3.2 Устройство сушильных камер
Сушильный цех ОАО «Витебскдрев» оснащен 24 камерами: 14 газовых камер Союзтеплостроя и 10 паровых ЦНИИМОД-24. В недавнем времени были установлены камеры итальянской фирмы Incoplan CM3000-60.
Камеры непрерывного действия построены в виде длинных тоннелей, вмещающих по 5 штабелей. Материал загружается по одному штабелю с одного конца камеры, называемого «сырым», и по одному штабелю выгружается с противоположного, называемого «сухим». Режим сушки поддерживается в «сыром» и «сухом» концах, в промежуточных концах самоустанавливаются постоянные по времени режимные условия. По мере продвижения от «сырого» конца к «сухому» штабель попадает в условия с более высокой температурой и более низкой относительной влажностью. В «сухом» конце камеры агент сушки имеет максимальную температуру и минимальную относительную влажность.
В камерах непрерывного действия осуществляется противоточная принудительная циркуляция агента сушки. Материал в процессе сушки перемещается навстречу движению воздуха (или газовой смеси).
Газовая сушильная камера СТС-1(рисунок 3.10) проходного типа, двери с обоих концов железные, двухстворчатые. Вдоль сушильной камеры проложен рельсовый путь заподлицо с полом. Пол в камере многослойный. Стены изготовлены из обычных строительных материалов. Каждая камера оборудована осевыми вентиляторами для циркуляции сушильного агента. Для подогрева сушильного агента в вентиляторы через распределяющий боров подаётся теплоноситель. Для подачи теплоносителя к сушилкам цех оборудован распределяющим боровом, который расположен под камерами вдоль всего блока со стороны загрузки. Габаритные размеры камеры 36˟2,6˟4,4 м.
Топка 1 обслуживает несколько камер. Центробежный вентилятор 9 отсасывает отработавшую смесь газов из сушильных камер и подает ее в камеру смешения. Сопло 10 эжектирует в нужном объеме газ из топки. Далее смесь газов поступает в распределительный боров 3.
Осевые вентиляторы 4, установленные консольно в каждой камере, подсасывают часть газов из распределительного борова 3, свежий воздух, а также отработавший газ из «сырого» конца камеры, и нагнетают эту рабочую смесь в рециркуляционный канал 5 и далее в сушильное помещение. Материал укладывается в штабеля со шпациями, что является существенным недостатком камер СТС-1.
1 – топка; 2 – растопочная труба; 3 – распределительный боров; 4 – осевой вентилятор; 5 – рециркуляционный канал; 6 – штабеля с пиломатериалом;
7 – канал для отработавшей газовой смеси; 8 – циклон;
9 – центробежный вентилятор; 10 – сопло
Рисунок 3.10 – Газовая сушильная камера непрерывного действия Союзтеплостроя с противоточной прямолинейной циркуляцией
Камера ЦНИИМОД-24 (рисунок 3.11) представляет собой туннель длиной 35 м, разделенный горизонтальным экраном 8 на две части – сушильное пространство 7 и циркуляционный канал 6, в котором установлены осевые вентиляторы 1 и пластинчатые калориферы 5. Вентилятор, приводимый в движение электродвигателем 2, прогоняет воздух через калориферы и далее по циркуляционному каналу в разгрузочный («сухой») конец камеры. Здесь воздушный поток поворачивает в сушильное пространство, двигается по нему в обратном направлении, омывает последовательно все штабеля и возвращается к вентилятору. На перекрытии камеры до и после вентилятора ставят приточную 3 и вытяжную 4 трубы.
1 – осевой вентилятор; 2 – электродвигатель вентилятора; 3,4 – приточно-вытяжные трубы; 5 – пластинчатые калориферы; 6 – циркуляционный канал;
7 – сушильное пространство; 8 – горизонтальный экран
Рисунок 3.11 – Противоточная сушильная камера непрерывного действия ЦНИИМОД-24
Противоточные сушильные камеры непрерывного действия паровые (ЦНИИМОД-24) и газовые (СТС-1) работают по типовой принципиальной схеме сушилки с многократной циркуляцией.
