专利名称：生产和处理木材纤维的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的、在一设备内生产和处理木材纤维的方法，所述设备包括一纤维生产部分，其具有一木片预加热器和一用来从木片中脱出纤维的搅拌器，还涉及一种如权利要求9的前序部分所述的对应的设备。
背景技术：
基于含木质纤维的材料，例如木材、稻草、甘蔗渣等的、根据干法和湿法制板的连续的生产工艺除了其它步骤之外还包括分解原材料而脱出纤维或纤维聚集体，在其后的步骤中它们涂胶、干燥、成形和压制成完成的产品，即所谓的板或木纤维板。当今从原材料中脱出纤维较佳地在一所谓热—机械工艺的一个步骤中实施，或在热和机械处理步骤的两个单独的级中实施。
热力部分，即加热原材料，在大气压力下在近似为100℃温度的一碱性装置内进行，然后放在近似为4-13巴压力和近似为150-190℃温度下的一加压木片预加热器内。在该预加热器内留驻的时间可以为1-10分钟，视主要的工艺条件而定并可进行调整。木片预加热器内的热力加热借助于蒸汽进行。机械处理在搅拌器内的搅拌器盘之间进行，其中，最终纤维的脱出发生在温度和压力高于邻近的处理级的状态中。木片原材料在搅拌器区域内逗留的时间很短。转换为机械能的功率结合机械处理工艺转变为搅拌器区域内的热量，并在系统内以蒸汽的形式出现，该蒸汽由原材料中的水分所产生。
在搅拌器内纤维分解之后，纤维被运输到一空气的纤维干燥器内，在其内借助于大量的空气和受控的近似为140-200℃的进入空气温度来实施干燥工艺，其中的温度根据当时纤维的湿度而定。然后，干燥的纤维进一步被运输到成形加压工艺，最后到板的压力加工。
根据较老的现有技术，在加工处理工艺中主要在木片预加热器内的木材的排放物，从预加热器通过搅拌器连同大量纤维一起一直运输到干燥器，其中，大部分排放物与纤维分离，最后伴随潮湿的干燥空气(humid drying air)离开干燥器进入到大气中。这些排放物首先包含挥发性有机物质，即所谓的VOC(挥发性有机化合物)以及甲醛。没有离开干燥器的剩下的量跟随纤维流到其后的处理单元，在那里它们连续地释放到周围的大气中，或作为残余物出现在完成的产品(板)中。因此，也从完成的产品将排放物排放到大气中。
然而，从WO 99/10594可知，已知以前曾对木片预加热器设置一顶部出口，以便排气去除所释放的有机排放物。这里，在冷凝过程中，蒸汽从预加热器的下部引入，而进入预加热器上部的木片在对流的蒸汽中受清洗。这过程的实现借助于向上移动的蒸汽通过木片阵列朝向预加热器顶部内的较冷的木片，而释放的排放物、空气和由木片内的水分蒸发所产生的蒸汽各自分离，并通过出口去除到一洗刷器内。根据该公开的专利还可知道木片借助于一螺旋传输器从预加热器运输到搅拌器内，在运输过程中螺旋传输器也对木片进行压缩和脱水。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和一种设备，其减少从生产工艺以及从完成的产品(板)中向大气排放的主要是VOC和甲醛的排放物。同时，应保持生产设备的产量以及最终产品的质量。
该目的的实现凭借一种具有如权利要求1的特征部分所限定的新颖特征的方法，以及一种具有如权利要求9的特征部分所限定的新颖特征的设备。
因此，根据本发明的方法的特征在于在压缩过程中产生的废气通过一布置在压缩区域内的出口去除。根据本发明的设备的特征在于一废气出口布置在压缩区域内，以便去除蒸发的水气，该水气由木片压缩后产生并包含废气。
在螺旋传输器内的木片的压缩过程中，水分被压出，压出的水包含有大量的剩余木材排放物。通过在压缩区域内提供一出口，水可以蒸发，而释放的排放物可通过出口排放。通过截获直接和就地在压缩区域内释放的排放物并将其转移，可获得一相当高浓度的排放物，如果相反排放物必须随大量纤维进一步运输并与代表非常大量气流的干燥空气混合，则根据现有技术，由此提供较低的浓度。因此，借助于本发明，可对从预加热器内排出的废气进行相当有效的处理。
根据一实施例，通过将废气传输返回到木片预加热器的上部，它们然后从那里连同其它的废气一起去除，由此实现去除在压缩过程中所产生的废气。废气可有利地被传输到毁灭场所，例如在锅炉内焚化，在那里排放物转化为二氧化碳和水。
根据另一有利的特征，在去除废气后可控制废气流，这样，还可控制木片预加热器内蒸汽的损失。
