Способ получения древесной массы

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИН 105114 09) у О 21 В. 1/30 г; ИЗОБРЕТЕН ИИДЕТЕЛЬСТВУ САН НОМУ 4) (57) 1РЕ ВЕСНОЙв влажнойботку пото ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) центральный научно-исслецовательский и проектно-конструкторскийинститут механизации и энергетики лесной промышленности(56) 1. Патент Швеции % 385027,0 21 В 1/30, 1977,СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАССЫ, включающий н усковой цревесины, обм СВЧ-излучения цо вскипания влаги, раэцеление на волокна с отвоцом образующегося пара, о т лич а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения качества цревесной массы и сни жения энергоемкости процесса, перец нагревом древесины выравнивают ее аб-ь солютную влажность, формируют из нее слой постоянной толщины с ориентацией кусков цревесины по направлению воло кон, нагрев слоя вецут при 75 95 Ссоо стороны, противоположной воэцействию СВЧ-излучения, а обрабатывают потоком СВЧ-излучения с редьной плот ностью 1-150 кВт/см и ориентации вектора напряженности электрического поля поп углом 20-90 к направлению волокон цревесины в слое.1051148 30 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что поток СВЧ-излучения направляют навстречу движению сформированного слоя.1Изобретение относится к технологиипереработки древесины, касается способаполучения иэ нее древесной массы, иможет быть использовано в целлюлознобумажной промьппленности,5Известен способ получения древесноймассы включающий нагрев влажной кусковой древесины; обработку потокомСВЧ-излучения цо вскипания влаги набухания, разцеление на волокна с отводом 1 Ообразующегося параОднако получаемая древесная массаимеет низкое качество, так как кускидревесины при воздействии на них СВЧизлучения не ориентйрованы по направле 15нию волокон, а вектор поля электрическойнапряженности не ориентирован относительно направления волокон в древесинеКоэффициент поглощения влажной древесиной СВЧ-энергии зависит от ориентации 20вектора поля электрической напряженности относительно волокон. При параллельной ориентации он в 1,5-4 раза выше,чем при поперечной, а это приводит кнеравномерному нагреву древесины по 25толщине слоя, так как куски древесины,волокна которых ориентированы параллельно вектору электрической напряженности, буцут нагреваться и разрушатьсяинтенсивнее, чем те, волокна которыхперпендикулярны вектору электрическойнапряженности, ведет к неравномерномуизмельчению цревесины, т.е. к ухудшениюкачества получаемой волокнистой массы.Неравномерная влажность древесинытакже ведет к снижению качествадревесной массы: Импульсный характер воздействия опре деляет цикличность процесса подачи ма-: 40 териала и требует синхронизации выдачи импульса и перемещения. материала, что усложняет осуществление процесса, Отсутствие же синхронизации может привести к перегреву материала и его вос пламенению. 3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что образующийся . после разделения пар направляют на нагрев слоя древесины. 2Причем хаотическая ориентация волоконотносительно вектора электрической напряженности поля и неравномерная влажность кусков цревесины требуют цля осуществления процесса большей мощности, и больших затрат энергии. Кроме тогоне используется энергия непоглощенногоизлучения и энергия пара, образующегосяв процессе разрушения древесины,Бель изобретения - повышение качества цревесной массы и снижение энергоемкости процесса,Поставленная цель достигается согласно способу получения древесной массы, включающему нагрев влажной кусковой древесины, обработку потоком СВЧизлучения цо вскипания влаги, разделениена волокна с отводом образующегосяпара, перед нагревом древесины выравнивают ее абсолютную влажность, формируют из нее слой постоянной толщиныс ориентацией кусков древесины по направлению волокон, нагрев слоя ведут доО78-90 С со стороны, противоположнойвоздействию СВЧ-излучения, а обрабатывают потоком СВЧ-излучения с удельнойплотностью 1-150 кВт/см при ориен 2тации вектора напряженности электрического поия поц углом 20-90 к направОлению волокон древесины в слое.При этом поток СВЧ-излучения направляют навстречу цвижению сформированного слоя.Образующийся после разделения парнаправляют на нагрев слоя древесины.На фиг. 1 и фиг. 2 изображены принципиальные схемы осуществления способаи варианты устройств для осуществленияпроцесса разделения цревесины на волок- .на.Устройство (фиг. 1) состоит из трубы 1, в которой движется лента 2 иэрадиопрозрачного диэлектрика, На ленте 2 трансп.ортируется древесина 3 ввиде кусков, щепы или стружки. СВЧустановка состоит из генератора 4; из148тельно волокон от перпенцикулярногоО(90 ), когца проницаемость СВЧ-поля наибольшая, ао 20 д, когца проницаемость еще значительно отличается от минимальной, имеющей место при параллельной ориентации вектора Е относительно волокон.