一種加壓蒸汽條件下的原木熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及原木殺蟲處理方法，具體地說，是一種以高溫加壓蒸汽殺死原木中的各種真菌和病蟲害，例如寄生線蟲的汽蒸殺蟲處理方法，屬于木材檢疫除害技術領域。
【背景技術】
[0002]近些年，隨著木結構建筑行業(yè)的發(fā)展，我國進口原木的數(shù)量越來越多，原木的防蟲檢疫工作越來越重要。
[0003]原木檢疫熱處理用于消除進出口原木中可能存在的各類病蟲害，以保證出口地生態(tài)系統(tǒng)的健康安全。目前與我國簽訂協(xié)議可到岸進行檢疫處理的原木有加拿大BC省木材，美國阿拉斯加材和俄羅斯遠東材，主要為徑級在200?600 mm的針葉材。
[0004]當前對于原木的檢疫殺蟲主要是采用藥物熏蒸的方法。藥物熏蒸主要是采用溴化鉀。但是，溴甲烷是臭氧層破壞的原因物質之一，近年來從地球環(huán)境保護的觀點出發(fā)，限制溴甲烷使用的傾向有所增強。因此，原木熏蒸結束后，需要對藥物進行回收，但是回收成本相對較高，且回收不徹底的話，會對環(huán)境造成污染，另外，藥物在原木中也會有所殘留，造成后續(xù)的污染。藥物熏蒸處理原木，主要對原木表層害蟲起到作用，難以滲透到原木內部。
[0005]根據(jù)國家標準(GB/T20478-2006)，植物檢疫熱處理是“按照一定的技術規(guī)范，對商品加熱直至該商品在最低溫度點維持最短時間的過程”，通常采用的加熱方法為汽蒸、干燥窯干燥或介電加熱等。國家質檢總局對進境原木的檢疫熱處理有明確的技術要求，即原木的木芯溫度需達到71.1°C并保持75min。
[0006]汽蒸熱處理是將木材置于蒸汽環(huán)境中進行加熱，使生物體內的蛋白質，特別是酶發(fā)生變性，以達到除害效果。在汽蒸處理過程中應保證蒸汽處于或接近于飽和狀態(tài)(干球和濕球溫度相等)，否則木材在被加熱的同時還會伴隨著內部水分的迀移和蒸發(fā)，即干燥過程。干燥使木材表面溫度低于處理環(huán)境的溫度，降低了木材表面到木芯的溫度梯度，使加熱時間隨干濕球溫差的擴大而呈指數(shù)級增加，當濕球溫度低于木材心部的目標溫度(71.1°C)時這種延遲效應尤為顯著。原木汽蒸處理目前主要的問題在于能耗和時效性。對于直徑為400mm，初含水率100%，比重為0.45的原木，在起始溫度為21°C的熱處理窯中采用98.9°C的飽和蒸汽中加熱，木材中心達到71.1°C的時間的理論計算值為16.6小時。如果木材徑級進一步增加，加熱時間可延長至20多小時，相應的能耗也會增加。
[0007]木材介電加熱通常以微波為加熱介質。微波的超高頻(300MHz?300GHz)電磁場會引發(fā)木材內部水分子的高速旋轉和碰撞，使木材發(fā)熱升溫;與此同時，生物質的體液也會振動發(fā)熱，熱敏性蛋白質在高溫下會發(fā)生凝固，使其在內外因素的雙重作用下被殺滅。微波加熱的優(yōu)點在于時間短，加熱在木材內外同時發(fā)生，而對流加熱時熱量需由木材表面向內部逐漸傳遞。但是由于木材本身的介電性很弱，微波加熱的升溫水平和均勻性受木材含水率、密度分布以及紋理方向的影響，由此會導致部分區(qū)域溫度較低而影響滅蟲效果。微波加熱的另一個問題在于對木材的加熱深度較淺，不適于原木和厚板材的熱處理。國際植物保護公約組織已在其標準中明確規(guī)定，微波處理的木材厚度不得超過20cm。在進行規(guī)?；瘧脮r，微波處理的能耗也很大，如用含水率45%、初始溫度為10°C的楊木板材，以7s/個的速度生產托盤，相應的熱處理設備功率可高達800kW。