根据另一实施例，在木片馈送到搅拌器内之后可对木片添加一所谓的捕获剂(catcher agent)。该捕获剂是一种化学品，喷射它以便粘结某些物质，在此例中为甲醛。以前已知在加工工艺的其它地方添加捕获剂。然而，以前并不知道直接将捕获剂添加到搅拌器内，经过试验业已证明这对于粘结甲醛特别有效。将捕获剂添加到搅拌器内进行的试验结果已经表明甲醛含量减少了8-15％，且在最终的板内穿孔采样值有明显改进。
根据另一实施例，在搅拌器内生产和处理的木材纤维被送到一干燥器部分，然后送到一洗刷器，空气离开干燥器部分后去向洗刷器，该空气传输通过一热交换器以使空气进入干燥器部分，这样，通向干燥器部分的空气被加热，而通向洗刷器的空气被冷却。由此，其优点在于对通向干燥器的空气发生一定的热量复原。然而，另一重要的优点在于，通向洗刷器的空气被冷却。由于起源于处理过程中的前些级内的排放物内的可冷凝的碳氢化合物趋于为浮质，这使得洗刷器的净化作用的发挥更加困难。空气和所述碳氢化合物的水溶液之间的平衡关系依赖于温度，这样，洗刷器处于较高的温度时难于使排放物进入水态。为此原因，冷却进入洗刷器的空气是有利的。
此外，水滴可有利地在洗刷器内通过一去雾器装置分离。通过水的供应也可添加额外的冷却。
因此，借助于本发明，在板的全部生产工艺中，可主要减少VOC和甲醛的排放。这导致重要的环境改善，环境的改善既表现在生产线的内部又表现在外部，即设备外面的环境。此外，获得的优点还在于最终产品的改进，其表现在板在使用环境中的排放较少。
本发明将参照诸附图详细地以实施例的形式进行描述，其中图1示意地示出一生产和处理木材纤维的设备，其包括根据本发明的一实施例，图2示出根据本发明的设备的第一部分的一实施例，图3示出根据本发明的设备的第二部分的一实施例。
具体实施例方式
示意地图示在图1中的用来生产和处理木材纤维的设备包括在所示的实例中，其是生产含有木质纤维材料的板的连续工艺的一部分。
这样一设备包括多级。示意地图示于图1中的各级包括一具有一纤维生产部分的第一级，该纤维生产部分包括一木片预加热器1和一用来脱出木片纤维的搅拌器；一具有干燥器部分3的第二级，该干燥器部分包括一旋风器；以及，一与干燥器部分连接的第三级，其包括一洗刷器4，主要用于与干燥有关的有效的颗粒分离。应该特别提到的是干燥器部分本身可包括多个干燥步骤，它们具有多个类似的装置，此外，该设备还包括附加的中间步骤，为了清晰起见尚未在图中示出其细节。
图1中的设备的纤维生产部分在图2中的比例稍许大些。木片A通常从一碱性柜(未示出)通过一入口6馈送到预加热器1内。在木片预加热器的下部，蒸汽B通过进汽口7供入。木片预加热器还设置有一顶部出口8。在木片预加热器中，通过从蒸汽凝聚的热量来加热木片，该蒸汽在压力、温度和预设的时间下供应并适于木片原材料。由于蒸汽B供应到木片预加热器的下部，它将向上移动通过木片阵列(wood chip column)C朝向较冷的进入顶部处的木片，这样，木片内的水分蒸发并形成包含从木材中释放的有机排放物的蒸汽。所述排放物，主要是诸如VOC和甲醛之类的有机挥发性物质，然后，通过顶部出口8在预加热器的顶部被以高浓度分离。接下来，废气从顶部出口移动到某些类型的毁灭装置(未示出)。毁灭装置可以通过焚化或蒸发起作用。
如图2所示，位于预加热器顶部的废气管线设置有温度控制装置TIC，而蒸汽供应管线设置有一压力控制装置PIC。通过设定与例如170℃量级的一定的温度对应的蒸汽的压力值，则可通过测量放走的废气(leaving flue gas)的温度来控制这些废气，以防止不必要的蒸汽和能量损失。因此，废气的温度不应超过进入蒸汽的温度。如果这种情况发生的话，则自动地减小废气的流量，以便防止供应多于木片预加热器所能利用的蒸汽。
在这一点上，还可提及的是在预加热器顶部的排气对于预加热器内的蒸汽与木片之间的热传递是有利的。通常，包含在供应的冷木片A内的空气减少所述热传递，但借助于本发明该空气可通过顶部出口8被直接去除。
