[發明專利]一種負壓環境下電熱板加熱木材干燥—碳化聯合處理的設備和方法

在審

• 申請號: 201911423058.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111015854A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 劉洪海;曹新民;張奕海;楊琳;丁東勝;郭瓊;涂登云;楊航;張靜雯
• 申請（專利權）人: 中山市東成家具有限公司;曹新民
• 主分類號: B27K1/02
• 分類號: B27K1/02;B27K5/00;B27M1/06;F26B5/04;F26B23/04;F26B25/22
• 代理公司: 中山益信知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44601
• 代理人: 許俊逸

1.一種負壓環境下電熱板加熱木材干燥—碳化聯合處理的設備，包括真空罐體、真空獲取裝置、罐內電加熱裝置、電控柜及控制裝置，其特征在于，真空罐體還設置有高壓細水霧化增濕裝置，真空罐體內電加熱裝置由若干電加熱板組成，使用時，電加熱板與待加工木材平行交替地擺放而形成堆垛，堆垛最上層和最下層電加熱板均設有隔熱層，堆垛頂設有液壓加壓裝置。

2.根據權利要求1所述的一種負壓環境下電熱板加熱木材干燥—碳化聯合處理的設備，其特征在于，電加熱板由散熱鋁板、耐高溫絕緣材料和內導電發熱體構成。

3.根據權利要求1所述的一種負壓環境下電熱板加熱木材干燥—碳化聯合處理的設備，其特征在于，真空罐體的一端設置有能打開或關閉的電動移動門；木材處理設備還包括材料裝載裝置，材料裝載裝置包括罐內軌道、罐外移動軌道、軌道車和真空吸盤起重裝置，真空吸盤起重裝置設置于罐外移動軌道的上方，軌道車能連續在罐內軌道和罐外移動軌道上運行。

4.根據權利要求1所述的一種負壓環境下電熱板加熱木材干燥—碳化聯合處理的設備，其特征在于，真空罐體還設置有排水裝置，排水裝置包括電動排水閥、排水箱和排水管道，排水管道依次連通真空罐體內部、排水箱和電動排水閥。

5.根據權利要求1所述的一種負壓環境下電熱板加熱木材干燥—碳化聯合處理的設備，其特征在于，真空罐體內設置有用以對木材含水率檢驗板進行實時稱重的耐高溫稱重傳感裝置；所述真空罐體內設置有溫濕度傳感裝置。

6.一種負壓環境下電熱板加熱木材干燥—碳化聯合處理的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)、材料裝車：將厚度均勻，含水率較高的木材，單層或多層整齊地疊放在軌道車的多層電加熱板之間，裝載順序為先在軌道車隔熱層上擺放一層電加熱板一層木材，以此類推，直達額定堆垛高度，材堆最上層為電加熱板和隔熱層，材堆裝好后按程序把含水率檢驗板放入真空罐體內的耐高溫稱重傳感裝置上并將檢驗板的兩塊電加熱板電源、溫度傳感器連線接頭分別按序插入真空罐體內的對應插座，完成上述操作后將材堆軌道車推入真空罐體，將堆垛上每塊電加熱板的電源接頭、溫度傳感器連線接頭分別按序插入真空罐體內的對應插座，再通過罐頂液壓加壓裝置把裝車后的木材和電加熱板壓緊，防止木材干燥、熱處理時產生變形，最后關閉罐門；

2)、罐體抽真空：關閉真空罐體所有連接閥門，開動真空獲取裝置，將真空罐體內壓力控制在3.4～6.7kPa或100～20Pa之間，通過真空泵抽出真空罐體內部、電加熱板與木材之間、及木材內部的空氣和氧氣，避免木材碳化過程的氧化反應和火災危險；

3)、木材真空干燥處理：維持真空罐體內壓力在6.7kPa附近，開啟電熱板加熱系統，升溫速度控制在4～6℃/h，對木材進行加熱，待木材溫度升至真空罐體壓力對應的沸點后，進行木材真空熱板加熱干燥；干燥過程控制木材的溫度高于真空罐體內壓力對應的沸點的3～5℃，使木材內部水分處于沸騰狀態，在內外壓力差的作用下遷移到木材外部，該狀態維持到木材含水率降至纖維飽和點(30％)附近；然后，調整真空罐體內的壓力至6.7kPa，電加熱板溫度控制在40～50℃，加快木材內部結合水的蒸發；當含水率降至20％時，維持真空罐體內壓力不變6.7kPa，電加熱板的溫度控制在45～60℃，直到木材含水率降至10％；含水率10％以下時，維持真空罐體內壓力為3.4kPa，控制電加熱板的溫度在65～75℃之間，提高木材內部結合水的溫度和內外環境的壓力差，加快結合水的干燥，狀態維持到木材含水率降低至5％左右；干燥過程木材內部排出的水分流到真空罐體底部，通過連接管道排到排水箱，排水箱內水達到設定容積后自動開啟排水閥排出內部積水；

4)、碳化預熱處理：當干燥真空罐體內部木材的含水率降低至3％時，設備進入碳化預熱階段；降低真空罐體內壓力至1.0～2.0kPa，開啟電加熱板電加熱，以10～15℃/h對木材進行加熱，加熱至130℃后保持溫度2h；

5)、碳化升溫：保持真空罐體壓力在1.0～2.0kPa，繼續開啟電加熱板加熱木材，升溫速度在20～30℃/h，將罐內木材加熱至180～240℃；

6)、碳化處理：保持真空罐體壓力在1.0～2.0kPa，保持木材溫度在設定的碳化溫度，碳化時間為3～5h；碳化過程中從木材內部脫除的水分流至真空罐體底部，通過連接管道排到排水箱，排水箱內水達到設定容積后自動開啟排水閥排出內部積水；

7)、降溫冷卻：碳化結束后，停止電加熱板加熱，把真空罐體內壓力調至6.7～13.4kPa，通過加大向真空罐體內噴入高壓細水霧化量來降低木材和熱處理罐的溫度；

8)、木材吸濕回潮處理：當真空罐體內木材的溫度降低至130℃時，把真空罐體內壓力調至13.4～20.1kPa；當溫度降至110℃時，將真空罐體內壓力調至26.8～40.2kPa；當溫度降至100℃時，將真空罐體內壓力調至53.6～60.3kPa，上述調整階段始終通過高壓細水霧化水來讓碳化后的木材進行吸濕回潮，恢復常壓后繼續噴淋高壓細水霧化，使木材含水率回升至5-6％左右，溫度降低至40℃；

9)、材料卸載：逐漸恢復真空罐體內壓力至常壓，打開罐門，拔掉熱板電源及溫度測試裝置快接插頭，移動軌道裝載車出真空罐體，逐層吊起電加熱板，卸載木材。