Комплексы для сушки древесины

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

Ведерников О.Н., Сергеев В.В.,

Меньшиков Б.Е.

Аннотация

Использование древесных отходов для сушки древесины путем сжигания их в топках новейших разработок является весьма актуальным. При этом решаются две важнейших задачи: экологическая и экономическая. В статье описывается устройство и преимущества такой комплексной установки.

Annotation

Usage of arboreal waste for drying timber by incineration them in furnaces of the off-the-shelf minings is rather actual. Thus two major problems are decided: ecological and economical. In the article the device and advantage of such complex installation is described.

Основная часть

Классическая технологическая линия по деревообработке обязательно имеет участок сушки древесины. Без качественной сушки нет и не может быть деревообработки. Этот участок является, пожалуй, самым сложным во всей технологической цепи переработки древесины - от растущего в лесу дерева до готового изделия.

И как показывает опыт, многие предприятия сталкиваются с серьезными проблемами поскольку специалистов данного профиля не готовит ни один ВУЗ РФ. Тот небольшой курс, который читается в рамках специальности по технологии деревообработки не охватывает всего многообразия вопросов по технологии сушки и конструкциям лесосушильных камер.

В настоящее время в массовой сушке пиломатериалов наибольшее распространение получили конвективные лесосушильные камеры. Основными теплоносителями этих камер являются либо горячая вода либо технологический пар (в меньшей степени).

В этом случае возникает необходимость в котельной, строительство или модернизация которой должны решаться с учетом функционирования всех участков и производственных цехов предприятия не только в летних условиях, но и в зимних:

1. Необходимо предусматривать обязательное отопление всех цехов, и в первую очередь - цехов деревообработки;

2. Обеспечение теплоносителем в достаточном количестве всего блока сушильных камер (не менее 5-7 кДж/(с м³).

Выполнение указанных требований вызывает ряд проблем, которые необходимо решать совместно со строительством сушильных камер, так как большинство предприятий создается на полностью приведенных в упадок или новых строительных площадках и прокладка коммуникационных тепловых сетей на начальном этапе их деятельности практически невыполнима ( за исключением воздушной).

Альтернативой классическому теплоснабжению цехов деревообработки и участка сушки является обогрев помещений и рабочих объёмов камер потоками рециркулирующего воздушного потока являющегося теплоносителем (энтальпия которого повышена при прохождении через внутренний объём жаротрубного теплообменника, находящегося в рабочем объёме топки или над ней).

Рассмотрим данный способ теплоснабжения и принципиальные схемы тепловоздушной (жаротрубной) и калориферной установок на примере сушильной камеры. топка древесный сушильный камера

Как известно, автономная классическая паровоздушная сушилка включает в себя сушильное помещение, котельный агрегат с топкой и водяные или паровые калориферы. В топке при сжигании различного вида топлив образуются продукты сгорания - раскаленные топочные газы, энтальпия которых превышает две тысячи кДж/ кг сухого топочного газа. Поступая к котлу, они превращают воду в пар или просто нагревают ее. Полученные пар или горячая вода по системе трубопроводов поступают в калориферы сушильной камеры, где они отдают свою теплоту агенту сушки. Как видно, вода и пар являются промежуточным теплоносителем, связывающим между собой котел и калорифер, в которых протекают противоположные по направлению процессы поглощения и выделения тепла.

Жаротрубная лесосушильная камера состоит из сушильной зоны рабочего объёма установки, топки и теплообменника специальной конструкции, предназначенного для нагревания сушильного агента топочными газами через разделительные плоские стенки или стенки труб. Подогретый воздух по системе воздухопроводов поступает в рабочий объём камеры, смешивается с побуждаемый вентилятором агентом сушки, проходит через штабеля пиломатериалов, где насыщается влагой из древесины и охлаждается. Отработанный агент сушки удаляется из камеры, а некоторая его часть ре-циркулируется в жаротрубный теплообменник. Таким образом, в этой схеме исключена потребность в сантехнических элементах (таких, как калориферы, конденсатоотводчики. обратные клапаны, вентили и т.д.) в рабочем пространстве камеры и в коридоре управления.

