专利名称：木材高温热处理设备及工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种木材高温热处理设备及工艺方法，属于木材加工技术领域。
背景技术：
目前，常规的木材高温热处理工艺是将木材置于水蒸气保护之下，在热处
理温度为18(TC 220'C之间进行的，如此高的热处理温度，用高压下的饱和水 蒸气作为热媒是不现实的。因此，工业化的木材高温热处理设备通常多采用导 热油(油温通常大于24(TC)作为加热的热媒，这样在设备的投资上，除了要考 虑热处理设备本身的投资外，还需要增加导热油加热系统、蒸汽锅炉或蒸汽发 生器等附属设备的投资。在个别情况下，附属设备的总投资甚至会超过热处理 设备本身的投资，其运行成本也较高，进而会导致热处理木材成本的大量增加。 另一方面，木材加工剩余物是木制品生产过程中的必然产物。对于绝大多 数木业企业而言，导热油炉通常以木材加工剩余物为燃料，这样由木材加工剩 余物燃烧所产生的热量，先由导热油炉传递给导热油，之后再由导热油传递给 热处理设备内部的热处理介质，实际上两次换热的能源利用率并不高。而旦， 由于木质燃料挥发分很高，当燃烧不完全时，大量的挥发分随烟气一起排入室 内外环境，既直接危害人体健康，也污染大气环境，即以木材加工剩余物为燃 料的导热油炉，本身也存在着较严重的环境污染问题。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种木材高温热处理设备及工艺方法，它可在确 保高温热处理木材质量的前提下，显著地降低设备投资成本及高温热处理木材 的工艺成本，且能源利用高、操作过程更为安全、环保。
本发明的技术解决方案木材高温热处理设备，其结构是包括反烧式燃烧、 换热一体化热风炉、高温热处理设备机体、供热风机、引风机、加湿装置，其 中反烧式燃烧、换热一体化热风炉的出风口与喷气管的进风口相通，喷气管的材堆与回气管的进气管相通，回气管的出气管通过加湿 装置与供热风机的一端相接，供热风机的另一端与反烧式燃烧、换热一体化热 风炉的进风口相接，反烧式燃烧、换热一体化热风炉的出烟口与引风机相接； 高温热处理设备机体设有机体保温层，反烧式燃烧、换热一体化热风炉的顶部 设加料口。
一种木材高温热处理的方法，其特征是该方法包括如下工艺 1)堆垛将待处理材正确码垛于运载小车上，之后将运载小车推入高温 热处理设备机体内，并关闭室门；
2) 点火将木材加工剩余物由位于炉体上端的加料口送入燃烧区，并通过 炉门将其点燃，之后启动引风机，通过调节引风机转速来控制进氧量和燃料燃 烧状态；
3) 工艺控制启动供热风机，对机体内的待处理木材进行温度分段加热，
初期干燥阶段温度为10(TC 13(TC，缓慢升温，干燥以后再分段以稍快的升温 速度加热；在热处理过程中，通过调节供热风机及加湿装置的开启，来调控热 处理所要求的升温速度，热处理的终点温度控制在18(TC 22(TC之间，热处理 保温时间为1 2h/cm;
4) 调湿处理热处理过程结束后，通过加湿装置，向机体内提供水蒸气， 进行降温处理，待温度降至85"C 95'C，保持机内湿度95 100%,对木材进 行调湿处理，将木材的最终含水率调至5% 7%;;
5) 降温出室待调湿处理过程结束后，将木材温度降至5(TC以下时，出室。 本发明的优点以木材加工剩余物为燃料，热处理循环介质通过反烧式燃
烧、换热一休化热风炉进行一次性换热，热效率高、燃烧充分、无污染。与现 有的以导热油为热媒的木材高温热处理设备相比，显著地降低了设备投资和运 行成本，操作的安全性也得以提高。
附图1是本发明的系统示意图。 附图2是本发明的炉体结构示意图。
4附图3是本发明的炉体结构剖面俯视图。
图中的1是高温热处理设备机体，2是喷气管，3机体保温层，4炉体出风 口， 5是反烧式燃烧、换热一体化热风炉，6是加料口， 7是出烟口， 8是引风 机，9是炉门，IO是炉体进风口， ll是供热风机，12是加湿(水)装置，13是回 气管，14是运材车，15是材堆，16是燃烧区，17是换热区，18是螺旋导风板， 19是换热管，20是炉排，21是耐火层，22是炉体保温层。
