Проект сушильного цеха для высушивания пиломатериалов мягкими режимами

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Древесина находит самое широкое применение в различных отраслях промышленности. В настоящее время существует большой спрос на качественно высушенную древесину и особенно древесину твердых пород. Изготовление конкурентоспособной продукции из древесины невозможно без качественной сушки. Цель сушки и требования к отдельным свойствам высушиваемой древесины определяются условиями ее использования. Однако во всех случаях целью сушки является превращение древесины из природного сырья в промышленный материал с коренным улучшением ее, физико-технических, технологических и потребительских свойств. В результате сушки должен получаться облагороженный материал, более качественный и ценный, отвечающий многообразным, высоким требованиям, предъявляемым к нему в различных производственных и бытовых условиях.

Одним из факторов повышения качества пиломатериалов является сушка -- обязательный этап технологического процесса лесопильного производства. В области сушки древесины за последние 7--10 лет достигнуты определенные успехи. Увеличились мощности камерной сушки за счет ввода в эксплуатацию отечественной и импортной техники. Организовано серийное производство сборно-металлических сушильных камер периодического действия СПМ-2К, УЛ-1М, УЛ-2М. Повысился уровень механизации погрузочно-разгрузочных и транспортных работ при камерной сушке пиломатериалов (формирования, транспортирования и разборки штабелей); на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях внедрены новые линии сушки с увеличенной высотой штабелей.

Анализ современного состояния техники и технологии сушки пиломатериалов показал, что особенно низкое качество наблюдается при сушке пиломатериалов и заготовок древесины твердых лиственных пород, а из хвойных лиственницы, где дефекты в виде трещин и коробления достигают 30...40 %.

Процесс сушки - наиболее длительный и один из самых энергоемких процессов во всей технологии деревообработки. Поэтому интенсификация процесса сушки, т. е. сокращение ее продолжительности с одновременным сохранением высокого качества высушенной древесины является весьма актуальной проблемой.

В ЦНИИМОДе, других научно-исследовательских организациях и высших учебных заведениях выполнен ряд теоретических и экспериментальных исследований, направленных на обоснование оптимальных условий процессов сушки, древесных материалов, требований и исходных данных для разработки сушильных камер и оборудования. ЦНИИМОДом изданы «Руководящие материалы по камерной сушке пиломатериалов», в разработке которых принимали участие все основные отраслевые научно-исследовательские институты и высшие учебные заведения. Внедрение «Руководящих материалов по камерной сушке пиломатериалов» дает возможность более четко управлять процессом сушки и обеспечить высокое качество высушиваемого материала.

Наряду с успехами в области сушки древесины все еще имеются недостатки и нерешенные вопросы. Сушильные мощности недостаточны. Объемы сушки (несмотря на значительный их рост в последние годы) не в полной мере удовлетворяют потребности в сухих пиломатериалах. Качество сушки пиломатериалов на ряде предприятий находится на недостаточно высоком уровне, наблюдается значительное коробление, переход из высоких в более низкие сорта, неравномерность просыхания пиломатериалов по объему штабеля. Не хватает мощности машиностроительной базы для централизованного изготовления сушильных камер и специального унифицированного сушильного оборудования. Сроки проектирования, изготовления и испытания в производственных условиях новых высокопроизводительных сушильных камер и сушильного оборудования слишком велики. На предприятиях зачастую задерживаются монтаж и ввод в эксплуатацию новых линий сушки. В недостаточных объемах внедряется современная аппаратура для контроля и Управления процессом сушки, что в значительной мере объясняется отсутствием централизованного комплектования и поставки аппаратуры.

1. Описание сушильной камеры (со схемой камеры)

Назначение и область применения.

Лесосушильная установка УЛ-1 предназначена для высушивания пиломатериалов различных древесных пород и толщин в паровоздушной среде нормальными, форсированными или высокотемпературными режимами в среде перегретого пара.

Установка рассчитана для применения на деревообрабатывающих предприятиях по производству мебели, лыж, музыкальных инструментов, паркета, столярных изделий, специальной тары и другой продукции деревообработки при объёмах высушиваемой древесины до 15-20 тыс.м? условных пиломатериалов в год.

