nestormedia.com nestorexpo.com nestormarket.com nestorclub.com
на главнуюновостио проекте, реклама

Вакуумные сушильные камеры


Как известно, сушка дерева - непременное условие его переработки. Сырое дерево плохо поддается фрезерованию, плохо склеивается, совершенно не шлифуется. Лакокрасочные покрытия, нанесенные на сырую древесину, неэстетичны и нестойки.

Даже обыкновенный гвоздь не держится в такой древесине. Кроме того, прочность сырого дерева составляет всего 30-40% прочности сухого.

Итальянская фирма WDЕ с 1974 г. производит вакуумные сушильные камеры в разных вариантах. Ее владелец Эрнесто Паньоцци по праву считается отцом современной промышленной вакуумной сушки дерева. (Хотя первое упоминание о вакуумной камере относится к 1854 году в Англии.) Фирмы, которые производят вакуумные сушилки, пользуются его патентами.

Вакуумные камеры сушат в 8-10 раз быстрее обычных (а березу, например, в 14 раз) и очень эффективны при сушке толстых заготовок и ценных твердых пород дерева,

склонных к образованию трещин при сушке в обычных камерах. Кроме того, они занимают меньше места и расходуют намного меньше тепла.

Сегодня многие фирмы производят вакуумные сушильные камеры. Но компания WDE по праву считается лидером в этой области: только семья Паньоцци (WDE в Италии и "Maspell" в США) производят пресс-вакуумные сушилки.

В этих камерах кроме вакуума с помощью специальной мембраны создается давление на штабель с усилием 10 тыс. кг/м 2. Это позволяет применять более жесткие режимы сушки. Например, бук толщиной 32 мм сохнет в этих камерах до 8%-ной влажности в течение 29 часов, а сосна толщиной 25 мм - всего 17 часов!

Объем камер составляет от 0,3 до 10 м 3, что позволяет использовать их на предприятиях с небольшим суточным объемом переработки.

История появления вакуумной сушки древесины

Процесс вакуумной сушки древесины привлек внимание технологов в конце позапрошлого столетия. Патент Говарда 1883 г. свидетельствует о том, что тогда были предприняты первые попытки сушки древесины с помощью вакуума. В 1940 г. к вакуумной технологии сушки обращается Войт, а в 1941 г. опыты с автоклавом проводят Рихерс и Игни. В дальнейшем это работы Мэдисона (1956 г.), Коллмана, Кришера. Опыты проводились как с постоянным, так и с дискретным вакуумом, но полученные результаты были оценены как "катастрофические", и проблема осталась нерешенной.

В технологии вакуумной сушки древесины с применением конвекционного нагрева значительный шаг вперед был сделан Малквистом и Ноуком (1965 г.). Все это так и осталось на уровне лабораторных опытов.

Изучая промышленный и циклический вакуум, доктор технических наук Туринского политехнического института Винченцо Паньоцци заинтересовался исследованием областей применения данного явления.

Стимулом явилась растущая потребность деревообрабатывающей промышленности на технологию сушки сырых пиломатериалов определенной толщины из твердых пород древесины - таких как бук, черная акация, дуб и некоторые очень твердые тропические породы.

Промышленные вакуумные сушилки

С 1959 по 1961 г. Паньоцци проводил опыты по сушке небольших объемов древесины различных пород, используя вакуумный стеклянный колпак, в котором древесина нагревалась термоэлементами от утюгов.

Так родилась система нагревательных пластин. Ее сутью было использование высокой теплоотдачи при контакте древесины и пластин.

В 1962 г. Паньоцци построил экспериментальную сушилку диметром 800 мм с электрическими нагревательными пластинами, работающими в непрерывном вакууме, и с полезным объемом, равным 0,5 м 3.

В 1966 г. он построил полупромышленный цилиндрический агрегат для пиломатериалов нормальных размеров с пластинами, нагреваемыми горячей водой, которые могли работать как в непрерывном, так и в циклическом вакууме.

1966 г. может считаться годом рождения процесса промышленной вакуумной сушки, потому что с этой даты начинается все более широкое применение вакуумных сушильных камер в промышленной практике.

В 1973 г. по итогам конференции, прошедшей в ЮАР, Сивидини представил первый официальный отчет Итальянского НИИ древесины по исследованиям в области сушки.

Вскоре стало ясно, что так называемый метод пластин не имеет будущего. Еще в шестидесятых годах вакуумный метод часто отвергался как очень трудоемкий и неэкономичный, потому что он требовал значительных инвестиций в оборудование, а ручное управление нагревательными пластинами было очень трудоемким.

В 1975 г. после проведения исчерпывающих исследований Паньоцци построил и продемонстрировал в Ганновере вакуумную сушилку с нагревом горячим воздухом. Это был цилиндрический агрегат, известный под маркой BS (максимально полезная длина 12 м, внутренний диаметр 2,3 м). Каждая такая секция может вмещать 24 м 3 древесины.

Отличительной чертой этого агрегата была конвекционная нагревательная система с вентилированием, осуществлявшимся перпендикулярно по отношению к штабелю.

