Тупиковые и проходные сушильные камеры

В тупиковой сушилке дверь располагается в одном торце. При про- ходном исполнении двери лесосушилки устанавливаются с противопо- ложных сторон ограждений.

Качество сушки древесины одинаково как в проходном типе камеры, так и в тупиковом.

Проходное исполнение корпуса сушильной камеры позволяет уве- личить производительность сушильного оборудования за счет сокраще- ния времени на укладку пиломатериалов в штабель.

Во время сушки первого штабеля второй укладывается на загрузоч- ные (трековые) тележки.

После окончания процесса сушки первый штабель выкатывается на- ружу камеры с одной стороны, а второй штабель закатывается в сушиль- ное пространство с другой стороны. В дальнейшем эти операции повто- ряются. Для такой работы необходимы два комплекта трековых тележек. Для упрощения профилактического обслуживания и увеличения срока эксплуатации ограждений крыша сушильной камеры имеет на- клон для стока воды. Внутренние поверхности ограждений, выполнен- ные из черного металла, покрываются влагостойким антикоррозионным

покрытием.

В ограждениях камер должна быть предусмотрена система слива конденсата, которая позволяет частично выводить из лесосушилки из- быток влаги без использования системы воздухообмена (рис. 29).

Это незначительно уменьшает длительность процесса сушки дре- весины. При отсутствии слива в камере требуется часто, для снижения влажности, открывать приточно-вытяжную вентиляцию, которая одно- временно понижает и температуру внутри сушильной установки.

Это нарушает стабильность теплового режима и приводит к излиш- ним потерям энергии.

Загрузка и выгрузка сушильной камеры может осуществляться по рельсовым путям на тележках (боковая) или вилочным автопогрузчиком

(фронтальная). При боковой загрузке двери сушильной камеры распо- лагаются в торце сушилки. Фронтальная загрузка обычно используется в сушильных камерах больших объемов с механизацией погрузочно- разгрузочных работ.

Двери сушильной камеры могут быть распашными или подъемно- откатными. Навеска распашной двери выполняется на специальных петлях, имеющих две степени свободы. По периметру двери крепится термостойкий резиновый уплотнитель.

В результате такой конструкции дверь, имея чуть большую площадь поверхности, как бы накладывается и плотно прижимается четырьмя прижимами к дверному проему, обеспечивая максимальную герметич- ность. Распашные двери обычно применяются в сушильных камерах с загрузкой лесоматериалов на трековых тележках.

Подъемно-откатные двери сушильных камер комплектуются меха- низмом съема и применяются при фронтальной загрузке вилочным по- грузчиком или при установке сушильных камер рядом (с общими стен- ками).

Рис. 29 – Проходная сушильная камера

Возможно использование существующих сооружений. Главным тре- бованием к конструкции такого сооружения является хорошая теплоизо- ляция (с точки зрения экономичности сушки), герметичность, гидроизо- ляция и устойчивость к отрицательным воздействиям, имеющим место

в процессе сушки (высокая влажность, высокая концентрация органиче- ских кислот, циклические изменения температур в широком диапазоне). Кроме того, такое здание должно удовлетворять общестроительным требованиям, характерным для местности, в которой планируется уста- новить сушилку (например, максимальная скорость ветра, снеговая на-

грузка и т.д.).

Во время цикла сушки климат, создаваемый внутри камеры, сильно отличается от климата снаружи камеры. Разница влажностей внутри и вне камеры приводит к тому, что создаются предпосылки для просачи- вания влаги через стены, пол и потолок камеры, в сочетании с высокой разницей температур внутри и вне камеры это приводит к ускоренно- му износу пола, стен и потолка камеры. Кроме того, неконтролируемая и высокая утечка тепла и влаги из камеры влечет увеличение сроков и стоимости сушки.

