木質(zhì)包裝電熱管加熱處理裝置的技術(shù)參數(shù)研究

摘 要:本項目建立了完全符合國際標(biāo)準(zhǔn)要求的電熱管加熱處理裝置;強(qiáng)調(diào)地面的加厚鋪設(shè)，防止加熱過程中的熱量流失，縮短了升溫時間，提高了保溫效果。設(shè)計的電熱管加熱處理除害效果的測定方法和測定指標(biāo)，符合國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的除害處理效果。除害處理時間比現(xiàn)行規(guī)定的縮短，達(dá)到節(jié)約成本的效果。

關(guān)鍵詞:木質(zhì)包裝 電熱管加熱裝置 技術(shù)參數(shù)

中圖分類號:TK227文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0002-03

目前，深圳市使用的高溫常壓型熱處理裝置是利用加工木質(zhì)包裝剩余的邊角料作為燃料，燃燒時產(chǎn)生大量的廢氣和粉塵，對環(huán)境造成一定的污染，受到深圳市政府、環(huán)保部門等有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的高度關(guān)注。2011年深圳市領(lǐng)導(dǎo)作出重要批示，責(zé)令深圳市的所有木質(zhì)包裝熱處理企業(yè)限期進(jìn)行技術(shù)改造，由原來的燃燒木材邊角料改為電力供熱。為此，深圳出入境檢驗檢疫局開展了本項目的研究工作。

1 試驗材料

1.1 試驗樣木

供試樣木材料共有5個，分別來自深圳市、惠州市、廣西的馬尾松(Pinus massoniana)及土耳其的松木(Pinus L.)，其中來自深圳市的2個樣木攜帶有松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus)和松墨天牛幼蟲(Monochamus alternatus)，來自惠州市的1個樣木攜帶松材線蟲，來自廣西和土耳其的2個樣木攜帶有擬松材線蟲(Bursaphelenchus mucronatus)。深圳市常見的出口木質(zhì)包裝材料厚度都在12cm以下。試驗時，將樣木加工成三種規(guī)格的立方形木塊，埋植感溫探頭的樣木加工成長方形木塊。試驗樣木的來源地、攜帶有害生物情況、規(guī)格等情況(表1)。

1.2 試驗除害處理對象

1.2.1 線蟲蟲樣

線蟲蟲樣為松材線蟲和擬松材線蟲。松材線蟲從深圳市和惠州市砍伐的3個樣品中采集，擬松材線蟲從廣西購買的馬尾松和土耳其進(jìn)境木包裝樣品中采集。

1.2.2 昆蟲蟲樣

昆蟲蟲樣為松墨天牛幼蟲，從深圳市砍伐的馬尾松上采集，每個試驗樣品中有1-3條。

1.3 檢測儀器及工具

1.3.1檢測設(shè)備及工具

生物體視顯微鏡Leica S8SPO、生物顯微鏡Leica Dmlb2、培養(yǎng)箱MMM CLIMACELL、電鋸、斧頭等。

1.3.2 測水分儀

國產(chǎn)手執(zhí)式木材濕度計(測水分范圍6%-60%，誤差±1%)，DELMHORST(特爾姆荷斯脫)牌型號BD-2100(測水分范圍6%-40%)。

1.3.3 熱電偶

為國產(chǎn)的型鎳鉻-銅鎳裸露式熱電偶，適用于測量0-400℃溫度范范圍，帶有軟性延長導(dǎo)線，可以自由彎曲，外型尺寸較小，具有熱響應(yīng)時間短、結(jié)構(gòu)簡單、價廉、使用方便等特點。

1.4 熱處理庫

熱處理庫是經(jīng)深圳出入境檢驗檢疫局植檢處指定考核合格的兩家出口木質(zhì)包裝熱處理企業(yè)，分別是深圳市仁暉木器制品有限公司和深圳市晟源木制品公司，仁暉有1、2、3號共三個熱處理庫，選擇其中的3號庫為試驗處理庫，該庫的有效容積為120m3(長6m，寬5m，高4m);晟源有A、B二個熱處理庫，選擇其中的B庫為試驗處理庫，該庫的有效容積為100m3(長5m，寬5m，高4m)。

