Способы и оборудование для профессиональной сушки древесины

• Показатели влажности
• Почему так важна правильная сушка?
• Способы профессиональной сушки дерева

Древесина – гигроскопичный материал, который содержит влагу от природы и обладает способностью впитывать ее из атмосферы. Пиломатериалы поступают в продажу в двух видах: естественной влажности и просушенные. Разумеется, вторые – дороже, поэтому многие предприниматели, оборудуя лесопилку, задумываются о способах обезвоживания древесины.

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.

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.

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!

Вопрос выбора

Конечно же, сегодняшнее состояние сушки пиломатериалов в России не определяется только вышесказанным. При организации новых производств, а также при модернизации существующих для выпуска конкурентоспособных качественных изделий из древесины стараются оснастить производство современным оборудованием, в том числе и современными сушильными камерами. И это правильно. Однако и тут следует отметить, что, вкладывая средства в новое производство, предприниматели ставят выбор сушильной камеры на последнее место. Заботясь о технологии, закупив деревообрабатывающие станки, почему-то, считают, что подобрать необходимую сушильную камеру не составит труда. Но это только кажется делом простым. Есть много нюансов, которые нужно учесть.

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.

«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.

Вид отопления

Сегодня довольно распространённое явление — желание большинства владельцев сушильных камер и тех, кто только собирается её приобрести, наладить теплоснабжение от водогрейного котла, работающего на отходах лесопиления и деревообработки. При этом многие имеют слабое представление о необходимом количестве отходов и считают данный вариант самым дешёвым. Может быть, в случае котельных большой мощности 1-2 МВт и более, это и так. Тем более, что такие котлы также рассматривают как утилизатор древесных отходов на своём предприятии.

В действительности при организации небольшой котельной для автономного теплоснабжения сушильной камеры более экономично применять электрический обогрев либо водогрейные котлы, работающие на газе, дизельном топливе и угле. Автоматическая горелка газовых котлов не требует присутствия оператора. В регионах с низкой стоимостью электроэнергии, естественно, распространены электрические котельные установки. Автоматизация процесса сушки и теплоснабжения влияет на снижение себестоимости, поэтому, в итоге, получается и дешевле, или, по крайней мере, находится на уровне отопления камеры отходами деревообработки.

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.

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.

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.

Покупать или восстанавливать?

Опять же, возвращаясь к теме модернизации, нужно отметить, что не всегда есть необходимость покупать новую сушильную камеру, рушить старую и строить новую. Если состояние ограждающих конструкций сушильной камеры в удовлетворительном состоянии, то реконструкция или оснащение сушилки современным оборудованием — неплохой вариант. Конечно, если требуется серьёзное восстановление, то затраты на реконструкцию могут составить ту же сумму, что и на постройку новой сушильной камеры, то реконструкцию проводить нецелесообразно.

Часто необходимость реконструкции продиктована не только износом оборудования или разрушением ограждений, а задачей снизить энергетические затраты и повысить качество сушки или увеличить производительность сушилки.