а) б)
Рисунок 3.12 – Принципиальные схемы сушилок с многократной циркуляцией: а – паровых; б – газовых
На рисунке 3.12, а представлена принципиальная схема сушилки, действующей на перегретом паре и график процесса в ней на tp-диаграмме. Состояние перегретого пара атмосферного давления характеризуется на этой диаграмме точками, лежащими на крайней правой вертикали pп=const=100кПа.
Перегретый пар, заполняющий пространство сушилки, непрерывно циркулирует в ней, проходя последовательно через калорифер и материал. Выходя из калорифера в состоянии 1, пар в этом состоянии вступает в штабель или слой материала. При омывании материала температура пара вследствие испарения влаги понижается, а степень насыщенности возрастает. После выхода из штабеля в состоянии 2 часть пара в количестве, равном массе испаренной влаги, выбрасывается из сушилки, и он вновь поступает в калорифер, где за счет нагревания восстанавливается его первоначальное состояние 1.
Как видно из схемы газовой сушилки (рисунок 3.12, б), она включает в себя дополнительное устройство – камеру смешения. В этой камере смешиваются три компонента – атмосферный воздух, горячий газ из топки и отработавшая смесь. Процесс одновременного смешения этих трех компонентов можно рассматривать как два последовательных процесса: вначале топочный газ Т смешивается со свежим воздухом 0 (линия смешения 0-Т), затем к промежуточной смеси А добавляется отработавший сушильный агент 2 (линия смешения А-2). В результате образуется рабочая газовоздушная смесь 1, направляемая к материалу. При испарении влаги состояние этой смеси изменяется по линии 1-2. Для устойчивого восстановления состояния рабочей смеси обязательно расположение точки А на одной линии I=const с точкой 1. Точка 1, показывающая результат смешения А-2, в то же время означает процесс испарения 1-2, который характеризуется постоянством теплосодержания. Если бы мы получили промежуточную смесь другого состояния ( например А’), то, как показывает пунктирное построение процесса на графике, восстановить первоначальное состояние рабочей смеси 1 нам бы не удалось.
В газовых сушилках с многократной циркуляцией возможно широкое регулирование состояния сушильного агента. Изменением пропорций смешения подводимый к материалу газ 1 может получать любое состояние в зоне, ограниченной на диаграмме площадью 0-Т-М.
Обследование участка сушки ОАО «Витебскдрев» показало, что имеющиеся противоточные сушильные камеры непрерывного действия паровые (ЦНИИМОД-24) и газовые (СТС-1) устарели и имеют высокую степень физического износа. Система контроля состояния сушильного агента и текущей влажности пиломатериалов несовершенна. Из-за устаревшей конструкции камер используются нерациональные режимы сушки.
В 2012 году сушильный цех ОАО «Витебскдрев» был оснащен четырьмя итальянскими камерами фирмы Incoplan CM3000-60 (рисунок 3.13).
Рисунок 3.13 – Блок сушильных камер Incoplan CM3000-60
Лесосушильная установка предназначена для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород различной толщины до эксплуатационной и транспортной влажности.
Установка имеет модульно-блочную конструкцию. Ее основу образует каркас из алюминиевого профиля коробчатого сечения разработанного и запатентованного фирмой «INCOPLAN». Сечение данного профиля позволяет максимально упростить и соответственно сократить процесс сборки и монтажа сушильной камеры.
Чтобы исключить появления «моста холода» листы соединены профилем из поливинилхлорида (ПВХ), рабочая температура равна от -40°С до +40°С. Применение такой «проставки» (рисунок 3.14) не позволяет появиться «мосту холода», не смотря даже на значительную разницу температур внутри и снаружи.
Рисунок 3.14 – Уплотнитель для предотвращения «мостов холода»
Эскиз сушильной камеры представлен на рисунке 3.15.
