Камерная сушка древесины: технология, плюсы и минусы

Древесина в виде готовых пиломатериалов, фанерных изделий и стружечных панелей по-прежнему остается базовым расходным сырьем для многих сфер промышленности и строительства. Ее экологическая чистота и податливость в обработке позволяют конкурировать даже с высокотехнологичными стеклопластиками. При этом имеют место и недостатки материала, обусловленные низкой прочностью и чувствительностью к агрессивным средам. Минимизировать их позволяют специальные методы предварительной обработки. В частности, камерная сушка древесины с тепловым воздействием является одним из самых распространенных способов повышения ее технико-физических свойств.

Применяемое оборудование

Существуют разные виды сушильных агрегатов, общее принципиальное устройство которых предусматривает наличие теплоносителей. От них горячие потоки распределяются по поверхности целевого материала. Базовая классификация выделяет сушильные камеры диэлектрического и конвективного типа. Диэлектрические модели формируют тепловую энергию в процессе преобразования высокочастотных токов.

В свою очередь, конвективные агрегаты нагнетают тепловые потоки к пиломатериалу через предварительно нагретый воздух, что способствует выведению влаги. Агент сушки в такой рабочей схеме нагревается вместе с водными парами. После чего смесь циркулирует в теплообменнике. Конвективная камера для сушки древесины может использовать в качестве функциональных элементов (проводников тепла) жаротрубные, пароводяные, а также индукционные носители. Иногда применяются и газовые камеры, выделяющие большие объемы тепловой энергии. И диэлектрические, и конвективные модели сушилок могут работать в вакууме, то есть при низком давлении.

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.

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.

Для каких целей подойдет?

Для возведения деревянного дома, предпочтительным считается брус камерной сушки, который, практически, не создает усадку и меньше подвержен короблению, чем брус необработанный.
Данные характеристики позволяют сэкономит время, поскольку допускается сразу же после монтажа начинать отделку помещений.

Территория использования камерного бруса при домостроительстве:

• каркас домостроения;
• внешние стены с несущими характеристиками;
• колонны и другие подпорные элементы;
• кровельная система;
• межэтажное перекрытие;
• межэтажные лестницы.

Дополнительно. Часто камерный брус используется в качестве внутреннего и наружного декора дома. Он задействуется в финишной отделке, поэтому должен быть 1 сорта. Для того чтобы сохранить товарный вид изделия, он транспортируется в защитной пленке и закрытых фурах или другой транспортной грузовой технике.

Режимы

Выделяют три категории сушки:

1. Первая категория – это высококачественный режим, осуществляемый при температуре порядка +60+70°С. Данный режим позволяет сушить материал до коэффициента влажности 6-8%. Полученные таким способом обработки изделия отличаются высокими технико-эксплуатационными показателями, позволяющими использовать материал в приборо- и машиностроении, в силовых строительных конструкциях, производстве элементов инженерной техники и т.д.
2. Вторая категория обеспечивает режим с доведением уровня влажности до 8-10%. Для таких целей используют сушильные камеры, работающие при температурах до +75°С. Целевой сферой использования обработанных в этом режиме материалов является мебельное производство, а также изготовление столярно-строительных конструкций.
3. Третья категория сушки позволяет получать пиломатериал среднего качества, влажность которого может достигать и 15%. Из такой древесины в дальнейшем производят тару, погонаж и недорогой стройматериал.

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.

Прогрев древесины

Первичный прогрев требуется для предотвращения процессов напряжения внутренней структуры пиломатериала в ходе основной сушки. Производится интенсивное, но кратковременное тепловое воздействие, в процессе которого влага не испаряется. Параллельно с тепловой обработкой в камеру направляется насыщенный пар. Эту функцию выполняет группа вентиляторов с калориферами. Процесс испарения влаги по всей толщине материала начнется только после прекращения теплового воздействия.

