Технологии сушки пиломатериалов

Среди существующих технологий сушки древесины наибольшее распространение сегодня получили такие способы, как конвективный, вакуумный и конденсационный. Другие технологии не нашли массового применения по причине сложности необходимого оборудования и низкого качества готовой продукции.

Конвективная  сушка древесины

Конвективная камерная сушка древесины наиболее известна среди производителей пиломатериалов. Конвективный способ заключается в нагревании высушиваемого пиломатериала посредством сушильного агента с использованием тепловой энергии пара, получаемого из горячей воды либо в процессе сжигания топлива в котлах.

Дополнительно к сушильным камерам необходимо приобретать котел, что, повышает себестоимость продукции.

Практика показала, что в российских условиях эксплуатации: с учетом низких температур в холодное время года, влияния человеческого фактора возможен выход из строя котлов, который влечет заморозку всей системы, в связи с чем особое внимание необходимо уделить конструктивным элементам, обеспечивающим нагрев всей системы, предусмотреть в системе организации сушильного комплекса резервный котел, на случай выхода из строя основного, обратить внимание на систему автоматики и управления процессом сушки, а так же обеспечить бесперебойную работу сушильного участка.

Итак, конвективная сушка древесины требует повышенного внимания к следующим основным моментам:

• нагревание сушильного агента,
• циркуляция воздушных масс внутри камеры,
• система увлажнения воздуха,
• автоматизации процесса сушки
• квалифицированному персоналу по обслуживанию сушильных камер.

В конвективной сушильной камере процесс сушки и процесс переноса влаги в сушильный агент прекращается при равновесии тепло-влажностного состояния высушиваемого материала и окружающей среды (сушильного агента), если температура сушки достигает отметки ниже 100 градусов Цельсия. Для обеспечения дальнейшего процесса сушки необходимо добавлять в сушильный объём воздух из окружающей среды, который поступает через приточно-вытяжную вентиляцию (клапана). Необходимая суммарная площадь сечения воздуховодов при такой вентиляции ориентировочно определяется из расчета 40 кв. сантиметров на куб условного пиломатериала со стороны давления и столько же со стороны разряжения

Клапана оснащены шторами, которые открываются и закрываются в автоматическом режиме по мере необходимости. С целью снижения теплопотерь приточно-вытяжная вентиляция выполняется относительно малых размеров, в результате движение наружного воздуха и смешивание его с сушильным агентом происходит спонтанно и избирательно, а это, безусловно, отражается на качестве доски камерной сушки. Существует риск возникновения:

• Знакопеременных нагрузок древесины (от избирательного набухания до сжатия высушиваемого пиломатериала);
• Недостаточных прочностных характеристик доски, а также образования трещин, коробления, разрывов.

Специалисты рекомендуют при проведении конвективной камерной сушки древесины осуществлять дополнительную механическую обработку поверхности готовой продукции, в противном случае доска камерной сушки бывает рыхлой и неравномерной.

По данным А.М. Попова, С.В. Сергеева, В.В.Сергеева и Ю.И.Тракало («Опыт эксплуатации камер с тепло электронагревателями для сушки пиломатериалов»), влажность высушенного пиломатериала толщиной 40 мм составляет от 12 до 40%. Перепад влажности в сушилках достигает по толщине досок 4-5%, а по штабелю – плюс-минус 6,5%. Удельный расход электроэнергии на сушку условного пиломатериала составил 470кВт\м куб.

Если говорить о европейском опыте, то в таких странах, как Италия или Франция показатели доски конвективной сушки существенно выше. В данном случае на качество камерной сушки древесины большое влияние оказывают климатические условия региона.

Вакуумная  сушка древесины

Данные сушильные камеры известны более ста лет. Они предполагают подведение тепловой энергии к высушиваемой продукции. Вакуумная сушка отличается высокой скоростью, которая в несколько раз превышает другие методы, но доска камерной сушки в итоге демонстрирует различную толщину и большие внутренние напряжения. Однако в сравнении с конвективной сушкой, вакуумная сушка в отечественных условиях может отличаться более высоким качеством. К тому же, различные конструкции вакуумных сушильных камер демонстрируют различный уровень качества конечной продукции.