Верхний прецел абсолютной влажности, при которой может происхоцит разрушение цревесины, не ограничен. Оцнако оптимальная абсолютная влажность, с точки зрения энергетических затрат, при осуществлении способа цолжна нахоциться в прецелах от 20 цо 80%, Одинаковая ориентация волокон всех кусков цревесины обеспечиваег, кроме , получения более равномерного воэцействия СВЧ-излучения по глубине слоя, 55 управление процессом разрушения путем изменения ориентации вектора напряженности электрического поля относи Прочность влажной цревесины (осины, сосны, ели и цр. пороц) при растяжении поперек волокон при 130-150 Сои абсолютной влажности более прецелагигроскопичности (т.е. более 20-30%)снижается до 30-40 н/см (03-0,4 МПа).Слецовательно цля разрушения цревесной клетки необхоцимо соэцать вней избыточное цавление 0,3-0,4 МПа,возникающее как известно при температуре воаяного пара 144-154 С. Нагреввлаги в клетке и парообразование цолжны происхоцигь с такой скоростью,чтобы обеспечить повышение цавлениявнутри клетки цо разрушающего за короткое время (менее 0,2 с), компенсируя при этом паром объем вытесняемойчерез стенки клетки влаги,Воца облацает аномально высокойпоглощаемостью энергии электромагнитного поля в СВЧ-циапазоне. Максимумпоглошаемости наблюцается по алиневолны 1,5-1,9 см. Диапазон же используемых цля разрушения алин волн нахоцится в преаелах от 110 цо 0,1 см,т.е. 0,3-300 ГГц. Выбор наиболее выгоцной аля разрушения частоты опрецеляеэся толщиной разрушаемого слоя, С увеличением частоты необхоаимая уцельнаямощность СВЧ-излучения снижается от150 цо 1 кВт/смП р и м е р 1 . Древесина, например, в вице стружки цовоцится цо абсолютной влажности (50%), затем ориентируется так, чтобы волокна были параллельны направлению цвижения ленты 2конвейера (фиг. 1 ) например с помощьюпотока воэцуха, а затем уклацываетсяравномерным слоем толщиной 3 см наленту 2 иэ рациопрозрачного циэлектрика, прохоцящую по трубе 1. В трубеслой древесины 3 прогревается сверхуцо 70 С паром, засасываемым из зоныразрушения вентилятора 11, а снизупрогревается СВЧ-ене ргией, поступающейпо волновоцам 7 и 8 через щели 9. Древесина, прилегающая к ленте 2, прогревается цо 90-95 С. Таким образом,опо толщине слоя соэцается грааиент температуры в 20 25 С, способствующийов дальнейшем равномерному нагреву слояв зоне разрушения.Поцогретый слой поступает в зону раэрушения, СВЧ излучение с частотой105,8 ГГц непрерывно поступает от генератора 4 через излучатель 5 и рациопроэрачный экран 6 на древесину. Вектор Енапряженности электрического поля излучения ориентирован поа углом 90 фкнаправлению авижения транспортера, аслецовательно, и к волокнам аревесины.Плотность потока СВЧ-энергии цля измельчения сырья на частоте 5,8 ГГцпри толщине слоя цревесины 3 см ивлажности 50% составляет 12,3 кВт/см,2При ширине зоны СВЧ-воэцействия2 см и времени пребывания в ней материала 0,02 с скорость цвижения лентытранспортера составляет 100 см/с,25 Слой цревесины в зоне разрушения быстро нагревается. Влага в клетках и цавление пара поцнимается цо 0,4 МПа, клеточные оболочки разрушаются, преве-. ЗО сина измельчается, образуя аревесную массу и транспортируется далее по ленте 2. Пар, образующийся в процессе разрушения аревесины, отсасывается вентилятором 1 и. используется цля З,; преаварительного нагрева цревесины,Часть СВЧ-энергии, прошеашая через слой древесины в зоне разрушения, по волновоаам 7 и 8 также поступает в зону попогрева материала, 40П р и м е р 2 . Древесина, например, в виде щепы доводится цо влажности 80%, затем ориентируется так, что волокна перпендикулярны направлению авижения щепы на виброконвейере 12 45 (фиг. 2); Слой щепы 3 на конвейере формируется оцинаковой толщины. В камере 13 цревесина поаогревается паром,поступающим иэ зоны разрушения потрубопровоцам 14 и 16. Затем сырьепоступает в зону разрушения навстречу потоку СВЧ-излучения, иаущему отгенератора 4 через излучатель 5 иэкран 6. Частота излучения составляет 85 ГГц, уцедьная плотность потокамощности 37,5 кВт/см . Вектор Е ориен2тирован перпенцикулярно волокнам щепы(фиг. 2).Скорость поаачи материала составляет 150 см/с, что обеспечивает времяпребывания древесины в зоне разрушения в течение 0,03 с. Древесина нагревается в зоне разрушения, влага вскипает в клетках и разрывает их. Образуюшаяся масса 10 уносится потоком возпуха вместе с паром по трубе 14 в оьцелитель. Прошеашая через толщу слояразрушаемой цревесины СВЧ-энергиянагревает послецующие слои,В отцелитеде 15.цревесная масса и .возцух, смешанный с паром, разцеляются,Измельченная аревесина попааает на конвейер 17 а пар подается по трубопровоцу 16 в камеру 13.Для регулирования глубины проникновения СВЧ-излучения в слой древесиныориентацию вектора Е изменяют в пределах 20 90 относительно направления0волокон древесины в слое, что особенно необходимо при переработке цревесины различных пороа и при пониженнойвлажносту.Полученная преалагаемым способомаревесная масса может быть использавана аля произвоаства аревесноволокнистых плит, а при увеличении упельноймощности СВЧ-установки степень измельчения массы также увеличивается,что позволит использовать ее цля произвоаства бумаги.При преплагаемом способе снижаетсяэнергоемкость процесса.Рецакто Т ное иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 8620/29 ВНИИПИ Г по цела 113035, Москсильев Корректор Т. Ващков царственного комитета СССРэобретений и открытий Ж, Раушская наб., ц, 4/5