Опять же, чтобы камерная сушка древесины не повредила ее структуру, уже на первой стадии прогрева регулируется баланс между температурным режимом и скоростью падения влажности. При нарушении этого баланса возникает риск появления трещин. Продолжительность данной процедуры определяется внешними условиями и характеристиками древесины – в среднем от 1 до 2 ч.

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.

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.

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.

Влаготепловая обработка

Это тоже своего рода промежуточный этап, для которого создаются специальные условия среды: она должна обеспечивать высокую интенсивность влаговыведения и стабильный температурный режим. Создается такая среда посредством того же нагнетания пара при включенных калориферах. В регуляции могут задействоваться вентиляторы и вытяжные каналы. Оптимальная температура для этого режима обработки должна на 6-7°С превышать показатели среды на основной стадии сушки, но в то же время быть ниже +100°С.

Важно подчеркнуть, что влаготепловая обработка применяется не ко всем древесным породам. Например, технологии изготовления сухого бруса предусматривают использование этой операции для пиломатериалов из кедра, сосны, липы, толщина которых превышает 60 мм. Толстые заготовки могут подвергаться влаготепловой обработке несколько раз для полного охвата внутренней структуры.

Сушка в СВЧ камере

Такие устройства придуманы совсем недавно. Похожи они на замкнутую металлическую емкость. Работа осуществляется под действием отражательной поверхности СВЧ волн. Принцип действия схож с работой обычной микроволновки. При помощи СВЧ камеры сушится сырье любого сечения и габаритов. СВЧ камеры отличаются несложной конструкцией, настройки позволяются выбрать любую длину волны.

Поэтому сушить можно самые разнообразные лесоматериалы. Режим затухания СВЧ волн гарантирует регулировку температуры внутри камеры. При помощи реверсивных вентиляторов удаляется лишняя влага из системы. Сравнивают СВЧ сушку с диэлектрической, которая считается самой эффективной, но из-за высоких затрат электроэнергии в России не применяется.

Основным минусом является высокая энергоемкость, как и у аэродинамических сушилок.

Завершение процесса

После сушки производится кондиционирующая обработка, целью которой является выравнивание показателей влажности и структуры материала. Посредством увлажнительных устройств и калориферов формируется специальная среда, в которой пересушенные участки пиломатериала увлажняются, а недостаточно просушенные – подсыхают. По времени такая обработка длится несколько часов – конкретная продолжительность зависит от объема закладки и параметров материала.

Показатели влажности древесины после камерной сушки с кондиционирующей обработкой также варьируются от 6 до 15 % в зависимости от примененного режима. Далее после предварительного охлаждения производится выгрузка штабелей из камеры. При необходимости может задействоваться и дополнительная операция принудительного охлаждения с проветриванием.

Вакуумная сушка

Вакуумная сушильная камера для древесины предназначена для ценных сортов лесоматериалов, таких как тик, венге, палисандр и другие. Функционирует такой агрегат от конвекторного нагрева древесины и вакуумного удаления лишней влаги. Протекает процесс при максимальной температуре +65. Однако вследствие вакуумного давления 0,09 МПа кипение происходит при 45,5. Такие условия дают возможность высушить древесину без агрессивного воздействия высокой температуры. Таким образом, не возникает высокого внутреннего напряжения, и древесина не подвергается растрескиванию.

Во время сушки, когда температура поднимается до 65 градусов, включается автоматика и электрический котел выключается. Верхние слои лесоматериалов медленно остывают, а влага изнутри поступает к более сухим участкам. За период одной сушки таких циклов происходит около 250. В таких условиях влага равномерно вытягивается по длине и глубине материала. После сушки материал характеризуется уровнем влажности в пределах 4-6%.

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.

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.

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.

«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.

Средние цены

Стоимость материала зависит от региона продаж: в Москве, она выше чем в центральных областях на 15-30 %, от размера сечения бруса и его длины, от технологии камерной сушки и от объема продаж: розница до 5 м3, мелкий опт от 5 до 10 м3 и крупный опт, самый дешевый.

Цены на 1 м2 бруса камерной сушки по городам России: