一种木材干燥及热能回收利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种木材干燥及热能回收利用的方法，实时监测干燥室内木材含水率M

【技术实现步骤摘要】
一种木材干燥及热能回收利用的方法


[0001]本专利技术涉及一种木材的干燥方法，特别涉及了一种木材干燥及热能回收预干的装置及方 法，属于木材加工与节能减排


技术介绍

[0002]如今，我国干燥作业的整体能耗也已经占到我国国民经济总能耗的10％以上，其中木材 干燥(其能耗约占总能耗的40
‑
70％)作为主要的传统干燥作业领域存在诸多的问题：(1)目 前，我国用于干燥锯材和坯料所需的年耗煤约76.5万吨，排放二氧化碳约490万吨，产生灰 粒约13.5万吨，产生二氧化硫约7.4万吨，污染严重；(2)在传统木材干燥过程中，会有大 量的热湿空气排放到空气中，造成化石燃料的严重浪费；(3)自动化程度低，人工成本高。 针对上述木材干燥行业中存在的问题，行业内的专家学者给出了以下的技术方案：
[0003]针对降低木材干燥过程的能耗排放的问题，常见思路为提高热湿废气热能的重复利用率。 中国专利“CN202020614326.4”公布了“一种具有空气预热装置的木材干燥窑设计”，其装置包 括窑体和热泵系统，所述窑体顶部的两侧分别开设有新风进口和热风出口，所述热风出口处 连通有换热风机，所述新风进口处设置有循环风扇，所述换热风机的出风口连通有第二热风 导管，所述第二热风导管上设置有第二流量控制阀，此技术将窑体中的热湿废气通过换 热风机和第二热风导管引入到预热套管中，通过预热套管对新引入到窑体中的空气进行预热， 并排到冷凝器上。虽然该干燥窑利用干燥窑中的热湿废气对新风空气进行加热，达到了余热 回收利用，降低了能耗。虽然此方法能够起到一定的节能效果，但是套管中热量损耗大，且 与管道长度呈正比，无法做到热湿废气对新风空气进行彻底的加热，同时此窑体占地面积大， 且无法实现连续干燥作业，会给木材干燥生产带来新的生产效益问题。
[0004]为解决此问题，另一种思路为：优化干燥工艺，提高干燥效率。中国专利
ꢀ“
CN201820273622.5”公布了“一种高效木材干燥窑”，其装置为干燥窑本体，所述干燥窑本体 内部设有隔热层，所述干燥窑本体内壁设有冷凝槽，所述干燥窑本体底部设有排气管，所述 排气管的另一端设有单向阀，所述单向阀设置于干燥窑本体外部，所述排气管一侧设有聚水 槽。此技术通过设置底座和回收槽，使用者将木材放置到放置架内部，蒸汽发生器工作 经热风蒸汽输送管向干燥窑本体内部供应高温蒸汽，空气加速扇可加速干燥窑本体内部空气 流通速度，可提高干燥效率和使木材均匀受热，干燥工作完成后，剩余水分冷凝呈水珠经冷 凝槽聚集后经聚水槽和冷凝水导流管输送至回收槽，防止因水分残存在干燥窑本体内部造成 影响干燥效率和滋生细菌。虽然此方法有效提高了干燥效率，充分回收利用了剩余冷凝水， 以实现了减小水资源损耗的目的，但是此干燥窑只能实现单独作业，对于热湿废气有没做到 有效再利用。
[0005]而针对木材干燥过程中的连续干燥作业，常使用管道连通以实现对两个干燥间进行同步 干燥作业。中国专利“CN201822190517.8”公布了“一种干燥装置”，其装置包括风力
间、加热 间、两个干燥间，各部分通过管道连接，通过对管道连通的控制可以实现对单个或两个干燥 间进行干燥，所述干燥间内部风网管道设有风网板，该风网板上设置有U形割口外折形成的 开口，该开口位置和朝向均随机分布，该结构使得热风形成了沿各方向进入的柔和风流，更 接近自然背风环境，使木板材均匀受热干燥，通过干燥间与风力间的连接可以循环利用热能， 减少了能耗损失，更加环保。但是此干燥装置只能实现微风循环式干燥方式的中低温干燥， 以追求自然背风干燥，对于木材的高温高湿干燥不具有普遍适用性。
[0006]因此，如何降低木材干燥过程的能耗并充分利用热湿空气热能是当前木材干燥工业的关 键性问题。现有的方法虽然能够提高木材干燥过程的能量利用率，实现木材干燥过程中湿热 废气热能的重复利用，但对于湿热废气热能的利用不充分，不能精确判断热能循环控制节点， 无法实现木材连续干燥作业，无法实现干燥材料之间的有序作业，即对干燥材料进行先预干 后干燥的有次序地，循环作业，循环利用木材干燥过程中产生的湿热废气的热能。
