松材線蟲病疫木焚蒸爐的設(shè)計

楊曉東， 張志軍， 葛文華， 景慎誠， 辛 燕， 王世芬， 郭建和

(1.山東省日照市自然資源和規(guī)劃局東港分局，山東 日照 276826；2.日照市嵐山區(qū)自然資源局，山東 日照 276826；3.日照市國有大沙洼林場，山東 日照 276826；4.日照市東港區(qū)三莊鎮(zhèn)林業(yè)站，山東 日照 276826)

松材線蟲病，是由松材線蟲引起的具有毀滅性的松樹病害，被認(rèn)為是松樹的癌癥，目前，沒有有效的辦法進(jìn)行根治。松材線蟲病疫情控制，主要通過防止松材線蟲病的自然和人為傳播來實現(xiàn)，松材線蟲病疫木無害化處治是防止疫情傳播的重要措施，生產(chǎn)中常用粉碎、熏蒸和焚燒等辦法進(jìn)行無害化處理，雖然在實際生產(chǎn)中發(fā)揮了很大的作用，但由于受很多條件的限制，在疫木的處理難度、處理成本和效果等方面，都存在一定缺陷。筆者結(jié)合生產(chǎn)中遇到的實際問題，創(chuàng)造了疫木焚蒸處理法，通過焚燒根樁、細(xì)碎枝丫產(chǎn)生的熱量，制造高溫水蒸氣，以達(dá)到通過高溫蒸汽對不同規(guī)格的疫木進(jìn)行蒸煮，從而殺死疫木內(nèi)的線蟲和天牛幼蟲以及卵的目的，同時對一些不好粉碎的疫木進(jìn)行碳化，不僅無害化處理效果好，而且降低了處理成本，還實現(xiàn)了大徑材疫木的再利用。這不僅減少了松材線蟲病造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，而且還降低了由疫木焚燒造成的環(huán)境污染。該項技術(shù)的疫木焚蒸處理設(shè)備還獲得了一項實用新型專利，現(xiàn)將該項技術(shù)的處理設(shè)備焚蒸爐的設(shè)計介紹如下。

1 原理

該設(shè)備的基本原理是：通過焚燒粗度1 cm以上枝丫和根樁等，再利用價值較低的疫木產(chǎn)生的熱量，制造高溫高壓水蒸氣；利用水蒸氣對干性好、徑階大、可利用價值高的疫木進(jìn)行蒸煮；對粗度較大的、難粉碎的樹樁，焚燒一段時間后，進(jìn)行碳化，制作木炭，增加根樁的附加值，降低疫木無害化處理成本。按照松材線蟲病疫木處理規(guī)程的要求，粗度1 cm以上枝丫、樹干和根樁等材料都要徹底清理出林地，就近進(jìn)行無害化處理，無法清理出林地的根樁要進(jìn)行固封處理。挖出來的大徑材疫木根樁，都很難粉碎，焚燒處理也需要很長的時間，無害化處理難度較大；松材線蟲病致死的大徑材疫木，直接粉碎處理不僅難度大，而且非?？上?，為了使大徑材疫木得到充分利用，增加其再利用附加值，將粉碎改成蒸煮，把疫木內(nèi)的線蟲和松褐天牛殺死，疫木就可以和一般木材一樣進(jìn)行再利用。

2 結(jié)構(gòu)

對松材線蟲病疫木進(jìn)行焚蒸處理，要通過特制的焚蒸爐來實現(xiàn)。焚蒸爐共有三部分，從上往下依次為蒸煮艙、焚燒艙和碳化艙。蒸煮艙主要是將干性較好、徑階較大、材質(zhì)較好、可利用價值較大疫木，按照所需長度截取一致的規(guī)格，整齊的擺放在里邊，利用燃燒枝丫材和根樁疫木產(chǎn)生的高溫、高壓水蒸汽對疫木進(jìn)行蒸煮。三個艙都是一個長方型的箱體，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 蒸煮艙