1.4.1 熱處理庫構(gòu)造

熱處理庫是按照SN/T 2371-2009《木質(zhì)包裝熱處理操作規(guī)程》要求建造，采用雙層磚墻或鋼筋水泥墻、鋼筋水泥頂部、水泥混凝土地板，雙層磚墻中間加隔熱材料的結(jié)構(gòu)，庫內(nèi)墻面加1至1.5cm的硬質(zhì)水泥漿批擋光滑。有較好的密閉保溫保濕設(shè)施，庫內(nèi)安裝溫、濕度監(jiān)測設(shè)施、氣體循環(huán)和排氣裝置。

1.4.2 熱處理庫的主要設(shè)備

熱處理庫的主要設(shè)備有自動排濕裝置1臺，蒸汽發(fā)生器4臺，電熱管4組，風(fēng)機(jī)2臺，智能控制電柜1臺，監(jiān)控電腦1臺。各系統(tǒng)的主要構(gòu)成為:保溫系統(tǒng)由保溫棉、鍍鋅板組成;升溫系統(tǒng)由電熱管、耐高溫高濕風(fēng)機(jī)組成;加濕系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器、電磁閥、水位控制組成;排濕系統(tǒng)由電動碟閥、風(fēng)機(jī)組成。

熱處理庫的主要功能:提供干熱/濕熱混合氣體供熱處理和烘干使用，技術(shù)參數(shù)要求2至3h內(nèi)可以使干球溫度達(dá)到70℃以上，干濕球溫度差在5℃以下，相對濕度82%以上。

1.4.3 電熱管安裝

每個庫有4排電熱管，安裝在庫內(nèi)一側(cè)墻的中間位置，用鍍鋅板做成的箱體作保護(hù)，上端用鍍鋅板焊接成的管道延伸天花板靠中間位置，留開口，開口處安裝循環(huán)風(fēng)機(jī);下端用鍍鋅板焊接成的管道延伸至墻的兩側(cè)，底端與地面接觸，管道每隔30cm呈三角形開一個直徑9cm的圓孔，作為熱能從電熱管向庫內(nèi)排放的出口。

1.4.4 循環(huán)系統(tǒng)

熱處理庫采用外置抽風(fēng)風(fēng)機(jī)和內(nèi)置室內(nèi)環(huán)流攪拌風(fēng)機(jī)相結(jié)合的方式。外置循環(huán)交換風(fēng)機(jī)安裝在熱處理庫的天花板上，與外界相通。主要用于調(diào)節(jié)庫內(nèi)溫度和濕度。內(nèi)置室內(nèi)環(huán)流攪拌風(fēng)機(jī)安裝在庫內(nèi)的頂端，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的循環(huán)風(fēng)通過管道流經(jīng)電熱管，把電熱管產(chǎn)生的熱能吹向下端管道，再從墻腳的管道開孔處流出散布至庫內(nèi)，不斷循環(huán)達(dá)到庫內(nèi)的熱能平衡。

1.4.5溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)

熱處理庫內(nèi)按要求在不同位置安裝了4個感溫探頭，0號探頭為濕球探頭，1-3號感溫探頭為干球探頭(分別簡稱為干1、干2和干3)，按要求干1和0號濕球探頭放置在庫門側(cè)離地面0.15m處，干2放置在庫中間離地面1.5m處，干3放置在庫里邊離地面3m高處。感溫探頭與溫度巡檢儀相連，溫度巡檢儀將感應(yīng)器檢測到的信號傳輸?shù)诫娔X，電腦將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，隨時可以監(jiān)測、查詢和打印熱處理庫內(nèi)的溫度、濕度記錄和數(shù)據(jù)。

2 試驗方法

2.1 線蟲的分離和計數(shù)