Существенным фактором для современных производителей является то, что данная технология экологически небезопасна, так как в результате происходит выброс в атмосферу вредных химических веществ. Кроме того, стоимость вакуумной камеры очень высока.

Конденсационная сушка древесины

Конденсационные сушильные камеры отличаются от конвективных принципом внутреннего строения. Если в случае применения конвективного метода сушки влага из камеры удаляется при помощи внешнего воздухообмена, конденсационный принцип строения камер предполагает замкнутый режим процесса сушки. Здесь нет необходимости в дополнительных источниках тепла, влага, которую необходимо удалить из доски камерной сушки просто конденсируется на специальном испарителе. Конденсационные сушильные камеры обладают низким энергопотреблением и мягкими режимами сушки от 40 до 60 градусов Цельсия.

Все необходимые процессы в сушильных камерах данного типа осуществляет сушильная установка – «Агрегат Конденсационной Сушки» (сокр АКС) , это:

• нагревание,
• охлаждение,
• испарение влаги.

Агрегат конденсационной сушки работает в системе теплового насоса. В конденсаторе сушильный агент нагревается, а в испарителе охлаждается. Влага, образованная в результате достижения точки росы на испарителе, выводится за пределы камеры. Таким образом, здесь нет воздухообмена с внешней окружающей средой, и готовая доска камерной сушки не зависит от внешних климатических условий.

Система сушки древесины проходит в автоматическом режиме, без участия рабочего персонала, и не требует высоквалифицированных специалистов. В данных камерах оператор запускает в работу системы и производит периодический контроль.

По данным А. И. Расева «Тепловая обработка и сушка древесины» 2009 г.г., Москва, Издательство Московского государственного университета леса, расход тепла на испарение в конденсационных сушилках существенно ниже, чем в обычных сушильных камерах:

где -коэффициент преобразования, равный 2,5…0,32, который зависит от теплового насоса и хладагента;

-температура конденсата, отводимого из сушилки.

Он составляет 0,24…0,32 кВт\кг воды. Для сравнения, расход тепла на испарение в воздушных сушилках колеблется в пределах от 0,75 до 1,2 кВт ч\кг. Таким образом, расход тепла на испарение может быть снижен в 2,5…5 раз.

Производство и виды конденсационных сушильных камер

Высокоэффективные конденсационные сушильные камеры производят итальянские и финские компании, а также отечественное производственное предприятие «Ижевский Теплоагрегатный Завод».

В европейских странах конденсационная сушка древесины получила заслуженное признание благодаря высокой экологичности и отсутствию вредных выбросов в атмосферу. В нашей стране конденсационные сушильные камеры появились около 20 лет назад под маркой финского производителя . Однако высокая стоимость оборудования и недостаточная информация о его преимуществах препятствовали распространению технологии конденсационной сушки древесины в России. В то же время необходимо отметить, что те предприятия, которые применяли конденсационный способ сушки, высказывали только положительные отзывы.

Переворот в сознании представителей отечественной деревообрабатывающей промышленности произвело появление российского аналога европейской конденсационной установки. Агрегат конденсационной сушки древесины «Ижевского Теплоагрегатного Завода», разработанный в 2000 году, полностью соответствовал отечественным условиям эксплуатации и финансовым возможностям российского потребителя. Разработанная опытным производителем конденсационная сушильная камера в несколько раз дешевле европейского оборудования и успешно конкурирует с конвекционными аналогами.

Положительные отзывы со стороны отечественных предприятий деревообработки свидетельствуют об эффективном развитии конденсационной технологии сушки древесины в нашей стране. Длительность сушки сосны толщиной 50 мм в зимнее время с уровнем влажности 60% до состояния 7%-ной влажности составляет в конденсационной камере 14 дней.

В основе конструкции конденсационной сушильной камеры следующие элементы:

• вентиляционный узел,
• шкаф с силовым электрооборудованием,
• система управления и контроля,
• система охлаждения фреона,
• ограждения сушильной камеры (сборный каркас и теплоизоляционные панели),
• подъемно-откатные либо распашные ворота с подъемным механизмом.

Возможно также использование комбинированной технологии сушки древесины при наличии на предприятии источника тепловой энергии. Такое совмещение позволяет снизить расходы на предварительный разогрев в камере.