Чтобы не допустить утечку тепла и влаги, нужно применять неги- гроскопичные материалы для теплоизоляции стен, крыши, ворот ка- меры, тщательно герметизировать все стыки панелей, крыши и стен. В конструкции камер надо предусматривать также утепленный и осна- щенный гидроизоляцией пол (фундамент). В сушильных камерах, мон- тируемых в кирпичных (железобетонных) зданиях, предусматривается гидроизоляция (пароизоляция) стен с внутренней стороны камеры и до- статочная теплоизоляция с внешней.

Тепловое оборудование камер с водяным теплоносителем состоит из нагревательных элементов, соединительных труб и запорной армату- ры. Нагревательные элементы – калориферы – изготавливаются из би- металлических труб с алюминиевым оребрением. Теплоноситель – го- рячая вода. Каждый калорифер проходит испытания на герметичность при давлении воды 4 атм.

Мощность калориферов пропорциональна объему загрузки сушиль- ной камеры. Для обеспечения калориферов горячим теплоносителем требуется водогрейная установка или котельная. Циркуляция теплоно- сителя в сушильной камере принудительная.

Температура в сушильной камере может регулироваться произво- дительностью водогрейной установки, вручную шаровым краном или вентилем с сервоприводом. При использовании сервопривода темпера- тура теплоносителя на входе в сушильную камеру должна быть посто- янной – 95 °С.

Тепловое оборудование аэродинамических камер. Центробежный вентилятор в аэродинамической сушильной камере выполняет функции нагрева и циркуляции воздуха. Температура в лесосушилке регулирует-

ся степенью открытия жалюзийной решетки с механизмом управления

(вручную или серводвигателем).

Центробежный вентилятор аэродинамической сушильной камеры позволяет вести сушку в мягких и нормальных режимах. Возможно из- готовление аэродинамической сушилки для работы в форсированных режимах сушки или только в мягких.

Для организации обмена воздухом между камерой и внешней ат- мосферой используются специальные трубы с шиберными заслонками. Трубы монтируются равномерно по ширине камеры в два параллельных ряда. Приточно-вытяжные трубы могут располагаться как на крыше ка- меры, так и на фронтальной и тыльной стенках камеры.

Для изготовления приточно-вытяжных труб применяется алюминий или черный металл. Управление системой воздухообмена может осу- ществляться вручную или через серводвигатели (электроприводы).

В сушильных камерах стандартной комплектации применяют либо ручное управление системой воздухообмена, либо автоматическое. При использовании систем автоматики в сушилках применяются серводви- гатели.

Серводвигатель позволяет приоткрывать заслонки системы воздухо- обмена на определенный угол, что гарантирует соблюдение режима суш- ки и получение пиломатериалов необходимого качества. Атмосферный воздух (сухой) подается в сушильную камеру через приточный канал, а влажный удаляется через вытяжной. Система воздухообмена встраива- ется в ограждения сушильной камеры.

Для увлажнения воздуха в камере монтируется специальная систе- ма, состоящая из стальной нержавеющей подводящей трубы и распре- деленных равномерно по ширине камеры форсунок, установленных на этой трубе. Управление подачей воды осуществляется электромагнит- ным клапаном, монтируемым снаружи камеры.

Для эффективной работы системы увлажнения необходимо иметь давление воды в водопроводе не ниже 3 атм (идеальное давление 4 – 5 атм). Если давление воды ниже указанного или подача воды периодиче- ски отключается, необходимо в систему увлажнения включить помпу и накопительный бак.

Если вода в водопроводе слишком жесткая (макс. рН 7,5), то в систе- му увлажнения необходимо включить смягчитель воды. Это позволит избежать образования накипи в трубах и обеспечит надежную работу форсунок и электромагнитного клапана.

Если в воде присутствуют механические примеси, то в систему увлажнения необходимо включить также фильтр.

Система увлажнения используется для проведения процесса влаго- и теплообработки пиломатериалов, которая необходима для снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжений, возникающих в про- цессе камерной сушки древесины.