Учитывая требования рынка и конкурентоспособность продукции деревообработки, к качеству сушки пиломатериалов должны предъявляться высокие требования. При этом кроме видимых дефектов сушки (трещины и коробление, которые не допускаются и являются браком сушки), влияющих на себестоимость изделий за счет увеличения коэффициента расхода пиломатериалов, большую роль играют влажностные показатели качества высушенных пиломатериалов (отклонение конечной влажности от среднего её значения; перепад влажности по толщине сортимента и наличие внутренних напряжений, являющихся результатом неравномерной усушки материала). Достижение требуемого качества пиломатериалов обеспечивается применением специальных температурно-влажностно-временных режимов и, в большей степени - конструкцией сушильных камер, в которых должно поддерживаться соответствующее равномерное (основное требование) температурно-влажностное поле в рабочей зоне сушильного пространства (в штабелях пиломатериалов) и технически грамотным выбором теплового оборудования.

Таким образом, выполнение высоких требований к качеству древесины возможно лишь при условии комплексного решения организационных, технических и технологических элементов сушки.

Как известно, с такого рода источниками тепла лесосушильные камеры появились на рынке в последние годы прошлого столетия, и выпускаются различными предприятиями: ООО «Макил» (УВН), ООО «Мехмаш», ООО «Босфор» (Мобитес), ООО «Союз» («Георгий», «Емеля») и многими другими. Имеются единичные примеры изготовления подобных установок силами самих предприятий (гораздо ранее их широкого внедрения, 1996-2000 г.г.), напр., в ОАО ''Кыновской ЛПХ'' Пермский край.

Однако следует учесть, что при сушке непосредственно нагретым воздухом возникает необходимость в получении определенных параметров теплоносителя и одновременно в образовании желательных параметров сушильного агента с тем, чтобы увязать процессы горения топлива и сушки материала в единый тепловлагообменный процесс. При этом необходимо получить оптимальные параметры процесса горения и одновременно осуществить процесс сушки с наибольшим технико-экономическим и технологическим эффектом.

А вот это противоречие не решено. В большинстве вышеперечисленных сушильных агрегатах рециркуляция агента сушки осуществляется в вынесенном вне сушильного пространства центробежном вентиляторе, подогрев воздуха происходит в теплообменнике, также вынесенном за пределы сушильной камеры, кроме того, у них имеется отбор агента сушки на поддув топки, что в комплексе принципиально не позволяет достичь и поддержать высокую влажность агента сушки. Таким образом, нет возможности организовать начальный прогрев пиломатериалов, конечную влаготеплообработку и (при необходимости) - кондиционирование пиломатериала. Даже применение специальной увлажнительной системы (внутри жаротрубного теплообменника) мало спасает положение - так как становится невозможным сжигать высоковлажные отходы лесопиления. В классических топках подсушенный опил горит только по поверхности бурта. В процессе горения нижние слои опила пиролизуются (к ним не поступает кислород воздуха), что приводит к закоксовке и далее к выгоранию чугунной колосниковой решетки топки. Эффективность работы такой установки с подобной топкой составляет 10-15% номинальной. Влажный опил и технологическая щепа в колосниковых топках без ворошения горят неудовлетворительно.

Производители рекомендуют в такие моменты переходить на сухое топлива, что крайне неудобно и не всегда выполнимо, а при сжигании хвойных пород появляется опасность засмоления дымовых каналов.

В современных камерах должна быть обеспечена равномерная скорость циркуляции воздуха по материалу, а воздухообмен камеры должен обеспечивать стабильные параметры агента сушки, как по показаниям сухого и, в особенности - смоченного термометров. Слабыми звеньями в аэродинамике камер являются:

система забора- подачи воздуха для повторного подогрева;

равномерное распределение и смешение горячего воздуха с агентом сушки;

конструкция приточно-вытяжных каналов.

Итак, лесосушильные камеры указанного типа характеризуются неотработанной конструкцией и технологией сушки и как, следствие, низким качеством сушки пиломатериалов (III категория качества сушки).

Целью настоящей работы является исключение вышеуказанных недостатков.

В этом смысле интерес представляет тепловоздушный сушильный агрегат ВН-250 Екатеринбургской фирмы ''Строник'', оборудованный компактной универсальной топкой (при габаритах каменноугольной котельной установки мощность топки при работе на древесных отходах на 20% больше), позволяющей сжигать в любом соотношении и практически любой влажности (даже более 60% без предварительной подсушки) кусковые и мягкие отходы деревообработки, лесопиления, различные угли, сланцы и другие виды топлив.

Принцип работы основан на теплообмене между продуктами сгорания отходов деревообработки (сжигаемых в топке горнового горения) и воздухом.

Для увеличения интенсивности горения использована технология горения в «кипящем слое» (по терминологии прошлого века - псевдокипящий слой), который представляет собой вертикальное возвратно-поступательное движение твёрдых частиц в газовом потоке.

Технология горения в кипящем слое позволяет частицам топлива гореть по всей поверхности частицы. В случае горения мелких частиц эффективность горения увеличивается в сотни раз. Горение отходов деревообработки в кипящем слое - это высокотемпературное (1000 ⁰С) бушующее пламя, заполняющее весь объем топки. Мелкофракционное топливо подается сверху, проходя через пламя, частицы нагреваются. В нижней части частицы падают на воздушную подушку, которая их подбрасывает. Совершая возвратно-поступательное движение, частицы топлива нагреваются, высыхают и сгорают.

Преимуществом топок ''Строник'' является отсутствие подвижных деталей и простота в изготовлении.

Коробление конструкции топки из-за высокого градиента температур отсутствует, благодаря полусвободному креплению колосников. Стабильно-мелкая фракция получаемой золы позволила отказаться от традиционных устройств удаления золы (1 % от массы сжигаемого топлива) из топки, что привело к стабильной её работе (жаротрубный воздухонагреватель устойчиво работает при любой потребляемой мощности от 10 до 100% номинальной). При этом временная постель превращается в постоянную, а низкая теплопроводность золы позволяет полностью отказаться от классической колосниковой решетки, она заменена стальной цилиндрической.

При комплектации лесосушильных камер с мощной равномерной циркуляцией агента сушки по пиломатериалу (по предложению О.Н. Ведерникова, см. рис.2) рассмотренным выше теплообменником - ВН-250, имеющим устройства увлажнения воздуха и автоматики управления процессом сушки, можно ожидать, что на рынке деревообрабатывающего оборудования появится перспективная и сравнительно дешевая автономная установка.

Преимущества новых сушильных комплексов:

- предельная дешевизна получаемой тепловой энергии;

- утилизация отходов лесопиления и деревообработки;

- надежность эксплуатации на топливе влажностью более 60% ;

- отсутствие опасности размораживания в отличие от водяных систем;

- минимальные капитальные и эксплуатационные расходы;

- высокая культура производства;

- минимальное электропотребление;

- минимальные габариты;

- быстрый монтаж;

- комплексы не подлежат регистрации Госкотлонадзора;

- срок окупаемости менее одного года.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - электропривод центробежного вентилятора - побудителя циркуляции воздуха в рабочем объёме камеры; 2- конфузор для подачи воздуха из штабеля во всасывающее отверстие кожуха вентилятора; 3 - штабель высушиваемых пиломатериалов; 4 - боковая поверхность криволинейно-сопряженного отсасывающего воздуховода; 5 - рельсовый путь камеры; 6 - электропсихрометр системы автоматического управления камерой; 7 - ''П''- образный предвентиляторный экран; 8 - жаротрубный теплообменник с топкой

Рис. 1 Сушильная камера для предприятий малого бизнеса

Размещено на http://www.allbest.ru/

1-пневмотранспортные трубы; 2-бункер-накопитель мягких древесных отходов; 3-шнек-дозатор подачи отходов в топку; 4- топка с жаротрубным теплообменником; 5- водогрейный котел; 6- блок лесосушильных камер; 7-электротельфер или кран-балка для формирования и перемещения пакетов штабелей пиломатериалов; 8- автоматическая система регулирования температуры внутри топки, воды в котле и температурно-влажностных параметров режимных параметров воздуха в рабочем объёме сушильной камеры; 9- транспортер и устройство дробления кусковых древесных отходов

Рис. 2 Блок - схема сушильного автоматизированного комплекса

Литература

1. Ведерников О.Н., Сергеев В.В. Проблемы деревообработки на лесоперерабатывающих предприятиях Коми-округа. Ж. Деревообрабатывающая промышленность. № 2, 2010, с. 17.

2. Ведерников О.Н., Сергеев В.В. Бескалориферные лесосушильные камеры с жаротрубными теплообменниками. Ж. Деревообрабатывающая промышленность. № 4, 2010, с. 16.

3. Ведерников О.Н., Меньшиков Б.Е., Сергеев В.В. Патент на полезную модель № 96640. Лесосушильная камера Опубликовано 10.08.2010 Бюл. № 22, с. 2.

Размещено на Allbest.ru