在木片预加热器的底部有一木片出口11。与此相关，布置有一螺旋传输器12，它将木片馈送到搅拌器2。螺旋传输器包括一压缩区域15，在该区域水被压出木材而形成的水分在该区域内蒸发，这样就产生了蒸汽。压缩区域15由轴形成，最靠近搅拌器2的螺杆传输器(screw conveyor)12的轴部分的直径被增大，以使它呈一锥形。这导致所述轴部分内的木片材料被压缩并对着螺杆传输器12的外壁被推出，在此形成所谓的塞头流(plug flow)，其部分地塞住通向搅拌器的入口。形成的塞头将搅拌器与螺旋传输器分离，这样，从搅拌器流出的蒸汽不能向后流入压缩区域内。根据优选的实施例，一废气出口13布置在压缩区域内，以使它可去除包含废气的所述蒸发的水分。此外，根据优选的实施例，所述废气出口连接到管线14，它将废气传输回到木片预加热器1的上部。这里，它们连同其它废气一起通过顶部出口8排出并进一步远离而待毁灭。
在所示的实例中，还示出一捕获剂D如何可添加到搅拌器2内。捕获剂是一种化学品，其喷射为了粘结某些物质，在此例中为甲醛。用来添加一捕获剂的部件16可以形成为通过螺杆传输器12的中心发生将捕获剂D供应到搅拌器2内。在此实例中的一合适的捕获剂可以是尿素等。
在图3中，显示出根据本发明的一洗刷器设备4的一实施例，其可结合一干燥器级使用。所述洗刷器设备可以有利地与上述木片预加热器1和搅拌器2一起使用，但也可与其它类型的木片预加热器和搅拌器一起使用，并也可用于其它类型的设备，因此，可以认为是发明本身。在图3中，一洗刷器4显示为其接受从干燥器部分3通过一管线28流动的空气E。在该空气允许通入洗刷器之前通过一热交换器装置20，例如一管型热交换器，以使空气F进入干燥器。这样，可利用离开干燥器的空气所含有的热量，以便预加热进入干燥器的空气F、G，同时，在空气进入洗刷器4之前离开干燥器的空气被冷却。空气温度与甲醛浓度之间的平衡关系将因此而改变，并促进甲醛转换为水态。离开干燥器的空气E可具有+60℃量级的温度，进入热交换器的干燥空气F一般地取自外面并可具有+10℃的温度，然后，进入干燥器的预加热的空气G可具有+30℃的温度。
洗刷器还设置有多个水喷雾器21，它们因此喷出水来冷却和吸收包含在干燥空气内的排放物，以使其成为水态。水喷雾器22可以有利地也定位在通向洗刷器的入口管线26内。在洗刷器的下部有一出水口，其中，水可被抽出以便被传输而进行净化。在洗刷器的顶部内有一用于放走的空气(leaving air)的出口24。洗刷器合适地还设置有一所谓的去雾器或液滴分离器25，其与上空气出口相连，以便分离出水滴。
供应的喷雾水可以用NaHSO3和NaOH进行化学处理，以便优化减少排放物的功能。因此，洗刷器4设置有一用来对水供应所述添加剂的装置27。试验结果已经显示放走的空气内的甲醛含量可减少75％，已经不需连接一热交换器。
本发明不应认为局限于上述实施例的实例，但在附后的权利要求的范围内，本技术领域内的技术人员会认识到可以多种方式进行修改和变化。
权利要求
1.一种在一设备内生产和处理木材纤维的方法，所述设备包括一纤维生产部分，该部分具有一木片预加热器和一用来从木片中脱出纤维的搅拌器，该方法包括以下诸步骤将木片馈送到木片预加热器的上部内；将木片预加热器的底部内的木片排出到一螺杆传输器，以便进一步运输到搅拌器；在螺杆传输器的压缩区域内压缩木片；将蒸汽供应到木片预加热器的下部内，以便沿逆向流的方向清洗馈送的木片；在木片预加热器的上部内去除废气，废气呈释放的有机排放物、蒸汽和空气的形式，其特征在于，在压缩工艺中产生的废气通过布置在压缩区域内的一出口去除。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将废气传输返回到木片预加热器的上部，它们然后从那里连同其它的废气一起去除，由此实现去除在压缩过程中所产生的废气。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，去除的废气被传输到一毁灭装置，在那里进行毁灭。
4.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，借助于测量从木片预加热器的上部被去除的废气的温度，测量和控制进入蒸汽的压力，比较这些值并根据该比较来控制从顶部出口流出的废气，由此可控制木片预加热器流出的蒸汽的损失。
5.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，在木片馈送到搅拌器之后，对木片添加一捕获剂。