按照SN/T 1724-2006《進(jìn)境針葉樹木、木制品和木質(zhì)包裝材料中松材線蟲的檢疫操作規(guī)程》中的方法分離。線蟲的計數(shù)采用培養(yǎng)皿定量計數(shù)法:稱重20g的樣木進(jìn)行線蟲分離，用直徑10cm有計數(shù)格的培養(yǎng)皿進(jìn)行計數(shù)，先對每小格(1cm2)的線蟲量進(jìn)行計數(shù)折算。

2.2 昆蟲的除害處理方法

按照《國際植物檢疫措施標(biāo)準(zhǔn)》(ISPM15號)中“國際貿(mào)易中木質(zhì)包裝材料管理準(zhǔn)則”的有關(guān)規(guī)定，熱處理時木芯最低溫度達(dá)到56℃，30分鐘以上，可以殺滅與木質(zhì)包裝材料有關(guān)的包括竊蠹科、長蠹科、吉丁科、天?？频榷喾N(屬)有害生物。

2.3 實驗室鑒定方法

按照SN/T 1132-2002《松材線蟲檢疫鑒定方法》和SN/T 2017-2007《擬松材線蟲檢疫鑒定方法》鑒定。

2.4 木材中心溫度測定方法

按照SN/T2371-2009《木質(zhì)包裝熱處理操作規(guī)程》規(guī)定的方法進(jìn)行:將埋植感溫探頭的樣木一端橫截面的中間，用鉆頭鉆一個孔徑為1cm，深度為10cm的小孔，埋植一個4cm長的，孔徑為0.6cm的熱電偶，其端頭應(yīng)與孔底緊貼，并用同一樹種的細(xì)木粉填塞壓緊，確保熱電偶埋植牢固，接觸良好，再用硅橡膠封牢，將熱電偶的引線與庫外的測量儀連接，通過測量儀表顯示木材中心溫度。

2.5 電熱管加熱處理方法的測定

把感溫干球探頭干1、干2和干3分別按要求埋入測試樣木中，按設(shè)定擺放在庫內(nèi)的不同位置，當(dāng)最后一個感溫干球探頭升至56℃時測定庫內(nèi)溫度，再持續(xù)加熱30分鐘，即為全程有效最短熱處理時間。達(dá)到處理時間后立即開啟庫門取出試驗樣木，分1天、7天和21天三次檢測處理效果，每次檢測剩余的樣木放置在培養(yǎng)箱中25℃保存培養(yǎng)。

2.6 電熱管加熱處理庫內(nèi)溫度70℃時的測定

把感溫干球探頭干1、干2和干3分別按要求埋入測試樣木中，按設(shè)定擺放在庫內(nèi)的不同位置，當(dāng)庫內(nèi)溫度升到70℃時，測定各感溫探頭的溫度和升溫時間。

2.7 電熱管加熱處理庫內(nèi)溫度升至70℃持續(xù)5h的處理效果的測定

把感溫干球探頭干1、干2和干3裸露在木卡板上測定庫溫，直接擺放在庫內(nèi)不同位置。當(dāng)最后一個感溫干球探頭溫度升至70℃時，持續(xù)加熱5小時，停止加熱后立即開啟庫門取出試驗樣品，分1天、7天和21天三次檢測樣品的處理效果，每次檢測剩余的樣品放置在培養(yǎng)箱中25℃保存培養(yǎng)。

3 結(jié)果與分析

3.1 電熱管加熱處理方法的測定

在晟源(B庫)和仁暉(3號庫)二個熱處理庫共重復(fù)進(jìn)行的六次熱處理試驗結(jié)果可以得出:盡管堆放的卡板數(shù)量不同，升溫時間差別很大，但當(dāng)庫內(nèi)最后一個感溫干球達(dá)到56℃時，此時庫內(nèi)溫度均在70℃左右，維持30分鐘，即為最短的處理時間，此時除害處理效果已達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)要求。

