一种利用太阳能连续干燥木材的燥装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用太阳能连续干燥木材的装置和方法，装置包括具有辅热的太阳能干燥窑，储存木材太阳能干燥过程中多余热量和排出干燥窑的高温高湿介质热量的储热系统，储热系统设置在干燥窑纵向侧壁的外侧，同时，装置中还配有辅助热源；利用该装置将木材太阳能干燥过程中多余的热量和排出干燥窑的介质的热量吸收后用于夜间木材干燥，准确测定储热系统中储热材料储存的热量，精确补充夜间干燥中辅助热源的用量，实现木材的连续干燥过程。本发明专利技术装置结构简单，实现太阳能和辅热的协同干燥过程，精确匹配木材和储热材料的用量，及检测储热材料所储的能耗，精确控制干燥过程，实现了太阳能的连续干燥，干燥木材品质高，干燥缺陷少。

【技术实现步骤摘要】
一种利用太阳能连续干燥木材的燥装置及方法
本专利技术涉及一种带有储热系统的太阳能干燥方法，特别涉及一种带有储热系统木材太阳能预干方法。
技术介绍
木材干燥是木制品加工过程中必须的一个环节，其能耗约占木制品加工过程中总能耗的40-70％。传统的常规干燥过程均采用化石能源，具有能耗大，污染严重等问题。太阳能作为一种清洁能源，取之不尽用之不竭，被用于食品和木材等多种生物质的干燥过程中。但由于太阳能具有间歇性和不稳定性，当阴雨天气和夜晚无法使用，所以严重限制了其应用过程。相变储热材料可用较小的体积储存相对较多的能源，被广泛用于太阳能干燥过程中。例如：申请号201810047608.8公开了一种温室用亚常低温相变储热放热系统，该系统采用与温室环境特征和作物需求相匹配的、具有不同相变温度的亚常低温相变材料，并将其组合使用，实现了温室中白天富余热量的充分收集、存储，夜间需要热量的梯度供给，将相变储热技术、亚常低温相变材料组合技术以及太阳能利用技术有机融合，解决了系统后半夜放热后劲不足或放热延迟时间过长等问题，能更好的应对不良天气条件，从而保证温室内适宜的作物生长环境。申请号201611154080.1公开了一种应用于太阳能木材干燥的相变储热材料及其制备方法，该相变储热材料由硬脂酸和膨胀石墨通过机械混合与熔融吸附法制备而成。此方法制备的太阳能相变储热材料，硬脂酸能够有效的填充在膨胀石墨的孔隙中，膨胀石墨与硬脂酸复合后没有发生化学变化；复合材料的融化和凝固相变温度分别为52.74℃和53.70℃，融化和凝固相变潜热分别为169.90J/g和166.10J/g；与硬脂酸相比稍有降低，仍满足实际应用需求。制备的复合相变储热材料经500次和1000次热冷循环后具有良好的热循环稳定性。与硬脂酸相比，制备的复合相变储热材料储、放热时间分别缩短了39.74％和45.09％，有效提高了储/放热效率。膨胀石墨的添加改善了硬脂酸放热不均问题。申请号201511024355.5公开了一种采用蜂窝形储热单元的太阳能蓄热装置，该太阳能蓄热装置，能够利用太阳能蓄热，节能环保，采用相变蓄热材料，相比传统的太阳能储热水箱，其储热密度大，热利用时间长，在夜间及阴雨天气时能够持续产生热水。授权专利201511025153.2公开了一种太阳能相变储热墙及带有太阳能相变储热墙的通风系统，该太阳能相变储热墙由相变温度从高到低的高温相变层、中温相变层和低温相变层依此连接构成。该装置能够克服传统集热墙的缺点，具有蓄热能力强，功能多样，操作简单，且不消耗能源的优点，在夏季可以起到通风降温并加热生活用水的作用，在冬季可以用来供暖，具有良好的应用前景。授权专利201520074347.0公开了一种相变储热耦合太阳能集储热供热系统，该相变储热耦合太阳能集储热供热系统利用储热材料相变潜热储存热量，储热温度低且恒定，导热工质运行温度低，太阳能集热器集热效率高，太阳能集热器和管路热量损失小；而且换热储能装置容量大，体积小，占用空间小，散热损失少。授权专利201220547210.9公开了一种相变储热装置以及利用该相变储热装置的太阳能加热系统。该相变储热装置采用独立单元结构的储热容器，蓄热量高，相变储能材料对换热器无腐蚀，且方便检测和维修。授权专利200910243599.0公开了一种本专利技术公开了一种利用太阳能干燥木材的方法，该专利技术的可移动的太阳能干燥装置运行稳定，干燥温度能够保持恒定，实现连续干燥；并且干燥能耗显著减少，从而降低干燥成本，且具有较好的干燥质量；本专利技术方法太阳能转化效率高。现有的专利技术在很大程度上可实现太阳能的相变储热，但都是直接将吸收太阳能，进行储热，无法精确分析出储存了多少热量，对太阳能的利用不充分，而且无法实现太阳能和辅热的协同干燥过程。