способ термообработки древесины
Классы МПК: | B27K5/00 Обработка древесины, не отнесенная к группам 1/00, 3/00 |
Автор(ы): | Сафин Руслан Рушанович (RU), Сафин Рушан Гареевич (RU), Разумов Евгений Юрьевич (RU), Тимербаев Наиль Фарилович (RU), Зиатдинова Диляра Фариловна (RU), Хайрутдинов Салават Зиннурович (RU), Кайнов Павел Александрович (RU), Хасаншин Руслан Ромелевич (RU), Воронин Александр Евгеньевич (RU), Шайхутдинова Айгуль Равильевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр по разработке прогрессивного оборудования" (ООО "НТЦ РПО") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-12-14 публикация патента:
27.06.2011 |
Изобретение относится к способу термической обработки древесных материалов и может найти применение в деревообрабатывающей, мебельной и других отраслях промышленности. Технический результат заключается в сокращении энергетических затрат на процесс термомодифицирования древесины. Способ термообработки включает постепенный нагрев древесины до температуры 200÷240°С и выдержку при заданной температуре в течение 5-7 часов. Нагрев и выдержка при заданной температуре осуществляются в атмосфере топочных газов, образующихся в результате газификации отходов деревообработки и последующего сжигания синтез-газа с коэффициентом избытка воздуха 0,95÷1. Топочные газы охлаждаются в теплообменнике до температуры 200÷240°С. Излишняя тепловая энергия, отведенная при охлаждении топочных газов, направляется для предварительной сушки древесины. 1 ил.
![способ термообработки древесины, патент № 2422266](/images/patents/38/2422266/2422266.jpg)
Формула изобретения
Способ термической обработки древесины для улучшения ее эстетических и физико-механических характеристик, включающий стадии постепенного нагрева древесины, выдержки древесины при высоких температурах и охлаждения древесины путем впрыскивания воды, отличающийся тем, что постепенный нагрев и последующая выдержка древесины при высоких температурах осуществляются в среде топочных газов, образующихся в результате газификации отходов деревообработки и последующего сжигания синтез-газа с коэффициентом избытка воздуха 0,95÷1 и охлажденных в теплообменнике до температуры 200÷240°С, причем излишняя тепловая энергия, отведенная при охлаждении топочных газов, направляется для предварительной сушки древесины.
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к способу термической обработки древесных материалов и может найти применение в деревообрабатывающей, мебельной и других отраслях промышленности.
Известен способ получения термомодифицированной древесины при кондуктивном подводе тепла в герметичных условиях.
При этом способе обработка древесины начинается с удаления воздуха из камеры путем создания вакуума, после чего производится контактная досушка пиломатериала до абсолютно сухого состояния, дальнейший нагрев древесины производят при кондуктивном подводе тепла в герметичных условиях (см. статью Ахметова Д.А., Зиатдинова Д.Ф., Тимербаев Н.Ф. Термомодификация древесины при кондуктивном подводе тепла в герметичных условиях // «Известия высших учебных заведний. Химия и химическая технология», Т.51, № .7, 2008. С.76-78. http://www.ctj.isuct.ru).
Оновным недостатком данной технологии является трудоемкость процесса, так как для его проведения нужны металлические плиты больших размеров, которые необходимо будет нагревать и перемещать в течение процесса, что повлечет за собой энергетические затраты, а также затраты рабочей силы персонала, обслуживающего процесс.
Также известны способы получения модифицированной древесины обработкой в горячем масле и обработкой в среде инертных газов.
При первом способе сухая древесина погружается в растительное масло и начинает медленно прогреваться до температуры 180÷220°С в течение 2-4 часов, в результате чего происходит поглощение масла древесиной, при втором способе древесина обрабатывается в среде азота с содержанием кислорода до 2% при повышенном давлении (см. статью Налимова Н. Термодревесина // «ЛесПромИнформ», Т.58, № 9, 2008 г. С.151-155. http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/391).
Основными недостатками известных способов являются, в первом случае, необходимость добавления в процесс большого количества растительного масла, что требует больших экономических затрат, а во втором случае необходимы установки для создания повышенного давления, что представляет собой определенную трудность и так же, как и в первом случае, приводит к большим экономическим затратам.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому методу является способ термической обработки древесины (см. патент № 2277045, МПК В27К 3/02, 2006 г.), включающий нагревание древесины до 140÷150°С в атмосфере воздуха в течение 2-3 часов, дальнейший нагрев древесины в атмосфере водяного пара до 210÷220°С в течение 2-3 часов, осуществляемый посредством постоянного дозированного впрыскивания воды в камеру и вытеснения воздуха и иных газов из камеры образующимся водяным паром, саморазогрев до 230÷240°С в течение 30-60 мин, остановку саморазогрева с помощью управляемого впрыскивания воды и охлаждение древесины в атмосфере 100% пересыщенного водяного пара путем регулируемого впрыскивания воды.
