История технологии вакуумной сушки древесины

В 1986 году появилась система LO-LA (продольно-горизонтальная) с вентиляторами (как минимум двумя), которые, будучи помещаемы в цилиндрические цоколи, 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 пиломатериала воздушный поток, который ежеминутно перемещался взад-вперед 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. компанией "Maspell" все контактирующие с влагой части сушильных камер изготавливаются из нержавеющей стали. Нужно отметить, что компанией найден способ уменьшения веса (и стоимости) 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. 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.
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 своей долговечности Голиаф сохраняет высокую рыночную стоимость и к концу периода амортизации имеет оптимальную остаточную стоимость.

Пресс-вакуумные сушильные камеры и их развитие
Компания "Maspell" никогда полностью не отказывалась от метода нагревания пластинами, который очень эффективен с точки зрения передачи тепла. Данный принцип был применен 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 достаточное 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, высокая 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. Возможно применение в малом бизнесе.

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.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