蒸煮艙位于焚蒸爐的最上邊，是個密閉的箱體，便于產(chǎn)生高壓。周邊四個側(cè)面用建筑用磚塊堆砌而成，墻的厚度不低于25 cm；箱體的長、寬、高，要根據(jù)處理疫木的規(guī)格要求和數(shù)量多少而定，處理疫木的長度大，箱體的長度和寬度相應(yīng)的就大，箱體的高度大，體積就大，次處理的數(shù)量就多，反之體積就小，次處理數(shù)量就少，一般尺寸為寬2.2 m，長4～6 m，高2～2.5 m；蒸煮艙的頂蓋，用厚度10 cm以上的水泥預(yù)制板制作，根據(jù)箱體的大小可使用多塊封頂，水泥預(yù)制板之間的縫隙要用水泥勾芡密封，頂蓋的中間要留一個直徑20～30 cm大小的圓形排氣孔，工作時要用一個圓形的蓋子壓實密封，防止漏氣和降壓，作業(yè)結(jié)束后，用于排出蒸煮艙內(nèi)的水蒸氣和降低艙內(nèi)氣壓；蒸煮艙的一個長側(cè)面，設(shè)計兩扇全打開的側(cè)門，便于疫木裝卸；蒸煮艙的底面通過兩個圓形的大口蒸鍋與焚燒艙相連。蒸煮艙的結(jié)構(gòu)，焚蒸爐蒸煮艙示意圖如圖2。

圖1 焚蒸爐整體結(jié)構(gòu)圖1.蒸煮艙；2.碳化艙；3.焚燒艙；4.圓口鐵鍋；5.拱形進(jìn)料口；6.焚燒艙側(cè)面通風(fēng)口；7.排期煙囪；8.注水孔；9.蒸煮艙側(cè)面進(jìn)出料門；10.蒸煮艙頂部排氣孔

圖2 蒸煮艙示意圖1.圓口鐵鍋；2.注水孔；3.蒸煮艙頂部排氣孔

2.2 焚燒艙

焚燒艙位于焚蒸爐的中間，主要用于焚燒枝丫和根樁疫木碎材，產(chǎn)生熱量，制作水蒸氣，是整個爐體的核心部分。周邊四個側(cè)面也用建筑用磚塊堆砌而成，墻的厚度，艙的長和寬度都與蒸煮艙相一致，艙體的高度一般為1～1.2 m；焚燒艙的一個長側(cè)面為密封的墻體，上面對應(yīng)蒸煮艙的開門側(cè)面；焚燒艙的另一個長側(cè)面設(shè)一個或兩個燃料進(jìn)口，口的大小一般為寬80 cm，高90 cm，上部拱形的門位于側(cè)面中間。焚燒艙的另外兩個窄側(cè)面，一面留一個通分口，另一面設(shè)一煙囪，煙囪的高度要高出爐體頂面50～60 cm；焚燒艙的頂面是一個或兩個圓口鐵鍋，鐵鍋的深度40～50 cm，直徑與艙體的寬一致，鍋口直接與蒸煮艙底面相連；焚燒艙的底部，中間位置設(shè)一爐條區(qū)，爐條為粗度2～3 cm的鋼筋，爐條數(shù)量一般不少于10根，爐條間間隔5～8 cm，爐條區(qū)的寬度一般0.5～0.8 m；焚燒爐底面的一頭，設(shè)一寬度0.5 m的開口，用于將燃燒一段時間的根樁送入焚蒸爐最下部的碳化艙進(jìn)行碳化，爐條區(qū)和開口的上面覆蓋5 mm以上厚度的鋼板，用于密閉底部的碳化艙，造成碳化艙缺氧對疫木進(jìn)行碳化處理。焚燒艙結(jié)構(gòu)見圖3所示，焚蒸爐焚燒艙示意圖。

圖3 焚燒艙1.圓口鐵鍋；2.拱形進(jìn)料口；3.焚燒艙側(cè)面通風(fēng)口；4.排期煙囪；5.爐條區(qū)；6.碳化進(jìn)料口；7.5 mm厚鋼蓋板

