Сушка пиломатериалов и заготовок из древесины всегда была и остаётся важнейшей технологической операцией в производстве изделий из дерева. Процесс снижения влажности древесины именно промышленным способом должен считаться основным — по нескольким причинам. Во-первых, потому как он всё-таки управляемый, а, во-вторых, значительно короче естественной сушки.
Управление процессом сушки заключается в контроле и регулировании испарения влаги с поверхности древесины. Интенсивность испарения поддерживается температурой и влажностью среды сушильного пространства камеры.
По большому счёту, сушильная камера представляет собой комплекс технологического оборудования, предназначенного именно для удаления излишней влаги с помощью термического нагрева. Важнейшим критерием сушки является снижение количества влаги при максимальном сохранении технологических свойств древесины.
«На троечку»
Современное состояние сушильного оборудования на российских предприятиях можно охарактеризовать всего лишь как удовлетворительное. На лесопильных и деревообрабатывающих производствах, которые давно работают, эксплуатируется большое количество сушильных камер старых конструкций, требующих значительной модернизации. А в некоторых случаях камеры только числятся на балансе, но не работают.
Чтобы качественно высушить пиломатериал в таких условиях, производственники идут на колоссальные энерго- и трудозатраты. Получается своего рода замкнутый круг. Вложить средства в переоснащение сушильного оборудования не получается из-за отсутствия необходимых финансовых средств. В итоге, у предприятия не хватает ресурсов для эффективного роста.
Минусы технологии
Основная критика данной технологии сушки сводится к риску образования многочисленных дефектов пиломатериала в процессе выполнения операции. Одним из самых распространенных из них является коробление. Нарушение технологии может спровоцировать как продольные, так и поперечные деформации.
Обычно такие процессы становятся следствием недостаточного вывода влаги перед основным этапом просушивания. Часто материал получает дефекты в виде растрескивания в торцах. Подобные изъяны возникают, если сушилка для пиломатериалов работала в формированном режиме на этапе первоначального прогрева. Технология требует, чтобы этот процесс даже при минимальных температурных показателях выполнялся в условиях смягчения структуры пиломатериала.
Нужна ли модернизация?
Начинать переоснащение с покупки оборудования нерационально. Старые сушильные камеры, построенные из кирпича, блоков, панелей и других стройматериалов, как правило, требуют капитального ремонта ограждающих конструкций (стен, перекрытия, дверей). Если этого не сделать, то дальнейшее переоборудование окажется бессмысленной тратой денег. Значительные потери тепла снова приведут к повышенному потреблению электроэнергии, а значит, не позволит сократить расходы на сушку пиломатериала. Выход один — делать ремонт или реконструкцию (в зависимости от состояния).
По старинке
Раньше на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях строили сушилки с большой производительностью, которые использовали, в основном, для сушки пиломатериалов до транспортной влажности. Это камеры непрерывного действия (например, ЦНИИМОД-49, ЦНИИМОД-32, ЦНИИМОД-24, НБ, модели с зигзагообразной циркуляцией, СП-5КМ и др.).
Если в таких камерах, доставшихся по наследству с советских времён в соответствии с современными требованиями пытаются сушить пиломатериалы до эксплуатационной влажности 8-10 %, то достичь хорошего результата не получится. Будет большой процент брака, древесина высохнет неравномерно. Не стоит ожидать качественной сушки пиломатериала и в камерах устаревших конструкций, в которых реализована устаревшая технология (эжекционные, газовые камеры).
Самодел
Некоторые производители изделий из древесины не оказывают должного внимания сушильному производству, ошибочно полагая, что смогут силами своих специалистов создать сушильную камеру, нисколько не заботясь о том, что не обладают знаниями о технологии процесса и конструкции такого оборудования. Из-за этого в таких самодельных сушильных камерах на практике возникают проблемы, связанные с получением качественных пиломатериалов.
При самостоятельной постройке обычно руководствуются или опытом соседа, построившего себе аналогичную, или информацией с рекламных проспектов производителей сушильных камер, а зачастую просто полагаясь на собственный опыт. В основном так поступают небольшие деревообрабатывающие предприятия с относительно невысокими потребностями в сухих пиломатериалах.
В самодельном варианте сушилка представляет собой закрытое отапливаемое помещение (обычно с гладкими или оребренными трубами теплоснабжения, размещенными на стенах) с дверью для загрузки пиломатериалов. Для выброса влажного воздуха предусматривают вытяжные воздуховоды. Зачастую отсутствует не только система автоматизации управления параметрами, но и простые измерительные приборы для визуального контроля за температурой и влажностью среды. При этом процесс сушки проводят практически неуправляемо, с отсутствием какой-либо технологии и режимов.
При первом взгляде на такую «сушильную камеру» сразу бросается в глаза явно недостаточная циркуляция, неорганизованное движение агента сушки в камере, нехватка теплоснабжения, неправильно организованная приточно-вытяжная вентиляция с окружающей средой.
Пиломатериалы в таких условиях на выходе получаются некачественными. Имеет место большая неравномерность сушки, большое количество брака — трещины, коробление сортиментов. Кроме того, продолжительность процесса сушки в них чрезмерно удлинена. Материал постоянно приходится перегружать, отправлять обратно для досушки.
Естественно, при разумном подходе, можно построить сушильную камеру и самостоятельно, но всё-таки, чтобы не сделать большое количество просчётов в конструкции, лучше обращаться в специализированные организации, к специалистам по сушке древесины.
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.
Вопрос выбора
Конечно же, сегодняшнее состояние сушки пиломатериалов в России не определяется только вышесказанным. При организации новых производств, а также при модернизации существующих для выпуска конкурентоспособных качественных изделий из древесины стараются оснастить производство современным оборудованием, в том числе и современными сушильными камерами. И это правильно. Однако и тут следует отметить, что, вкладывая средства в новое производство, предприниматели ставят выбор сушильной камеры на последнее место. Заботясь о технологии, закупив деревообрабатывающие станки, почему-то, считают, что подобрать необходимую сушильную камеру не составит труда. Но это только кажется делом простым. Есть много нюансов, которые нужно учесть.
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.
Надо знать нюансы
В последнее время в лесопромышленной отрасли сложилась такая тенденция, что инвесторы вкладывают средства в производства, которые приносят прибыль в короткий срок. Из-за этого в последнее время сушильные камеры стараются строить в виде легко и быстровозводимых утепленных металлоконструкций. Но и здесь возникает вопрос выбора. Рассматривая различные типы конструкции (конвективных, конденсационных, аэродинамических, вакуумных), как правило, ориентируются на стоимость.
Некоторые производители сушильных камер в погоне продать свой товар, не особо просвещают клиента, нахваливая свою камеру.
Часто предприниматели заказывают камеру с большой ёмкостью загрузки (60-100 м3), ошибочно полагая, что смогут в неё загрузить одновременно весь материал, в том числе разной толщины, а в дальнейшем получается, что, имея большую камеру, недогружают её, и нарушают технологический процесс.
Вид отопления
Сегодня довольно распространённое явление — желание большинства владельцев сушильных камер и тех, кто только собирается её приобрести, наладить теплоснабжение от водогрейного котла, работающего на отходах лесопиления и деревообработки. При этом многие имеют слабое представление о необходимом количестве отходов и считают данный вариант самым дешёвым. Может быть, в случае котельных большой мощности 1-2 МВт и более, это и так. Тем более, что такие котлы также рассматривают как утилизатор древесных отходов на своём предприятии.
В действительности при организации небольшой котельной для автономного теплоснабжения сушильной камеры более экономично применять электрический обогрев либо водогрейные котлы, работающие на газе, дизельном топливе и угле. Автоматическая горелка газовых котлов не требует присутствия оператора. В регионах с низкой стоимостью электроэнергии, естественно, распространены электрические котельные установки. Автоматизация процесса сушки и теплоснабжения влияет на снижение себестоимости, поэтому, в итоге, получается и дешевле, или, по крайней мере, находится на уровне отопления камеры отходами деревообработки.
Плюсы технологии
Камеры с температурной и влажностной обработкой позволяют обеспечивать процессы сушки с полным сохранением экологичности материала. В большинстве случаев подобные методы обработки не требуют задействования активных химических средств, повышающих эффективность процесса. Отмечается и высокое качество результата. Если оператор не допускал ошибок при организации процесса, то полученный брус обретет высокие прочностные и защитные качества.
Многие указывают и на высокую производительность камерной сушки древесины. Плюсы и минусы, впрочем, в этой характеристике сходятся. С одной стороны, пакетированная обработка действительно позволяет за короткие временные интервалы обслуживать большие объемы древесины. А с другой – невозможность обработки малых пакетов с урезанной загрузкой ограничивает сферы применения такого оборудования.
Вектор на глубокую переработку
То, что сегодня деревообработчики тем или иными путями пытаются организовать сушильное производство на своих предприятиях, говорит о желании заниматься глубокой переработкой древесины, приносящей большую прибыль.
Увеличение пошлин на вывозку круглого леса приведёт к ещё большему росту объёмов глубокой переработки древесины в России. Развитие отрасли неминуемо скажется на значительном увеличении сушильных мощностей. Перспектива развития сушки древесины в России как одна из основополагающих стадий в производстве высококачественных изделий из древесины, которые используются во многих отраслях промышленности.