[0007]本专利技术不仅能将热湿废气热能用于木材预干燥，实现循环热能流动，还能根据干燥室内 干燥介质的温湿度变化，控制干燥装置内阀门的开启与关闭，精确判断干燥过程中需要排出 的废气和外界新鲜空气的交换节点，实现节能减排，最大限度利用热能。
[0008]本专利技术对干燥木材过程中所产生的高热高湿的废气中的热能进行循环再利用，不仅对木 材进行了预干，缩短了干燥周期，还实现了连续干燥作业，提高了干燥效率。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是针对现有木材干燥过程中存在能耗高，且干燥产生的热能利用率低的技 术问题，提供一种木材干燥及热能回收利用装置和木材干燥及人回收利用方法，本专利技术通过 装置的进排气区内的阀门开闭，调整干燥过程中湿热废气的循环方向、风机的方向，使得湿 热废气在装置内循环，充分利用湿热废气的热能，解决了木材干燥室内因气流循环单一所带 来的热湿废气热回收利用效率不高的问题，充分利用热湿废气对木材进行预干，极大缩短木 材干燥周期，节省化石燃料。
[0010]本专利技术的装置能使得木材预干作业处理和干燥作业在同一个装置中进行，实现木材预干 后再干燥的连续循环作业，将装置内的一个干燥室在干燥过程中产生的热湿废气通过风道输 送至另一个干燥室内，用于另一干燥室内的木材的预干作业处理；预干处理至干燥窑干燥处 理完成后，再进行干燥处理；另一干燥室内干燥处理产生的湿热废气再通过风道输送至前一 个干燥室内，用于该干燥室内木材的预干处理，循环预干处理、干燥处理，直至将所有木材 干燥完成。
[0011]为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种木材干燥及热能回收利用的方法，包括：
[0012]A)将待干燥木材置于木材干燥及热能回收利用的装置内的2个干燥室内，以其中一个干 燥室内的木材进行干燥处理，进行木材干燥处理的干燥室称为干室；以另一干燥室内木材进 行预干处理，进行预干处理的干燥室称为预热室；测定干室内木材的含水率M
干
；干燥介质 的相对湿度α
干
；测定预热室内干燥介质温度t
预干
；测定外部的环境温度t
外
；
[0013]B)当干室内木材的含水率M
干
达到木材干燥基准的第i阶段含水率，即M
JZi
<M
干
≤M
JZ(i
‑
1)
时，调节干室内的温湿度，使之与木材干燥基准第i阶段的基准要求相一致，然后按
照木 材干燥基准进行第i阶段的木材干燥，i＝1、2、3，
…
，n，n为木材干燥基准中木材干燥的最 终干燥阶段数；
[0014]并且根据检测结果，按照如下方法对木材干燥及热能回收利用的装置内的风机、加热器、 散热器、雾化喷头、阀门、通风口、进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木材干燥及热能回收利用的方法，其特征是，包括：A)将待干燥木材置于木材干燥及热能回收利用的装置内的2个干燥室内，以其中一个干燥室内的木材进行干燥处理，进行木材干燥处理的干燥室称为干室；以另一干燥室内木材进行预干处理，进行预干处理的干燥室称为预热室；测定干室内木材的含水率M
干
；干燥介质的相对湿度α
干
；测定预热室内干燥介质温度t
预干
；测定外部的环境温度t
外
；B)当干室内木材的含水率M
干
达到木材干燥基准的第i阶段含水率，即M
JZi
<M
干
≤M
JZ(i
‑
1)
时，调节干室内的温湿度，使之与木材干燥基准第i阶段的基准要求相一致，然后按照木材干燥基准进行第i阶段的木材干燥，i＝1、2、3，
…
，n，n为木材干燥基准中木材干燥的最终干燥阶段数；并且根据检测结果，按照如下方法对木材干燥及热能回收利用的装置内的风机、加热器、散热器、雾化喷头、阀门、通风口、进排气口的工作状态进行调整，调整干燥介质的流通方向；按照干燥基准对干室内的木材进行第i阶段干燥处理，预热室内木材进行预干处理，其中：B1)当M
JZi
<M
干
≤M
JZ(i
‑
1)
，且α
干
＝α
JZi
‑
2％；t
预干
–
t
外
>2℃时，关闭装置内全部阀门，开启干室风机、加热器组和高压雾化喷头，升温加湿，对干燥室材堆进行干燥处理；开启预热室风机，对预热室材堆进行预干处理；B2)当M
JZi
<M
干
≤M
JZ(i
‑
1)
，且α
干
<α
JZi
+1％；t
预干
–
t
外