Автоматическая система увлажнения СВР изготавливается в двух вариантах: для централизованного водоснабжения и автономной рабо- ты. Давление воды в водопроводе должно быть 2 – 3 атм.

При включении открывается электромагнитный клапан, вода по си- стеме металлопластиковых трубопроводов через бронзовые форсунки поступает в сушильное пространство камеры. Количество форсунок зависит от объема сушильной камеры. Этот способ увлажнения может применяться для любых сушильных камер. Потребление электроэнер- гии минимально и идет только на открытие и закрытие электромагнит- ного клапана.

С помощью водяного насоса, электромагнитного клапана, системы металлопластиковых трубопроводов и бронзовых форсунок вода рас- пыляется внутри сушильной камеры. Для предотвращения засорения форсунок в системе устанавливается фильтр с металлической сеткой. Периодически фильтр необходимо чистить. Потребление электричества составляет 0,37 кВт. Этот способ увлажнения применяется для любых сушильных камер, где отсутствует водопровод.

Автоматическая система увлажнения с подачей пара СВП. Система влаго- и теплообработки (увлажнения) в виде парогенератора состоит из шкафа управления, парогенератора мощностью 10 кВт, выполненного из нержавейки, накопительного бака для воды и соединительных тру- бок. Сравнительно дорогостоящая относительно СВР система и более затратная в эксплуатации.

В европейских странах операция пропарки древесины проводится перед ее сушкой в специальных пропарочных камерах. В них пилома- териал выдерживается на протяжении нескольких суток в среде пере- гретого пара в диапазоне температур от 103 до 110 °С. И как результат такой обработки – изменение оттенка дерева в зависимости от породы древесины, времени и температуры выдержки. Обычно данная опера- ция проводится для ценных пород при изготовлении мебели или парке- та. После этого пиломатериал высушивается в сушильной камере, где используется, как правило, система увлажнения

Вакуумная сушка

Процесс вакуумной сушки древесины привлек внимание технологов в конце позапрошлого столетия.

В патенте Ч. Говарда от 1883 г. появляются первые попытки сушки древесины с помощью вакуума. В 1940 г. к вакуумной технологии суш- ки обращается Войт, а в 1941 г. опыты с автоклавом проводят Рихерс и Игни.

В дальнейшем это работы Мэдисона (1956), Коллмана, Кришера и других. Опыты проводились как с постоянным, так и с дискретным ва- куумом, но полученные результаты были оценены Вильером как «ката- строфические», и проблема осталась нерешенной.

Изучая промышленный и циклический вакуум (разрежение), Винченцо Паньоцци (доктор технических наук Туринского политехни- ческого института, Италия) заинтересовался исследованием областей применения. Стимулом явился растущий спрос деревообрабатывающей промышленности на сушку сырых пиломатериалов определенной тол- щины из твердых пород древесины, таких как бук, черная акация, дуб и некоторые очень твердые тропические породы.

Промышленные вакуумные сушилки

С 1959 г. по 1961 г. Паньоцци проводил опыты по сушке неболь- ших объемов древесины различных пород, используя вакуумный сте- клянный колпак, в котором древесина нагревалась термоэлементами от утюгов.

Так родилась система «нагревательных пластин». Ее главным смыс- лом было использование высокой теплоотдачи при контакте древесины и пластин. В 1962 г. он построил экспериментальную сушилку диме- тром 800 мм с электрическими нагревательными пластинами, работаю- щими в непрерывном вакууме, и с полезным объемом 0,5 м3.

В 1966 г. он построил полупромышленный цилиндрический агрегат для пиломатериалов нормальных размеров с пластинами, нагреваемы- ми горячей водой, которые могли работать как в непрерывном, так и в циклическом вакууме. 1966 год может считаться годом рождения про- цесса промышленной вакуумной сушки (или «разрежение»), потому что с этой даты в промышленной практике начинается все более широкое применение этих сушильных камер.

