松材线虫病疫木焚蒸炉的设计

杨晓东， 张志军， 葛文华， 景慎诚， 辛 燕， 王世芬， 郭建和

(1.山东省日照市自然资源和规划局东港分局，山东 日照 276826；2.日照市岚山区自然资源局，山东 日照 276826；3.日照市国有大沙洼林场，山东 日照 276826；4.日照市东港区三庄镇林业站，山东 日照 276826)

松材线虫病，是由松材线虫引起的具有毁灭性的松树病害，被认为是松树的癌症，目前，没有有效的办法进行根治。松材线虫病疫情控制，主要通过防止松材线虫病的自然和人为传播来实现，松材线虫病疫木无害化处治是防止疫情传播的重要措施，生产中常用粉碎、熏蒸和焚烧等办法进行无害化处理，虽然在实际生产中发挥了很大的作用，但由于受很多条件的限制，在疫木的处理难度、处理成本和效果等方面，都存在一定缺陷。笔者结合生产中遇到的实际问题，创造了疫木焚蒸处理法，通过焚烧根桩、细碎枝丫产生的热量，制造高温水蒸气，以达到通过高温蒸汽对不同规格的疫木进行蒸煮，从而杀死疫木内的线虫和天牛幼虫以及卵的目的，同时对一些不好粉碎的疫木进行碳化，不仅无害化处理效果好，而且降低了处理成本，还实现了大径材疫木的再利用。这不仅减少了松材线虫病造成的直接经济损失，而且还降低了由疫木焚烧造成的环境污染。该项技术的疫木焚蒸处理设备还获得了一项实用新型专利，现将该项技术的处理设备焚蒸炉的设计介绍如下。

1 原理

该设备的基本原理是：通过焚烧粗度1 cm以上枝丫和根桩等，再利用价值较低的疫木产生的热量，制造高温高压水蒸气；利用水蒸气对干性好、径阶大、可利用价值高的疫木进行蒸煮；对粗度较大的、难粉碎的树桩，焚烧一段时间后，进行碳化，制作木炭，增加根桩的附加值，降低疫木无害化处理成本。按照松材线虫病疫木处理规程的要求，粗度1 cm以上枝丫、树干和根桩等材料都要彻底清理出林地，就近进行无害化处理，无法清理出林地的根桩要进行固封处理。挖出来的大径材疫木根桩，都很难粉碎，焚烧处理也需要很长的时间，无害化处理难度较大；松材线虫病致死的大径材疫木，直接粉碎处理不仅难度大，而且非常可惜，为了使大径材疫木得到充分利用，增加其再利用附加值，将粉碎改成蒸煮，把疫木内的线虫和松褐天牛杀死，疫木就可以和一般木材一样进行再利用。

2 结构

对松材线虫病疫木进行焚蒸处理，要通过特制的焚蒸炉来实现。焚蒸炉共有三部分，从上往下依次为蒸煮舱、焚烧舱和碳化舱。蒸煮舱主要是将干性较好、径阶较大、材质较好、可利用价值较大疫木，按照所需长度截取一致的规格，整齐的摆放在里边，利用燃烧枝丫材和根桩疫木产生的高温、高压水蒸汽对疫木进行蒸煮。三个舱都是一个长方型的箱体，整体结构如图1所示。

2.1 蒸煮舱

蒸煮舱位于焚蒸炉的最上边，是个密闭的箱体，便于产生高压。周边四个侧面用建筑用砖块堆砌而成，墙的厚度不低于25 cm；箱体的长、宽、高，要根据处理疫木的规格要求和数量多少而定，处理疫木的长度大，箱体的长度和宽度相应的就大，箱体的高度大，体积就大，次处理的数量就多，反之体积就小，次处理数量就少，一般尺寸为宽2.2 m，长4～6 m，高2～2.5 m；蒸煮舱的顶盖，用厚度10 cm以上的水泥预制板制作，根据箱体的大小可使用多块封顶，水泥预制板之间的缝隙要用水泥勾芡密封，顶盖的中间要留一个直径20～30 cm大小的圆形排气孔，工作时要用一个圆形的盖子压实密封，防止漏气和降压，作业结束后，用于排出蒸煮舱内的水蒸气和降低舱内气压；蒸煮舱的一个长侧面，设计两扇全打开的侧门，便于疫木装卸；蒸煮舱的底面通过两个圆形的大口蒸锅与焚烧舱相连。蒸煮舱的结构，焚蒸炉蒸煮舱示意图如图2。

图1 焚蒸炉整体结构图1.蒸煮舱；2.碳化舱；3.焚烧舱；4.圆口铁锅；5.拱形进料口；6.焚烧舱侧面通风口；7.排期烟囱；8.注水孔；9.蒸煮舱侧面进出料门；10.蒸煮舱顶部排气孔

