Термическая обработка древесины (термомодификация) по технологии одной из российских компаний | Лесной комплекс
Оптимизируйте производство
Узнать больше Свернуть
Развернуть

Создайте эффективную систему бюджетирования и финансового планирования.
Оптимизируйте логистику лесообеспечения и готовой продукции. Обеспечьте отгрузки продукции клиентам точно в срок с системой планирования со встроенными инструментами оптимизации.
Ознакомьтесь с предложениями экспертов Columbus.

Подробнее Свернуть
Термическая обработка древесины (термомодификация) по технологии одной из российских компаний

Термическая обработка древесины (термомодификация) по технологии одной из российских компаний

Термомодифицированная древесина (термообработанная древесина, термодревесина, термодоска, ТМД) — сравнительно новый продукт на российском рынке. Благодаря своим свойствам и очень привлекательному внешнему виду он пользуется большим спросом при своей достаточно высокой цене. В то же время себестоимость её производства незначительна по сравнению с рыночной ценой — всего 25-30%. Срок окупаемости одной из отечественных производственных установок с учётом затрат на энергоносители, заработной платы персонала, накладных расходов и налогов составляет от 6 до 9 месяцев непрерывной работы при условии их полной загрузки.

Термическую обработку древесины (т. н. термомодификация древесины — ТМД, получение термодревесины или термодоски) по технологии на установках одного из российских предприятий проводят либо для уже предварительно высушенной древесины, либо как дополнительный этап сразу после завершения процесса сушки без перезагрузки в той же конвективной камере сушки пиломатериала, имеющей функцию термообработки.

Камеру специально для этого оборудовали — применили термостойкую теплоизоляцию, герметики и уплотнители, внутреннюю нержавеющую обшивку, вынесли электродвигатели приводов вентиляторов наружу и др. В итоге, она универсальна, т. к может выполнять все операции по сушке, пропарке и термообработке древесины.

Стоимость оборудования, сроки и себестоимость получения готового продукта при этом, как минимум, вдвое меньше таковых по сравнению с традиционным способом, при котором пиломатериал предварительно высушивают в сушильной камере, выгружают на склад, а затем подвергают темообработке в камере ТМД. В этом случае необходимы две камеры (т. е стоимость оборудования, энерго- и трудозатраты, а также продолжительность процесса будут ориентировочно в два раза выше). Кроме того, из технологической цепочки исключают процесс перезагрузки и промежуточное складирование.

Рис.1. Половая доска из ясеня
Рис.1. Половая доска из ясеня

Сушку и последующую ТМД производят в бескислородной среде смеси азота воздуха, углекислого газа, водяного пара и (при ТМД) продуктов начальной стадии пиролиза древесины. Эта смесь образуется при подаче в камеру продуктов сгорания природного или сжиженного (СУГ) газа. Газовое топливо сжигают в камере сгорания с открытой топкой, которая охлаждается омывающим потоком агента сушки, к которому подмешивают истекающие из отводящего газохода продукты сгорания. Температуру циркулирующего в камере и через штабель пиломатериала потока агента сушки регулирует система управления горелкой — атмосферная или дутьевая.
Сушка — в диапазоне влажности древесины «w» от начальной wнач≥60% до конечной wкон≤ 8% — продолжительность процесса — «τсуш» для пиломатериала толщиной «S» при S=50 мм составляет:
— твёрдолиственные породы — «τсуш.тв.л» — до 15 сут (дуба — «τсушдуб» — до 24 сут);
— хвойные — «τсуш.хв» — до 7 сут.
Для пиломатериала толщиной S=25 мм — время сушки в два раза меньше.
Температура «tсуш» агента циркуляции в процессе сушки — изменяется как функция от значения его относительной влажности «φ» в соответствие с графиком tсуш= t(φ) в возможном диапазоне от tсушмин= 50 °С вплоть до tсушмакс= 100 °С для некоторых режимов.