Конструкция лесосушильной установки разработана из условия размещения её внутри отапливаемого производственного помещения.

По отдельному заказу камера изготавливается в тропическом исполнении по ГОСТ 15150 - 69.

Принцип действия.

Воздушный поток от вентиляторов направляется в циркуляционный канал, в котором размещены биметаллические калориферы. Проходя через калориферы, воздух нагревается до необходимого температурно-влагостного состояния и направляется в штабель пиломатериалов.

В вентиляторном помещении через приточно-вытяжные трубы происходит выброс в атмосферу определённого количества отработанного воздуха и подсос свежего.

Если психрометрическая разность становится меньше заданной, то система автоматики подаёт команду на открытие заслонок приточно-вытяжных труб, при достижении психрометрической разности, заданной по режиму сушки (нижнего предела), заслонки автоматически закрываются.

Направление вращения вентиляторов изменяется автоматически с помощью прибора КЭП-12У.

При высокотемпературной сушке приточно-вытяжные трубы закрыты, а испаряемая влага удаляется через гидравлический затвор и вытяжную трубу.

Устройство лесосушильной установки.

Лесосушильная установка представляет собой металлическую камеру, собираемую из двух боковых, двух торцовых панелей и верхней секции. Камера разделена ложным потолком на сушильное пространство и пространство для размещения технологического оборудования. В сушильном пространстве размещаются пиломатериалы, торцовые экраны, препятствующие перетеканию сушильного агента мимо штабеля, и оборотный блок.

В верхней секции устанавливаются три осевых реверсивных вентилятора У12 №12,5 с индивидуальными приводами от двухскоростных электродвигателей 4А160S 8/6.

Вал каждого вентилятора опирается на два радиально-сферических подшипника, установленных на кронштейнах снаружи верхней секции. В местах прохода вала через стенку секции установлены сальниковые уплотнения.

Для притока свежего воздуха и выброса отработанного в верхней секции смонтировано приточно-вытяжное устройство с заслонками. Открытием заслонок управляет один исполнительный механизм.

Установка снабжена системой пароснабжения, состоящей из узла регулирования давления, пароподводящего узла и двух увлажнительных перфорированных труб, подающих пар непосредственно в установку.

Образующийся в калориферах конденсат отводится по конденсатопроводу.

В пароподводящем узле (в линиях подачи пара калориферам и увлажнительным трубам) установлены два регулирующих клапана с электроприводом.

Система автоматического регулирования параметров среды осуществляет регулирование температуры и психометрической разности агента сушки приборами, серийно изготовляемыми отечественной промышленностью.

Проект лесосушильной установки УЛ-1 разработан ПО "Петрозаводскмаш" по заявке и исходным данным ЦНИИМОДа.

Опытный образец установки принят межведомственной комиссией в июле 1983 г.

Таблица 1.1 Техническая характеристика сушильной камеры

Технические показатели	Величина измерения
Габаритный размер штабеля, мм: длина х ширина х высота	6500 х 1800 х 3000
Количество загружаемых штабелей, шт	1
Вместимость установки в условных пиломатериалах, м?	16,63
Годовая производительность установки в условных пиломатериалах, м? при режиме: высокотемпературном форсированном нормальном	2800 1650 1250
Побудитель циркуляции агента сушки-осевой реверсивный вентилятор серии У12№12,5,шт частота вращения, мин??	812/604
Привод вентилятора двухскоростной электродвигатель 4А160 8/6 УЗ, шт мощность, кВт частота вращения, мин??	3 5,3/6,0 725/975
Общая установленная мощность электродвигателей, кВт	15,9/18,0
Тепловое оборудование- калориферы из биметаллических труб с общей поверхностью нагрева, м?	200
Давление пара на входе в лесосушильную установку, МПа	0,4-0,5
Средний расход пара, кг/ч, при режиме: высокотемпературном форсированном нормальном	355 180 160
Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с	1,5…3,0
Габаритные размеры установки, мм: длина х ширина х высота	11825 х 4400 х 5630
Масса, кг	10730

2. Технологический расчёт

УЛ-1- периодического действия, низкотемпературная, с реверсивной циркуляцией, назначена для экспорта, укладка без шпаций, 1 штабель.

