Камерная сушка древесины, сушка дерева

Камерная сушка древесины, сушка дерева.

С точки зрения теории деревообработки, камерная сушка древесины (в отличие от атмосферной сушки, контактной, ротационной, сушки в жидкостях и электрическом поле ТВЧ) — это процесс по удалению влаги из древесины с помощью специального термообрабатывающего оборудования — сушильных камер, оборудованных системами вентиляции, увлажнения и подогрева.

Камерная сушка дереварегулируется тремя основными нормативными документами. В них приводятся правила укладки в штабели и непосредственно сушки пиломатериалов, применяемые режимы сушки, общепринятые методы контроля качества, а также различные нормативы и методики расчетов:

• ГОСТ 19773-84: Пиломатериалы хвойных пород. Режимы сушки в противоточных камерах непрерывного действия;
• ГОСТ 18867-84: Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия;
• «Руководящие материалы по камерной сушке пиломатериалов»;

Камерная сушка, как технологический процесс, делится на следующие этапы:

• начальная влаготермообработка;
• сушка дерева;
• промежуточная влаготермообработка;
• конечная влаготермообработка;
• подсушка древесины;
• кондиционирование.

На деревообрабатывающих предприятиях камерная сушка дерева широко распространена и происходит примерно следующим образом: в огромном цеху (или на открытой площадке) находятся сушильные камеры. По рельсам перемещаются специальные тележки, которые транспортируют внутрь сушильных камер пиломатериалы в штабелях, где впоследствии они в течение определенного времени (согласно породе древесины, объему загрузки сушильной камеры и выбранному режиму сушки) высушиваются в газообразной среде (как правило, это нагретый воздух или пар).

Среди прочих других способов удаления влаги содержащейся в древесине камерная сушка — весьма эффективный способ, т.к. он не зависит от различных внешних факторов, таких как погодно-атмосферные условия. К тому же, при неизменно высоком качестве сушки и невысоком проценте брака, на весь процесс уходит весьма небольшое время (куда меньшее по сравнению с атмосферной сушкой). Кроме того, камерная сушка характеризуется вовлечением в управление процессом как человека, так и высокотехнологичных компьютеризированных систем автоматики. Простота управления процессом, обилие различных программ и возможность настраивать практически любые параметры позволяют получать на выходе пиломатериалы практически любого уровня влажности.

Очень важно иметь ввиду, что большое влияние на сохранение необходимой формы и равномерность сушки оказывает правильное формирование пакета штабеля. Один штабель в идеале должен набираться из досок одинаковой толщины и той же породы.

Первый этап влаготеплообработки осуществляется сразу после загрузки штабелей в сушилку с целью быстрого и форсированного прогрева древесины. Пар подается в увлажнительные трубы при закрытых каналах притока и вытяжки, затем включаются вентиляторы и нагревательные калориферы. Температура циркулирующего воздуха внутри сушильной камеры устанавливается на 5-6 °С выше температуры первой ступени сушильного режима (однако, температура ни в коем случае не должна превышать 100 °С); влажность воздуха устанавливается равной 98 — 100° (данное значение уместно, если влажность древесины превышает 25% и более) и 90 — 92 °С (если влажность древесины равна 25% и менее). В соответствии с ГОСТ 19773-84 (как одного из стандартов, регулирующих сушку древесины) расчетная продолжительность прогрева должна варьироваться от 1 до 3 часов на каждый сантиметр толщины в зависимости от древесной породы и начальной (до старта процесса сушки) температуры пиломатериала.

Камерная сушка древесины проходит по одному из рекомендуемых ГОСТом режимов. Выбранным режимом сушки устанавливается определенная температура и необходимая влажность воздуха в сушильной камере.

Принято различать следующие температурные режимы сушки :

• мягкие режимы,
• нормальные,
• форсированные режимы сушки,
• высокотемпературные режимы сушки древесины.

Выбор режима сушки осуществляется в соответствии с толщиной высушиваемого материала, его породы и назначения. Каждый из доступных режимов низкотемпературной сушки состоит из трех различных вариантов состояния воздуха в сушилке.

При влажности высушиваемого материала 30% осуществляется переход от 1-й ступени ко 2-й ступени камерной сушки древесины. При влажности древесины 20% — от 2й ступени — к 3-й. В ходе каждого перехода влажность воздуха в камере понижается, а его температура — повышается.

