Сушильная камера для пиломатериалов представляет собой промышленное оборудование, которое используется для высушивания сырых лесоматериалов с целью их дальнейшей обработки. Сегодня сушка древесины в сушильных камерах осуществляется несколькими видами таких устройств, каждое из которых отличается своими определенными функциональными особенностями. Однако фактически все они универсальны. С их помощью можно высушить любой сорт лесоматериалов. При помощи новейших сушильных камер осуществляется качественная сушка древесины даже самых экзотических и дорогостоящих сортов, к примеру, палисандра, бука, венге или тика. При этом отсутствует растрескивание и прочие изъяны.
Виды сушильных камер
Большое количество деревообрабатывающих производств осуществляют переработку практически 10000 м³ пиломатериалов каждый год. Сушильная камера для древесины в технологической цепочке представляет собой решающее звено для обеспечения качества. Объем разовой загрузки лесоматериалов в сушильную камеру сильно отличаются. Иногда нужно высушить 6 м³, а бывают нужды и до 100 м³. Главным фактором во время выбора размера сушильной камеры можно назвать мощность производства.
Методы сушки классифицируют по особенностям передачи тепла высушиваемому сырью, поэтому выделяют такие типы камер:
- диэлектрические — нуждаются в больших энергетических затратах
- СВЧ
- конвекторные
- вакуумные. Такие аппараты отличаются высокой ценой и дорогим обслуживанием
- аэродинамические. Таким устройствам необходимо много энергии.
Камерная сушка древесины разными методами была придумана в 60-х годах прошлого столетия, однако вследствие высоких расходов на электроэнергию и сложности конструкции, сушка стала популярна лишь в последнее десятилетие. Наибольшей популярностью во всем мире пользуются камеры конвекторного типа.
Способы профессиональной сушки дерева
Конвективная (камерная) сушка
Самый популярный вид сушильного оборудования – конвективные камеры. Около 80% производителей пользуется именно такими сушками.
Преимущества: простота в применении, высокая скорость испарения влаги, низкое напряжение в конечном продукте, высокий объем загрузки (до 1000 м3).
В помещении устанавливаются системы приточно-вытяжной вентиляции и нагрева (обычно, калориферы). Параметры влажности измеряются психрометром и регулируются автоматически. В качестве топлива получения горячей воды или пара на малом производстве используются отходы древесного производства: щепа, горбыль, опилки. Электроэнергию и газ использовать выгодно только при больших объемах производства, иначе высокий расход и стоимость ресурсов существенно снизит себестоимость пиломатериала.
Центробежные или осевые (в зависимости от комплектации) вентиляторы обеспечивают равномерное распределение теплого воздуха и своевременный отвод лишней влаги для избегания коробления, растрескивания и получения древесины высшего качества в максимально короткий срок.
Цена – от 160 000 руб (в зависимости от комплектации и грузовместимости).
Атмосферная сушка
Естественный процесс испарения влаги из дерева, который требует минимум вложений, но максимум времени. Впрочем, древесина, обезвоженная методом атмосферной сушки, считается наиболее устойчивой к деформации. Чаще всего это происходит так: дерево, спиленное в начале зимы, распускается на доски и выдерживается под навесом до начала строительного сезона. За 4-6 месяцев пиломатериал успевает высушиться до 15-20% влажности.
Чтобы в процессе сушки избежать деформации досок, необходимы следующие условия:
- укладка штабелированием на горизонтальную ровную поверхность;
- для защиты от лишней влаги между рядами штабелей и на участке, где предполагается сушка, укладывается гидроизоляция;
- чтобы доски хорошо продувались, штабель устанавливают на бетонные блоки и прокладывают брусом или необрезными досками одинаковой толщины (см. рисунок ниже);
- штабели укладываются с равными промежутками и соблюдением параллельности;
- обязательное условие для предупреждения деформации – равномерная нагрузка, которую осуществляют с помощью клиньев или прижимных тяжей (см. рисунок ниже);
- готовый штабель защищается от атмосферного воздействия, накрывается профилем или шифером.При таком обустройстве сушилки, обрезная доска достигнет 12-18% показателей влажности за 4-5 месяцев. Скорость и качество обезвоживания зависит от климата, количества влаги в атмосфере и толщины доски. Правила атмосферной сушки регламентируются ГОСТом 2808.1-80 для пиломатериалов из хвойных пород и ГОСТом 7319-80 — для лиственных.
