用于干燥木屑的木屑干燥系统以及相应的木屑干燥方法

摘要

用于干燥(18)木屑的木屑干燥系统，包括：一个燃烧装置(12)，用于木屑(18)的干燥器(16)以及一个将余汽(34)送回到干燥器(16)中的回馈装置(56)；所述回馈装置(56)具有一个余汽加热器(42)，所述木屑干燥系统(10)被构造用于在将余汽(34)送回到干燥器(16)之前减少其中的有机化合物。余汽加热器(42)包括一个再生式和/或者催化式热交换器，该热交换器在流出侧布置在干燥器(16)后面并且被构造用来将余汽(34)加热到足够高的温度，从而使得余汽(34)中的颗粒至少绝大部分被氧化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于干燥木屑的木屑干燥系统，包括：一个燃烧装置，一个 木屑干燥器以及一个将余汽送回到干燥器中的回馈装置，所述回馈装置具有一个 余汽加热器，所述木屑干燥系统被构造用于在将余汽送回到干燥器之前减少其中 的有机化合物。

按照第二观点，本发明还涉及一种木屑干燥方法，包括以下步骤：(a)将烟 气从燃烧装置输送给干燥器；(b)在干燥器中对木屑进行干燥，从而产生余汽；(c) 将至少一部分余汽送回到干燥器中。

背景技术

通常在已知木屑干燥系统的燃烧装置中燃烧木粉尘，将所产生的热烟气送入 混合室，在这里与余汽(也称作回馈余汽)混合。所产生的干燥气体的温度由于 所述混合下降到大约380℃-420℃。然后将干燥气体送入干燥器，在所述干燥器 中对木屑进行干燥。

将所产生的余汽送入旋风分离器并且然后部分地送回到混合室中。接着将干 燥后的木屑与胶水混合并且压制成人造板。这类木屑干燥系统的缺点在于，用木 屑制成的人造板可能会释放出挥发性有机物质。

此外还有一种生成热气对木屑进行干燥的已知方式，首先在燃烧室中将木屑 与自己的燃烧空气一起燃烧，燃烧产生的大约900度的烟气进入混合室中，在混 合室中送入回馈余汽、用于冷却的二次空气和必要时外部热气。在混合室中将送 入木屑干燥器中的干燥用热气调整到所需的要求(温度约为350-480℃，总体积 流量和湿度)。利用抽风机经由干燥滚筒吸入被这样处理过的热气体积流或者干 燥空气体积流。在干燥滚筒中使得木屑与热气直接接触从而被干燥。抽风机将参 与干燥过程的全部热气体积流输送给过滤装置，该过滤装置主要被设计成旋风分 离器，但也可以将其设计成静电湿式过滤器。该过滤装置首先仅仅分离出有限的 固体颗粒，在过滤装置前面或者后面将一股分流(称作回馈余汽体积流)重新送 入之前所述的混合室。

对木屑进行干燥需要根据产品情况(木屑大小，流量，湿度，干燥器的类型) 调整温度、能量与体积流之间的平衡。

在干燥滚筒后面分离经过干燥的木屑，将其与胶水混合，然后压制成人造板。 这类木屑干燥系统的缺点在于，用木屑制成的人造板可能会释放出树脂和萜烯构 成的挥发性有机物质。

用于干燥木屑的热气会部分地吸收木材中所含的树脂和萜烯，为了实现最佳 吸收效果，可使得干燥器入口处的热干燥气体不含同类有害物质。但是按照已知 的方法，将干燥器入口处的热气与曾经参与干燥过程的回馈余汽混合。这样就减 少了混合气体积流的树脂和萜烯吸收量。

也已经公知的是，使余汽完全地在一个回路中引导，也就是说，送入干燥器 中的热干燥气体完全由余汽产生并且与初级燃料的燃烧产生的废气混合。为了改 善工艺能耗，可将部分余汽送入燃烧室中，在此在大约850℃温度下对其进行热 处理。通过管束式热交换器输入另外的余汽成分，在这里将其加热到大约380-450 ℃，同时使得燃烧室中的(50度)热气冷却下来。根据该温度水平可不必对经 过热交换器加热后的余汽进行热处理。这种利用管束式热交换器系统来产生热气 的方式有很大的缺点，由于热交换器表面受到污染，因此可用率很小。仅一部分 余汽经过热处理。从外部吸入用于燃烧初级燃料的燃烧用空气。该方法的热效率 相对不佳。