Поток воздуха, нагретый на внутренней цилиндрической стенке, перемещается мобильным соплом. Под воздействием вращения этого сопла древесина подвергается нагреву с мощными турбулентными пульсациями с периодической сменой вакуумными фазами.

Именно тогда вступил в силу патент Маспелла, основанный на циклическом процессе с нормальным пресс-нагревом и вакуумной сушкой ("Маspell" - это компания, основанная Паньоцци).

Промышленные сушилки этого типа нашли распространение при работе с толстыми и трудновысушиваемыми пиломатериалами. Простая полуавтоматическая система позволяла управлять процессом сушки. В дальнейшем объединение двух одинарных сушилок в единый агрегат Тандем дало заметное сокращение энергозатрат.

Дальнейшее развитие вакуумного процесса

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

Этот тип вентиляции имеет следующие преимущества: уменьшение количества вентиляторов, снижение энергопотребления, рост аэродинамической отдачи, увеличение скорости прохождения воздуха через штабель, исключение застоя воздуха в точках наименьшего сопротивления, а также 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 необходима сушка высшего качества, а непрерывный вакуумный процесс применяется, когда не требуется высокого качества сушки или древесина уже предварительно подсушена.

Первоначально сушильные камеры изготавливались из углеродистой стали, поэтому цилиндрическая стенка камеры и крышки подвергались нагреванию как для того, чтобы нагреть древесину, так и для того, чтобы избежать конденсации воды на стенке, что могло бы привести к ее коррозии.

Этой активной защите от коррозии сопутствовала пассивная защита. Для этого внутренние стенки камеры зачищались и покрывались слоем эпоксидной смолы.

Так или иначе, полностью эту проблему решить не удалось, и каждые 3-4 года приходилось обновлять слой смолы. Коррозия вообще является одной из основных проблем при эксплуатации всех типов сушильных камер, и для того 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 вес (и стоимость) нержавеющих частей сушилок. Камера имеет двойную стенку: наружная изготавливается из обычной стали и имеет толщину достаточную для того, чтобы выдержать наружное давление, внутренняя же стенка изготавливается из тонкой нержавеющей пластины (толщина 1-2 мм), которая не может выдержать внутреннее разрежение.

Для того чтобы компенсировать внутреннее разрежение и превратить его в давление, между стенками камеры создается сильный вакуум, поэтому внутренняя стенка подвергается давлению по направлению изнутри наружу. Кроме того, этот слой сильного вакуума является термоизоляционным барьером и препятствует потерям энергии.

Следующим шагом вперед был переход от цилиндрической формы камеры к параллелепипеду, поскольку цилиндрическая форма является препятствием для строительства сушильных камер больших объемов. Были созданы сушилки типа Тетра с прямоугольной секцией, вмещающей штабель 1,2х1,2х12 м, а также типа Голиаф.

Создание сушилки Голиаф позволяет говорить о достижении цели производства вакуумных сушильных камер, способных вмещать целый грузовик заготовок (размеры загрузки составляют 2,5х2,5х13,6 м и могут увеличены).

Внешний диаметр аналогичной цилиндрической сушильной камеры, вмещающей не только этот штабель, но и систему вентиляции, достигал бы 4 м. Стала бы проблематичной транспортировка камеры, поскольку такие параметры превышают разрешенные транспортные размеры.

Таким образом, Голиаф, представляя собой сочетание продольно-горизонтальной системы вентиляции моделей LO-LA с последовательной инжекторной нагревательной системой с вертикально перемещаемым отражателем, тем самым представляет решение проблемы сохранения размеров в рамках транспортных ограничений. Попутно улучшена аэродинамика системы вентиляции.

В днище и двери сушилки Голиаф расположены два ряда вентиляторов по три в каждом ряду и водно-воздушные теплообменники. Вертикальные подвижные отражатели, совершающие однообразные перемещения от одного конца камеры к другому, обеспечивают однородность воздушного потока.

Вакуумная сушилка типа Голиаф может работать как в непрерывном, так и в циклическом вакууме. Обычно она работает в циклическом вакууме, в котором возврат теплоэнергии достигается объединением двух камер, что чрезвычайно снижает стоимость сушки 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.

Организация E.D.F. (Французские электросети), которая финансировала проект, приняла решение о производстве необходимых замеров. Можно отметить, что в первых двух тестах при сушке в Тандеме дубовой доски толщиной 27 мм со средней начальной внутренней влажностью, равной 23,5% и конечной влажностью, равной 10,2%, затраты тепловой энергии бойлера составили 0,4 кВт/кг воды, а при сушке только одной камерой без возврата теплоэнергии затраты составили 0,869 кВт/кг воды.

Основываясь на анализе вышеупомянутых результатов и результатов исследований, проведенных ранее, можно утверждать следующее.

Сушилки типа Голиаф - это агрегаты большой производительности, удобные для обработки штабелей больших размеров.

Поскольку Голиаф вмещает целый грузовик древесины, этот агрегат отвечает нуждам компаний, которые используют для перевозки древесины грузовики.