6.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，在搅拌器内生产和处理的木材纤维送到干燥器部分，然后送到一洗刷器，空气在洗刷器内处理之前冷却离开干燥器部分的空气。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，离开用于洗刷器的干燥器部分的空气通过一用于进入干燥器部分的空气的热交换器，以使传输到干燥器部分的空气被加热，而传输到洗刷器的空气被冷却。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，水滴在洗刷器内通过一布置在洗刷器的空气出口处的去雾器装置进行分离。
9.一种生产和处理木材纤维的设备，所述设备包括一纤维生产部分，该部分具有一木片预加热器和一用来从木片中脱出纤维的搅拌器，该木片预加热器设置有一位于其上部的木片入口以及一位于其下部的木片出口，还设置有一位于其下部的蒸汽入口以及一用于以释放的有机排放物、蒸汽和空气形式产生的废气的顶部出口，这样，通过所述木片入口馈送到预加热器内的木片借助于通过所述蒸汽入口供应的蒸汽沿对流方向被清洗，木片出口通过包括一压缩区域的一螺杆传输器与搅拌器连接，其特征在于，废气出口布置在压缩区域内，以便去除木片压缩后产生的、并含有废气的蒸发的水气。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，位于压缩区域内的所述废气出口连接到一布置在压缩区域与木片预加热器上部之间的连接管线。
11.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，它包括一毁灭装置，所产生的废气送到该装置被毁灭。
12.如权利要求9-11中任何一项所述的设备，其特征在于，它包括一温度控制装置，该装置在对包含在木片预加热器内的气体发生部分混合体积和部分压力的过程中测量去除的废气的温度；以及，一压力控制装置，该装置测量和控制进入蒸汽的压力，并通过比较所述值，借助于控制从顶部出口流出的气体流来控制木片预加热器内的蒸汽损失。
13.如权利要求9-12中任何一项所述的设备，其特征在于，它包括一装置，用来在木片馈送到搅拌器之后对木片添加一捕获剂。
14.如权利要求9-13中任何一项所述的设备，其特征在于，它包括一干燥器部分，将搅拌器内生产和处理的木材纤维送到该干燥器部分；一洗刷器，它位于干燥器部分之后；以及，诸管线，它们传输离开干燥器部分的空气到洗刷器，还包括一冷却装置，以便冷却从干燥器部分进入洗刷器的空气。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，冷却装置包括一用于进入干燥器部分的空气的热交换器，所述管线传输离开干燥器部分的空气到洗刷器内，传输放走的空气通过所述热交换器，这样，进入干燥器部分的空气被加热，而传输到洗刷器的空气被冷却。
16.如权利要求14-15中任何一项所述的设备，其特征在于，洗刷器包括用来供应水的装置，所述水冷却和吸收存在的废气进入到水态。
17.如权利要求14-16中任何一项所述的设备，其特征在于，该装置布置在干燥器部分与洗刷器之间的管线内，以便供应水冷却和吸收存在的废气进入到水态。
18.如权利要求16或17所述的设备，其特征在于，它包括至少一个用来供应添加剂的装置，以对供应水进行化学处理。
19.如权利要求14-18中任何一项所述的设备，其特征在于，洗刷器包括一用来分离水滴的装置。
全文摘要
本发明涉及一种在一设备内生产和处理木材纤维的设备和方法，所述设备包括一纤维生产部分，其具有一木片预加热器(1)和一用来从木片中脱出纤维的搅拌器(2)。这样一设备和这样一方法包括在板连续生产过程内的各个部分，本发明的目的是在生产不同部分的工艺中和从完成的产品中减少主要是VOC和甲醛的排放物的排放。该方法包括馈送木片(A)到木片预加热器(1)的上部内，将木片预加热器的底部内的木片排放到螺杆传输器(12)以便进一步运输到搅拌器(2)，在螺杆传输器的压缩区域(15)内压缩木片，供应蒸汽(B)到木片预加热器下部内，以便沿对流方向清洗馈送的木片，去除(8)呈释放的有机排放物、蒸汽和位于木片预加热器上部内的空气的形式的废气，以及通过布置在压缩区域内的出口(13)去除在压缩过程中产生的废气。该设备具有对应的诸部分。
文档编号D21B1/00GK1748057SQ200480003719
公开日2006年3月15日 申请日期2004年2月11日 优先权日2003年2月11日
发明者C-J·瑟德伯格, U·贝克伦德 申请人:美卓造纸机械(松兹瓦尔)有限公司