因此公知的是，使余汽完全地在一个回路中引导，也就是说，送入干燥器中 的干燥气体完全由余汽产生，其中，通过热作用氧化其中的挥发性化合物。其缺 点在于，这种木屑干燥系统的可用率很小。

US 5,983,521公开了一种将回馈余汽完全送回到燃烧室中的木屑干燥系统， 为了节能，使得回馈余汽经过换热器，由燃烧装置给所述换热器提供热气。以这 种方式在燃烧室中对所有回馈余汽进行热处理。其缺点在于，燃烧装置的效率降 低，因为必须使得所有回馈余汽完全经过燃烧装置。

DE 197 28 545 A1公开了一种垃圾干燥系统，与木屑干燥系统的不同之处在 于，湿度以及萜烯和微尘含量在垃圾干燥系统中并不十分重要，因此这里所述的 装置不适合用来干燥木屑。CH 133 536公开了一种多级干燥散料的方法，该文 献没有描述具有再生或者催化作用的热交换器。

DE 29 26 663公开了一种将余汽冷却、从而使得水和夹带的萜烯冷凝的方法， 其缺点在于，将余汽冷却下来的耗费很高。

WO 01/59381公开了一种可将一部分余汽送回到燃烧室中的木屑干燥系统， 其缺点在于，回馈余汽中所含的一部分萜烯可能会沉积在待干燥的物料上，从而 使得木屑在离开干燥器之后具有更多的挥发性有机成分含量。

发明内容

本发明的任务在于，阐述一种木屑干燥系统，其中，燃烧装置以特别高的效 率工作，而且木屑具有特别低的挥发性有机成分含量。

本发明采用一种下述类型的木屑干燥系统解决这个问题，所述木屑干燥系统 中的余汽加热器包括一个再生式热交换器和/或者包括一个再生催化式热交换器， 所述热交换器在出流侧布置在干燥器后面并且被构造用来将余汽加热到足以使得 余汽中的颗粒至少绝大部分氧化的温度。

按照本发明的第二观点，采用下述方法解决这个问题，所述方法包括将余汽 送回到干燥器之前在一个再生式和/或者催化式热交换器中以热处理方式减少余汽 中所含固形物的步骤。

此外本发明还涉及一种按照本发明所述方法制成的人造板。

本发明的优点在于，通过再生式热交换器氧化余汽中所含的固形物可以使得 这些固形物不会富集在干燥气体中。显而易见，此类固形物(例如微小的木屑) 很容易沉积在管道或者回流换热式热交换器中导致运行故障。

另一个优点在于，只要对现有木屑干燥系统进行比较少的改动，即可实现上 述优点。在最小的初级燃料用量的情况下实现经济高效的运行方式也是本发明的 基本思路。本发明可显著减少木屑干燥过程中或者随后的刨花板和/或者定向结构 刨花板生产过程中附着或者所含的有害物质。也可以大大减少将残余有害物质排 入大气中的废气的排放量。

本发明的好处在于，通过热再生式热交换器系统氧化余汽中所含的烃类和可 燃固形物，可使得送入干燥器中的热气对树脂和萜烯的吸附能力提高，从而戏剧 性地减小干燥木屑的剩余污染物。同样可使得热再生系统和干燥器入口之间的设 备和热气输送管道的污染倾向戏剧性地减小，因此可以显著提高系统的可用率。

本发明的优点尤其在于，可以用很少的花费在保留原有的系统组件的情况下 对现有热气产生系统进行改造。

在本说明书的范围内，对于燃烧装置尤其是理解为一种可以燃烧木屑(生物 质)或者木粉尘的木质产物燃烧装置。这种燃烧装置也可以具有一个辅助控制装 置，例如燃气和/或者燃油辅助控制装置。

所谓干燥器尤其应理解为被设置或构造用于对木屑进行干燥的任何装置，尤 其可以给干燥器配置一个相应的控制装置，该控制装置可以调节热气干燥温度以 及干燥器入口的热气体积流量，从而在干燥器出口处的木屑中达到所需的残余湿 度。