Выбор режима сушки.

П/м- 0 к.к.с.; М; Wк=20%;

Ель: Т=50 5-М, т.к. >2, то индекс не меняется.

Сосна: Т=40 4-М, т.к. >2, то индекс не меняется.

Берёза: Т=32 6-Г, т.к. >2, то индекс не меняется.

Таблица 2.1 Режимы сушки

Порода	Толщина п/м, мм	№ и индекс режима	№ ступени	Изменение влажности	Параметры режима
					t?C	?t,?С		tм
Ель	50	5- М	1. 2. 3.	55…35 35…20 20…20	55 58 75	4 7 24	0,81 0,69 0,30	51 51 51
Сосна	40	4-М	1. 2. 3.	63…35 35…20 20…20	55 58 75	4 7 24	0,81 0,69 0,30	51 51 51
Берёза	32	6-Г	1. 2. 3.	60…30 30…20 20…20	57 61 77	5 9 25	0,77 0,62 0,29	52 52 52

Таблица 2.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры

Характеристика пиломатериалов	Категория качества сушки	Категория режима	час	Коэффициенты
Порода	Толщина, мм	Ширина, мм	Влажность, %									час	сут	сут
			Wн	Wк
Ель	50	160	55	20	0	М	105	1,7	0,9385	1,0	0,63	1	105,53	4,39	4,49
Сосна	40	180	63	20	0	М	88	1,7	0,9096	1,0	0,716	1	97,43	4,05	4,15
Берёза	32	120	60	20	0	М	91	1,7	0,9147	1,0	0,68	1	96,22	4	4,1

Перевод объёма подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объём условного материала.

Объём подлежащего сушке пиломатериалов переводится в объём условного материала по формуле:

Уі =Фі * Кф * КЕ

где: Фі - объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, заданных в спецификации.

КЕ1=вусл вф1=0,438 0,316=1,38

фоб.усл.=6,8 сут.

фоб.ф.1=4,49 сут.

Кф1=фоб.ф.1 фоб.усл.=4,49 6,8=0,66

Уі1=Фі 1* Кф1* КЕ1=7900* 0,66* 1,38=7195,32 м? усл.

Таблица 2.3 Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала

Характеристика Материала	Продолжительность оборота камеры, сут.	Коэффициенты	Объём пиломатериалов,
Порода	Толщина Мм	Ширина Мм							Заданный Ф,	В условном материале У,
Ель	50	160	4,49	6,8	0,66	0,316	0,438	1,38	7900	7195,32
Сосна	40	180	4,15	6,8	0,61	0,438	0,438	1	5200	3172
Берёза	32	120	4,1	6,8	0,60	0,399	0,438	1,09	6300	4120,2

Итого ?Ф=19400 ?У=14487,52

Расчёт годовой производительности камеры на условном материале.

Нормальная годовая производительность на условном материале рассчитывается по формуле:

Пу=(335 * фоб.усл.)* вусл * Г, м? усл/год,

где 335 - плановая продолжительность работы камер в течении календарного года с учётом необходимости их периодического ремонта, суток; Г - габаритный объём всех штабелей в камере, м?,

Г=LBHm, м?,

где L, B, H - габаритные размеры штабеля (длина, ширина, высота), м;

m - число штабелей в камере. Г=6,51,831=35,1 м?

Расчёт потребного количества сушильных камер.

Потребное количество камер рассчитывается по формуле:

п=?У * Пу.

Принимаем к строительству 20 однаштабельных камер, с загрузкой на 95,6%.

3. Описание технологического процесса в цеху

Описание транспортных и погрузочно-разгрузочных операций в сушильном цеху, применяемые механизмы.

На трековых тележках, на рельсовых путях, на территорию склада сырых пиломатериалов ввозят сырые пиломатериалы или заготовки. Два человека с помощью лифта подъёмника типа Л-6,5-15 формируют штабель длиной 6,5 м, шириной 1,8 м, высотой 3 м с уровня пола, укладка осуществляется вручную. Штабель формируется безпакетный и без шпаций, что позволяет увеличить производительность цеха.