＝2℃时，关闭干室上部的通风口和对应的进排气口，开启干室风机、加热器组和高压雾化喷头，升温加湿，对干燥室内材堆进行干燥处理；关闭2个风道的风道阀门，同时开启预热室上部的通风口和进排气口，预热室与外界进行介质交换，直至预热室内温度与外界环境温度相同，停止交换；B3)当M
JZi
<M
干
≤M
JZ(i
‑
1)
，且α
干
＝α
JZi
+2％；t
预干
–
t
外
<2℃时，关闭2个风道的进排气口，开启2个风道的风道阀门，开启2个干燥室上部的通风口，2个干燥室之间进行介质交换，当干室的温度降至高于环境温度5
‑
15℃时，停止交换干燥介质；B4)当M
JZi
<M
干
≤M
JZ(i
‑
1)
，且α
干
＝α
JZi
+1％；t
预干
–
t
外
>2℃时，关闭干室上部的通风口和对应的进排气口，开启干室风机、加热器组和高压雾化喷头，升温加湿，对干燥室材堆进行干燥处理；关闭2个风道的风道阀门，开启预热室上部的通风口和对应的进排气口，预热室与外界进行介质交换，直至预热室内温度与外界环境温度相同，停止交换；C)根据实时测定的M
干
、α
干
、t
预干
和t
外
；调整装置内的2个干燥室内的风机、加热器、散热器和雾化喷头的开闭；第一、第二风道的通风口、进排气口、风道阀门的开闭，调整空气介质的流通方向；重复B1
‑
B4)，直至干室内木材的含水率降低并达到木材干燥处理所要求的含水率M
终
；D)当检测到干室内木材含水率达到木材干燥处理所要求的含水率M
终
时，将木材移出干室；E)将待干燥木材置于第二干燥室内进行预干处理，对第一干燥室内木材进行干燥处理，即两个干燥室轮流进行木材干燥处理、预干处理，重复步骤B
‑
D)，直至所有待干燥木材全部干燥完成。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述木材干燥及热能回收利用的装置整体呈矩形，包括隔层、干燥区和进排气区，其中隔层将装置分为上下两部分，上部分为进排气区，用于干燥介质的交换，实现热能循环流动；下部分为干燥区，用于木材的干燥，其中所述干燥
区包括2个相互独立的干燥室，第一干燥室、第二干燥室，用于放置待干燥的木材，对待干燥木材进行轮流干燥处理、预干处理；干燥区的顶部为隔层，进排气区的底部与隔层连接呈一体。3.如权利要求2所述的方法，其特征是，每个干燥室内至少安装2只测定干燥室内干燥介质干、湿球温度的干湿球温度计，依据干湿球温度计的相对湿度对照表，获得木材干燥过程中各个阶段的相对湿度α
JZ
。4.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述隔层为平板状，并且在隔层上设置2组通风口组，每组通风口组包括至少2个通风口，作为干燥介质进出干燥室的流通通道，并将干燥区与进排气区相连通。5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述2组通风口组中的一组设置在第一干燥室的顶部，另一组通风口组设置在第二干燥室的顶部。6.如权利要求2所述的方法，其特征是，每一个通风口内固定安装一个阀门和一个双向风机。7.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述进排气区包括2个沿着装置宽度或长度方向并行排列，彼此独立的风道，并且风道底部与干燥室顶部的隔层连接呈一体。8.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述风道内部设置风道阀门，用于控制第一、第二干燥室内介质的流动方向或/和控制第一、第二干燥室之间之间的介质的通断。9.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述风道的底部设置通风口，其设置位置与隔层上设置的通风口位置相对应，形成干燥介质的流通通道。10.一种木材干燥及热能回收利用的方法，其特征是，包括如下步骤：1)将待干燥木材分别置于木材干燥及热能回收利用的装置的2个干燥室内，关闭装置的2个风道；开启第二干燥室内的风机、加热器、散热器和高压雾化喷头，加热加湿，对置于第二干燥室内的木材按照木材干燥基准进行第一阶段的在处理；关闭第一干燥室内的风机、加热器、散热器和高压雾化喷头，对置于第一干燥室内木材进行预干处理；2)实时测定第二干燥室内木材的含水率M
干
；干燥介质的相对湿度α
干
；测定第一干燥室内干燥介质温度t