Значительно сокращая время сушки по сравнению с обычной сушилкой, Голиаф позволяет существенно уменьшить количество древесины на складе и быстро реагировать на запросы рынка.

Снижение стоимости сушки весьма существенно, что же касается периода амортизации, то сушилка может работать длительное время, поскольку камера из нержавеющей стали очень долговечна. Следовательно, она приносит дополнительную прибыль до истечения срока амортизации.

По причине долговечности Голиаф сохраняет высокую рыночную стоимость и к концу периода амортизации имеет оптимальную остаточную стоимость.

Пресс-вакуумные сушильные камеры и их развитие

Маспелл никогда полностью не отказывался от принципа нагревания пластинами, который очень эффективен с точки зрения передачи тепла. Он применил этот принцип в новой оригинальной пресс-вакуумной сушилке. А вообще практическое применение пресс-вакуумной сушки началось в 1985 г.

Сушильная камера представляет собой резервуар из нержавеющей стали в форме параллелепипеда с крышкой, которая состоит из резинового листа, закрепленного в жесткой раме. Камера открывается таким образом, что позволяет осуществлять загрузку древесины сверху. Внутрь камеры древесина загружается вручную, и каждый слой прокладывается нагревательными пластинами.

В процессе сушки под воздействием вакуума, производимого помпой, резиновый лист прижимается к верхней нагревательной пластине и давит на штабель с усилием порядка 100 кПа. Это давление присутствует все время сушки и заставляет древесину выпрямляться, даже если первоначально она была искривлена.

В пресс-вакуумной сушилке применяется система возврата энергии путем конденсации одним из преобразователей водяного пара, извлеченного из древесины после того, как его температура повысилась с помощью компрессии, создаваемой вакуумной помпой. Возврат энергии возможен также от горячего масла помпы, так как применяемый насос - это вакуумная масляная кольцевая помпа. Таким образом, без применения бойлера можно получить количество тепла, почти достаточного для обеспечения всего процесса после первого этапа нагревания. Скорость сушки практически такая же, как и при использовании обычных сушилок с применением высоких температур, но в данном случае температура вдвое меньше, поэтому цвет древесины не меняется. Самая маленькая пресс-вакуумная сушилка Микро вмещает 0,6 м 3 пиломатериалов. Ее внутренние размеры: 800х5000х140 мм.

Недавно для увеличения вместимости и облегчения загрузки был разработан новый тип сушилки - Мега. Ее внешние размеры: длина - 5,5 м, ширина - 1,8 м, высота - 1,8 м. Вместимость - около 5 м 3 с использованием различного количества (в зависимости от толщины пиломатериала) нагревательных пластин. Эта сушилка, в отличие от других пресс-сушилок, снабжена загрузочной тележкой на рельсах и дверью для загрузки-выгрузки.

Древесина и пластины загружаются с помощью подъемника на присосках. Эта система исключает физическую работу персонала и значительно сокращает время загрузки-выгрузки.

Применение некоторых моделей пресс-сушилок представляет интерес для малого бизнеса. Эти агрегаты полностью отвечают требованиям рынка, обеспечивая при сравнительно низкой цене простоту условий сушки, высокую производительность, несмотря на ограниченный объем загрузки. Данная сушильная камера может работать и с автономным электрическим бойлером. Ее нужно только подключить к электрической сети, системе водоснабжения и воздушному компрессору.

Перспективы

Вакуумный принцип сушки ограничен областями применения, например, он применяется при сушении толстых заготовок из твердых пород древесины с высокой начальной влажностью или в малом бизнесе.

В настоящее время ситуация меняется благодаря убедительности получаемых результатов.

Более того, с появлением на рынке модели Голиаф область применения сушилок существенно расширилась за счет крупного производства, причем как лесопильного, так и производства готовых изделий. Поэтому можно предположить, что в ближайшем будущем большая часть мирового рынка, связанная с крупным производством (а это, по последним данным, 30-40%), будет нуждаться в прямоугольных вакуумных сушилках типа Тетра и Голиаф. Пресс-вакуумные сушилки, предназначенные для малого бизнеса, будут распространяться спонтанно благодаря сочетанию таких качеств, как скорость и высокое качество сушки и простота обслуживания камеры.

Вакуумный сушильный процесс дает возможность получать прибыль при "смешивании пород и целей".

Действительно, вакуумные сушильные камеры способны не только значительно сократить время сушения, но и нивелировать процесс сушения для разных пород древесины и заготовок разной толщины.

Генерируя и патентующего идеи Маспелл стремится к достижению таких целей, как оптимизация качества сушки, простота производственных структур (в частности, для возможности автоматизации функционирования производства), а также максимальное снижение эксплуатационных расходов. В итоге вакуумная сушильная камера должна стать более выгодной по сравнению с другими системами.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ


Поделиться
Еще из раздела сушильные камеры
Сушильные камеры Raviteka Сушильные камеры Katres Сушильные камеры Макил Cушильные камеры Cathild
© 2017 Новости деревообработки

Сайт работает на платформе Nestorclub.com