Рис.2. Сушильная Камера объёмом 9 м3
Рис.2. Камера объёмом 9 м3

Относительная влажность «φ» агента сушки на начальном её этапе естественным образом поддерживается на уровне φнач=100%, далее она за счёт контролируемого подсоса наружного воздуха плавно снижается до φкон= 25% и менее. Приток продувочного воздуха в камеру происходит за счёт разряжения во входном коллекторе маршевого вентилятора.

При сушке к циркулирующему через штабель газовому потоку добавляются продукты горения топлива и испаряемый из древесины водяной пар. Удаляется добавочное количество агента сушки через U-образную выхлопную трубу за счёт небольшого избыточного давления в камере. Оно возникает в топке с открытой камерой сгорания при сжигании газового топлива.

Процесс сушки осуществляется по технологии, разработанной одной из отечественных компаний для бескалориферных конвективных камер сушки пиломатериала периодического действия:
— с открытой камерой сгорания —для случая применения в качестве энергоносителя природного или сжиженного газа;
— с закрытой камерой сгорания —для случая применения дизельного топлива;
— с электрическим нагревом.

Качество высушенного по разработанным режимам пиломатериала полностью соответствует требованиям ГОСТ для столярно-мебельного производства. Режимные сроки сушки τреж не превышают рассчитанных τрасч для этих сортаментов в соответствие с исходными продолжительностями τисх и коэффициентами Аi, приведёнными в «Руководящих технических материалах по технологии камерной сушки пиломатериалов» по режимам низкотемпературного процесса в паровоздушных камерах периодического действия [1].

Темообработка (термомодификация, ТМД) — продолжительность «τтмд» этого этапа может достигать 12-72 часов в зависимости от породы древесины, толщины доски и требуемой степени структурных изменений материала. Температура «tтмд» агента циркуляции при ТМД — изменяется с течением времени «τ» в соответствие с графиком tтмд= t(τ) в диапазоне от tтмднач= 100 °С до tтмдкон ≤ 200 ºС — и может для некоторых пород достигать tтмдмакс = 220 °С.

Рис.3. Сушильная Камера объёмом 14 м3
Рис.3. Камера объёмом 14 м3

В камерах сушка и ТМД происходят в условиях постоянства температуры и влажности агента сушки во всех точках штабеля. Равномерная и мощная циркуляция агента сушки, создаваемая маршевыми вентиляторами, обеспечивает уникальную однородность достигаемых структурных и цветовых изменений исходного пиломатериала.

Обязательное использование штабельных прижимов в исполнении железобетонной плиты или пружинных стяжек штабеля на общее усилие до 3-4 тн — гарантирует отсутствие коробления и других деформаций. При необходимости в процессе ТМД допускается также подача в камеру через распылители необходимого количества воды для охлаждения или получения технологического перегретого пара.

Однако вопреки множеству мифов присутствие пара не сказывается на протекании и результатах процесса ТМД. Проницаемость древесины для газов крайне мала и за время протекания процесса ТМД 1-3 суток внутренние слои даже «не догадываются» о составе наружной среды и реагируют только на повышение температуры древесного волокна. Бескислородная среда в сочетании с наличием дополнительного пара обеспечивает лишь пожарную безопасность внутри камеры при режимах с температурами 180 °С и выше.

Использование в качестве энергоносителя природного газа или СУГ обеспечивает низкие удельные затраты на единицу продукции и полную автоматизацию процесса, а в случае СУГ — независимость от газоснабжающих и контролирующих организаций. Расходы на сушку и дальнейшую термомодификацию 1м3 твёрдолиственной древесины толщиной 50 мм составляют:
— для СУГ — 40 кВт·час электроэнергии плюс 40 л пропана — себестоимость около 1000 руб/ТМДм3;
— для магистрального газа — 40 кВт·час электроэнергии плюс 50м3 природного газа — себестоимость около 500 руб/ТМД м3.
Для газоснабжения при использовании СУГ используют рампу низкого давления (3 кПа) на 10-15 баллонов по 50 л пропана, присоединяемых через малогабаритные регуляторы давления РДГ-6 (т. н. «лягушки»).
Сушку с последующей ТМД по описываемой технологии производят в камерах полной заводской готовности. Установки включают в свой состав:
— внутренние, наружные и откидные рельсовые пути,
— подштабельные тележки, маршевые вентиляторы,
— теплогенератор с открытой (для природного газа или СУГ) или закрытой (дизельное топливо) камерой сгорания,
— систему воздухообмена,
— шкаф управления на базе программируемого контроллера с возможностью подключения к ПК непосредственно или дистанционно, GSM-модуль.
Опционально компания может установить теплогенератор с электрическим нагревом.

Рис.4. Сушильная Камера объёмом 18 м3
Рис.4. Камера объёмом 18 м3

Сушильные камеры для пиломатериала с функцией последующей его термомодификации без перезагрузки предназначены для наружной установки. Их изготавливают:
— на базе 20 фут/6м контейнера с объёмом загрузки до 9м3 и производительностью в доске 50мм твёрдых лиственных пород — до 18 ТМД м3/мес. Длина штабеля — 4,5м. Стоимость — 1,65 млн рублей;
— на базе 40фут/12м контейнера с объёмом загрузки до 14 м3 и производительностью в доске 50 мм твёрдых лиственных пород до 28 ТМД м3/мес. Длина штабеля — 6,5м. Стоимость — 2,15 млн рублей;
— на базе 40 фут/12 м контейнера с объёмом загрузки до 18м3 и производительностью в доске 50мм твёрдых лиственных пород до 36 ТМД м3/мес. Длина штабеля — 10м. Стоимость — 2,65 млн рублей;
В этих камерах возможно также проведение только сушки пиломатериала или только термообработки сухого пиломатериала. Месячная производительность в доске 50 мм твёрдых лиственных пород:
— только сушка: камера объёмом 9м3 — до 23сух.м3/мес, объёмом 14м3 — до 35 сух.м3/мес, объёмом 18м3 — до 45 сух.м3/мес, объёмом 5м3 — до 13сух.м3/мес;
— только термообработка: объёмом 9м3 — до 65 ТМДм3/мес, объёмом 14м3 — до 85 ТМД м3/мес, объёмом 18м3 — до 125 ТМД м3/мес, объёмом 5м3 — до 35 ТМД м3/мес;
В доске 50 мм хвойных пород (или в доске 25 мм твёрдолиственных пород) — производительность камер в два раза выше.
При наличии:
• подготовленной площадки для камер наружной установки размером:
— 24х2,5 м (для камер объёмом 14 и 18м3) или
— 14х2,5 м (для камеры объёмом 9м3)
• подведённых электрических коммуникаций 380 В:
— 7,5 кВт — для камеры объёмом 18м3;
— 3,0 кВт — для камер объёмом 14 и 9м3
• подведённых газовых коммуникаций 3/4˙ природного газа от шкафа низкого давления или СУГ от рампы на 10-15 баллонов 50 л пропана:
— время, необходимое для запуска установок в эксплуатацию, составляет 1-2 сут.

Литература:1. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки пиломатериалов. Архангельск. 1985.
2. Бондарь С.А. Беcкалориферная конвективная камера периодического действия для сушки древесины в среде продуктов сгорания сжиженного или природного газа. Журнал Леспроминформ, Nº2, 2015г.

Текст: Сергей Бондарь

Статья опубликована в журнале Лесной комплекс №1 2018

Нашли ошибку?

Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter

Новости
AMF-Bruns

Успешный крупный проект: AMF-Bruns вводит в эксплуатацию новый завод по производству биотоплива

AMF-Bruns в настоящее время реализует масштабный проект для одной из ведущих энергетических компаний Европы, который...

Читать далее...

Понравилась статья?

Рынок

Выбор читателей

в начало
Лесной комплекс

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.