1.3. Сушка древесины
Сушкой называется процесс удаления влаги из различных материалов путем испарения.
Основные задачи:
уменьшение массы древесины;
придание изделиям из древесины биостойкости;
повышение производительности древесины и изделий из нее;
улучшение качества склеивания, отделки древесины;
предупреждение формо - и размероизменяемости.
В зависимости от породы древесины, ее размеров, назначения и категории качества режимы сушки различные. В приложении В представлены режимы сушки для сосны и березы.
На "Лидской мебельной фабрике" применяется конвективная (газопаровая и атмосферная) сушка. Основной признак, характеризующий условия ее протекания, температура среды. Принято разделять процессы сушки на низкотемпературный (Т<100°C) и высокотемпературный (T>100°C), что обусловлено особенностями парообразования при различных уровнях температуры, а именно испарения в первом и кипения во втором случае.
Оборудование сушильных камер: ограждение сушильных камер, тепловое оборудование сушильных камер, транспортное оборудование, циркуляционное оборудование, воздухообменное оборудование, система управления.
Ограждением называют элементы сушилок (стены, пол, потолок, двери), которые отделяют сушильное пространство от окружающей среды.
Требования:
малая теплопроводность;
долговечность;
влаго - и паронепроницаемость.
Циркуляционное оборудование предназначено для создания организованной циркуляции сушильного агента.
Вентиляторами называются воздуходувные машины, предназначенные для перемещения большого количества воздуха или газа при давлении близком к атмосферному.
Тепловое оборудование обеспечивает снабжение сушилки (калориферы, конденсатоотвотчики, паропроводы, запорная арматура, топки).
Калорифером называют теплообменный аппарат, предназначенный для передачи теплоты от теплоносителя к сушильному агенту. В зависимости от применяемого теплоносителя калориферы делятся на паровые, водяные, огневые и электронные.
Воздухообменное оборудование обеспечивает воздухообмен сушильной камеры с окружающей средой (приточно-вытяжная труба).
Транспортное оборудование – машины, предназначенные для формирования штабелей высушиваемого материала, загрузки его в сушилку, выгрузку и транспортировку (подштабельные тележки).
Доски укладываются в пакет без шпаций с помощью подштабельной тележки. Из пакетов формируется штабель с применением траверсной тележки, подштабельной тележки и погрузчика.
Перед укладкой досок в пакет удаляется с пиломатериала опилки при помощи щетки-сметки.
При формировании штабелей для сушки в сушильных камерах необходимо ряд доски перекладывать прокладками. Размеры прокладок и их количество определяются в зависимости от толщины пиломатериалов.
Штабеля пиломатериалов состоят из горизонтальных рядов досок, разделенных по высоте межрядовыми прокладками.
Прокладки изготавливаются из древесины хвойных и лиственных пород, не имеющие гнили и синевы 25-40 мм.
При укладке должно обеспечиваться:
механическая прочность штабеля;
стабильность его формы и уложенных в него пиломатериалов;
равномерное омывание всех досок циркулирующим сушильным агентом.
При камерной сушке используются штабеля:
пакетный (2…4 сушильных пакетов);
цельный – собирается целиком на месте его формирования.
В зависимости от характера циркулирующего агента сушки через штабель:
с промежутками (шпациями) между досками для камер горизонтальной циркуляцией вдоль штабеля и с вертикальной, в том числе естественной;
сплошными рядами без промежутком (шпаций) между досками для камер с поперечно-вертикальной циркуляцией через штабель.
Правила укладки пиломатериалов
Штабель формируется из одной породы и толщины;
Необрезные доски укладывают комлями в разные стороны. Если доски имеют различную ширину, то узкие укладываются в середину, а широкие – по краям пакета или штабеля. Если по ширине пакета или штабеля целое количество досок не размещается, то зазор оставляют в середине.
Допускается укладка в один пакет или штабель пиломатериалов разных по длине. При этом длинные доски укладываются по краям пакета или штабеля, короче – в середину. Стыкуемые пиломатериалы распределяются не менее чем на двух прокладках, при этом внешние торцы выравнивают по торцам пакета или штабеля.
При высушивании хвойных пиломатериалов с влажностью (10-12%) шаг прокладок не принимают 20-кратной толщине (Т) досок, т.е. Ш=20Т.
