木材燃烧炭化行为研究与建议北大核心

木材在高温中的表现是当前木结构防火研究中的一个热点和难点,理解其炭化行为对木结构防火设计和防控至关重要。国外对木材炭化行为进行了全面系统的研究,而我国此类研究鲜少。笔者从现有炭化速率推荐值、炭化行为的影响因子、炭化模型的建立以及木材炭化微观构造这四个方面对国内外木材炭化行为研究进行梳理和总结,旨在为我国木材炭化行为系统研究和木结构防火设计规范制定提供参考和借鉴。     

木材炭化与炭化物利用研究进展

木材通过炭化可转化为木炭, 进一步反应可以制备隔音材料、环境净化材料、导电材料、电磁屏蔽材料以及类似陶瓷结构的仿生材料等新型生物质材料。文中从炭化的方法、机理以及产物的应用等方面对木材炭化的研究进行了综述。     

核桃壳炭化行为研究

将核桃壳在不同温度睛炭化，研究其炭化温度对产物产率和性能的影响。为进一步制取炭分子和活性炭、撮和分离化工产品，制造城市煤气打下理论基础。     

木材炭化机理的FT-IR光谱分析研究

结合炭化物的性质,采用傅立叶变换红外光谱,对木材炭化过程中碳网构造、表面官能团变化情况进行分析,揭示了其演变规律。结果表明：FT-IR光谱中1600cm^-1附近芳环振动吸收强度的变化和波数的位移、3100～3200cm^-1间ν(Ar-H)及900～650cm^-1间ν(Ar-H)的吸收强度的变化,与炭化过程中碳网构造的变化是相对应的。随炭化温度升高,炭化物聚合度升高,表面官能团也发生了明显变化。600～700℃间,炭化物中发生了大量-OH的脱水反应,碳网构造开始迅速发达。700℃之后,碳网的平面有序化并进一步生长。慢速升温有利于形成结构更规整的平面碳网,炭化物的表面官能团更少。     

木材炭化及其物理力学性能的研究

以水杉、杨木为原料制备炭化木,研究炭化工艺对木材物理力学性能的影响。结果表明：随着炭化温度的升高,炭化木材色逐渐变深,平衡含水率逐渐降低,密度降低,水杉密度由0.428g/cm3减小至0.340g/cm3,杨木密度由0.482g/cm3减小至0.338g/cm3,水杉抗弯强度下降约42.39%,杨木抗弯强度下降约46....     

木材炭化机理的研究——炭化方法和炭化条件对杉木间伐材炭化物物性的影响

采用一步炭化法与二步炭化法,加盖炭化法与未(不)加盖炭化法对杉木间伐材木屑在不同炭化条件下进行热解研究,同时结合元素分析方法,探讨了杉木间伐材木屑炭化的固体产物得率及其基本性质的变化规律.研究结果表明炭化温度在400～600℃之间,炭化物得率下降十分明显,此后相对趋于恒定;加盖炭化法的得率高于未加盖法;升温速率对炭化物得率有较大影响.无论是一步炭化法还是二步法,炭化氛围气为空气时的炭化物固定碳含量及炭化物的还原性较氮气高.无论氛围气体是空气还是氮气,炭化物的还原性均随着炭化温度升高而升高.     

木材炭化机理的研究——炭化方法和炭化条件对杉木间伐材炭化物物性的影响

采用一步炭化法与二步炭化法，加盖炭化法与未（不）加盖炭化法对杉木间伐材木屑在不同炭化条件下进行热解研究，同时结合元素分析方法，探讨了杉木间伐材木屑炭化的固体产物得率及其基本性质的变化规律。研究结果表明：炭化温度在400-600℃之间，炭化物得率下降十分明显，此后相对趋于恒定；加盖炭化法的得率高于未加盖法；升温速率对炭化物得率有较大影响。无论是一步炭化法还是二步法，炭化氛围气为空气时的炭化物固定碳含量及炭化物的还原性较氮气高。无论氛围气体是空气还是氮气，炭化物的还原性均随着炭化温度升高而升高。     