В 1973 г. по итогам пятой конференции в Южной Африке Сивидини представил первый официальный отчет итальянского НИИ древесины по исследованиям в области сушения. Вскоре стало ясно, что так назы- ваемый «метод пластин» не имеет будущего. Еще в шестидесятых годах

«вакуумный метод» часто отвергался как очень трудоемкий и неэконо- мичный процесс, потому что он требовал значительных инвестиций в оборудование, а ручное управление нагревательными пластинами было очень трудоемким.

В 1975 г., после проведения исчерпывающих исследований, Винченцо Паньоцци построил и показал в Ганновере вакуумную су- шилку с нагревом горячим воздухом. Это был цилиндрический агрегат, известный под маркой BS, имеющий максимально полезную длину 12 м и внутренний диаметр 2,3 м. Каждая такая секция может вмещать 24 м3 древесины.

Особенностью этого агрегата была конвекционная нагревательная система с вентиляцией, перпендикулярной по отношению к штабелю: поток воздуха, нагретый на внутренней цилиндрической стенке, пере- мещается мобильным соплом; под воздействием вращения этого сопла древесина подвергается нагреву с мощными турбулентными пульсация- ми с периодической сменой вакуумными фазами (рис. 30).

Рис. 30 – Пресс-вакуумные сушилки

Патент Маспелла основан на циклическом процессе с «нормальным пресс-нагревом» и «вакуумной сушкой» («Маспелл» – это компания, основанная Паньоцци).

Промышленные сушилки этого типа нашли распространение в про- изводстве, работающем с толстым и трудносушимым пиломатериалом. Простая полуавтоматическая система позволяла управлять процессом сушения. В дальнейшем объединение двух одинарных сушилок в еди- ный агрегат «Тандем» дало заметное сокращение энергозатрат.

В 1986 г. появилась система LO-LA (продольно-горизонтальная) с вентиляторами (минимум двумя), которые были помещены в ци- линдрические цоколи и создавали два встречных воздушных потока. Направление движения потоков изменялось механическим способом или электрическим с помощью инвертора с тем, чтобы образовать еди- ный перпендикулярный по отношению к штабелю воздушный поток, который ежеминутно двигался вперед и назад вдоль штабеля.

Этот тип вентиляции LO-LA имеет следующие преимущества: уменьшение количества вентиляторов; снижение энергопотребления; рост аэродинамической отдачи; увеличение скорости прохождения воз- духа через штабель; исключение застоя воздуха в точках наименьше- го сопротивления; несложность установки моторов внутри камеры для превращения механической энергии в тепло.

В системе LO-LA чередование периодов в циклическом вакууме применяется, когда древесина имеет повышенную влажность или не- обходима сушка высшего качества, а непрерывный вакуумный процесс применяется, когда не требуется высокого качества сушки или древеси- на уже предварительно подсушена.

Первоначально сушильные камеры изготавливались из углероди- стой стали, поэтому цилиндрическая стенка камеры и крышки подвер- гались нагреванию как для того, чтобы нагреть древесину, так и чтобы избежать конденсации воды на стенке, что могло привести к коррозии.

К этой активной защите от коррозии была добавлена пассивная защита. Для этого внутренние стенки камеры зачищались и покры- вались слоем эпоксидной смолы. Тем не менее, полностью эту про- блему решить не удалось, и через 3 – 4 года приходилось обновлять слой смолы.

Коррозия, вообще, является одной из основных проблем при экс- плуатации всех типов сушильных камер, и чтобы радикально решить эту проблему, с 1990 г. «Маспелл» изготавливает все контактирующие с влагой части сушильных камер из нержавеющей стали.