Основным недостатком данного способа является использование постоянного дозированного впрыскивания воды в камеру термомодификации, что приводит к повышению энергетических затрат на испарение и увеличению продолжительности процесса.
Целью настоящего изобретения является сокращение энергетических затрат на процесс термомодифицирования древесины.
Указанная цель достигается тем, что в способе термомодификации древесины обработка материала начинается с постепенного прогрева древесины до 200÷240°С в течение 5-7 часов, после чего происходит последующая выдержка древесины в среде топочных газов, образующихся в результате газификации отходов деревообработки и последующего сжигания синтез-газа с коэффициентом избытка воздуха 0,95÷1 и охлажденных в теплообменнике до температуры 200÷240°С, причем излишняя тепловая энергия, отведенная при охлаждении топочных газов, направляется для предварительной сушки древесины.
Отличительным признаком предлагаемого термического способа обработки древесины является то, что стадии постепенного прогрева и последующей выдержки древесины при высоких температурах осуществляются в среде топочных газов, образующихся в результате газификации отходов деревообработки и последующего сжигания синтез газа с коэффициентом избытка воздуха 0,95÷1 и охлажденных в теплообменнике до температуры 200÷240°С, причем излишняя тепловая энергия, отведенная при охлаждении топочных газов, направляется для предварительной сушки древесины.
Пример осуществления способа поясняется чертежом.
Термомодификация древесины осуществляется следующим образом. В камеру 1 через открытую крышку 2 загружаются отходы деревообработки, затем крышка 2 закрывается, а предварительно высушенный пиломатериал 3 загружается в камеру модифицирования 4 через открытые ворота 5, после чего они плотно закрываются. Пиломатериал для предварительной сушки 6 загружается в сушильную камеру 7 через открытые ворота 8, которые после загрузки также плотно закрываются. Далее осуществляется процесс газификации отходов деревообработки в камере 1, и образовавшийся в результате синтез-газ поступает в камеру дожига 9, где происходит дожигание синтез-газа с коэффициентом избытка воздуха 0,95÷1 с образованием топочных газов. После этого топочные газы с температурой 600÷700°С при помощи вентилятора 10 поступают в кожухотрубчатый теплообменный аппарат 11. В нем происходит понижение температуры топочных газов до 200÷240°С, после чего охлажденные топочные газы с заданной температурой поступают в камеру модифицирования 4. В этот момент шиберную заслонку 12 оставляют открытой, а шиберную заслонку 13 закрывают для того, чтобы топочные газы из теплообменного аппарата 11 не уходили в атмосферу. Процесс модифицирования осуществляется постепенным нагревом древесины до температуры 200÷240°С в зависимости от необходимой степени модифицирования и последующей выдержкой при этой температуре в течение 5-7 часов до приобретения древесиной заданных свойств. Температуру в камере регулируют шиберными заслонками 12 и 13. Отработанные топочные газы из камеры 4 удаляются через патрубок 14.
После окончания процесса термомодифицирования, шиберную заслонку 12 полностью закрывают, а шиберную заслонку 13 полностью открывают, и топочные газы по трубе 15 отводятся в атмосферу - начинается стадия охлаждения древесины. Для интенсификации охлаждения древесины в камеру модифицирования 4 через форсунки 16 диспергируется вода из центрального водопровода открытием крана 17.
Излишняя тепловая энергия, отводимая при охлаждении топочных газов в теплообменном аппарате 11, на протяжении всего процесса передается в сушильную камеру 7 с помощью водяного калорифера 18 и циркуляционного насоса 19 для предварительной сушки пиломатериалов перед термомодифицированием.
После охлаждения пиломатериала 3 до 100°С производится его выгрузка из камеры модифицирования 4.
Нижний предел коэффициента избытка воздуха, характеризующего количество подаваемого кислорода в процессе горения, принимается равным 0,95, поскольку меньшее значение коэффициента приводит к нерациональному использованию системы дожига. Верхний предел коэффициента избытка воздуха принимается равным 1, поскольку большее количество кислорода, поданного в камеру, не полностью участвует в процессе горения, и, как следствие, непрореагировавший кислород, попадая в камеру термомодифицирования, может вызвать тление или воспламенение обрабатываемой древесины.
Нижний предел температуры топочных газов, поступающих в камеру термомодифицирования, принимается равным 200°С, поскольку более низкие температуры не позволяют добиться необходимой степени модифицирования. Верхний предел температуры топочных газов в камере термомодифицирования принимается равным 240°С, поскольку более высокие температуры могут привести к неконтролируемому разложению древесины (пиролизу).
Класс B27K5/00 Обработка древесины, не отнесенная к группам 1/00, 3/00