图2 蒸煮舱示意图1.圆口铁锅；2.注水孔；3.蒸煮舱顶部排气孔

2.2 焚烧舱

焚烧舱位于焚蒸炉的中间，主要用于焚烧枝丫和根桩疫木碎材，产生热量，制作水蒸气，是整个炉体的核心部分。周边四个侧面也用建筑用砖块堆砌而成，墙的厚度，舱的长和宽度都与蒸煮舱相一致，舱体的高度一般为1～1.2 m；焚烧舱的一个长侧面为密封的墙体，上面对应蒸煮舱的开门侧面；焚烧舱的另一个长侧面设一个或两个燃料进口，口的大小一般为宽80 cm，高90 cm，上部拱形的门位于侧面中间。焚烧舱的另外两个窄侧面，一面留一个通分口，另一面设一烟囱，烟囱的高度要高出炉体顶面50～60 cm；焚烧舱的顶面是一个或两个圆口铁锅，铁锅的深度40～50 cm，直径与舱体的宽一致，锅口直接与蒸煮舱底面相连；焚烧舱的底部，中间位置设一炉条区，炉条为粗度2～3 cm的钢筋，炉条数量一般不少于10根，炉条间间隔5～8 cm，炉条区的宽度一般0.5～0.8 m；焚烧炉底面的一头，设一宽度0.5 m的开口，用于将燃烧一段时间的根桩送入焚蒸炉最下部的碳化舱进行碳化，炉条区和开口的上面覆盖5 mm以上厚度的钢板，用于密闭底部的碳化舱，造成碳化舱缺氧对疫木进行碳化处理。焚烧舱结构见图3所示，焚蒸炉焚烧舱示意图。

图3 焚烧舱1.圆口铁锅；2.拱形进料口；3.焚烧舱侧面通风口；4.排期烟囱；5.炉条区；6.碳化进料口；7.5 mm厚钢盖板

2.3 碳化舱

位于焚蒸炉的最下部，可以设计为地下或半地下，主要用于根桩材的碳化。碳化舱的长宽与上部的舱一致，深度可大可小，一般1～1.5 m。可以一部分在地上，也可以全部在地下，是一个密闭舱体，利于缺氧碳化。舱体的一头侧面，设有两扇可开关的出料门。碳化舱结构见图4，焚蒸炉碳化舱示意图。

图4 碳化舱示意图1.炉条区；2.碳化进料口；3.5 mm厚钢盖板；4.木炭出料口

3 使用

3.1 装料

焚蒸炉建成后，就可以对疫木进行焚蒸处理了。按照需求将不同粗度的疫木锯成同样的长度，打开蒸煮舱的侧门，将锯好的疫木整齐的摆放到里面，选择直径最大的一株。

疫木放到蒸煮舱的中间部位，该疫木木芯中部安装温度传感器探头，将温度传感器的显示端设置在蒸煮舱的外部，以便观察疫木芯部蒸煮的温度。

3.2 蒸煮

蒸煮舱装料前要将焚烧舱上部的铁锅注满水，当蒸煮舱装满疫木后，关闭蒸煮舱的侧门，要将侧门和顶盖进行密封，保温保压。然后在焚烧舱内点火焚烧，刚开始先燃烧细碎纸条，然后填放根桩进行燃烧，待锅内清水沸腾60分钟后，观察传感器的显示端显示的温度，当显示温度低于70 ℃时，继续添加柴草，直到显示器显示温度70 ℃以上60分钟后，可以停止燃烧。在蒸煮过程中，要随时检查锅内水的深度，当水深低于10 cm时要通过注水孔向锅内注水，防止干锅。为了保持锅内清水的温度，一般每次注水深度不超过20 cm。

3.3 出料

当停止添加燃料2小时后，观察温度传感器显示端显示的温度，当温度降低到35 ℃以下后，打开蒸煮舱顶部的排期孔，排出多余水蒸气，降低舱内的压力，打开侧门，抽取总量的1%株较粗的疫木，劈开检查里边的天牛死亡情况，当疫木内的天牛幼虫全部死亡时，就可以取出蒸煮的疫木，当疫木内的天牛没有全部死亡时，要继续进行蒸煮，直至全部蒸死。

3.4 碳化

疫木碳化是在碳化舱内实现的。炭化舱位于整个炉体的最底部，是个相对密封的环境。先将较大疫木根桩在焚烧舱内焚烧50%后，将剩余未燃烧部分通过焚烧舱与碳化舱之间的开口，送入碳化舱，然后用钢板盖严，今开始碳化，经过碳化疫木内的天牛、线虫和卵就全部被杀死，木炭就可以作为燃料进行再利用。

4 结论

该设备，通过焚烧舱对零碎疫木焚烧产生的热量，在蒸煮舱内制作高温蒸汽对舱内的疫木进行高温蒸煮，以杀死疫木内的天牛、卵和线虫，通过碳化舱对疫木根桩进行碳化处理，实现了松材线虫病疫木的无害化处理。该设备结构合理、技术简单、生产安全、环保节能。不仅疫木处理成本低，而且实现了疫木的安全再利用，降低了松材线虫病造成的直接经济损失。