所谓回馈装置尤其指被构造用来将离开干燥器的气体(余汽)送回到木屑干 燥系统的处、从而使得这些气体(余汽)再次流过干燥器的任何装置。

所谓余汽指的是离开干燥器的气体。可以仅仅对一部分余汽(称作回馈余汽) 进行适当处理，从而可以氧化回馈余汽中所含的有机化合物，或者燃烧可燃性固 体颗粒。这种情况下并不送回一部分余汽，而是通过余汽净化系统送入大气中。 但是也可以将干燥器后面的全部余汽完全供应给用来氧化余汽中所含有机化合物 以及用来燃烧可燃固体颗粒的装置，使得排放到大气中的剩余排放物显著降低。

关于木屑干燥系统被构造用于在将余汽送回到干燥器中之前去除其中所含固 形物的特征，尤其指对至少一部分余汽适当进行处理，使得固形物的浓度显著降 低。木屑干燥系统尤其被构造用来对再次进入干燥器中的至少一部分余汽进行适 当处理，使得固形物的浓度至少降低75-90％。所谓颗粒尤其指木质颗粒。

例如木屑干燥系统被构造用来将至少一部分余汽加热到至少720℃的温度， 通常选用最高900°的温度即可。温度经过适当选择，从而可以氧化绝大部分固形 物。

热气产生系统及其装置经过适当设计，使得在将热干燥气体送回干燥器中之 前通过热处理基本上从中去除所有有机物质(CnHm-化合物)以及可燃固体颗粒。

本发明还基于下述观点：将回馈余汽完全加热到720-900℃之间的温度，从 而所有可燃性有机物质几乎无残留地燃烧或者说氧化。这里所指的尤其是烃类化 合物(CnHm-化合物)，但也可以是回馈余汽夹带的所有可燃性木质固体颗粒。此 外还可将经过热处理的回馈余汽在热再生处理成为具有适当温度的燃烧用空气之 后供应给木材燃烧装置或者天然气、轻油或重油燃烧装置，从而可以节约燃料。

回馈装置尤其被构造用来将至少一部分经过热再生处理的余汽送回到燃烧装 置中。换句话说，按照本发明，所述类型的木屑干燥系统被这样构成，使得再次 进入干燥器中的所有回馈余汽被送回到燃烧装置中，在这里所述余汽作为燃烧用 空气被供应给火焰例如木粉尘火焰、天然气火焰、轻油火焰和/或者重油火焰，从 而起到节约燃料的效果。但是替换地也可以给燃烧过程提供未经热处理的余汽， 由此可在火焰中对烃类与可燃性固体颗粒进行热处理，但是在这种变型方式中， 燃烧器及其辅助装置上的污染物必然会引起运行故障，从而减小可用率。

例如回馈装置可用来将余汽加热到至少为750°的温度，通常适用的温度范围 为7200℃-900℃。余汽加热器还可以具有一个可在其中催化氧化有机物质的催 化废气处理系统，这样仅需380-480℃之间的温度即可。但是采用催化方法无 法燃烧可燃性固体颗粒。

余汽加热器优选被这样设计，使得含有有机化合物和残余固体颗粒的余汽完 全参与燃烧。可以适当设计热再生净化系统，使得经过处理的余汽以高出20℃- 80℃的温度离开废气处理系统。

如果经过处理的余汽以大约高出40℃的温度离开，则特别适合采用废气热 再生处理系统。

回馈装置优选被构造用来利用木粉尘燃烧烟气来加热余汽。作为替代或者附 加方案，也可以适当设计净化系统，从而可以使用天然气、轻油和/或者重油之类 的初级燃料来加热余汽。

可以在出流侧在燃烧装置后面和/或者废气热处理系统后面布置一个混合室， 在混合室中将燃烧装置的烟气与经过废气处理系统处理后的余汽以及必要时与循 环空气和次级热气适当混合，使得所形成的热干燥气体具有预给定的温度和预给 定的湿度，然后将热干燥气体供应给干燥器。

按照一种优选的实施方式，木屑干燥系统具有一个在出流侧布置在燃烧装置 后面的脱氮系统，该脱氮系统在800-950℃温度范围内工作效率特别高。在脱 氮系统中可以将尿素喷入烟气流中，从而将烟气中所含的氮氧化物还原。

