Высокотемпературная сушка древесины в среде переменного давления сушильного агента.

Продолжение статьи, начало читайте в предыдущем номере "Лесной эксперт".

Сегодня уже все слышали о финском товарном знаке Termo Wood®. Рабочие температуры в сушильных камерах этой фирмы от 180 до 230°С. При этих температурах изменяются химические свойства древесины (пластификация): ее устойчивость по отношению к разным физическим, химическим и биологическим воздействиям заметно увеличивается, а, кроме того, сам материал приобретает несвойственную ему тропическую окраску по всему объему. При этом используется только тепловая энергия, пар и свежая вода - и никаких химикатов. Этим способом обрабатываются цельные бревна, используемые для строительства срубов. Материал Termo Wood® имеет следующие отличительные особенности: - уменьшенное разбухание и усадка (традиционные побочные явления при изменении влажности); - повышенное качество окон и дверей; - значительно повышенное качество паркета; - улучшенная биостойкость (процесс размножения бактерий гниения останавливается); отсутствие ядовитых веществ (важно для производителей детских игрушек и мебели); - отсутствие износа краски на краях мебели (не надо подкрашивать).

Высокотемпературная сушка древесины проводилась в России и ранее, когда требовалось сократить в 1,5-2 раза продолжительность процесса. В ГОСТе 19773-84 пункт 4.6 дословно: "Сушку высокотемпературными режимами используют в случаях, когда допустимо снижение прочности и потемнение древесины". В данном случае речь идет об обычной высокотемпературной конвективной сушке древесины при атмосферном давлении. Научными сотрудниками Воронежского лесотехнического института еще в 1989 году разработана технология высокотемпературной сушки древесины в среде переменного давления сушильного агента. При использовании этой технологии, не снижаются показатели прочности и другие физико-механические качества древесины. Установлены оптимальные верхние значения температуры и давления сушильного агента в камере сушки. Данный способ значительно сокращает время сушки древесины, сохраняет форму и целостность заготовок при высоком качестве сушки. В установке воронежских специалистов давление снижалось до атмосферного, и далее цикл повторялся с нагревом и поднятием давления, иначе интенсивность потока удаляемой влаги замедлялась. Чтобы увеличить эффективное время вывода влаги и снизить энергозатратную составляющую, специалисты компании "ТЕРМОТЕХ", давление снизили ниже атмосферного, причем не использовали для этого специальных насосов для вакуумирования. Получилась вакуумно-компрессионная сушильная камера. Контрольные испытания дали прекрасные результаты, продолжительность сушки определенных сортиментов относительно конвективных сушильных камер снизилась в 5-6 раз. Появились дополнительные функции аналогичные Termo Wood®. Снизилась энергоемкость процесса. В отличие от конвективных низкотемпературных сушильных камер, процесс сушки древесины в вакуумно-компрессионной камере происходит без воздухообмена с внешней средой, т.е. без выброса отработанного пара в атмосферу.

При проектировании вакуумно-компрессионной сушильной камеры перед коллективом разработчиков "ТЕРМОТЕХ" ставилась задача интенсифицировать процесс сушки древесины в безопасных режимах, путем максимального использования градиентов температуры, влагосодержания и избыточного давления. Интервал рабочих давлений (абсолютное) в пределах 0,8-1,6 МПа, интервал рабочих температур 100-160°С без фаз нагрева и кондиционирования.

Технология процесса сушки древесины в вакуумно-компрессионной сушильной камере проста и объединяет в себе принципы сушки всех классических камер и передовые технологии, существующие на сегодняшний день. Сушильная камера добротна и надежна, в ней впервые используются вместе, все градиенты, влияющие на процесс качественной сушки пиломатериалов. Многофункциональна и универсальна: может сушить пиломатериал по любой категории качества, как обычная конвективная сушильная камера, но быстрее; может сушить круглые бревна без образования наружных и внутренних трещин; может изменить цвет древесины до неузнаваемости породы; позволяет снизить предел гигроскопичности древесины (т.е. уберет Ваши рекламации, связанные с сезонными колебаниями атмосферной влажности), высушит пиломатериал заданной криволинейной формы. Так как рабочие давления невелики, то они не входят в сферу инспекции Котлонадзора.

Принцип работы сушильной камеры следующий. В процессе рабочего цикла постоянно повышается температура, т.е. увеличивается влагоемкость сушильного агента. Соотношение увеличения влагоемкости сушильного агента и влагосъема с пиломатериала, регулируются автоматически. В это время сушка древесины происходит в основном под воздействием перепада влажности (градиента влагосодержания) и коэффициента влагопроводности. Одновременно с подъемом температуры (увеличением влагоемкости сушильного агента), чтобы выдержать условия безопасности режима сушки, растет давление сушильного агента, повышающее точку кипения влаги при данной температуре. При достижении заданных параметров равновесной влажности древесины, в среде перегретого пара при повышенном давлении согласно диаграмме равновесной влажности древесины для атмосферного давления и выше (РТМ) или табл. "Равновесная влажность древесины в среде перегретого пара при повышенном давлении". (Уголев Б.Н Древесиноведение), подача тепла в сушильную камеру прекращается.

Равновесная влажность древесины, %, в среде перегретого пара при повышенном давлении

Примечание: В скобках указаны значения степени насыщенности пара φ.

До этого момента, сушильная камера работала как обычная конвективная сушка за исключением: высокой температуры - ускоряющей процесс сушки и отсутствия влагообмена с внешней средой, за счет повышения влагоемкости среды внутри сушильной камеры. В это время автоматически включается конденсационная установка, которая по заданной программе, согласно данного сортимента древесины снижает температуру, давление и влажность сушильного агента. Скорость снижения температуры и давления зависит от толщины и породы древесины. Появляется перепад давлений внутри древесины и окружающей ее среды. Свободная влага, частично испаряясь, частично минуя фазу испарения выдавливается из древесины за счет внутреннего давления. За счет снижения температуры поверхности пиломатериалов в работу включается перепад температуры (градиент температуры). Сушильная камера работает как обычная вакуумная камера, только несколько интенсивнее за счет более высоких температур. Образующийся при этом конденсат при достижении определенного уровня автоматически сливается. Давление при этом в сушильной камере падает. Сначала до атмосферного давления, затем мановакууметр начинает показывать давление ниже атмосферного. При этом не тратится энергия на создание разряжения, процесс происходит по классическим законам термодинамики. Так как влажность сушильного агента поддерживается на уровне равновесной, согласно заданию конечной влажности древесины, происходит процесс кондиционирования или выравнивания влажности древесины как в объеме одной доски, так и в объеме всего штабеля.

В связи с тем, что большинство предпринимателей, занимающихся деревообработкой, базируются на площадях, не имеющих котельных с высокотемпературным теплоносителем, в базовом варианте мы выпускаем вакуумно-компрессионные камеры с аэродинамическим принципом нагрева, т.е. работающие от электроэнергии. Но если на Вашей территории имеется паровая котельная, и сезонность ее работы Вас устраивает, мы изготовим сушильную камеру по Вашим техническим требованиям.

Кузовов В.Н.