СВЧ-технологии для сушки древесины

Основной деятельностью харьковской фирмы "Микротехсервис" является производство лесосушильных комплексов, а также оборудования для сушки древесины и других материалов (кроме того — распиловка древесины, реализация свежеспиленного и сухого пиломатериала как на внутреннем рынке, так и на экспорт, производство мебели и всей номенклатуры столярных изделий).

Принципиальным отличием работы лесосушильных камер от "Микротехсервис" (сверхвысокочастотных и конвективных) является возможность достижения любого процента влажности, равномерность конечной влажности в штабеле, равномерность просушивания внутреннего и наружного слоев древесины, возможность снятия внутренних напряжений и избежания коробления (изгибов) древесины. Пиломатериалы не растрескиваются, древесина не изменяет цвета (не синеет). Оборудование просто в эксплуатации. Весь процесс сушки полностью автоматизирован и осуществляется с высокой скоростью.

Принцип действия СВЧ-сушки состоит в разогреве древесины с помощью энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот за счет частого изменения направления движения молекул в древесине и их сталкивания, что вызывает межмолекулярное трение.
Использование СВЧ-установок более эффективно, чем другие технологии сушки древесины. При обычных методах сушки в сушильной камере вначале разогревается сушильный агент (воздух), который, в свою очередь, соприкасаясь с древесиной, передает ей тепло. И только когда древесина полностью прогреется, начинается интенсивный отбор влаги. При работе СВЧ-установки не нужно ждать нагрева всего воздуха в камере. Сушка начинается с первых же мгновений включения установки, разогрев происходит изнутри древесины, следовательно, скорость сушки и качество древесины повышается (нет пересыхания верхних слоев, а значит, и нет внутренних напряжений).
Достоинствами СВЧ-технологии также являются способность СВЧ-поля проникать в материал на значительную глубину (то есть возможность сушить толстые заготовки), возможность выравнивания уровня влажности (наиболее влажные доски или участки досок имеют больший коэффициент потерь, и это приводит к более быстрому повышению температуры в них, что в свою очередь ведет к снижению влагосодержания, а следовательно, и коэффициента потерь, то есть поглощение мощности СВЧ избирательно связано с влажной частью материала), возможность высокой концентрации энергии в единице объема, возможность рассеивания и концентрирования энергии внутри материала, а также независимость времени нагрева до заданной температуры от объема и формы изделия.

Оборудование СВЧ-установки включает генераторы СВЧ — магнетроны (крепятся снаружи с задней стороны камеры и являются основой СВЧ-сушки), блоки питания магнетронов (располагаются снаружи установки с задней стороны на специальной стойке), СВЧ-волноводы (изготавливаются из латуни, располагаются внутри установки, служат для ввода СВЧ-энергии внутрь камеры и передачи ее посредством излучающей системы штабелю пиломатериала), излучающую систему (обеспечивает многомодовый режим возбуждаемых волн, что позволяет достичь равномерности излучения по объему установки), реверсивные осевые вентиляторы с двигателями в тропическом исполнении (находятся внутри камеры, необходимы для удаления влаги с поверхности древесины, производят поперечный обдув штабеля), вытяжную систему (которая в свою очередь включает электромагнитный клапан для выпуска пара и дополнительный вентилятор, расположенный снаружи установки), парогенератор (находится внутри камеры и служит для распаривания древесины и поддержания влажности носителя в соответствии с технологией), систему водообращения (в свою очередь включает водяные электроклапаны, радиаторы, разводку из нержавеющих труб, располагающиеся внутри камеры и служащие для охлаждения магнетронов и дополнительно для нагрева сушильного агента — воздуха — в камере, что ускоряет процесс сушки, повышает КПД магнетронов, дает возможность работы установки в комбинированном типе, то есть с одновременным использованием СВЧ-установки и конвективной установки, снижает энергозатраты), а также систему автоматического регулирования (находится снаружи камеры и служит для полного управления и контроля процессом сушки).