预干
，测定外部的环境温度t
外
；根据检测结果，按照如下方法对木材干燥及热能回收利用的装置内的风机、加热器、散热器、雾化喷头、阀门、通风口、进排气口的工作状态进行调整，调整干燥介质的流通方向，按照干燥基准对第二干燥室内的木材进行干燥，对第一干燥室内的木材进行预干处理；其中：2A)当M
干
>M
JZ1
，且α
干
<α
JZ1
‑
2％；t
预干
–
t
外
<2℃时；关闭第二干燥室的通风口；开启第二干燥室内的风机、加热器、散热器和高压雾化喷头，加热加湿，按照干燥基准进行相应的第一阶段干燥处理；2B)当M
干
>M
JZ1
，且α
干
＝α
JZ1
+2％；t
预干
–
t
外
<2℃时；开启第一、第二风道阀门；开启第一通风口A、B；第二通风口A、B；关闭第一、第二风道的进排气口；关闭第一、第二干燥室内的风机、加热器、散热器和高压雾化喷头；同时控制安装在第一、第二通风口A、B内风机的风向，使得第二干燥室内的湿热废气输送至第一干燥室内，对第一干燥室内的木材进行预干处理；将第一干燥室内的空气输送至第二干燥室，对第一、第二干燥室内的干燥介质进行交换；当第二干燥室的温度降至高于环境温度5
‑
15℃时，停止干燥介质的交换；
2C)当M
干
>M
JZ1
，且α
干
＝α
JZ1
‑
2％；t
预干
–
t
外
>2℃时；关闭第一、第二风道阀门；关闭第一通风口A、B；第二通风口A、B；关闭第一进排气口A、B；第二进排气口A、B；使得第一、第二风道内无空气介质流动；开启第二干燥室内干燥风机、加热器、散热器和雾化喷头，升温加湿，第二干燥室内的木材按照干燥基准的第一阶段进行干燥处理；开启第一干燥室内的干燥风机，关闭加热器、散热器和雾化喷头，第一干燥室内木材进行预干处理；2D)当M
干
>M
JZ1
，且α
干
<α
JZ1
+1％；t
预干
–
t
外
＝2℃时；关闭第一、第二风道阀门；打开第一通风口A、B；打开第一、二进排气口A；关闭第二通风口A、B；关闭第一、二进排气口B；使得第一、第二风道内无空气介质流动；开启第二干燥室内干燥风机、加热器、散热器和雾化喷头，第二干燥室内的木材按照干燥基准的第一阶段进行干燥处理；关闭第一干燥室内的干燥风机、加热器、散热器和雾化喷头，新鲜空气通过进排气口与第一干燥室的湿冷废气进行干燥介质交换，直至第一干燥室室温降至外部的环境温度时停止交换；2E)当M
干
>M
JZ1
，且α
干
＝α
JZ1
+1％；t
预干
–
t
外
>2℃时；关闭第一、第二风道阀门；打开第一通风口A、B；打开第一、二进排气口A；关闭第二通风口A、B；关闭第一、二进排气口B；使得第一、第二风道内无空气介质流动；开启第二干燥室内干燥风机、加热器、散热器和雾化喷头，第二干燥室内的木材按照干燥基准的第一阶段进行干燥处理；关闭第一干燥室内的干燥风机、加热器、散热器和雾化喷头，新鲜空气通过进排气口与第一干燥室的湿冷废气进行干燥介质交换，直至第一干燥室的温度与外界温度相同时，停止介质交换；根据实时测定的M
干
、α
干
、t
预干
和t
外
；重复2A)
‑
2E)，直至第二干燥室内木材的含水率降低至低于或等于干燥基准的第一阶段的木材含水率最低临界值M
JZ1
；3)当测定第二干燥室内木材的含水率M
干
达到木材干燥基准的第二阶段含水率，即M
JZ2
<M
干
≤M
JZ1
时，调节第二干燥室内的温湿度，使之与木材干燥基准第二阶段的基准要求相一致，然后按照木材干燥基准进行第二阶段的木材干燥，其中：3A)当M
JZ2
<M
干
≤M
JZ1
，且α
干
＝α
JZ2
‑
2％；t
预干
–
t
外
>2℃时，关闭第一、第二风道阀门；关闭装置的所有通风口、进排气口；使得第一、第二风道内无空气介质流动；开启第二干燥室内干燥风机、加热器、散热器和雾化喷头，升温加湿，第二干燥室内的木材按照干燥基准的第二阶段进行干燥处理；开启第一干燥室内的干燥风机，关闭加热器、散热器和雾化喷头，第一干燥室内木材进行预干处理；3B)当M
JZ2
<M
干
≤M
JZ1
，且α
干
<α
JZ2
+1％；t
预干
–
t
外
＝2℃时，关闭第一、第二风道阀门；打开第一通风口A、B；打开第一、第二进...

【专利技术属性】
技术研发人员：何正斌，张天放，伊松林，何露茜，万倩，王铭婕，赵湘玉，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：