本专利技术不仅能将太阳能进行利用和储存，将太阳能用于木材干燥，还能随时得到储热总量，进而精确控制辅助加热的开启与关闭，充分利用储存的热量，同时，还能将干燥过程中需要排出到干燥窑外面的高温高湿的湿空气内部的热量进行储存，实现节能减排，最大限度利用热源。本专利技术对利用太阳能干燥木材时所产生的高热高湿的废气中的热能进行回收、利用，不仅减少了太阳能干燥过程中排湿次数，还将高焓值的水蒸气的热能回收并利用，热效率更高，提高了太阳能干燥效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有太阳能干燥过程中出现的太阳能的间歇性，不能连续为干燥过程提供能量以及现有太阳能干燥过程中储热材料的储热量无法测量、不能进行废气热能的再利用和连续干燥的技术问题，提供一种利用太阳能连续干燥木材的装置和利用该装置进行木材连续干燥的方法，本专利技术装置吸收白天太阳能干燥过程中的热量和吸收待排出干燥窑的高温高湿废气的热量，提高了热量的利用效率，还减少了废气的排放，避免热污染；本专利技术方法精确计算储热系统的储热量，为夜晚或太阳能不足时辅助加热器的开启提供精确的指导，最大限度节省能量；本专利技术采用白天连续干燥和夜晚闷窑干燥相结合的方法，消除木材白天干燥中产生的干燥应力，减少含水率梯度，减少木材开裂等干燥缺陷，提高木材干燥质量。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供利用太阳能连续干燥木材的装置，包括太阳能干燥窑，其中所述太阳能干燥窑内具有辅助加热组件，还包括用于储存木材干燥过程中多余的太阳能热量和待排出干燥窑的高温高湿干燥介质的热量的储热系统，其中，所述储热系统包括储热箱和安装在储热箱内的多根储热管；所述储热箱设置在干燥窑纵向或横向侧壁的外侧，并且在所述干燥窑的纵向或横向侧壁上开设储热风门和第一、第二储热风机组，用于将干燥窑内的干燥介质送入储热箱中，将干燥介质携带的热量传递至储热系统内存储。所述多余的太阳能热量是指太阳能提供的热源除开满足木材干燥工艺所需的能量之外的热源(比如当温度高于65℃时，太阳能一部分用于干燥木材，一部分被储存在了储热系统中)；即储热系统存储的热量来源于太阳能和待排出干燥窑的高温高湿的干燥介质。其中，所述辅助加热组件选择加热器、蒸汽管、热水管或热油管中的一种或多种。特别是，所述储热箱设置在所述太阳能干燥窑的纵向侧壁的外侧。特别是，所述太阳能干燥窑选择顶风型、带辅助热源的太阳能干燥窑。其中，所述多根储热管内封装相变储热材料，通过相变吸热材料的相变吸热来吸收干燥窑内木材干燥过程中多余的太阳能热量和待排出干燥窑的高温高湿干燥介质所携带的热量或相变放热为干燥窑内的木材加热，干燥木材。特别是，所述相变吸热材料选择石蜡、烷烃或硬脂酸中的一种或多种，优选为石蜡。本专利技术中所使用的相变吸热材料除了石蜡、硬脂酸、聚乙二醇或烷烃之外，其他现有已知的在相变化过程中吸收或释放能量的物质均适用于本专利技术。其中，所述第一、第二储热风机组镶嵌在干燥窑与储热箱公用的侧壁上；在每个风机朝向干燥窑一侧的侧壁上安装储热风门，并且储热风门与储热风机的位置相对应。特别是，所述第一、第二储热风机组转向相反。尤其是，所述第一、第二储热风机组分别包括至少2个风机，每个风机的轴与侧壁垂直。特别是，所述第一、第二储热风机组分别设置在干燥窑与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用太阳能连续干燥木材的装置，包括太阳能干燥窑，其中所述太阳能干燥窑内具有辅助加热组件，干燥窑循环风机，干燥窑的两侧具有进排气口，其特征是，还包括用于储存木材干燥过程中的太阳能热量和待排出干燥窑的高温高湿干燥介质的热量的储热系统，其中，所述储热系统包括储热箱和安装在储热箱内的多根储热管；所述储热箱设置在干燥窑纵向或横向侧壁的外侧，并且在所述干燥窑的纵向或横向侧壁上开设储热风门和第一、第二储热风机组，用于将干燥窑内的干燥介质送入储热箱中，将干燥介质携带的热量传递至储热系统内存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用太阳能连续干燥木材的装置，包括太阳能干燥窑，其中所述太阳能干燥窑内具有辅助加热组件，干燥窑循环风机，干燥窑的两侧具有进排气口，其特征是，还包括用于储存木材干燥过程中的太阳能热量和待排出干燥窑的高温高湿干燥介质的热量的储热系统，其中，所述储热系统包括储热箱和安装在储热箱内的多根储热管；所述储热箱设置在干燥窑纵向或横向侧壁的外侧，并且在所述干燥窑的纵向或横向侧壁上开设储热风门和第一、第二储热风机组，用于将干燥窑内的干燥介质送入储热箱中，将干燥介质携带的热量传递至储热系统内存储。