真空木材炭化设备控制系统的设计与实现

针对国内真空炭化木的制备工艺以及炭化设备的控制精度、自动化程度较低等现状,提出了一种真空炭化设备的自动控制系统设计方案。根据控制系统的设计要求及方案,确立了该控制系统组成,完成主控PLC、数字量输入输出和模拟量输入输出等硬件的电路设计。同时确定炭化设备软件系统的组成,利用WPLSoft进行编程,实现软件设备功能。生产实验结果表明,该真空木材炭化控制系统可以减少常规工艺的木材炭化时间,提高木材炭化的自动化程度,保证木材炭化后的质量。     

第七届日本木材炭化学术会议

日本木材炭化学会是在日本京都大学生存圈研究所的倡导下于2003年成立的，旨在促进与木材、竹材等生物质材料和煤等矿物资源的热解炭化有关的学术交流。日本在炭化及其新型炭材料的研究方面处于世界领先地位。尽管木材炭化是一个传统的研究课题，但日本的东京大学和京都大学等世界著名大学都在开展木材炭化及其相关的研究与开发。     

人工林木材燃烧性能的研究

利用锥形量热仪对人工林杉木、杨木和马尾松的燃烧性进行了研究。木材从受热开始到结束有两个释热峰 ;木材失重过程与释热过程有着相似的变化曲线 ,这是失重和释热密切相关的结果 ;木材开始受热到着火前和炭化过程结束后发烟最大 ,炭化过程和无焰燃烧阶段发烟最低。对同一树种而言 ,热源辐射强度、加热面种类和样品厚度对燃烧特性有不同程度影响。热源辐射强度愈强 ,着火所需时间也越短 ,木材释热和失重速度越快 ,烟气浓度和发烟总量增加。加热面为横切面 (R×T)的样品着火所需时间比纵切面 (L×T或L×R)的长 ,而且第二释热峰极值增大 ,平均失重率呈增大趋势。样品厚度对木材引燃时间、燃烧 1 80s的总释热量影响不大 ,但样品厚度增加使第二释热峰出现延迟且峰值有所下降。当加热面为横切面时 ,样品厚度增加使平均失重率有下降趋势     

木材高温炭化及导电功能木炭研究进展

木材经高温炭化生成的固体炭化物——木炭具有较高的导电性,以其作为导电功能单元可用于生产电磁屏蔽材料、抗静电材料、电热材料等新型功能材料。文中概述了木材的炭化机理,分析了木炭的基本性能及影响因素,系统地介绍了国内外导电功能木炭的研究进展,提出了今后的研究重点,旨在为开发利用新型功能材料提供科学依据。     

WJ型木材炭化自动报警装置的研制

本文在本炭生产现状分析的基础上，侧重介绍了木材炭化自动报警装置方案与对参数的选择，结构与主研制过程，阐明了以科学煌温度控制取代过去以经验为主的传统方法的作用与意义。     

木结构建筑用多种木材燃烧性能研究

木材是重要的建筑材料。采用锥形量热仪法对3种针叶材和9种阔叶材的燃烧性能进行测试,分析了热释放速率、总释放热、有效燃烧热、燃烧残余物质量、比消光面积、一氧化碳产率、二氧化碳产率等燃烧性能的变化规律。结果表明:不同木材的燃烧性能有所差异,木材燃烧性能曲线近似,但数值不同。樟子松的点燃时间为24 s,迟于其他木材。阔叶材气干密度与点燃时间呈正相关,除橡木外,其他阔叶材拟合曲线相关性较强;针叶材之间相关性不明显。同等条件下,针叶材比阔叶材相对难燃,但发烟量普遍较大,樟子松的产烟高峰时间早于柚木,但晚于大多数木材。12种木材中阔叶材美国黄杨(鹅掌楸)及楸木较易燃,针叶材杉木较易燃,而柚木则表现出优良的耐燃烧性能。花旗松、樟子松、柚木是建筑及家具用优选耐燃材料。     