所述脱氮系统优选被这样布置，使得喷入尿素的喷入点布置在燃烧装置与混 合室之间的连接部位中。脱氮系统可以将氮氧化物排放减少30％以上，可以达 到50％。

按照一种优选的实施方式，木屑干燥系统包括一个干燥气体加湿装置，可用 来提高流入干燥器中的干燥气体的湿度。干燥气体加湿装置优选这样工作，使得 绝对空气湿度至少为每立方米600克。已发现绝对空气湿度优选低于每立方米 1200克。

干燥气体加湿装置优选被设置用来这样地混合余汽和燃烧装置的烟气，从而 可以将干燥气体的湿度调整到设定值。

这种方式的好处在于，增大湿度可以使得水溶性物质从木屑中溶出。就此而 言，干燥器同时也可作为热提取装置，可在其中将水溶性物质从木屑中溶出。采 用上述方式在回馈余汽的回馈装置内部进行二次燃烧，即可防止从木屑中溶出的 物质增多。

木屑干燥系统优选这样构成，从而使得可在干燥时将木屑中所含的萜烯溶出 至少70％。减少木屑中的萜烯可以大大降低用木屑制成的人造板中的萜烯排放。

替换地，热气产生系统也可以包括一个布置在燃烧室与混合室之间的再生式 热交换器系统，然后就可以将预热后的余汽供应给燃烧室，在这里对其进行热处 理从而基本上去除其中所含的烃类与可燃性固体颗粒。可以适当设计再生式热交 换器系统，使得这里可以达到95％热效率。再生式热交换器系统同样也可配备 有一种净化方法(burn out)，从而允许在连续工作的情况下进行净化并且保证极高 的可用率。

本发明所述方法的其特征在于，将至少一部分余汽送回到燃烧装置中。作为 替代或者附加方案，也可以对一部分尤其是一大部分回馈余汽进行热处理，使得 有机化合物的浓度低于预给定的阈值。

特别优选使用主要包括松木屑的木屑，松木屑具有很高的萜烯含量，因此如 果采用以前的干燥工艺对这些木屑进行干燥，那么木屑中就会留有含量很高的萜 烯成分，这会降低用这些木屑制成的人造板的品质。本发明尤其可以大幅度提升 人造板的品质。

优选的是这样一种方法，其中，回馈余汽体积流在进入混合室之前流过热再 生式热交换器系统。在热交换器系统中将流入温度为80-130℃的回馈余汽加热 到720℃-900℃之间的温度，然后利用风机将排出温度比流入温度高出大约 20-80℃的回馈余汽送往混合室。视结构型式而定，利用效率为88-97％的再生 式热交换器系统进行加热。可引入木粉尘燃烧产生的热气，或者利用天然气、轻 油或重油进行初次加热直至最终将回馈余汽加热到720-900℃。

本发明还涉及一种生产人造板尤其是定向结构刨花板的方法，包括以下步骤： (a)利用本发明所述的方法生产木屑，其中，在木屑中调节出预给定的残余湿度； (b)将木屑与粘合剂混合；(c)将木屑与粘合剂压制成人造板。

本发明所述的方法优选包括再生式热交换器的自由燃烧(烧尽)步骤。显而 易见，固形物可能会固着在热交换器中，可以利用自由燃烧(burn-out)将其去除。 余汽加热器优选包括至少两个再生式热交换器，这样就能在连续运行过程中进行 自由燃烧。

此外本发明还涉及一种按照本发明所述方法制成的人造板。本发明所述的人 造板特别是包括松木屑，其萜烯的重量百分比含量比未经处理的天然松木屑中所 含的浓度小50％。

附图说明

以下将以一种实施例为例，对本发明进行详细解释。附图如下

附图1本发明所述木屑干燥系统的线路图，

附图2本发明所述木屑干燥系统的第二实施方式的线路图，以及

附图3本发明所述木屑干燥系统的第三实施方式的线路图。

具体实施方式

附图1所示为具有一个燃烧装置12的木屑干燥系统10，将图中以示意方式 表示的木粉尘14供应给所述燃烧装置。木屑干燥系统10还包括一个干燥器16， 将木屑供应装置中的木屑18供应给所述干燥器。干燥后的木屑经由排放装置19 离开干燥器16。