Рис. Схема обустройства сушилки на воздухе
Рис. Нагрузка с помощью клиньев
Основные недостатки: конструкция занимает много места, процесс сушки неконтролируем, и в районах с повышенной влажностью высок риск поражения пиломатериала грибком. Для такой местности рекомендуется предварительная обработка досок антисептиком.
Вакуумная сушилка
Используется для сушки дерева крупного сечения, лиственных твердых пород (например, дуба), ценной древесины, которая подвержена растрескиванию. Сушилка представляет собой герметичную камеру из нержавейки, в которую укладываются доски между алюминиевых нагревательных пластин. Верх камеры закрывается эластичным резиновым покрытием, прикрепленным к металлической раме.
По пластинам беспрерывно циркулирует горячая вода, которая нагревается внешним бойлером. Вакуум внутри камеры обеспечивается с помощью помпы, которая выкачивает влагу из помещения.
Рис. Схема работы вакуумной камеры
Для управления процессами внутри камеры используется микропроцессор. Для каждого сорта древесины оператор устанавливает свой уровень вакуума и температуру нагрева пластин. Например, буковая доска толщиной в 32 мм достигает 8% влажности за 29 ч. А сосновая с толщиной в 25 мм – за 17 ч. Поэтому основной плюс вакуумной сушки – быстрота обработки материалов.
Недостатки: малая вместимость камер (до 10 м3), большие энергозатраты, высокое внутреннее напряжение из-за неравномерного распределения по толщине материала конечной влажности. Эти недостатки устранены в новых вакуумных моделях, где сушение осуществляется при помощи горячего пара.
Но цена таких камер высока: 250 000 руб при объеме загрузки в 1 м3.
СВЧ сушилка
Суть «микроволнового» метода: древесина напитывается влагой, которая затем испаряется на уровне клеточных структур. Обезвоживание древесины производится токами высокой частоты – 915-2500 МГц.
Электромагнитное поле воздействует на уложенные в штабеля пиломатериалы в пространстве металлической камеры. Нагрев древесины происходит на уровне 50-60градусов, поэтому считается приближенным к естественным условиям.
Основный плюсы:
- мобильность;
- компактные размеры;
- скорость сушки на 30% выше чем у конвективных камер, при сравнительно низких затратах энергии (для сушки 1м3 сосны – 550 кВт/ч, дуба – 2000 кВт/час).
Недостатки:
- малые объемы загрузки (до 4,5 м3 для твердых лиственных пород и до 7 м3 — хвойных);
- высокая цена магнетронных генераторов при достаточно малом ресурсе их работы (не более 650 ч);
- неравномерность просушки;
- возможность возгорания материала внутри камеры – СВЧ-способ достаточно новый, и режимы сушки еще не отработаны.
Конвекторные сушилки
Камера для сушки древесины конвекторного типа применяется для разнообразных сортов лесоматериалов. Такие устройства имеют простую конструкцию, они отличаются недорогим обслуживанием и надежностью. Именно поэтому они наиболее популярны на производстве.
Работа осуществляется за счет нагрева от газообразного носителя (агента сушки). При нагревании сырье высыхает. В качестве агента сушки может выступать пар, топочный газ или воздух. Влажность, которая выделяется из лесоматериалов, служит для дополнительного увлажнения агента, а излишки с помощью вентиляции высасываются наружу.
Показатель обмена воздуха в конвекторной сушилке не превышает 2% от суммарного количества, следовательно, ощущается экономия электроэнергии.
Корпус камеры металлический, ставится на монолитно-столбчатый фундамент. Металл, который используется для корпуса — углеродистая сталь или алюминий с антикоррозионным покрытием. С двух сторон корпус обшивают листами алюминия. Утепление камеры осуществляется при помощи минеральной ваты в виде плит. Приобрести конвекторную камеру можно как отечественного, так и зарубежного производства.
Почему так важна правильная сушка?
Доски естественной влажности больше высушенных по размеру, а стоят дешевле. Это потому, что производителями пиломатериалов закладывается допуск с расчетом будущей усушки и обрезки.
Нормативы влажности:
- для строительных и столярных материалов – 10-18%. При изготовлении стройматериалов, производственная влажность древесины должна равняться или быть на 1,25-3,5% ниже эксплуатационной, чтобы избежать естественной усушки.
- для мебельного производства – 8-10%.
Применение пиломатериала естественной влажности – грубейшее нарушение технологического процесса. Когда древесина высохнет естественным образом, она изменит показатели ширины, толщины и, соответственно, геометрию всего изделия.
Например, обрезная сосновая доска 50*150мм с естественной влажностью более 50% спустя пару месяцев будет иметь параметры 48 * 138 мм (при тангенциальном распиле) и 46*144 (при радиальном распиле). Даже если учесть, что длина изделия останется прежней (в среднем, отклонение не превышает 0,1%), итоговая разница катастрофична!