При формировании штабеля рабочие находятся на уровне пола, когда высота штабеля превышает высоту оптимальную для формирования штабеля, тогда по команде рабочего лифт поднимается и таким образом высота штабеля относительно пола уменьшается. После завершения формирования штабеля лифт опускается до уровня пола и формируемый штабель готов.

Сформированные штабеля закатывают на траверсную тележку типа ЭТ2-6,5М с помощью которой, по траверсным путям, перемещают на склад сырых пиломатериалов. Хранение штабеля на складе сырых пиломатериалов продолжается до тех пор, пока не освободиться какая либо камера.

Когда камера освобождается, сформированный штабель закачивают на траверсную тележку и, перемещаясь по траверсным путям, пару рельсовых путей траверсной тележки совмещают с парой рельсовых путей ведущих в освободившуюся камеру и производят загрузку штабеля в камеру, где происходит сушка.

После сушки таким же образом выкачивают штабель из камеры и грузят его на траверсную тележку. По траверсным путям, высушенный и ещё горячий штабель, перемещают на территорию склада сухих пиломатериалов.

На территории склада сухих пиломатериалов штабелю дают остыть, а оставшейся влаге равномерно распределиться по сечению. Затем штабель расформировывается, сухие доски упаковываются в небольшие плотные пачки и с помощью трековых тележек отправляются дальнейшему потребителю. Составление рабочего режима сушки пиломатериалов в камерах периодического действия.

Таблица 3.2 Рабочий режим процесса сушки в камерах периодического действия

Наименование технологического этапа сушки	Влажность древесины в начале и конце этапа, %	Параметры среды	Ориентировочная продолжительность ф, ч
		t, ?C	Дt, ?C
Начальный прогрев Сушка по 1 ступени режима Сушка по 2 ступени режима Промежуточная ВТО Сушка по 3 ступени режима Конечная ВТО Подсушка после конечной ВТО Кондиционирующая обработка Охлаждение материала в камере	60 60-30 30-20 - 20-20 20 20 20 20	95 57 61 - 77 85 77 77 30	1 5 9 - 25 1 25 25 -	4 - - - - 3 3 1,5 3,2

Состав и соотношение площадей участков сушильного цеха.

Таблица 3.3 Состав и соотношение площадей участков сушильного цеха

Наименование участков	Процент от общей площади	Среднее значение
1. Сушильные камеры	18…30	25
2. Траверсные коридоры	10…25	23
3. Помещение для формирования штабелей	5…8	6
4. Участок хранения сырых штабелей	8…12	10
5. Участок для формирования сухих штабелей	7…10	8
6. Остывочное помещение	10…22	17
7. Коридор управления	2…5.5	4
8. Вспомогательные помещения (лаборатория, мастерская и т. д.)	2…4	3

Итого: 100.

4. Показатели качества сушки

Нормы показателей качества сушки пиломатериалов и заготовок приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Нормы показателей качества сушки пиломатериалов

Показатели качества сушки	Категория качества
	I
Средняя конечная влажность пиломатериалов или заготовок в штабеле, % при толщине пиломатериалов, мм: 32 и менее 38 - 50 свыше 50 Отклонение влажности отдельных досок (заготовок) от средней влажности штабеля в % не более при толщине пиломатериалов, мм: 32 и менее 38 - 50 свыше 50 Среднее квадратичное отклонение влажности S,% при толщине пиломатериалов, мм: 32 и менее 38 - 50 свыше 50 Перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок) в % не более при толщине, мм: 13 - 22 25 - 40 45 - 60 70 - 90 Условный показатель остаточных напряжений (относительная деформация зубцов силового образца), %.	7-15 2 ±1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 не более 2,0

5. Тепловой расчёт

Выбор расчётного материала.

За расчётный материал принимаем ель толщиной 25 мм, шириной 140 мм, с начальной влажностью WН=63% и конечной влажностью WK=10%.

Т=32 мм

Ш=120 мм

WН=60%

WК=20%

0,399

Определение параметров сушильного агента сушки на входе в штабель.