2.3 碳化艙

位于焚蒸爐的最下部，可以設(shè)計為地下或半地下，主要用于根樁材的碳化。碳化艙的長寬與上部的艙一致，深度可大可小，一般1～1.5 m?？梢砸徊糠衷诘厣希部梢匀吭诘叵?，是一個密閉艙體，利于缺氧碳化。艙體的一頭側(cè)面，設(shè)有兩扇可開關(guān)的出料門。碳化艙結(jié)構(gòu)見圖4，焚蒸爐碳化艙示意圖。

圖4 碳化艙示意圖1.爐條區(qū)；2.碳化進(jìn)料口；3.5 mm厚鋼蓋板；4.木炭出料口

3 使用

3.1 裝料

焚蒸爐建成后，就可以對疫木進(jìn)行焚蒸處理了。按照需求將不同粗度的疫木鋸成同樣的長度，打開蒸煮艙的側(cè)門，將鋸好的疫木整齊的擺放到里面，選擇直徑最大的一株。

疫木放到蒸煮艙的中間部位，該疫木木芯中部安裝溫度傳感器探頭，將溫度傳感器的顯示端設(shè)置在蒸煮艙的外部，以便觀察疫木芯部蒸煮的溫度。

3.2 蒸煮

蒸煮艙裝料前要將焚燒艙上部的鐵鍋注滿水，當(dāng)蒸煮艙裝滿疫木后，關(guān)閉蒸煮艙的側(cè)門，要將側(cè)門和頂蓋進(jìn)行密封，保溫保壓。然后在焚燒艙內(nèi)點火焚燒，剛開始先燃燒細(xì)碎紙條，然后填放根樁進(jìn)行燃燒，待鍋內(nèi)清水沸騰60分鐘后，觀察傳感器的顯示端顯示的溫度，當(dāng)顯示溫度低于70 ℃時，繼續(xù)添加柴草，直到顯示器顯示溫度70 ℃以上60分鐘后，可以停止燃燒。在蒸煮過程中，要隨時檢查鍋內(nèi)水的深度，當(dāng)水深低于10 cm時要通過注水孔向鍋內(nèi)注水，防止干鍋。為了保持鍋內(nèi)清水的溫度，一般每次注水深度不超過20 cm。

3.3 出料

當(dāng)停止添加燃料2小時后，觀察溫度傳感器顯示端顯示的溫度，當(dāng)溫度降低到35 ℃以下后，打開蒸煮艙頂部的排期孔，排出多余水蒸氣，降低艙內(nèi)的壓力，打開側(cè)門，抽取總量的1%株較粗的疫木，劈開檢查里邊的天牛死亡情況，當(dāng)疫木內(nèi)的天牛幼蟲全部死亡時，就可以取出蒸煮的疫木，當(dāng)疫木內(nèi)的天牛沒有全部死亡時，要繼續(xù)進(jìn)行蒸煮，直至全部蒸死。

3.4 碳化

疫木碳化是在碳化艙內(nèi)實現(xiàn)的。炭化艙位于整個爐體的最底部，是個相對密封的環(huán)境。先將較大疫木根樁在焚燒艙內(nèi)焚燒50%后，將剩余未燃燒部分通過焚燒艙與碳化艙之間的開口，送入碳化艙，然后用鋼板蓋嚴(yán)，今開始碳化，經(jīng)過碳化疫木內(nèi)的天牛、線蟲和卵就全部被殺死，木炭就可以作為燃料進(jìn)行再利用。

4 結(jié)論

該設(shè)備，通過焚燒艙對零碎疫木焚燒產(chǎn)生的熱量，在蒸煮艙內(nèi)制作高溫蒸汽對艙內(nèi)的疫木進(jìn)行高溫蒸煮，以殺死疫木內(nèi)的天牛、卵和線蟲，通過碳化艙對疫木根樁進(jìn)行碳化處理，實現(xiàn)了松材線蟲病疫木的無害化處理。該設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)簡單、生產(chǎn)安全、環(huán)保節(jié)能。不僅疫木處理成本低，而且實現(xiàn)了疫木的安全再利用，降低了松材線蟲病造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。