В приложении Г представлены общие правила загрузки сушильной камеры, формирование пакетов, установка датчика измерения влажности древесины, загрузка сушильной камеры, установка датчика измерения влажности воздуха.
Готовые штабеля укладываются в сушильную камеру с помощью траверсной тележки, подштабельной тележки и системы лебедка, трос и блок. Пиломатериалы сушатся до влажности 8±2 % по режимам предприятия согласно ГОСТ 19773-84. На "Лидской мебельной фабрике" используется камера типа VS1E 50 ACC. Пиломатериалы выдерживаются в сушильной камере при температуре 18-25 °С не менее 24 часов. После штабеля выгружаются из сушильной камеры и расформировываются на пакеты. Высушенные пиломатериалы подвергаются контролю влажности (8±2 %) и поступают в обработку.
В приложении Д представлена схема установки блока из 4-х сушильных камер VS1E 50 ACC, которая применяется на "Лидской мебельной фабрике".
Размеры сушильной камеры типа VS1E 50 ACC представлены в приложении Е, описание частей сушильной камеры представлено в приложении Ж.
Технологический процесс камерной сушки пиломатериалов включает в себя следующие стадии:
начальный прогрев;
сушка по определенному режиму;
промежуточная влаготеплообработка;
конечная влаготеплообработка;
кондиционирование;
охлаждение.
Начальный прогрев проводится сразу после загрузки материала в камеру с цель быстрого и равномерного прогрева древесины по всей толщине. Сушка при этом не допускается! При этом в камере поддерживается высокая температура и влажность обрабатываемой среды.
Сушка. Цель: снижение влажности до требуемого значения. Ведется по режимам, выбранным в зависимости от породы и толщины пиломатериалов.
Конечная влаготеплообработка проводится в конце сушки для устранения остаточного напряжения. При этом температура воздуха высокая, степень насыщения высокая.
Промежуточная влаготеплообработка выполняется при сушке пиломатериалов из древесины твердых пород больших сечений в середине сушки.
Кондиционирование проводят для выравнивания влажности древесины по объему отдельных досок и штабеля в целом.
Охлаждение проводится пред выгрузкой материала из камеры с целью снижения его температуры до 30-40°С.
Режимы сушки – расписание состояния сушильной агента, вступившего в контакт с материалом, которое устанавливает его изменение его параметров во времени или в зависимости от влажности древесины.
Различают: низкотемпературную и высокотемпературную сушки.
Низкотемпературные режимы предусматривают использование сушильного агента с температурой начальной стадии сушки менее 100°С, по уровню интенсивности процесса сушки низкотемпературные режимы могут быть:
мягкие – обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных и физико-механических свойств и цвета. Используется при сушке до эксплуатационной влажности пиломатериалов, к прочности которых предъявляются высокие требования.
нормальные режимы обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении прочностных свойств древесины, но с возможным изменением цвета.
форсированный режим обеспечивает бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на изгиб, растяжение и сжатие при некотором снижении прочности на скалывание вдоль волокон с возможным потемнением древесины.
Высокотемпературные режимы предусматривают использование в качестве сушильного агента температуру более 100°С на протяжении всей сушки.
Режимы низкотемпературной сушки в камерах периодического действия предусматривает ступенчатое изменение параметров сушильного агента в зависимости от влажности древесины, при этом температура и психрометрическая разность (Δt) от ступени к ступени возрастает, степень насыщенности уменьшается. Влажность древесины, при которой осуществляется переход от ступени к ступени, называют переходной влажностью.
Начальный прогрев для хвойных пород режимы влаготеплообработки назначают по таблице. Психрометрическая разность составляет 1°С.
При прогреве пиломатериалов из древесины лиственных и твердолиственных пород t назначается на 5°С выше температуры первой ступени сушки, для мягколиственных пород - на 8°С.
Конечной влаготеплооброботке подвергаются все пиломатериалы. Температура обрабатываемой среды при этом поддерживается на 8°С выше температуры последней стадии сушки. Но не более 100°С! Психрометрическая разность 1°С.
Промежуточная влаготеплообработку рекомендуется применять при сушке следующих пиломатериалов: хвойных пород толщиной более 60 мм; березы и ольхи – более 50 мм.
Назначают ее при переходе со второй ступени сушки на третью. При этом температура среды назначается на 8°С выше температуры предыдущей стадии.
В приложении З представлены принципы проведения и регулирования сушки.