Таблица 5.1 Параметры агента сушки на входе в штабель

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
1. Температура			61
2. Относительная влажность (степень насыщенности)		______	0,62
3. Влагосодержание		г/кг	96
4. Теплосодержание (энтальпия)	J,J?	кДж/кг	304
5. Парциальное давление пара		Па	13345
6. Плотность		кг/м3	0,986
7. Удельный объём		м3/кг	1,12
8. Температура смоченного термометра			52

Расчёт количества испаряемой влаги.

Расчёт количества влаги испаряемой из древесины в секунду рассчитывается по формуле

Мр =(* Г * вф * Ак * х) * (3600* ), кг/с,

где Г - габаритный объём всех штабелей в камере; вф - объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчётным) материалом; Ак - коэффициент, учитывающий качество сушки; х - коэффициент неравномерности скорости сушки; 3600 - общая продолжительность сушки расчётного материала ч.

Г= Н*В*L*n=6,5*1,8*3*1=35,1 м?

Мр=(200*35,1*0,399*1,0*1,34) ? (3600*96,22)=0,010 кг/с.

Определение объёма циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабеля.

Площадь живого сечения штабеля определяется по формуле:

Sж.с.ш. = L *Н*(1- вд * вв ),

где L, H - длина и высота штабеля, м; вд и вв - коэффициент заполнения штабеля по длине и высоте.

вд =Lcp * L =0,85

вв =S * (S+Sпр) = 32 * (32+25) =0,56

Sж.с.ш. =6,5*3,0*(1-0,85*0,56) =10,218 м?

VШТ =n *хмат * Sж.с.ш. м?/с

VШТ =1*2,5*10,218=25,545 м?/с

Таблица 5.2 Параметры агента сушки на выходе из штабеля

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
1. Температура			60,071
2. Относительная влажность (степень насыщенности)		______	0,65
3. Влагосодержание		г/кг	96,438
4. Теплосодержание (энтальпия)		кДж/кг	304
5. Парциальное давление пара		Па	13320
6. Плотность		кг/м3	0,987
7. Удельный объём		м3/кг	1,115
8. Температура смоченного термометра			52

Таблица 5.3 Потери тепла через ограждение камеры

Наименование ограждения	S	K				Коэффициент С	кВт
	расчётная формула	значение
1) Наружная боковая стена	L . H	35	0,6	60,535	15	45,535	1,5	1,434
2) Торцовая задняя стена	B . H	16	0,6	60,535	15	45,535	1,5	0,655
3) Торцовая передняя стена (без двери)	B.H-b.h	8,52	0,6	60,535	15	45,535	1,5	0,349
4) Потолок	B . L	22,4	0,6	60,535	15	45,535	1,5	0,917
5) Пол	B . L	22,4	0,3	60,535	15	45,535	1,5	0,458
6) Дверь	b . h	7,48	0,6	60,535	15	45,535	1,5	0,306

?QОГР. ЗИМ =4,119 кВт

Максимальный расход пара в единицу времени определяем по формуле:

Дцеха зим = Дпр.зим. * nПР + Дсуш.зим. * nСУШ, кг/с,

где nПР - число камер, в которых одновременно производиться прогрев древесины, принимается от 1/3 до 1/6 от общего числа камер nК, но не менее одной; nСУШ - число камер в которых производиться сушка,

nСУШ=nК-nПР

где nК - принятое число камер, определённое в технологическом расчёте.

nСУШ=20-1/5=4

ДЦЕХА ЗИМ =0,0915*4+0,014*16 =0,59 кг/с

Выбор конденсатоотводчиков.

В настоящее время наилучшими признаны термодинамические конденсатоотводчики, компактные и надёжные в работе. Диаметр условного прохода термодинамических конденсатоотводчиков выбирается по диаграмме в зависимости от производительности и от давления пара в калориферах.

Таблица 5.4 Техническая характеристика термодинамических конденсатоотводчиков типа 45ч. 15нж

Условный проход dу, мм	Коэффициент пропускной способности , кг/ч	Габаритные размеры, мм	Резьба трубная, дюйм.	Масса, кг.
		Длина L	Ширина Н
15	800	90	192	?	2,45

6. Техника безопасности при обслуживании сушильных камер и пожарная безопасность

1. К работе по обслуживанию сушильных камер и другого оборудования допускаются лица, достигшие 18 лет, знающие устройство обслуживания, правила технической эксплуатации и способы безопасного выполнения рабочих операций.