Конвективная сушка — один из наиболее распространенных типов сушки древесины. Принцип действия конвективной сушки состоит в многократной циркуляции горячего воздуха через штабель пиломатериала и отборе этим воздухом влаги от древесины при ее выпаривании. Циркуляция нагретого воздуха в конвективных установках производства фирмы "Микротехсервис" обеспечивается осевыми реверсивными вентиляторами, которые располагаются в специальном отсеке, отделенном от штабеля пиломатериала алюминиевым экраном. Применение электродвигателей циркуляционной системы в тропическом исполнении, которые располагаются непосредственно в сушильном пространстве, позволило уменьшить установленную мощность в 6-8 раз, что бесспорно привело к снижению энергозатрат и себестоимости сушки. Для применения этой схемы решены вопросы повышения эффективности работы осевых вентиляторов, обеспечения необходимых показателей их статической и динамической балансировки. Равномерность сушки обеспечивается за счет поперечного обдува и точечного расположения вентиляторов по всей длине штабеля пиломатериала, одинаковой скорости прохождения сушильного агента (воздуха) в каждой точке штабеля и возможности изменять направление циркуляции воздуха (реверсивность).

Нагревательными элементами являются калориферы, равномерно распределенные внутри камеры по ее длине. Установки могут комплектоваться электрокалориферами или водяными калориферами, где теплоносителем является вода, а нагрев происходит от газового котла или котла, работающего на отходах древесины. Для удаления из камеры избыточного влажного воздуха предусмотрена вытяжная система с электромагнитным клапаном и дополнительным вытяжным вентилятором, расположенным снаружи установки.

При недостаточной влажности или необходимости распарить древесину в камере включается парогенератор. Контроль и регулирование температуры и влажности сушильного агента обеспечивается автоматикой, расположенной снаружи установки в комнате оператора.

Поставка производимых камер в собранном виде дает возможность обеспечивать высокую герметичность и низкую теплопроводность, избегать нарушений аэродинамической системы, а также осуществлять быстрый ввод в эксплуатацию (на территории заказчика производятся только пусконаладочные работы), а при необходимости — демонтаж и перевозку на новое место.

Камера сушки представляет собой цельнометаллический каркас. Толщина утепления составляет 100-150 мм. Наружный слой изготавливается из стали и имеет многослойное лакокрасочное покрытие. Внутренний слой во избежание коррозии изготавливается из алюминия. Камера утепляется теплоизоляционными материалами, обеспечивающими низкие теплопотери из камеры в окружающую среду.

Загрузка пиломатериалов осуществляется на специальную телегу, которая по подъездному пути и направляющим подается внутрь камеры. Дверь камеры имеет уплотнения и зажимы, что обеспечивает герметичность камеры.

Оборудование лесосушильной камеры располагается внутри камеры в специальном отсеке, отделенном от штабеля пиломатериала алюминиевым экраном. Система автоматического регулирования находится снаружи камеры.

Древесину необходимо сушить таким образом, чтобы были обеспечены минимальные сроки сушки и одновременно требуемое качество высушенного материала. Для этого в процессе сушки той или иной древесины по особому расписанию изменяют состояние сушильного агента (его температуру и влажность), то есть ведут сушку по соответствующей технологии.

Фирмой "Микротехсервис" разработана технология сушки для каждой породы древесины и для каждой толщины заготовок. Технология разбита на определенные временные циклы, каждому циклу соответствует своя температура и влажность. Существуют нормальный, мягкий и форсированный режимы.

Система автоматического регулирования служит для полного управления и контроля за процессом сушки в соответствии с заданной технологией. Она включает пульт управления, датчики контроля температуры и влажности, механизмы управления работой реверсивных вентиляторов и нагревательной системой, механизм работы вытяжной системы и механизм управления подачей воды и увлажнением сушильного агента в камере.

Пульт (программируемое устройство, получающее данные от датчиков и управляющее работой оборудования по заданным параметрам) оснащен световой и звуковой индикацией, которая показывает, как проходит процесс сушки, какое оборудование включено либо какие неполадки системы имеют место. Пульт имеет энергонезависимую память, что дает возможность сохранять и автоматически продолжать работу установки при внешних отключениях и включениях электропитания.

Датчики контроля температуры и влажности располагаются внутри камеры и передают данные о состоянии сушильного агента пульту.

Система работы реверсивных вентиляторов заключается в смене через определенный промежуток времени направления подачи воздуха через штабель пиломатериала для более равномерной просушки древесины.

Назначение исполнительных механизмов управления нагревательной, вытяжной и увлажняющей систем состоит во включении и выключении соответствующего оборудования при получении команды от пульта после анализа информации, полученной от датчиков.

Все оборудование имеет как электрическую и тепловую защиту, так и защиту от пропадания фаз, поэтому характеризуется высокой степенью надежности.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