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%.
Необходимость сушки материалов
Сушка позволяет решить важные задачи, связанные с дальнейшей эксплуатацией деревянных заготовок. После высушивания дерево приобретает ряд положительных параметров. В процессе такой обработки решаются следующие задачи:
- происходит обезвоживание изделий до требуемого процента влажности;
- повышаются физические и механические показатели;
- улучшаются технологические свойства (она легче подвержена последующей обработке);
- повышается стойкость к негативному воздействию биологических факторов (образованию грибков, гниению, проникновению насекомых);
- снижается тепло и электропроводность;
- расширяются потребительские свойства готовых изделий.
Для решения задач, связанных с высушиванием древесины налажено производство сушильных камер на различных физических принципах. Они способны проводить операцию обезвоживания различных пород дерева.
Аэродинамическая сушка
Камерная сушка пиломатериалов в аэродинамических условиях получила широкое распространение вследствие довольно низкой цены, незамысловатой конструкции. Кроме этого, для работы на таком устройстве не нужны специфические знания обслуживающего персонала. Рентабельность достигается при сушке до 2000м³ в год хвойных лесоматериалов.
Из недостатков можно выделить:
- высокий уровень энергоемкости процесса сушки. Для того, чтобы высушить свежеспиленную древесину на выпаривание 1 литра влаги необходимо 1,15-1,3 кВтч. Электроэнергии, примерно, 240-290кВтч/м³
- нет возможности регулировать температуру. Присутствует лишь возможность замедлить скорость ее увеличения при помощи изменения проходного сечения центробежного вентилятора
- нет возможности организовать технологическую сушку по расписанию режимов «Руководящих технических материалов по технологии камерной сушки древесины».
Такая камера представляет собой четырехугольный короб. В него удобно загружать древесину машиной или по железнодорожным путям. Сушка происходит под действием аэродинамической энергии. Теплый воздух движется в камере под действием особого аэродинамического вентилятора. Вследствие сжатия воздуха в камере увеличивается температура на центробежном вентиляторе, а именно на его лопатках. Следовательно, аэродинамические потери становятся тепловой энергией. Тепло может нагоняться в камеру реверсно или тупиково, все зависит от конструкционных особенностей. Открытие камеры происходит исключительно по завершению цикла сушки.
Показатели влажности
По степени влажности выделяют следующие состояния дерева:
- мокрое (100% влажность) – бревна, которые находились длительное время в воде (например, транспортировались сплавом);
- свежесрубленное – влажность зависит от природных условий произрастания растения, и колеблется в пределах 50-100%;
- воздушно-сухое – материал, который хранится на воздухе (под навесом), достигает параметров 12-20%;
- комнатно-сухое (8-12%) – сушка в закрытом, отапливаемом и хорошо вентилируемом помещении;
- сухое (влажность менее 8%) – подготовленное методом принудительного выделения влаги.
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.
Влажность древесины и котел для сушки
Весь этап сушки можно разделить на несколько этапов:
- атмосферные условия для сушки;
- сам процесс сушки древесины;
- промежуточная и конечная обработка от влаги;
- кондиционирование.
Определение влажности древесины
Первоначальная влажность древесины составляет 60%. При влажности 18% ее назначение — использование в открытой зоне или на улице. При влажности 10%, просушенную древесину используют для внутренних, теплых помещений. Если вы взяли древесину 18% влажности и занесли ее в дом, то такая древесина требует досушивания.
Влагомер
Для определения влажности используют влагомер. Также можно самому определить: взять в руки древесину и определить вес продукта. Вес при разной влажности будет разным — и на ощупь это заметно. Если стружка сырая, то в руке она не ломается, а прессуется, а если будет сухой, то поломается.
Котлы, которые используют твердое топливо, специально созданы и разработаны для сушки древесины в домашних условиях, т. е. справиться с ее управлением можно самому. Можно использовать обрезки, опилки, некондицию древесины и т. д. В котле для сушки древесины существует автоматизированная система подачи отходов в специальный бункер. Если вы точно определитесь, где собираетесь использовать древесину, достаточно на котле выставить нужную влажность — и ваш продукт готов к применению. Использование котла достаточно простое.
Готовая, высушенная древесина
Выбор нужного котла и суть самой сушки
Котел для сушки древесины разработан специалистами в этой области для удаления влаги из самой древесины при помощи котла, оборудованного вентиляцией, увлажнением и подогревом. Камерная сушка бывает газовая (с использованием газа) и паровая (с использованием пара).