2. Трубопроводы для подвода пара с наружной температурой выше 60°С тепло изолируются; фланцы соединений трубопроводов и калориферов должны быть защищены экранами.

3. Загрузку-выгрузку сушильных камер, а также передвижение вагонеток (треков) с сушильными штабелями в цехе необходимо механизировать.

4. Рельсовые пути устраиваются с тупиками, чтобы вагонетки не сходили с рельсов. Зазоры в стыках не должны превышать 10 мм. Состояние рельсовых путей должно проверяться не реже I раза в полгода. Головки рельсов на участке формирования и расформирования штабелей, траверсной тележки, склада сырых пиломатериалов (штабелей), сушильных камер и остывочного помещения располагаются на одном уровне. Траверсная тележка должна иметь устройство, фиксирующее положение трека на ней. Расстояние от траверсной тележки, находящейся в крайнем положений, до строительных конструкций должно быть не менее 0,8 метров.

5. Все движущиеся части оборудования сушильных установок закрываются ограждениями.

6. Штабеля пиломатериалов укладывают на треки или вагонетки вручную на высоту не более 1,5 м. Штабеля для камерной сушки высотой 2,6 м и более укладывают и разбирают только с помощью механизмов и приспособлений.

7. Сушильные камеры оборудуются системой дистанционного контроля и управления процессом сушки (или системой автоматического регулирования).

8 .При работе в сушильном цехе необходимо строго соблюдать правила пожарной безопасности.

9. Необходимо проводить инструктаж и периодическое обучение персонала по технике безопасности, инструкции вывешивать на видном месте.

10. Для защиты от поражения электрическим током все токоведущие части должны быть изолированы или закрыты заземлёнными металлическими чехлами, корпуса электродвигателей, электрооборудования и элементов установок, которые могут оказаться под напряжением, необходимо заземлять. Заземление необходимо проверять не реже 1-2 раза в год (летом и зимой).

11. Необходимо соблюдение следующих основных правил в связи с тем, что обслуживающий персонал сушильного цеха подвергается вредному воздействию повышенной температуры и влажности, особенно во время захода в камеры:

- дежурные операторы сушильных установок, которые заходят в камеру во время её работы, обеспечиваются специальными брезентовыми костюмами;

- сушильные камеры должны быть оборудованы электрическим освещением напряжением 12 В. При отсутствии освещения необходимо, при входе в камеру, пользоваться аккумуляторными фонарями или переносными низковольтными лампами с сеткой и бронированным шнуром;

- двери в камеру должны иметь наружные и внутренние ручки. Калитки-дверцы в воротах сушильных камер (любых конструкций и назначений) должны быть оборудованы затворами, открывающимися как снаружи, так и изнутри камеры;

- при входе в камеру надо следить, чтобы дверь случайно не закрылась снаружи.

При необходимости пребывания в горячей камере у её дверей должен находиться дежурный;

- полы в камерах должны быть ровными, без выбоин и выступов. Люки и отверстия в полу ограждаются специальными устройствами;

- воздуховоды и двери камер должны быть герметичными.

сушильный пиломатериал штабель

Заключение

В своём курсовом проекте использовала установку лесосушильную УЛ-1. Она предназначена для высушивания пиломатериалов различных древесных пород и толщин в паровоздушной среде мягкими, нормальными, форсированными и высокотемпературными режимами в среде перегретого пара. Для уменьшения массы в транспортабельных камерах применены компактные пластинчатые калориферы. В этой камере достигаются наиболее значительные равномерные скорости воздуха по материалу и как следствие - высококачественное, равномерное высушивание древесины в штабеле при минимальной продолжительности процесса. Для снижения расхода электроэнергии в камере рекомендуется применять автоматически прерывистую работу вентиляторов при сушке средних и толстых сортиментов и тем более твёрдых пород.

Мною была разработана планировка сушильного цеха, в котором размещается 20 сушильных камер, в которых сушильным агентом является атмосферный воздух. Сушка пиломатериалов происходит в паровоздушной среде с применением нормальных или форсированных режимов.

Размещено на Allbest.ru

...