Режим высокотемпературной камерной сушки имеет всего 2 ступени (от 1-й ко 2-й ступени переход выполняется при влажности древесины 20%).

Если сушка осуществляется в сушильных камерах непрерывного действия, то исходя из выбранного режима принято выделять состояние воздуха в противоположных концах камеры: в сухом и в сыром.

Продолжительность сушки и коэффициенты рассчитываются по таблицам, которые можно найти в ГОСТ 19773-84 и 18867-84.

Основные дефекты при сушке пиломатериалов в сушильных камерах

Сушка пиломатериалов – необходимый процесс для подготовки древесины к дальнейшей эксплуатации. Сушка увеличивает качество материала, улучшая его механические, технические и эксплуатационные качества. Деревянные изделия могут испортиться со временем, если для их создания использовались слишком влажные или пересушенные материалы. Поэтому процедуру сушки древесины следует проводить профессионально и крайне внимательно.

Самые распространенные дефекты сушки пиломатериалов:

Недосушка или пересушка пиломатериалов. Причинами данной проблемы могут послужить непрофессиональное обращение с оборудованием: необходимо тщательно контролировать влажность во время сушки пиломатериалов в сушильных камерах; точно устанавливать дистанционные датчики измерения влажности; правильно пользоваться электровлагомером и уметь снимать показания измерения; строго соблюдать указанное в инструкции к сушильной камере расстояние между электродами и глубину установки иголок (электродов); внимательно осуществлять кондиционирование для корректировки конечной влажности древесины.

Неравномерное просыхание по объему и толщине штабеля. Неправильное хранение и укладка материала различных размеров, недостаточная циркуляция воздуха через штабели, значительная разница влажности сушки пиломатериалов в одной партии, укладка в штабеля разных сортиментов, применение некорректных режимов сушки, отсутствие кондиционирования и влаготеплообработки — все это является недопустимыми аспектами в процессе сушки пиломатериалов, которые могут привести к тому, что в результате все доски будут иметь разную конечную влажность.

Коробление пиломатериала в процессе сушки является распространенным дефектом. Неправильное штабелирование и применение «жестких» режимов сушки приводят к короблению. Следует применять наиболее «мягкие» режимы для увеличения качества конечного продукта.

Коробление после сушки, а также растрескивание торцов и кромок, появление внутренних трещин могут быть вызваны недостаточной просушкой материала, применением «жестких» режимов сушки, либо присутствием внутренних деформаций. Необходимо обязательное проведение промежуточных влаготеплоообработок, четкое соблюдение режимов и правил штабелирования пиломатериала, а также использование торцезащитных экранов, что способствует снижению торцевого растрескивания. Некоторые виды трещин у твердых пород древесины следует обрабатывать влагонепроницаемым составом.

Посинение, плесень на досках образовывается при слишком высокой влажности материала и воздуха, а также при низкой температуре. Поэтому для перевозки пиломатериала на дальние расстояния без опасения за их внешний вид, поражение плесенью или синевой, доски высушиваются до «транспортной влажности».

Ослабление и выпадение сучков предотвращают с помощью «мягких» режимов сушки. Фактором дефекта является маленькая влажность или слишком длительная сушка пиломатериала. Древесина усыхает и сучки свободно самоизвлекаются при механической обработке досок.

Напряжения в пиломатериалах – дефект, которого невозможно избежать. Влага не равномерно распределяется по толщине, что приводит к неравномерной усушке по объему древесины и способствует образованию внутренних напряжений в пиломатериалах. Применение «жестких» режимов сушки, а также недостаточная влаготеплообработка приводит к образованию напряжений в пиломатериалах.

Использование современных сушильных камер, качественный контроллер управления сушкой и правильный выбор технологии сушки материала позволяют избежать дефектов, перечисленных выше и в итоге получить качественный продукт.

Дерево является высокоэкологичным материалом с хорошими теплоизоляционными и шумоизоляционными качествами. Приятный внешний вид дерева сохранит ваше время и средства, т.к. не нуждается в дополнительной обработке. Быстрота производства, долгий срок службы и низкая себестоимость указывают в пользу деревянных материалов.

Сушка пиломатериалов

Сушка пиломатериалов является важным этапом подготовки пиломатериала к работе, вследствие которого из лесоматериалов путем испарения выделяется излишняя влажность. Зачем это делать? Сухие пиломатериалы отличаются высокой прочностью. Они гораздо меньше коробятся, легко склеиваются, не подвергаются гниению и растрескиванию. Полученные материалы без труда декорируются и характеризуются высокой надежностью. Получается, что процедура сушки дерева обязательна, если вы хотите получить материалы идеального качества.

Камерная сушка пиломатериалов

Такой вариант сушки представляет собой самый популярный метод сушки пиломатериалов. В качестве источника теплоты для сушки в камерах может использоваться пар, который поступает из парового котла, или же топочные газы, которые получаются от сжигания топлива в особых топках. Пар, который обогревает камеру, попадает в систему металлических труб, так называемые калориферы. По типу среды, которая высушивает сырье, сушильные камеры бывают паровоздушными и газовыми. При помощи нагревательного прибора увеличивается температура воздуха в камере. Для подачи тепла прямо к высушиваемым пиломатериалам применяется естественное или принудительное движение пара (газа), которое называется циркуляция.

Сегодня специалисты используют много различных режимов сушки. Режим подбираются в зависимости от сорта древесины. Они имеют разный уровень температурно-влажностных показателей среды, а также разное количество ступеней сушки.

Однако режимы разработаны и могут использоваться в «идеальной камере». А вот в реальных камерах нужно осуществлять доработку, привязку режимов, учитывая конкретные конструктивные особенности. К примеру, один и тот же режим в различных камерах становится причиной ускоренной сушки, которая приводит к браку, или повышенному расходу теплоносителей. Главная задача технолога заключается в подборе оптимального режима под конкретную камеру.

Во время выбора режима специалист должен рационально сочетать такие факторы:

• необходимое качество высушиваемого материала, которое определяется нормами требований к качеству сушки
• категории сушки, которые гарантируют необходимое качество сушки в условиях заданной длительности процесса
• конструкция камеры для высушивания материала, по определенной категории качества, чтобы не превысить режимную длительность.

Кроме технологических особенностей применения того или иного режима нужно учесть и экономические факторы — рентабельность использования режимов различной интенсивности.

Как происходит сушка пиломатериала? Технология процесса позволяет получить четыре категории качества сушки лесоматериалов:

• I категория. Полученный материал имеет самое высокое качество сушке пиломатериалов до уровня влажности 6-8% при температуре не выше 60-70°С. Температура 60°С применима лишь для толстых пиломатериалов. Такая категория качества сушки дерева обеспечивает возможность механической обработки и сборки составляющих частей для формирования высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные параметры продукции. Из материала такой категории производят лыжи, его применяют в точном машиностроении и приборостроении, для создания силовых конструкций
• II категория. Полученный материал имеет высокое качество и уровень влажности 6-10%. Процесс происходит при температуре не выше 75-85°С. Показатель допустимого снижения прочности пиломатериалов на скалывание и ударный изгиб не должен превышать 5%. Из таких пиломатериалов делают ответственные соединения, от которых зависит качество конечного продукта. Применяют в производстве столярно-строительных изделий, мебельном производстве
• III категория. Отличается средним качеством сушки материала до уровня влажности 8-15%. Эта категория качества сушки обеспечивает механическую обработку и сборку составляющих частей для менее ответственных деталей, например, погонаж, товарное вагоностроение, тара
• 0 категория. Сушка материала осуществляется до уровня транспортной влажности 16-22%. Эти материалы предназначены для экспорта и внутреннего потребления.

Главные показатели качества сушки:

• соответствие среднего уровня влажности прошедших сушку пиломатериалов в штабеле необходимой конечной влажности
• показатель отклонения влажности отдельных досок или заготовок от среднего уровня влажности пиломатериалов в штабеле
• коэффициент перепада уровня влажности по толщине пиломатериалов
• остаточное напряжение в прошедших сушку пиломатериалах.

Камерная сушка предполагает проведение таких действий:

• подготовка сушильной камеры
• подготовка сырья
• сушка влажного дерева
• выгрузка и выдержка в остывочном помещении
• контроль уровня влажности материала.

Виды камер

На сегодняшний день существует много разных сушильных камер. По типу циркуляции воздуха камеры бывают:

• с естественной циркуляцией. В таких камерах пар движется через штабель за счет разницы удельного веса более и менее нагретых частиц воздуха
• с принудительной циркуляцией. В таких камерах установлены вентиляторы, которые помогают воздуху двигаться.

Теплый воздух, подгоняемый вентилятором или циркулирующий естественным образом, отдает тепло влажному сырью и в тоже время вытягивает из высушиваемых материалов исходящую в виде пара влажность. Сушка пиломатериала в сушильных камерах – очень капризный процесс. Если воздух в камере очень сухой или относительная влажность занижена, то сушка будет происходить слишком быстро, вследствие чего образуются повреждения древесины, к примеру, трещины. При помощи разбрызгивающих устройств мастера устанавливают необходимую относительную влажность воздуха внутри камеры.

Воздух принимает лишь конкретный объем пара, все зависит от температуры. В процессе сушки температура не изменяется. Для того, чтобы процесс сушки проходил правильно нужен постоянный приток свежего воздуха, то есть сухого воздуха, который попадает в камеру через приточный клапан. Тем временем воздух, принявший достаточное количество водяного пара, то есть влажный воздух, через вытяжной клапан выводится за пределы камеры.

По типу режима работы бывают:

• камеры периодического действия. Сырье загружается в том же месте, где происходит выгрузка высушенных материалов
• камеры непрерывного действия. В таких камерах сырое сырье загружается с одного конца камеры (сырого), а сухие материалы — выгружается в другом конце (сухом). Уровень температуры и влажности сушильного агента в камере меняются от сырого конца к сухому, то есть температура растет, а уровень относительной влажности падает.

Плюсы и минусы

К основным преимуществам камерной сушки можно отнести:

• высушивание сырых лесоматериалов до уровня влажности более 6%
• реализация постоянного контроля, а также возможность изменения процесса сушки. Для каждого вида древесины можно подобрать самый выгодный режим сушки
• экономия времени на подготовку материалов к обработке и уменьшение производственных площадей
• период сушки намного меньше, чем в случае атмосферной сушки. Полученные материалы занимают меньшую площадь
• пиломатериалы становятся невосприимчивыми к гнили и синеве в процессе сушки.

Самый существенный недостаток – это высокие затраты на оснащение сушилок и значительные затраты тепла на нагрев воздуха.

ТРАДИЦИОННАЯ И НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

Традиционная технология заключается в том, что в процессе сушки в камере создают определённые режимом температуру и влажность воздуха и поддерживают их в течении длительного времени постоянными. После уменьшения влажности древесины до переходной, производят смену параметров воздуха на новые. При этом температура и психрометрическая разность воздуха значительно увеличиваются. Новые параметры воздуха также в течение длительного времени поддерживают постоянными. Изменения параметров воздуха производят в течение сушки несколько раз (2…5 раз в зависимости от используемого режима).

Задаваемым параметрам воздуха соответствует определённая равновесная влажность древесины, которая всегда ниже текущей влажности. Поэтому поверхность пиломатериала постоянно сохнет и ее влажность уменьшается. Когда влажность поверхности пиломатериала станет ниже предела насыщения древесного волокна (примерно 30 %), начинается усушка поверхности пиломатериал и в ней возникают растягивающие напряжения. При дальнейшей сушке поверхностные напряжения натяжения увеличиваются и могут превысить предел прочности древесины. В этом случае происходит образование поверхностных трещин, что является дефектом сушки и допускать этого нельзя.

Чтобы исключить образование трещин периодически производят термовлагообработку (ТВО) древесины. Термовлагообработка заключается в том, что в сушильной камере создают высокую влажность воздуха, при которой поверхность пиломатериала увлажняется. При этом уменьшаются усушка поверхности и поверхностные напряжения. Это и предотвращает образование трещин. Необходимость и продолжительность проведения ТВО определяются оператором сушки или предусматриваются программой сушки. От правильности назначения и проведения ТВО зависит качество высушенной древесины. Для проведения ТВО сушильная камера снабжается увлажняющим устройством: распылителем воды или трубой для впуска увлажняющего пара. Наличие увлажняющего устройства повышает стоимость сушильной камеры. Кроме того, увеличиваются тепловые и эксплуатационные затраты при эксплуатации сушильной камеры. Это повышает стоимость сушки древесины.

В любом случае при сушке традиционным способом происходит накопление внутренних напряжений в древесине, что является неизбежным, так как удаление влаги из древесины происходит с поверхности пиломатериала и непрерывно. При этом усушка поверхности идет с опережением усушки центра пиломатериала и создается градиент усушки по толщине пиломатериала. Градиент усушки и является причиной возникающих в древесине напряжений. Чем быстрее идет сушка древесины и чем толще пиломатериал, тем выше градиент усушки, больше напряжения в древесине и сложнее обеспечить качественную сушку.