Тепло подается принудительным способом, т. е. путем вентиляции.
Каждая порода деревьев нуждается в определенной камере для сушки, которая подходит именно для той или иной древесины:
- Для всех видов хвойных пород — это котлы, разработанные по ГОСТ 19773-84.
- Для всех видов лиственных пород — это ГОСТ 18867-84.
Технологический процесс примерно такой: на тележку, которая служит для перевозки древесины, укладываются равномерно друг на друга доски одинакового размера и доставляются в камеру для сушки. Такую укладку помещают в газообразное помещение, высушивая до нужной влажности материал, выбрав соответствующий режим нужной сушки: мягкий, нормальный, форсированный, высокотемпературный. Все режимы соответствуют ГОСТу.
Сушку выбирают исходя из толщины дерева, породы и от того, где будет применяться материал. Сушильная камера подразделяется на 3 варианта подачи воздуха. Температуру нельзя резко менять в котле, можно только путем постепенного снижения температуры: например, если влажность древесины 30%, то сначала сушим на 1 ступени, а затем переходим на 2 ступень сушки. Если влажность материала 20%, то сначала сушим на 2 ступени, только потом переходим на 3 ступень сушки.
Камера для сушки древесины
Ограждение камеры сушки
Для изоляции древесины от действия окружающей среды устанавливают ограждение камеры, которое состоит из пола, потолка, стен и промежуточных перегородок. Требования к перегородкам:
- не должны пропускать пар;
- ограждения должны иметь низкую теплопроводность;
- должны иметь долгий срок эксплуатации.
Ограждения изготавливаются отдельно из различных строительных материалов или бывают сборные с комплектом типовых металлических элементов.
Первый вид камер имеет более долгий срок работы, но отличается более длительным временем ввода в эксплуатацию, что не всегда оправдано. Сборные металлические каркасы монтируются быстро, в них предусмотрена комплектация контрольными и тепловыми приборами, но сталь подвергается разрушающему действию влажного и теплового режима.
Основное оборудование для сушилок
Какого бы вида камера принудительной сушки древесины ни использовалась, для всех выделяются стандартные группы оборудования.
Оборудование транспортировки предназначено для загрузки и выгрузки бревен или досок в помещение сушки. Включает в себя машины и механические устройства для складирования заготовок в штабель или пакет, осуществляет поднятие и опускание пиломатериалов.
Тепловое оснащение камеры служит для поднятия температуры внутреннего воздуха в помещении камеры и состоит из множества систем, определяющих взаимосвязанную работу по производству и передаче тепла. К ним относят теплообменные баки, калориферы, трубы для прохождения пара или горячей воды, устройства для удаления конденсата, запорные краны и контрольные приборы.
Топливом служит газ, жидкое горючее. Для небольших объемов работы оборудуется сушильная камера для пиломатериалов на дровах. Теплоносителем служит насыщенный пар, вода, полученный от горения топки газ, органические наполнители системы, имеющие высокую температуру кипения. Широко используют электрические калориферы, где энергия тока превращается в тепловую составляющую.
Оборудование циркуляции предназначено для организованного перемещения воздушных масс в помещении сушильной камеры. Элементами системы служат вентиляторы, инжекторы и совместные установки этих элементов. Для повышения эффективности сушки дерева используется автоматизация сушильной камер для пиломатериалов.
Понятие влажности дерева
Процентное отношение веса содержащейся жидкости к массе полностью сухой древесины определенного объема называют абсолютной влажностью. Процентное отношение массы удаленной воды (определяется двумя взвешиваниями) к первоначальному весу древесины называют относительной влажностью.
Степень пригодности к использованию определяется с учетом показателя относительной влажности. Значение показывает готовность материала к склеиванию, усушке, при величине свыше 30% появляется опасность развития грибковой инфекции.
В зависимости от показателя древесина подразделяется на категории:
- мокрая — при относительной влажности более 23%;
- полусухая – в пределах показателя от 18 до 23%;
- сухая – при значении влажности от 6 до 18%.
Достоинства такого котла
Такая сушка — это самый эффективный и подходящий вариант. Ему присущи такие качества:
- он никак не зависит от погодных условий;
- небольшое количество брака;
- вся работа автоматизирована;
- удобное и простое управление программами;
- в конечном итоге получаем древесину нужной влажности;
- сохраняет равномерность сушки и форму.
Такие сушильные котлы могут решить сразу несколько задач и по своим характеристикам являются самым экономичным оборудованием для сушки древесины.