木材废料的燃烧技术及燃烧设备

七十年代以来,由于能源的紧张短缺,世界各国十分重视木材废料燃烧技术的开发和研究,美国、日本等一些发达国家,已广泛运用了燃烧木材废料的各种新型蒸汽锅炉和其他燃烧装置.近几年来,我国也越来越重视木材废料的开发利用,引进了一些将木材废料加工成燃烧料棒的技术设备以及燃烧木材废料的燃烧设备.南京林业大学研制成功的以木屑、刨花等木材废料为燃料的旋风燃烧炉,已广泛应用于干燥木材.     

醋酸水溶液预处理对柳杉木材炭化的影响

杉木(日本柳杉)经醋酸水溶液处理后，重量减少。将处理前后柳杉木材在4℃下进行炭化，得到了木醋液、木焦油和木炭。与未处理材相比，处理材木醋液的收率增加，而木焦油和木炭的收率减少。处理液的醋酸浓度增加后，木醋液和木焦油的收率几乎不变，但木炭的收率稍微减少了。用毛细管气相色谱法对木醋液的成分进行了定量分析。与未处理材相比，处理材木醋液中糠醛(呋喃甲醛)及5-羟甲基糠醛的收量增加，而羧酸类、苯酚类、邻苯二酚、愈创木酚类及麦芽酚的收量几乎不变。当醋酸浓度从0增至3％时，糠醛的收量随着增加，但是当醋酸浓度从3％增至30％时，其收量却几乎不变。     

Stora Enso木材公司投资炭化木的生产

奥地利：Stora Enso木材公司决定通过在奥地利Bad St．Leonhard锯材厂建立一座新的干燥窑来增加炭化木的生产。投资额为500万欧元，该新的干燥窑将于2008年第4季度正式投产。Stora Enso木材公司的市场和销售部负责人Dieter Kainz说：“Stora Enso木材公司的目的是成为炭化木的主要供应商，通过投资，Stora Enso木材公司决定将由Nils Bergstrom牵头组织一个炭化木生产线。”     

贮木场木材剩余物燃烧蔓延模型的研究

通过对贮木场木材加工剩余物的燃烧蔓延规律的分析,将贮木场木材加工剩余物分布简化为多孔燃烧床。根据风和坡度对火势蔓延规律的影响情况,建立了火场燃烧形状模型,得出了火场面积、火场周边长以及增长速度公式,建立了其燃烧蔓延模型。通过模型计算与试验结果对比,证明该模型是可行的。该模型为计算机模拟技术提供理论基础,为贮木场火灾预防和减少火灾损失提供科学手段。     

不燃烧不腐烂的木材

日本农林省将与民间企业合作,研究开发不燃烧、不腐烂的木材。这种称为“超级木材研究项目”的技术包括有,在木材內注入树脂液,使塑料和木材的性质在化学上实现复合;让二种水溶性无机物在木材内进行反应,以陶瓷包覆     

高温炭化处理对木材平衡含水率的影响规律

本文在160~220℃范围内,对人工林马尾松木材进行了高温炭化处理,并研究了处理温度和处理时间对木材平衡含水率的影响规律。结果表明:随着炭化温度的提高,木材的平衡含水率降低,当炭化温度为160℃、180℃、200℃、220℃时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.18%、6.84%、6.25%和4.88%,与对照材相比,其平衡含水率分别降低了16.81%、20.83%、27.60%和43.53%;随着炭化时间的延长,木材的平衡含水率逐渐降低,当炭化时间为1 h、2 h、3 h、4 h时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.01%、6.83%、6.48%和6.25%,与未处理材相比,其平衡含水率分别降低了18.82%、20.89%、24.92%和27.60%。