1 – вагонетка; 2 – приточно-вытяжные трубы; 3 – калориферы; 4 – вентиляторы;
5 – трубопровод горячей воды; 6 – увлажнительная труба;
7 – сушильный пакет пиломатериалов; 8 -- ворота
Рисунок 3.15 – Эскиз сушильной камеры CM3000-60
На каркасе монтируют ограждающие конструкции - стены, потолочные перекрытия и ворота, которые собирают из многослойных панелей КОАТ. Наружные и внутренние листы панелей – гофрированные, изготовлены из алюминиевого сплава ENAW3105 и имеют толщину 0,6 мм. «Рифленая» структура панелей (рисунок 3.16) позволяет убрать их влияние на основные (несущие) конструкции камеры, повышая надежность и долговечность конструкции. Теплоизоляционный слой панелей состоит из стекловолокна, обработанного специальным связующим на основе термореактивных смол. Панели КОАТ имеют высокие теплоизоляционные свойства и имеют большой запас прочности по отношению к ветровой и снежной нагрузке. Толщина теплоизоляционного слоя 100 мм, панели в сборном виде – 116 мм, плотность – 30 кг/м3.
Рисунок 3.16 – «Рифленая» структура панелей
Ворота 8 (рисунок 3.17) для загрузки пиломатериалов имеют сдвижную щитовую конструкцию. Они состоят из каркаса, изготовленного из фасонного алюминиевого профиля и створов, способных перемещаться по монорельсу из оцинкованной стали. Размеры ворот таковы, что позволяют раскрыть камеру на всю ее полезную длину и высоту. Пиломатериалы загружают в сушильное пространство с помощью автопогрузчика, имеющего торцовые вилочные захваты.
Рисунок 3.17 – Подъемно-откатные ворота
Внутри камеры крепится горизонтальный экран, который отделяет вентиляционный канал от сушильного пространства. Экран представляет собой алюминиевый лист, изготовленный из сплава ENAW3103. Конструкция горизонтального экрана обеспечивает доступ к вентилятору для проведения его ремонта и технического обслуживания.
Сушильная установка имеет поперечно-вертикальную циркуляцию сушильного агента. В верхней ее части расположен циркуляционный канал, отделенный от сушильного пространства горизонтальным экраном. Высота канала – 1100 мм. Внутри него установлено пять осевых восьмилопастных реверсивный вентилятора №8 (рисунок 3.18), полностью изготовленных из алюминия.
Вентиляторы 4 имеют индивидуальные приводы от электродвигателей мощностью 3 кВт с частотой вращения 1450 мин-1.
Электродвигатели имеют специальное исполнение, позволяющее работать в агрессивной среде с повышенной температурой и влажностью.
В качестве теплового оборудования 3 в сушильной установке применены паровые калориферы КП3-СК №9 (рисунок 3.19), в количестве 10 штук. Они расположены в промежутке между горизонтальным экраном и потолком.
Рисунок 3.18 – Осевые реверсивные вентиляторы
Рисунок 3.19 – Паровые калориферы
Для поддержания внутри сушильной установки заданной относительной влажности сушильного агента, а так же для проведения влаготеплообработки высушиваемого материала в боковом канале установки смонтирована увлажнительная труба 6 (рисунок 3.20) из нержавеющей стали AISI304, оснащенная соплами с форсунками.
Рисунок 3.20 – Система орошения
Удаление влаги, испаряемой из пиломатериалов, а так же поступление свежего атмосферного воздуха происходит через приточно-вытяжные трубы 2 (рисунок 3.21), вмонтированные в потолочное перекрытие. Трубы изготовлены из алюминия и имеют диаметр 370 мм. Для регулирования интенсивности воздухообмена они имеют задвижки с автономным управлением для открывания и закрывания.
Рисунок 3.21 – Приточно-вытяжные трубы
Сушильная установка оснащена системой автоматического контроля и регистрации основных технологических параметров (рисунок 3.22), дистанционного автоматического управления процессом сушки. Управление осуществляется путем регулирования подачи теплоносителя в калориферы, изменение частоты вращения вентилятора и положения задвижек приточно-вытяжных труб.
Рисунок 3.22 – Система автоматического контроля
Паспорта сушильных камер представлены в приложении 4 и 5.