具体实施例方式
对照附图1，其结构是换热一体化热风炉5的出风口 4与喷气管2的进风口 相通，喷气管2的出风口通过运材车14内的材堆15与回气管13的进气管相通， 回气管13的出气管通过加湿装置12与供热风机12的一端相接，供热风机12 的另一端与换热一体化热风炉5的进风口 10相接，换热一体化热风炉5的出烟 口 7与引风机8相接；高温热处理设备机体1设有机体保温层3，换热一体化热 风炉5的顶部设加料口 6。
对照附图2、 3，其结构是反烧式燃烧、换热一体化热风炉5采用双胆式结 构，内胆为燃烧区16，外胆为换热区H，在换热区内竖直排列换热管19，并设 有螺旋导风板18，待加热的循环介质，在供热风机的带动下，从炉体下端的进 风口10进入换热区17，沿螺旋导风板18，切线方向横向掠过换热管19，热交 换后，再从位于炉体5上端的出风口 4引出；在高温热处理设备机体内部，一 侧的顶端沿机体长度方向设有喷气管，另一侧的底部沿机体长度方向设有回气 管；机体内部的喷气管，通过连接管路与炉休上部的出风口 4相连，机体内部 的回气管13，通过连接管路及供热风机与炉体下部的进风口 IO相连；位于燃烧 区16内的木材加工物剩余物被点燃之后，在引风机的带动之下，炙热的烟气下 行(反烧)，经过燃烧区16内的两层炉排20得以充分燃烧，后经由换热管19 内部，并与循环介质充分热交换后，最终经出烟口 7由引风机排出，进氧量和 燃烧状态可通过调节引风机转速进行控制；加湿(水)装置位于回气管出口与 供热风机入UI之间的连接管路上，在供热风机工作时，加湿(水)装置所处的 位置为负压状态，在供热风机的带动下，被加入的液态水可在炉体5换热区17内得以汽化，之后通过连接管路进入位于机体内的喷气管，进而实现调湿。
实施例l树种杉木；厚度20mm;热处理最高温度220°C
1) 堆垛将杉木板材正确码垛于运载小车上，之后将运载小车推入高温热 处理设备机体内，并关闭室门；
2) 点火将木材加工剩余物由位于炉体上端的加料口送入燃烧区，并通过 炉门将其点燃，之后启动引风机，通过调节引风机转速来控制进氧量和燃料燃 烧状态。
3) 工艺控制启动供热风机，对机体内的待处理木材进行加热。热处理过 程中，通过调节供热风机及加湿(水)装置的开启，来调控热处理所要求的工
艺状态，热处理的终点温度控制在22(TC之间，热处理保温时间为3h。
4) 调湿处理热处理过程结束后，通过加湿(水)装置，向机体内提供水 蒸气，进行降温处理，待温度降至85X:，保持机内湿度，对木材进行调试处理。
5) 降温出室待调湿处理过程结束后，将木材温度降至5(TC以下时，出室。
实施例2树种马尾松；厚度30鹏；热处理最高温度200°C
1) 堆垛将马尾松板材正确码垛于运载小车上，之后将运载小车推入高温 热处理设备机体内，并关闭室门；
2) 点火将木材加工剩余物由位于炉体上端的加料口送入燃烧区，并通过 炉门将其点燃，之后启动引风机，通过调节引风机转速来控制进氧量和燃料燃 烧状态。
3) 工艺控制启动供热风机，对机体内的待处理木材进行加热。热处理过 程中，通过调节供热风机及加湿(水)装置的开启，来调控热处理所要求的工
艺状态，热处理的终点温度控制在20(TC内，热处理保温时间为3h。
4) 调湿处理热处理过程结束后，通过加湿(水)装置，向机体内提供水
蒸气，进行降温处理，待温度降至9(TC，保持机内湿度，对木材进行调试处理。
5) 降温出室待调湿处理过程结束后，将木材温度降至5(TC以下时，出室。
实施例3树种水曲柳；厚度25mm;热处理最高温度190°C
1)堆垛将水曲柳板材正确码垛于运载小车上，之后将运载小车推入高温
6热处理设备机体内，并关闭室门；
2) 点火将木材加工剩余物由位于炉体上端的加料口送入燃烧区，并通过
炉门将其点燃，之后启动引风机，通过调节引风机转速来控制进氧量和燃料燃 烧状态。
3) 工艺控制启动供热风机，对机体内的待处理木材进行加热。热处理过 程中，通过调节供热风机及加湿(水)装置的开启，来调控热处理所要求的工