[0008]原木也可以在干燥窯中進行干燥的同時完成除害處理。木材干燥技術在研究和應用上都已經歷了長期的發(fā)展，形成了較為完整的理論和技術體系。但是這種方法主要用于板材，而原木的尺寸比普通板材要大得多，在干燥過程中內部的應力水平也高于板材，極易出現(xiàn)開裂等缺陷，破壞木材的質量，因而在實踐中主要應用于徑級小且易干燥的木材，在工藝上則多采用較“軟”的干燥基準。干燥處理的另一個不足在于周期過長，汽蒸處理周期可以小時計，而干燥處理則需以天計，一般對原木進行剝皮或縱向開槽處理可以縮短干燥周期，由于進口原木只有經過檢疫處理后才能進入木材加工區(qū)，因此這些方法都不適于檢疫性干燥處理。
[0009]綜合來說，在三種熱處理方法中只有汽蒸處理法可適用于大徑級原木的處理，因為木材在飽和蒸汽環(huán)境中的干燥過程十分緩慢，因此無需過多考慮木材處理過程中的應力和開裂問題。實際上在某些情況下原木經汽蒸處理后含水率還會略有增加，這是因為在飽和蒸汽條件下的加熱屬于相變換熱，開始汽蒸時由于木材表面溫度較低會使部分蒸汽冷凝而被木材吸收。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種對不會對環(huán)境造成污染，工藝簡單，成本低廉，且能夠有效殺死原木中尤其是原木芯部害蟲的加壓蒸汽條件下的原木熱處理方法，它克服了傳統(tǒng)汽蒸處理在能耗和時效性面的不足，在滿足處理要求的同時實現(xiàn)處理的高效和節(jié)能。
[0011]本發(fā)明所述的加壓蒸汽條件下的原木熱處理方法，它包括下述步驟:
a:預熱:在原木中心設置溫度傳感器;將原木放置在預熱窯內在溫度為40?50°C，相對濕度100%的參數(shù)條件下進行預熱，使得原木中心溫度達到15_25°C;
b:汽蒸處理:把原木置于密閉處理窯內通入飽和蒸汽進行加熱加壓，使得飽和蒸汽表壓達到0.13-0.2110^，溫度達到125-135°(3;溫度傳感器檢測的原木中心溫度達到48-52°〇時停止加熱，原木在自身內外溫差的作用下木芯溫度逐漸達到或超過71.1°C后至少保持75min；
C:冷卻:將處理窯內蒸汽向外排出，逐漸降低處理窯內溫度和壓力至常溫常壓。
[0012]上述的原木熱處理方法，冷卻時將處理窯內排出的蒸汽排入到預熱窯內對原木進行預熱。
[0013]上述的原木熱處理方法，汽蒸處理時，先向處理窯內通入飽和蒸汽，快速升溫至65-75°C并保持約1min;然后使得飽和蒸汽溫度快速升溫至125-135°C，蒸汽壓力同步上升至0.13-0.21MPao
上述的原木熱處理方法，冷卻時，保持窯內蒸汽處于飽和狀態(tài)下，向窯外排出蒸汽，窯內蒸汽溫度下降速度8_12°C/h，逐漸冷卻木材并同步降低窯內壓力至常壓。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明以高溫蒸汽作為消滅害蟲的熱源，相對于藥物熏蒸本方法是純物理處理，沒有污染。而且采用蒸汽高溫處理可以達到原木芯部，殺死原木芯部的害蟲，效果顯著。
[0015]采用加壓飽和蒸汽替代常壓蒸汽，縮短處理周期。由于原木熱處理需在飽和蒸汽環(huán)境中進行，因而在常壓下蒸汽溫度被限制在100°c以下，而采用加壓飽和蒸汽后蒸汽溫度可進一步上升，使熱處理時間顯著縮短。仍以初始溫度為21°C，徑級為400mm的原木為例，當蒸汽溫度上升至130°C時，加熱時間可縮短至約13h。此外，加壓蒸汽對處理窯的密閉性提出了更高的要求，有助于實現(xiàn)在停止加熱加壓后原木在內外溫差的作用下木芯溫度上升過程中所需的絕熱環(huán)境。
[0016]利用木材內部的自發(fā)性熱平衡使木芯溫度達到處理要求，降低處理能耗。目前木材熱處理的一般