Подготовка материала
Качество сушки во многом зависит от того, насколько правильно были подготовлены штабеля – так называемые пакеты с пиломатериалами, которые специально формируются для закладки в камеру. К примеру, неравномерность просушивания и деформирование отдельных участков на досках как раз будет следствием неправильного пакетирования.
Обычно применяется два способа такого рода подготовки:
- одиночный штабель;
- пакетное формирование закладки.
В первом случае один штабель включает несколько досок, сложенных в одинаковой конфигурации. Пакетная закладка предполагает, что пиломатериал будет укладываться несколькими готовым штабелями. В качестве основы для штабеля используется жесткая платформа с ровной поверхностью. Это может быть рельсовая вагонетка, сформированная отдельными треками.
Чтобы камерная сушка древесины производилась без утечек теплового агента, недогруз штабеля не допускается. Он должен быть полностью заполнен или досками одинаковой длины, или пиломатериалом разного типоразмера вразбежку. Между стыкуемыми досками предусматривается размещение одного или нескольких слоев подкладки.
Разный подход
Важным, на мой взгляд, является правильный выбор конструкции сушильной камеры с учётом производительности и качества сушки, а не стоимости, которая сегодня является главным критерием. Например, для крупного лесопильного предприятия, выпускающего десятки тысяч кубометров материалов в год, необходимо подбирать камеры с большой производительностью (сушильные тоннели, конденсационные сушилки и др.).
Для тех предпринимателей, которые работают с трудносохнущей твердолиственной (в том числе экзотической) древесиной, и перерабатывают обычно небольшие объёмы, следует обратить внимание на вакуумные сушилки, камеры с микроволновым нагревом, ультразвуковые и тому подобные. При этих специальных способах можно качественно и быстро высушивать ценные породы древесины именно в заготовках.
Выбирая какую-то конкретную конструкцию камер, надо чётко понимать, что вы хотите высушивать и для каких целей.
Импортные лучше?
Не могу согласиться с мнением, что перспектива развития сушки древесины в России заключается только в приобретении импортных сушильных камер. Сложившийся стереотип, что импортные сушилки, хоть и значительно дороже по стоимости, но позволяют высушивать более качественно, чем отечественные, надуман и не имеет веских и однозначных подтверждений. Часто в подтверждение этому приводится не самый лучший пример с отечественным и зарубежным автопромом. Тогда напрашивается вопрос: можно ли вообще качественно сушить не в импортных сушилках? По-моему, высушивать, если уж не лучше, то точно на таком же качественном уровне, можно и в отечественных сушильных камерах.
Главными козырями импортных сушильных камер является их корпус, состоящий из алюминиевых панелей, а также системы автоматического управления, обеспечивающие качественную сушку.
Однако же корпус сушильной камеры из алюминия могут качественно изготовить и большинство отечественных предприятий. Кроме того, российские производители также комплектуют свои разработки импортными комплектующими (вентиляторами, теплообменники, системой управления и др.). Я уверен, что и отечественные компании вполне способны разрабатывать и изготавливать новые конкурентоспособные конструкции сушильных камер.
На практике, при использовании именно импортных камер возникают проблемы, чаще всего связанные с эксплуатацией системы автоматики процесса сушки. В большинстве случаев сушат пиломатериалы по заводским программам, установленным в блоке управления, и поэтому полностью полагаются на автоматику. Даже при незначительном сбое в её работе персонал теряется, и не все умеют адекватно управлять камерой в ручном режиме.
Покупать или восстанавливать?
Опять же, возвращаясь к теме модернизации, нужно отметить, что не всегда есть необходимость покупать новую сушильную камеру, рушить старую и строить новую. Если состояние ограждающих конструкций сушильной камеры в удовлетворительном состоянии, то реконструкция или оснащение сушилки современным оборудованием — неплохой вариант. Конечно, если требуется серьёзное восстановление, то затраты на реконструкцию могут составить ту же сумму, что и на постройку новой сушильной камеры, то реконструкцию проводить нецелесообразно.
Часто необходимость реконструкции продиктована не только износом оборудования или разрушением ограждений, а задачей снизить энергетические затраты и повысить качество сушки или увеличить производительность сушилки.
Основной этап
После начального прогрева следует непосредственно сушка. Но переход должен быть постепенным, что отражается в медленном открывании воздухообменных заслонок, выводящих влагу. На этом же промежутке устанавливаются оптимальные параметры тепловых потоков. Температурный режим, в свою очередь, регулируется уровнем открытия жалюзи камеры. Если же требуется повысить насыщенность агента, приточные патрубки вовсе закрываются.
Также степень насыщенности теплового воздействия может корректироваться путем запуска парогенератора. Однако при открытой вытяжке подключать системы нагнетания пара нельзя. В процессе выполнения операции камерная сушка древесины контролируется по характеристикам температуры и ее погрешности. На производствах обычно сведения об этих величинах каждый час заносятся в журнал.
