0-10 ^o C lower than the temperature of the steam, and carry out the discharge of air from the chamber through adjustable outputs, the device also contains a sealed chamber, means of condensate and removal of the vapor-gas medium, means of moisture removal, means controls, means for creating and maintaining conditions for a maximum rate of release of tarry substances, maximum speed for the release of methane during wood steaming, means for creating and maintaining conditions for maximum moisture separation during air drying during a constant evaporation rate and during a supply evaporation rate, temperature and pressure sensors, humidity analyzers for the concentration of carbon dioxide and methane in the chamber, as well as an interface connected to the controller.

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. The disadvantage of this method and device for drying wood is, first of all, the complexity of the technical process of drying wood due to the complicated design of the device that implements this method, and the high energy consumption, which ultimately significantly increases the cost of drying wood. In addition, when drying oak, internal gusts are observed.

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.The closest analogue in the set of essential features to the claimed invention is a method of drying hardwood lumber according to the USSR author's certificate N 178310, class. F 26 B 3/00, publ. 01/08/66, in which a stack of lumber is placed in a container filled with water to a predetermined level, electrodes are placed between the lumber, to which, after filling the tank with water, an electric current is supplied, under which the water and lumber are heated to certain predetermined temperatures, after short exposure (2-3 min) materials at the maximum temperature of the middle area of the beam, the current flow to the electrodes is stopped and water from one tank is pumped to another tank, where, if necessary, I start re-heating the material at a constant temperature of the order ^o C 28-30 Air carried uniform artificial air circulation fan, after a final cooling and isolation in the air timber is further heated in water to a hydrated state.

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. However, the need to use special electrodes made of stainless steel or its alloys leads, firstly, to the destruction of the capacity and, as a result, to significant labor costs and increase the cost of the drying method, and secondly, due to the fact that direct contact of electric energy with water and a chamber, the danger of electric shock to the operating personnel is not ruled out.

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. An object of the present invention is to obtain dried wood of improved quality with the lowest cost of thermal energy due to the cost-effectiveness of the method to reduce the cost of drying hardwood, such as oak.

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. In order to solve the technical problem in the present method, in addition to signs similar to the closest analogue, it is heating wood in hot water, there are new signs that are distinct from the analogue, the heat treatment of wood is carried out in a sealed drying chamber, changing the pressure from atmospheric to 0.5-1 atm. Moreover, thermal hydrotreatment of oak with a humidity of 60% is carried out in a double cycle: the wood is heated for 10 hours at atmospheric air pressure, then for the next 14 hours the wood is heated at a pressure of 0.5-1 atm, then the wood is heated for 10 hours at atmospheric pressure, and in the last 14 hours they again warm up at a pressure of 0.5-1 atm. After termination of thermal hydrotreatment, at the beginning of water discharge, the pressure is reduced to 0.3-0.5 atm.

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". Analyzing the totality of the characteristics set forth in the above section and in the claims of the present invention, it was found that in the closest analogue there are no signs inherent in the present invention, and therefore, the "method of drying hardwood" meets the criterion of "novelty."

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". From the previous level of development of the woodworking industry, a technology with a set of features contained in the formula of the invention has not been identified, and therefore the "method of drying hardwood" meets the criterion of "inventive step".

Таким образом, заявляемое изобретение является патентноспособным и промышленноприменимым, так как позволяет получить высушенную древесину повышенного качества с наименьшими энергозатратами и незначительной себестоимостью. Thus, the claimed invention is patentable and industrially applicable, as it allows to obtain dried wood of high quality with the lowest energy consumption and low cost.

На чертеже показано (схематически) устройство в общем виде, с помощью которого осуществляется способ. The drawing shows (schematically) a device in general form, with which the method is carried out.

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.The device contains a 60 m ³ wood drying chamber 1 assembled from railway tanks with an opening lid 2 and a flange connection 3 for sealing the chamber 1 and screws 4 (several identical screws are shown in the drawing by conventional position) to strengthen the sealing of the drying chamber 1 and alternating the drying chamber of the process of pressure and evacuation at various (gentle) temperature conditions. Inside the drying chamber 1, a fan 5, a separator 6 for condensate discharge from the air, monometers 7, vacuum gauges 8, air pressure sensors 9, water level sensors 10, emergency pressure sensors 11, emergency pressure relief valves 12, a throttle valve 13, a drain valve 14 are installed water. The entire drying chamber 1 is lined with Isover 30 insulation 100 mm thick and trimmed with tin for reliable preservation during operation and is installed on skis 15 made of thick-walled pipes 16 with a diameter of 100 mm, which makes drying chamber 1 for wood drying mobile. Behind the drying chamber 1, the engine 17 of the fan 18 is located and connected to the latter through a shaft 19 having an stuffing box seal 20, which also ensures and enhances the tightness of the drying chamber 1. The wood drying apparatus also includes a heat generator 21 connected to the drying chamber 1, a compressor 22 for maintaining pressure in the drying chamber 1, a vacuum pump 23 to create a vacuum and lowering the pressure in the drying chamber 1, a water cooling radiator 24, a water separator 25 cooler, a cart 26, a condensate collecting tank 27, will heat battening pipe 28.