2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述多根储热管内封装相变储热材料，通过相变吸热材料的相变吸热来吸收干燥窑内木材干燥过程中的太阳能热量和待排出干燥窑的高温高湿干燥介质所携带的热量或相变放热为干燥窑内的木材加热，干燥木材。


3.如权利要求2所述的装置，其特征是，所述相变吸热材料选择石蜡、硬脂酸、聚乙二醇或烷烃中的一种或多种，优选为石蜡。


4.一种利用如权利要求1-3任一所述的装置连续干燥木材的方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：
1)测定木材连续干燥装置内相变储热材料用量和储热管用量
1A)、按照公式(1)计算木材干燥装置内储热系统的相变储热材料的用量M：



式(1)中，M为储热系统内相变储热材料的质量，kg，H为储热材料的相变潜热，kJ/kg；t1为干燥窑使用地秋季的平均气温(查阅干燥窑使用地秋季气象资料获得)，℃；为干燥窑使用地秋季的平均相对湿度；tmz为干燥窑夜间闷窑干燥处理结束时干燥窑内干燥介质的最高温度，℃；为干燥窑夜间闷窑干燥处理结束时干燥窑内干燥介质的最大相对湿度；l为干燥窑的纵向长度，m；w为干燥窑的横向宽度，m；h为干燥窑的竖向高度，m；k为1.2-2.0；
1B)根据储热管的尺寸，计算储热管的用量，并将相变储热材料封装于储热管内，然后将储热管安装在储热箱内；
2)太阳能干燥处理
于上午7:30-8:00时开始，测定干燥窑内介质的温度、相对湿度，其中：
2-1)当温度低于45℃时，开启辅助加热组件，干燥窑循环风机；关闭第一、第二储热风机组、储热风门和进排气口，进行太阳能和辅助加热干燥，对码垛与干燥窑内的木材加热升温；
2-2)随着干燥的进行，当温度高于45℃且低于60℃时，其中
2-2a)当相对湿度低于80％时，开启辅助加热器、干燥窑循环风机；关闭第一、第二储热风机组、储热风门和进排气口，辅助加热，进行太阳能和辅助加热干燥；
2-2b)当相对湿度高于80％，低于95％时，关闭干燥窑循环风机、进排气口；开启第一、第二储热风机组和储热风门，干燥介质在储热风机组的作用下，流入储热箱，加热相变储热材料，相变储热材料开始储热，将多余的热量储存到储热系统中；其中，如果辅助加热器处于开启状态，则关闭辅助加热器；如果辅助加热器处于关闭状态，则无需开启辅助加热器；
2-2c)当相对湿度高于95％时，关闭第一、第二储热风机组和储热风门；开启干燥窑循环风机和进排气口，进行排湿处理；将干燥窑内的高湿介质排除，并将外界的新鲜空气引入干燥窑，直至干燥窑内相对湿度降低至80％，或干燥窑内的温度低于45℃，关闭进排气口，再开启干燥室循环风机和辅助加热器；
2-3)当温度高于60℃且低于65℃时，其中
2-3a)当相对湿度低于80％(即<80％)时，开启干燥窑循环风机；关闭进排气口、第一、第二储热风机组和储热风门，进行木材干燥；
2-3b)当相对湿度高于80％且低于95％时，关闭干燥窑循环风机和进排气口；开启第一、第二储热风机组和储热风门，干燥介质在储热风机组的作用下，流入储热箱，加热相变储热材料，相变储热材料储热，将多余的热量储存到储热系统中；
2-3c)当相对湿度高于95％时，关闭第一、第二储热风机组和储热风门；开启干燥窑循环风机和进排气口，进行排湿处理；将干燥窑内的高湿介质排除，并将外界的新鲜空气引入干燥窑，直至干燥窑内相对湿度降低至80％，或干燥窑内的温度低于45℃，关闭进排气口，再开启干燥室循环风机和辅助加热器；
2-4)当温度高于65℃时，其中
2-4a)当相对湿度低于95％时，关闭干燥窑循环风机和进排气口；开启第一、第二储热风机组和储热风门，干燥介质在储热风机组的作用下，流入储热系统的储热箱内，加热相变储热材料，相变储热材料储热，将多余的热量储存到储热系统中；
2-4b)当相对湿度高于95％时，关闭第一、第二储热风机组和储热风门；开启干燥窑循环风机和...

【专利技术属性】
技术研发人员：何正斌，伊松林，钱京，曲丽洁，王振宇，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11