艺状态，热处理的终点温度控制在19(TC之间，热处理保温时间为4h。
4) 调湿处理热处理过程结束后，通过加湿(水)装置，向机体内提供水
蒸气，进行降温处理，待温度降至95'C，保持机内湿度，对木材进行调试处理。
5) 降温出室待调湿处理过程结束后，将木材温度降至45'C以下时，出室。
木材高温热处理技术(炭化木技术)是木材加工领域的新兴技术之一。已
有的研究表明高温热处理木材的一些物理、化学性质发生了永久的改变。这
些性质的改变是由于半纤维素的热解所引起的，经过高温热处理的木材由湿度 不同而导致的干縮和湿胀减小，生物耐腐蚀性提高，材色加深，抽提物随着热
处理从木材中被抽提出，木材重量变轻，平衡含水率降低，PH值降低，隔热性
能提高，加之高温热处理木材生产过程中不需要任何化学试剂的高度卫生，颜 色美观，很适合作为制作桑拿浴室内部设施的材料。此外，对于针叶材，高温 热处理后油脂均布，有利于油漆。正因如此，高温热处理木材自问世以来，以 其良好的生物耐久性、耐候性、尺寸稳定性及安全、环保等一系列突出的优点， 正日益广泛的应用，特别是在室外木建筑及装饰方面。
权利要求
1、木材高温热处理设备，其特征是包括反烧式燃烧、换热一体化热风炉、高温热处理设备机体、供热风机、引风机、加湿装置，其中反烧式燃烧、换热一体化热风炉的出风口与喷气管的进风口相通，喷气管的出风口通过运材车内的材堆与回气管的进气管相通，回气管的出气管通过加湿装置与供热风机的一端相接，供热风机的另一端与反烧式燃烧、换热一体化热风炉的进风口相接，反烧式燃烧、换热一体化热风炉的出烟口与引风机相接；高温热处理设备机体设有机体保温层，反烧式燃烧、换热一体化热风炉的顶部设加料口。
2、 根据权利要求1所述木材高温热处理设备，其特征是所述的反烧式燃烧、 换热一体化热风炉采用双胆式结构，内胆为燃烧区，外胆为换热区，燃烧区与 换热区间是耐火层，耐火层与炉体保温层间是换热区，换热区的中间是换热管， 换热区内有沿螺旋导风板，燃烧区内设两层炉排。
3、 一种木材高温热处理的方法，其特征是该方法包括如下工艺1)堆垛将待处理材正确码垛于运载小车上，之后将运载小车推入高温 热处理设备机体内，并关闭室门；2) 点火将木材加工剩余物由位于炉体上端的加料口送入燃烧区，并通过 炉门将其点燃，之后启动引风机，通过调节引风机转速来控制进氧量和燃料燃 烧状态；3) 工艺控制启动供热风机，对机体内的待处理木材进行温度分段加热，初期干燥阶段温度为10(TC 13(TC，缓慢升温，干燥以后再分段以稍快的升温 速度加热；在热处理过程中，通过调节供热风机及加湿装置的开启，来调控热 处理所要求的升温速度，热处理的终点温度控制在18(TC 22(TC之间，热处理 保温时间为1 2h/cm;4) 调湿处理热处理过程结束后，通过加湿装置，向机体内提供水蒸气， 进行降温处理，待温度降至85。C 95。C，保持机内湿度95 100%，对木材进行调湿处理，将木材的最终含水率调至5% 7%;5) 降温出室待调湿处理过程结束后，将木材温度降至5(TC以下时，出室。
全文摘要
本发明是一种木材高温热处理设备及工艺方法，其结构是反烧式燃烧、换热一体化热风炉的出风口与喷气管的进风口相通，喷气管的出风口通过运材车内的材堆与回气管的进气管相通，回气管的出气管通过加湿装置与供热风机的一端相接，供热风机的另一端与反烧式燃烧、换热一体化热风炉的进风口相接，反烧式燃烧、换热一体化热风炉的出烟口与引风机相接；高温热处理设备机体设有机体保温层，反烧式燃烧、换热一体化热风炉的顶部设加料口。其工艺步骤包括堆垛、点火、工艺控制、调湿处理、降温出室等环节。优点以木材加工剩余物为燃料，热处理循环介质通过反烧式燃烧、换热一体化热风炉进行一次性换热，热效率高、燃烧充分、无污染。
文档编号B27K5/00GK101491908SQ20091002576
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者伊松林, 张齐生, 蒋身学 申请人:南京林业大学