處理結(jié)果表明(表2):在晟源和仁暉2個熱處理庫的6次試驗中，有3次試驗共9個感溫干球探頭位置的樣木中未檢出活體線蟲，證明處理有效;但在另外3次試驗中(晟源2次，仁暉1次)，分別在其中1個感溫干球探頭位置的樣木中檢出活體線蟲，說明處理失效。處理失效的原因可能有:感溫探頭的縫隙太大或者硅膠密封不嚴(yán)等原因造成的。因此，為保證熱處理效果，要延長處理時間。

3.2 電熱管加熱處理庫內(nèi)溫度70℃時的測定

試驗結(jié)果表明(表3):晟源公司(B庫)的最后一個木心感溫探頭(干2)達(dá)到55.9℃時，干1為70.4℃，干3為67.0℃，三個木心感溫探頭均達(dá)到56℃，全程處理升溫時間為3:08小時，而仁暉公司的二次試驗升溫到達(dá)70℃的時間約5小時。結(jié)果表明，晟源公司(B庫)在2.5小時庫溫升至70℃，升溫效果較好，仁暉公司(3號庫)則升溫效果較差。試驗表明，木材中心溫度達(dá)到56℃時，庫溫一般約為70℃，可按庫溫70℃計算處理時間。

庫溫升至70℃時間的4次測試結(jié)果表明(表4):晟源公司(B庫)在加熱3小時后，庫內(nèi)3個感溫探頭(T1、T2和T3)位置的溫度超過或接近70℃，最大溫差在4-5℃;仁暉公司(3號庫)加熱3小時后，其中一次試驗的T2達(dá)到了72.8℃，其他位置的都在60℃左右，其原因是兩庫地面厚薄不同造成的，晟源公司的B庫地面達(dá)到了SN/T 2371-2009《木質(zhì)包裝熱處理操作規(guī)程》要求，而仁暉公司的3號庫的地面太薄，造成保溫效果較差，散熱較快，最大溫差達(dá)12.3℃，沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 電熱管加熱處理庫內(nèi)溫度升至70℃持續(xù)5h的處理效果的測定

感溫干球探頭位置按常規(guī)監(jiān)管要求擺放，進(jìn)行了6次的熱處理試驗，當(dāng)庫內(nèi)溫度升至70℃后持續(xù)熱處理5h，可以殺死樣木中的線蟲和天牛幼蟲，達(dá)到規(guī)定的處理效果(表5)。

4 結(jié)論

(1)將現(xiàn)有的木質(zhì)包裝邊角料作為燃料的高溫常壓型熱處理裝置改造成電熱管加熱處理裝置，經(jīng)檢測除害效果符合國際標(biāo)準(zhǔn)。

(2)針對電熱管加熱處理裝置所涉及的技術(shù)指標(biāo)和本試驗結(jié)果，建議深圳出入境檢驗檢疫局主管部門采取如下熱處理合格判定指標(biāo):當(dāng)熱處理庫中各測定溫度不低于70℃，相對濕度不低于82%，持續(xù)時間不少于5小時，斷電后再持續(xù)保溫2小時就可認(rèn)定為熱處理合格。

(3)熱處理庫升溫3小時內(nèi)應(yīng)該達(dá)到庫溫70℃，達(dá)不到的庫建議進(jìn)行地面翻新改造。

本研究成果建立了符合熱處理國際標(biāo)準(zhǔn)要求的電熱管加熱處理裝置;強(qiáng)調(diào)地面保溫層的加厚鋪設(shè)，防止加熱過程中的熱量流失，縮短了升溫時間，提高了保溫效果;推薦使用的熱處理指標(biāo)后，每個熱處理庫處理的時間比現(xiàn)行的指標(biāo)縮短2小時，每電熱管熱處理庫每年可為企業(yè)節(jié)電約600小時，可節(jié)省生產(chǎn)成本約5萬元，節(jié)省專門添柴燒爐的工人一名，按8小時100元人工計算，節(jié)省人工成本3萬元，兩項合計每個熱處理庫可節(jié)省成本8萬元。深圳市有38家熱處理企業(yè)約100個熱處理庫，每年可節(jié)省生產(chǎn)成本約800萬元。本研究成果具有廣泛的推廣應(yīng)用前景，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益顯著。