木屑干燥系统具有一个混合室20，将来自燃烧装置12的烟气22送入该混 合室。此外还有第一余汽管路24、冷却空气管路26和热气管路28通入混合室 20中。混合室20被构造用于在干燥气体管路32中输出干燥气体30，其中，干 燥气体30具有预设的温度和预设的绝对湿度。

余汽34经由通向第一旋风分离器38然后通向第二旋风分离器40的余汽 排出管路36离开干燥器16。从余汽排出管路36分出一部分余汽送入废气处理 系统中。

固形物含量少的余汽34经由余汽排出管路36进入余汽加热器42，该余汽 加热器通过烟气管路44利用来自燃烧装置12的烟气进行工作。余汽加热器42 经过适当设计，从而可将余汽34加热到温度T＝900℃，但也可以是420℃- 850℃之间的另一个温度。余汽中所含的大部分有机化合物这时就会氧化并且产 生经过净化的余汽，通过第一余汽管路24将经过净化的余汽输送给混合室20。

余汽加热器42包括逆流式冷却器46，其可对从余汽排出管路36流入的余 汽34进行加热并且对流出到第一余汽管路24中的余汽进行冷却。流入的余汽 具有流入温度T_流入＝80℃，而流出温度则大约为T_流出＝130°。

在分支点48将从余汽加热器42流出的余汽分为一股通向混合室20的流 和一股由返回余汽构成的通向燃烧装置12的流。将送回到干燥器中的余汽34完 全加热到高于挥发性有机化合物和固形物的氧化温度以上的温度。

将包括尿素喷入装置52的脱氮系统50布置在燃烧装置12出流侧的紧后 面。该尿素喷入装置52沿流动方向布置在烟气管路44前面并且布置在混合室 20前面并且可将氮氧化物选择性地还原成氮。

参考余汽流在下游布置在干燥器16后面的组件为回馈装置56的部分。即， 回馈装置56特别是包括余汽加热器42(也可以称作氧化反应器)以及管路36、 44和24。通过排气管路60将一部分余汽送入大气中。

所述木屑优选是含油脂木材的木屑，例如针叶树、尤其是松树，木屑经由出 口54离开干燥器16，然后将其与粘合剂混合后压制成人造板。所述人造板优选 是定向结构刨花板。这种人造板表现出大大减小的萜烯排放。本发明所述的木屑 干燥系统的热效率高达97％。

附图2所示为本发明所述木屑干燥系统10的第二种实施方式，包括燃烧装 置12、用于木屑18的干燥器16以及用于将余汽34送回到干燥器16中的回 馈装置56。回馈装置56包括余汽加热器42，该余汽加热器包括一个再生式、回 流换热式和/或者催化式热交换器58，该热交换器在出流侧布置在干燥器16后面 并且被构造用来将余汽34加热到这样高的温度，使得余汽34中所含的颗粒至少 绝大部分被氧化。

余汽34从热交换器58流向燃烧装置12并且在这里与木粉尘14、天然气 和/或者轻油混合，然后所述混合物燃烧。所产生的烟气重新经过热交换器58并 且然后进入混合室20，必要时在这里将所述烟气与热气或者冷却空气混合，从而 产生干燥气体。将干燥气体提供给干燥器16。

通过抽风机62将余汽送入旋风分离器40中，该旋风分离器与静电湿式过滤 器相组合并且形成余汽净化系统。通过另一个抽风机将回馈余汽供应给再生式热 交换器系统58，该再生式热交换器系统可以利用用于天然气、轻油或者重油的燃 烧装置64进行加热以便实施烧尽。余汽离开所述再生式热交换器系统58，然后 抵达余汽喷入装置66。

通过燃烧空气风机68将一部分余汽送入燃烧室或者燃烧装置12中。

在附图2所示的实施方式中，热交换器系统58经过适当设计，从而可使得 回馈余汽基本上没有任何变化通过热交换器系统。所述热交换器系统58用于节 约能源并且提高效率。如有必要，可通过燃烧装置64将其燃烧干净。再生式热 交换器系统58在热效率与可用性方面优于管束式热交换器。在燃烧装置12中， 也就是在燃烧室中对余汽进行热处理。

附图3所示为本发明所述木屑干燥系统的线路图，其中，将余汽34送入到 热再生式总余汽净化系统70中。所述总余汽净化系统70利用烟气22进行工 作并且可通过燃烧装置64利用替代燃料、天然气、轻油或者重油对其进行加热。