Традиционная технология сушки требует непрерывную работу вентиляторов, обеспечивающих движение воздуха через штабель. Предусматривается также периодическая смена направления вращения вентиляторов и движения воздуха в штабеле с целью уменьшение разности влажности древесины на входе и выходе воздуха в штабель. При этом реверсивный вентилятор имеет более низкий коэффициент полезного действия, чем нереверсивный. Осуществление реверса вентиляторов усложняет устройство управления и повышает стоимость сушильной камеры. Все это дополнительно повышает стоимость сушки. Кроме того, имеются публикации результатов исследований, которые свидетельствуют не только о пользе реверса, но и его вреде качеству сушки.

Новая авторская технология сушки древесины использует сушильные камеры широко распространенных конструкций.

Она предусматривает следующие основные операции:

— начальный прогрев древесины;

— подвод тепла в штабель без искусственного увлажнения воздуха и вентиляции сушильной камеры;

— выдержка древесины без подвода тепла, без искусственного увлажнения воздуха и без вентиляции сушильной камеры;

— вентиляция сушильной камеры без подвода тепла в штабель.

Операции подвода тепла в штабель, выдержка древесины, вентиляция сушильной камеры циклически повторяются до тех пор, пока древесина не высохнет до требуемой влажности. Продолжительность цикла составляет 1 … 6 часов. После достижения требуемой влажности производится охлаждение древесины внутри сушильной камеры до температуры воздуха 20 … 40 °С. Увлажняющие устройства и реверс вентиляторов не требуются.

Рассмотрим, что дает новая технология в сравнении с традиционной технологией.

Прежде всего, выдержка древесины ограничивает испарение влаги с поверхности пиломатериала. При этом за счет более высокой температуры и влажности в центре сечения пиломатериала ускоряется приток влаги от центра к поверхности пиломатериала. За счет этого уменьшаются градиент влажности по сечению и внутренние напряжения в древесины, происходит выравнивание влажности древесины в штабеле, т. к. при повышенной влажности воздуха замедляется сушка прежде всего более сухих досок. Кроме того, воздух в сушильной камере приходит в равновесие с текущей влажностью древесины в штабеле, и древесина как-бы сама «выбирает себе» комфортные параметры воздуха в сушильной камере.

Отсутствие в сушильной камере реверса вентиляторов и искусственного увлажнения воздуха не только упрощают конструкцию сушильной камеры, но и снижают расход энергии и стоимость сушки. Воздух сушильной камеры увлажняется только за счет влаги, испаряемой из древесины.

Этой влаги вполне достаточно, т. к. при сушке 1 кубометра древесины, например, сосны, от влажности 60 % до влажности 8 % испаряется 208 килограммов воды.

При сушке древесины по новой технологии контроль начальной и текущей влажности древесины не требуется. Необходимую текущую влажность воздуха в сушильной камере древесина «выбирает» сама. Это упрощает как подготовку сушильного штабеля, так и ведение сушки. Контроль влажности древесины требуется только для определения момента окончания сушки до требуемой влажности и начала охлаждения древесины. Этот момент может быть определен косвенно по текущей влажности воздуха в сушильной камере.

Из сказанного выше следует, что новая технология позволяет сушить древесину качественнее и экономичнее, чем традиционная технология. Она может быть использована практически на любой сушильной камере.

Конечно, управлять вручную сушильной камерой при этом не возможно, т. к. человек просто не справится с этой задачей. Для этого нами разработан и изготовляется автоматический регулятор сушки древесины АРС. Он полностью автоматизирует управление сушильной камерой и обеспечивает стабильное высокое качество сушки древесины. Пользоваться регулятором просто и не требуется специальная подготовка по технологии сушки древесины.

На рисунке представлен график сушки древесины, произведенной в промышленных условиях с помощью автоматического регулятора АРС., выполненный по данным автономного регистратора с помощью его программного обеспечения. На графике видны периодические подъемы и понижения температуры и влажности воздуха. Видно, как по мере высыхания древесины плавно снижается влажность воздуха.

Для уточнения деталей свяжитесь по телефону:+7(912)2855122

Примеры расчета экономии:

Примеры действующих сушильных камер:

Получите бесплатную консультацию и ответы на свои вопросы! Звоните: +79122855122