Способ сушки древесины осуществляют следующим образом. The method of drying wood is as follows.

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.The wood is loaded from hardwood, including oak, through special stainless steel corrugated metal gaskets onto the trolley 26, the stack is tied to it, and together with the trolley, the stack is rolled into the drying chamber 1. Compressor 22 sets the pressure in the chamber to 0.5 atm for testing for its tightness (in the case of estrus elimination, eliminate it), then in the drying throttle valve 13 and the drying chamber 1 checked for leaks, fill it with water and heat to a temperature of 95 ^o C, fill the chamber until it works water level sensors 10, i.e. the water level in the drying chamber is set slightly higher than the height of the stacked stack (20-30 cm), close the throttle valve 13, turn on the thermostat 21 and carry out the initial heating of the wood to a temperature of 80-95 ^o C (depending on its humidity), the heating is carried out in for 10 hours at atmospheric pressure and subsequent injection of air into the chamber by compressor 22, increasing the pressure from 0.5 to 1 atm, and the wood is cooked in hot water for 14 hours, while the tannins are removed as much as possible from the wood . Then overpressure is released via valves 12. To dry hardwood from 60% humidity oak, a repeated thermo-hydrotreatment cycle is carried out, i.e., the wood is reheated for 10 hours at atmospheric pressure, then the heating is carried out for the next 14 hours at a pressure of 0 , 5 to 1 atm. After the heat treatment by evacuation, a sharp decrease in pressure in the drying chamber to -0.5 atm is performed, water is drained through the tap 14, while the wood moisture is 100%, then the wood is reheated in drying chamber 1 for 2 hours when the fan 5 and air temperature 60-70 ^o C at a pressure of 0.3-0.5 ATM. The separator 6 is turned on to collect condensate, and during continuous operation of the fan 5 in the drying chamber 1, the next cycle of wood heating is carried out for 2 hours at elevated pressure up to 1 atm. After that, the wood is cooled in the drying chamber 1 at a temperature of 40 ^o C for one hour, then vacuum is carried out to -0.4 atm to evaporate moisture from the wood and achieve its moisture content up to 60%, after which the vacuum is released in the drying chamber and when ventilating the air, the wood is dried for 0.5 hours (30 min) at atmospheric pressure, then the wood is heated for 5 hours, while the condensate is vented and the air in the chamber is ventilated at a temperature of 60-80 ^o C under a pressure of 0.7 atm , and further about olzhayut conduct heating timber under the same conditions for 5 hours, increasing pressure up to 0.9-1.2 atm. After heating the wood for one hour, the wood is cooled in the drying chamber 1 with a vacuum of -0.4 atm and a temperature of 60 ^o C to remove residual moisture, after which the vacuum is released for 0.5 hours (30 min) when collecting condensate and ventilating the air in the drying chamber to remove moisture at a temperature of 40 ^o C and at atmospheric pressure. Next, the next heating of the wood is carried out to exclude gusts in the chamber for 5 hours at a temperature of 60-80 ^o C under a pressure of 0.9-1.2 atm, with the separator and fan turned on. Then the wood is cooled in a drying chamber at a temperature of 60 ^o C for one hour, vacuum under a pressure of -0.4 atm, vacuum is released for 0.5 hours (30 min) with continued collection of condensate and ventilation of air in a drying chamber at a temperature of 40 ^o C and atmospheric pressure, for an additional three hours, they continue to cool the wood in the drying chamber under the same technological conditions. Complete cooling of the wood occurs within 24 hours at atmospheric pressure. At the end of the thermal hydroprocessing, the dried wood is unloaded with the trolley from the chamber and sent to the raw materials warehouse. Thus, the use of a drying hermetic chamber in the wood drying method allows maintaining the pressure in the drying chamber up to 2 atm and vacuum up to -0.5 atm, thereby ensuring the principle of autoclave heating of hardwood, with alternation (pressure-vacuum) at gentle temperatures modes.

Заявляемый способ обеспечивает сушку древесины твердолиственных пород, в том числе дуба, высокого качества и с невысокой себестоимостью. The inventive method provides drying of hardwood, including oak, of high quality and low cost.

Claims (1)

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.A method of drying hardwood, including heating wood in hot water, characterized in that the thermal hydrotreatment of wood is carried out in a sealed drying chamber, changing the pressure in the drying chamber from atmospheric to 0.5-1 atm, and thermohydrotreating wood, for example, oak with a moisture content of 60 % is carried out in a double cycle: for 10 hours the wood is heated in a sealed drying chamber at atmospheric air pressure, then for the next 14 hours the wood is heated at a pressure of 0.5-1 atm, then repeatedly for For 10 hours, the wood is heated at atmospheric pressure, and for the next 14 hours, heating is carried out at a pressure of 0.5-1 atm, and after the end of thermal hydrotreatment at the beginning of the water discharge, the pressure is reduced to 0.3-0.5 atm, and after draining the water, it is dried wood by alternating the pressure in the chamber, depending on the cycle, the vacuum pressure from below atmospheric to 1.2 atm at a temperature of from 60 to 80 ^o C and subsequent cooling and ventilation of the wood.