Нужно отметить, что «Маспелл» нашел способ уменьшить массу (и стоимость) нержавеющих частей сушилок. Камера имеет двойную стенку: наружная изготавливается из обычной стали и имеет толщину достаточную, чтобы выдержать наружное давление, а внутренняя стен- ка изготавливается из тонкой нержавеющей пластины (толщина 1 – 2 мм), которая не может выдержать внутреннее разрежение. Чтобы ком- пенсировать внутреннее разрежение и превратить его в давление, между стенками камеры создается вакуум, поэтому внутренняя стенка подвер- гается давлению по направлению изнутри наружу.

Кроме того, этот слой сильного вакуума является наилучшим тер- моизоляционным барьером и препятствует потере энергии.

Следующим шагом вперед был переход от цилиндрической формы камеры к параллелепипедной (прямоугольной), поскольку цилиндриче- ская форма является препятствием для строительства сушильных камер больших объемов. Началом этого стало создание сушилки типа «Тетра» с прямоугольной секцией, вмещающей штабель 1,21,212 м.

Успех сушилок «Тетра» привел к созданию крупногабаритной су- шилки «Голиаф». Самая последняя сушилка «Голиаф», наконец, позво- лила «Маспеллу» достичь цели производства вакуумных сушилок, спо- собных вмещать сразу полный грузовик заготовок, так как размеры за- грузки составили 2,52,5 (3) м, полезной длиной 13,6 м и даже больше. Внешний диаметр аналогичной цилиндрической сушильной камеры, вмещающей не только этот штабель, но и систему вентиляции, достигал 4 м, и в этом случае ее транспортировка стала бы проблематичной, по-

скольку ее параметры превышают разрешенные транспортные размеры.

«Голиаф», сочетая продольно-горизонтальную систему вентиляции моделей LO-LA и последовательную инжекторную нагревательную си- стему с вертикально перемещаемым отражателем, решил проблему со- хранения размеров в рамках транспортных ограничений, попутно улуч- шив аэродинамику системы вентиляции. В днище и двери «Голиафа» расположены два ряда вентиляторов – по три в каждом ряду – и водно- воздушные теплообменники. Вертикальные подвижные отражатели, со- вершающие однообразные перемещения от одного конца камеры к дру- гому, обеспечивают однородность воздушного потока.

Вакуумная сушилка типа «Голиаф» может работать как в непрерыв- ном, так и в циклическом вакууме. Обычно она работает в циклическом вакууме, в котором возврат теплоэнергии достигается объединением двух камер, что чрезвычайно снижает стоимость сушения до нижнего предела затрат при использовании конвекционных сушилок.

В феврале 1992 г. во Франции на лесопильном заводе Трюшо был установлен первый агрегат «Тандем Голиаф 100». E.D.F. (французские электросети), которая финансировала проект, приняла решение пору- чить S.F.E.E. и С.Т.В. (Технический центр в Боа) замеры, чтобы под- твердить затраты, качество и затраты времени этого агрегата. В первых двух тестах при сушке в «тандеме» дубовой доски толщиной 27 мм со средней начальной внутренней влажностью 23,5% и конечной влажно- стью 10,2% затраты тепловой энергии бойлера составили 0,4 кВт на 1 кг испаренной воды, а при сушке только одной камерой без возврата те- плоэнергии затраты составили 0,869 кВт на 1 кг испаренной воды.

Основываясь на анализе вышеупомянутых результатов и ранее про- веденных исследованиях, можно утверждать следующее:

– сушилки типа «Голиаф» – это агрегат большой производительно- сти, удобный для обработки больших размеров;

– поскольку он вмещает полный грузовик древесины, «Голиаф» со- ответствует нуждам компаний, которые используют для перевозки дре- весины грузовики;

– значительно сокращая время сушки по сравнению с обычной су- шилкой, «Голиаф» позволяет существенно уменьшить количество дре- весины на складе и быстро реагировать на запросы рынка;

– существенное снижение расходов понижает стоимость сушения;

– что касается периода амортизации, сушилка может работать гораз- до более длительное время, поскольку камера из нержавеющей стали очень долговечна и, следовательно, приносит дополнительную прибыль до истечения срока амортизации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: