Технология переработки лиственницы

Введение

Объектом данной работы является разработка деревообрабатывающего участка для производства террасной доски из лиственницы и технологии последующей отгрузки готовой продукции в порту «Выборгский».

Цель работы – создание современного высокотехнологичного производства пиломатериалов, удовлетворение высокого спроса иностранных потребителей на пиломатериалы экспортного качества.

В настоящее время мировой рынок древесины показывает значительный рост. Россия является ведущим поставщиком мирового рынка древесины.

На территории РФ расположено почти 25% мирового леса, общий запас древесины составляет 82 млрд. куб. м при ежегодном допустимом объеме рубки в размере около 0,5 млрд. кубов, из которых используются сегодня менее чем четверть. В сфере внешнеэкономической деятельности Россия обеспечивает 40% мирового экспорта круглого леса хвойных пород и 30% экспорта круглого леса лиственных пород.

Поэтапным повышением экспортных пошлин на круглый лес государство пытается стимулировать переработку древесины внутри страны. Одновременно отменены экспортные пошлины на большинство видов продукции лесопереработки (340 видов).

В России в настоящее время проходит стадия реструктуризации всего лесопильного производства. На смену промышленности, которая уже существенно устарела, так как была введена еще в СССР, приходят современные технологии. Происходит замена «отживших» мощностей на новые высокопроизводительные линии. Реструктуризация наглядно показывает свои преимущества и выгодность для вложения инвестиций.

Поставщики связывают свои перспективы с заграницей. Уже сейчас на экспорт поставляется около 78% хвойных пиломатериалов и приблизительно 70% другой древесины. Больше всех пока закупают страны СНГ - порядка 25%. Далее следует Китай (20%) и государства Юго-Востока Азии — 19%. А вот Европа пока не слишком охвачена. Туда поставляется меньше 18% экспорта. С каждым годом эти цифры растут, но достаточно медленно. Россия имеет гигантский потенциал для увеличения экспорта пиломатериалов на мировой рынок древесины. В Европе имеются сильные конкуренты, которые отправляют свои лесоматериалы в разные страны мира. Например, пиломатериалы, производимые финнами и шведами, считаются элитными среди европейских потребителей. Главным преимуществом РФ в борьбе с ними в этом сегменте может стать более доступная стоимость.

Еще одним существенным конкурентным преимуществом России является возможность поставки на мировой рынок, и, в частности, в страны ЕС изделий из уникальной по своим свойствам древесины из сибирской лиственницы.

Обзор по предприятию

Проектируемое предприятия предполагает производство террасной доски из лиственницы и поставку ее на экспорт в страны Западной Европы.

Древесина лиственницы как в виде круглых лесоматериалов, так и в виде пиломатериала пользуется устойчивым спросом на рынке Западной Европы. Причем цены на лиственничную древесину практически не подвергаются сезонным колебаниям и остаются стабильно высокими.

На сегодняшний день в нашей стране лиственница обоснованно претендует на господствующее положение среди всех прочих пород, имеющих промышленное значение. В России лиственница занимает самые большие территории 274 млн га, что составляет около 40% общей площади наших лесов, где сосредоточено 33% всех запасов деловой древесины. Несмотря на то, что это дерево встречается в большинстве регионов России, более всего ценится древесина лиственницы сибирской (Larix sibirica). Это крупное хвойное летнезеленое дерево из семейства сосновых. Диаметр ствола у комля может доходить до 2,5 м, а высота достигать 50 м.

Одним из ключевых свойств лиственницы является высокая долговечность дерева, даже при экстремальных условиях эксплуатации изделий из него. Причина такой живучести - камедь, в большом количестве присутствующая в древесине и защищающая ее от гниения. В соответствии с европейским стандартом EN 350-2:1994 лиственница относится к группе очень стойких к гниению пород, причем биостойкость увеличивается с возрастом дерева, а самая биостойкая древесина находится в комлевой части ствола. Сопротивляемость к гниению древесины любой породы оценивается по отношению к биостойкости липы, которая принята за единицу. Ядро лиственницы имеет показатель биостойкости 9,1 - самый высокий среди пород, произрастающих на территории России. Сразу за лиственницей с большим отрывом следует дуб - биостойкость 5,2.

Рассмотрим основные физические и механические свойства лиственницы.

Пористость. Для ранней древесины лиственницы пористость составляет 75,3 %, для поздней - 46,7 %.

Влажность. В растущей лиственнице распределение влаги по периметру и высоте ствола различно, особенно в заболонной и ядровой части древесины. Содержание влаги уменьшается от заболони к ядру, что связано с анатомическим строением лиственницы. Теоретическая максимально возможная влажность древесины лиственницы - 114-139 %, но практически древесина лиственницы никогда не достигнет такой влажности, даже если долгое время пролежит в воде. Это связано с наличием в ее макро­ и микрокапиллярах воздуха.

Объемный вес. Объемный вес древесины лиственницы колеблется в широких пределах - от 0,49 до 0,56 г/см³, в значительной степени он зависит от содержания поздней древесины: чем больше поздней древесины, тем больше объемный вес. Соотношение ранней и поздней древесины по объемному весу говорит о неравномерности строения древесины лиственницы, что вызывает ряд технических сложностей ее обработки.

Гигроскопичность. Гигроскопичность ранней и поздней зон древесины лиственницы почти одинакова, но период, в течение которого поздняя древесина достигает предела гигроскопичности, в 1,5-2 раза больше. В начальный период интенсивнее поглощает влагу из воздуха древесина с меньшим объемным весом.

Усушка и набухание. В явлениях усушки и набухания наиболее сильно проявляется анизотропия свойств древесины лиственницы. Наибольшая усушка наблюдается в тангенциальном направлении, меньше - в радиальном, а минимальная - вдоль волокон. Помимо этого, поздняя древесина усыхает меньше ранней. Усушка и набухание древесины лиственницы происходят не при любом изменении влажности, а только в пределах гигроскопичности. При усушке массивной древесины суммарная усушка в разных направления и зонах годичных колец выравнивается, но такое выравнивание вызывает в древесине сложную систему внутренних напряжений: растяжения, сжатия и скалывания на границах годовых слоев. Предотвратить эти напряжения не удается, они снимаются сами собой спустя длительное время после сушки.

Электрические свойства. Древесина лиственницы часто используется для изготовления столбов линий связи, а также в качестве электроизоляционного материала, так как обладает высокой биостойкостью и прочностью, электропроводностью и диэлектрической проницаемостью.

Электропроводность. Древесина лиственницы является проводником электрического тока во влажном состоянии и электроизолятором - в сухом. С увеличением температуры и влажности электропроводность сильно повышается. Электропроводность лиственницы вдоль волокон в 3-5 раз выше, чем поперек волокон.

Диэлектрическая проницаемость лиственницы вдоль волокон выше, чем поперек них, а в радиальном направлении выше, чем в тангенциальном.

Плотность. Древесина лиственницы плотнее сосновой на 25%, еловой - на 30%, пихтовой - на 45%, но она на 6-9% менее плотная, чем древесина бука, дуба и ясеня. Таким образом, древесина лиственницы по плотности близка к древесине твердолиственных пород и значительно превосходит древесину основных хвойных пород. Плотность древесины повышается с увеличением доли поздней древесины. Ширина годичных слоев как таковая не является признаком, определяющим плотность древесины лиственницы.

Если рассматривать все породы, лиственница относится, пожалуй, к породам средней плотности, ее плотность обычно 665 кг/м³, но при содержании большого количества влаги в древесине плотность достигает максимального значения и может увеличиться на 26-30 %. При высыхании древесина склонна к короблению и растрескиванию. При доведении влажности до 12 % усушка древесины лиственницы может составлять примерно 9% от первоначального объема ствола.

Прочность. Лиственничная древесина по сравнению с сосновой более прочная при статическом изгибе, сдвиге, более износостойкая и твердая. По сжатию и растяжению вдоль волокон лиственница превосходит сосну на 40 %. Но сжатие поперек волокон и местное смятие выдерживает хуже сосны. В среднеплотном насаждении лиственница хорошо очищается от сучьев

Торцовая, радиальная и тангенциальная твердости лиственницы выше, чем у основных хвойных пород, произрастающих на территории Российской Федерации, - ели и сосны, но ниже, чем у дуба и ясеня.

Древесина лиственницы отличается высокой стойкостью к механическим повреждениям и прочностью; по этим свойствам она сопоставима с дубом. В конструкциях, работающих при значительных нагрузках, лиственница надежнее, чем другие распространенные хвойные породы, и может конкурировать с твердолиственными породами. Использование лиственницы в конструкциях и сооружениях, где важным условием является не только прочность, но и масса древесины, требует анализа имеющихся данных с учетом массы древесины, и в этом случае приобретает значимость такой показатель, как прочность, приведенная к плотности.

При сравнении средних значений качества древесины можно определить, что при всех основных видах нагрузок у лиственницы и сосны показатели одинаковые, а по торцовой твердости лиственница превосходит сосну на 15 %. Таким образом, в ответственных конструкциях можно использовать детали из древесины лиственницы, если по массе они не отличаются от деталей из пихты, ели и сосны. Но, учитывая высокую плотность древесины лиственницы, можно изготавливать детали меньшего сечения, что дает значительную экономию древесины.

Механические свойства древесины обычно определяются при действии на нее таких нагрузок, как растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение.

Растяжение. При испытании древесины лиственницы на растяжение поперек волокон выявляется ее незначительное сопротивление, оно во много раз меньше, чем сопротивление при растяжении вдоль волокон. В радиальном направлении прочность древесины лиственницы немного выше, чем при растяжении в тангенциальном, что можно объяснить дополнительным сопротивлением, которое оказывают сердцевинные лучи.

Сжатие. Хуже всего древесина лиственницы сопротивляется сжатию поперек волокон в радиальном направлении. Сжатию вдоль волокон лиственница сопротивляется лучше всего. Прочность на сжатие поперек волокон в тангенциальном направлении у нее выше, чем в радиальном, что объясняется резкой неоднородностью годичного слоя. На сопротивление сжатию вдоль волокон большое влияние оказывает влажность.

Сдвиг. У лиственницы весьма невысокие показатели сопротивления скалыванию вдоль волокон. При скалывании нет выраженного различия в прочности при действии сил в радиальном и тангенциальном направлениях.

Раскалывание. У лиственницы невысокие показатели сопротивления раскалыванию вдоль волокон, их значения почти одинаковы при раскалывании древесины в радиальной и тангенциальной плоскостях, что отличает лиственницу от других пород.

Изгиб. Древесина лиственницы хорошо сопротивляется изгибу. В разных зонах годичного слоя наблюдается очень большое различие сопротивления на изгиб, что обусловлено разным строением ранней и поздней зон древесины. Прочность на изгиб в сухом состоянии в поздней части годичного слоя древесины в несколько раз больше, чем в ранней. С повышением влажности прочность древесины снижается, и разница между сопротивлением поздней и ранней зон годичного слоя уменьшается. Прочность древесины лиственницы на статический изгиб в тангенциальном направлении выше, чем в радиальном.

Ударный изгиб. Древесина лиственницы по сравнению с другими основными хвойными породами обладает значительно более высокой прочностью и большим сопротивлением на ударный изгиб.

Твердость. Твердость поздней древесины лиственницы значительно выше твердости ранней. Статическая твердость лиственницы в торцовом направлении в 1,3 раза больше, чем в радиальном и тангенциальном. Твердость древесины лиственницы по Бринелю составляет 3,2 против 3,9 у дуба, а у сосны этот показатель не превышает 2. Несмотря на то, что лиственница несколько мягче дуба, она, тем не менее, превосходит его по механической прочности за счет плотной «упаковки» годичных колец. Во многих случаях расстояние между темными «зимними» и светлыми «летними» кольцами не превышает 1 мм.

Модуль упругости. У лиственницы очень высокий модуль упругости древесины в сравнении с древесиной других хвойных, кроме того, по этому показателю она превосходит многие лиственные породы.

Еще одно свойство лиственницы - относительно малая для дерева горючесть. По данным исследований, проведенных специалистами МГУ леса, огнестойкость лиственницы в два раза выше, чем у древесины сосны.

К другим достоинствам лиственницы следует отнести высокую ровность ствола. Прямоствольность дерева имеет большое значение при переработке древесины: более высок процент выхода качественных прямослойных пиломатериалов при минимальных отходах.

Также древесина лиственницы обладает целебными свойствами. Фитонциды, выделяемые древесиной, оказывают благотворное воздействие при астме, аллергии, заболеваниях органов системы пищеварения.

Дерево не гниет, и подобно мореному дубу имеет свойство приобретать дополнительную прочность в воде, поэтому изделия из лиственницы можно использовать при отделке фасадов домов и открытых веранд, сооружении заборов, мощении садовых дорожек и, как конструкционный материал для строительства дома.

По сопротивляемости истиранию лиственница превосходит дуб, что позволяет изготавливать из нее различные материалы для напольных покрытий: половую доску, паркет, плинтусы.

Лиственница имеет целый ряд особенностей, которые необходимо знать при ее обработке. С одной стороны, высоко очищающиеся от веток стволы сибирской и даурской лиственницы дают заметно больший выход деловой древесины, чем другие хвойные породы. Объем древесины (ствол) составляет 77-82% всей биомассы дерева, а ветви — всего 6-8% (для сосны: ствол— 65-77%, ветви— 8-10%; для дуба: ствол — 60-75%, ветви — 20%). Поэтому и сучковатость лиственницы заметно ниже, чем у других пород. С другой стороны, лиственница часто бывает поражена комлевой гнилью (в некоторых местах до 75% деревьев). Однако гниль распространяется на высоту не более двух метров. Это снижает выход первоклассной древесины.

Снижение сортности пиловочника в основном происходит за счет сучков, выходящих на поверхность, к тому же большей частью несросшихся. Для бревен диаметром 18-22 см примерно у 80% сортиментов снижается сортность из-за сучков. Наибольший процент бессучковых бревен (до 50%) встречается для более крупных сортиментов— от 32 до 50см. По причине стволовой гнили отбраковывается 7-8%. По остальным порокам еще меньше.

Заготовители первыми сталкиваются с тем, что при обработке лиственницы инструмент (бензомоторные пилы) засмаливается. Для того чтобы избежать этого применяют пильные цепи особого профиля. Имеется в виду соотношение высот скалывающих и подрезающих зубьев. Толщина срезаемой стружки при этом остается приблизительно такой же, как и у сосны.

В наибольшей степени с засмаливанием инструмента сталкиваются те, кто занимается распиловкой. Главной неприятностью при этом является образование на зубьях пил плотных «брикетов», которые существенно затрудняют резание древесины. Они состоят на 66-67% из опилок, остальное: 32-33% — гумми (камедь) и 1-2% — смола. Большая часть налета на пиле — та же камедь. Но гумми легко растворяется в воде, поэтому в процессе работы на поверхность пил распыляют воду. Чаще всего это простое устройство, располагаемое на передних воротах пилорамы и состоящее из нескольких форсунок, через которые сжатым воздухом распыляется вода с небольшой добавкой моющего средства (1-2%).

При обработке сухой древесины лиственницы на станках для определения сил резания используют поправочные коэффициенты для учета особенностей той или иной породы. Для сосны он принят равным 1,0, а для лиственницы — 1,1. Для сравнения: дуб — 1,55; береза — 1,25; липа — 0,8. То есть особых трудностей при обработке лиственницы не возникает. Она шлифуется так же, как и сосна. Засмаливание инструмента при обработке сухой древесины лиственницы остается, но уже существенно меньше, чем на этапе распиловки.

Как уже было отмечено выше, одним из основных направлений использования древесины лиственницы является ее применение в качестве напольных покрытий, в частности, в качестве материала для изготовления террасной доски. Основным назначением террасной доски является обустройство садовых дорожек, открытых террас, помещений с большой влажностью и территорий вокруг бассейнов. Пол из такой террасной доски не подвержен гниению, его не портят насекомые, он устойчив к механическим повреждениям и воздействию воды. Лиственница имеет несколько оттенков, поэтому подобрать террасную доску необходимого цвета можно для любого интерьера.

Террасную доску выпускают с двумя типами поверхности – гладкой и рифленой. Все их характеристики, кроме внешнего вида, идентичны. В повседневном использовании чаще всего встречается первый. Уличная доска с рифленой поверхностью более прочная и препятствует скольжению.

Для проектируемого производства предполагается выпуск как гладкой, так и рифленой доски, в зависимости от текущего спроса. Тип выпускаемой доски будет определяться количеством и конфигурацией фрез на используемом четырехстороннем станке.

Планируемый к выпуску размер террасной доски по сечению 27x143 мм. Длина доски – в диапазоне 1500…3000 мм.

В проектируемом предприятии предполагается наличие двух участков:

1). Участок производства террасной доски. На этом участке производится прием и складирование исходного сырья –обрезной доски из лиственницы, сушка сырья, фрезеровка и расторцовка с получением террасной доски, пакетирование готовой продукции.

2). Участок отгрузки готовой продукции в порту. На этом участке производится прием и складирование готовой продукции и ее погрузка на суда для отправки на экспорт.

Основным сырьем для производства террасной доски является обрезная доска из лиственницы, закупаемая на одном из лесозаготовительных предприятий Сибири.

Для производства террасной доски используются электроэнергия и газ как источник тепловой энергии. Других энергоресурсов для технологии не требуется.

Отходы в производстве деревянных конструкций - стружка, щепа и опилки. По предлагаемой технологии на первом этапе они будут подвергаться пиролизу, а полученное тепло использоваться для отопления производственных площадей, сушильных камер.

Производственные мощности предполагается разместить на территории Выборгского района Ленинградской области. Предполагается аренда готовой площадки, не требующей больших вложений на капитальное строительство, имеющей подъездные пути и подводку энергоносителей (электричество, газ). Площадь предоставляются на правах аренды с последующим выкупом.

В помещении должны находиться: производственный цех, склад сырья, склад готовой продукции, ремонтный цех, кабинет руководства и инженерно-технических работников, гардеробная, комната отдыха, душевая, туалет.

Работа управленческого персонала и рабочих планируется в одну смену.

На участке отгрузки готовой продукции в порту Выборгский предполагается создание специализированного терминала экспортных лесоматериалов. Создание такого терминала может быть осуществлено в рамках реконструкции порта с привлечением средств самого порта, а также других участников внешнеэкономической деятельности в области экспорта лесоматериалов. Терминал будет осуществлять комплекс услуг по приему, временному хранению, таможенному оформлению и отгрузке продукции.

Технология переработки лиственницы

Производственный процесс включает в себя следующие основные операции:

разгрузку исходного сырья (обрезной доски естественной влажности) с укладкой в запас или непосредственной передачей в производство;

сушку обрезных пиломатериалов в конвективной сушильной камере до требуемой влажности;

обработку на четырехстороннем и торцовочном станках с получением готовой продукции;

укладку готовой продукции на промежуточный склад с последующей отгрузкой для доставки на портовой склад.

Для перевозки заготовок и деталей внутри цеха используют электропогрузчики и транспортные тележки.

Основным сырьем для производства будут доски обрезные из лиственницы 1-3 сортов в соответствии с требованиями ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия» длиной 6 метров. В соответствии с планируемым сечением производимой террасной доски, доски обрезные будут меть сечение 32х150 мм. Спецификация для заказа: «Доска - 2 - лиственница - 32 х 150 - ГОСТ 8486-86».

В соответствии с требованиями ГОСТа, параметр шероховатости поверхности доски не должен 1600 мкм по ГОСТ 7016-82, непараллельность пластей и кромок в обрезных пиломатериалах, а также пластей в необрезных пиломатериалах допускается в пределах отклонений от номинальных размеров, установленных ГОСТ 24454-80. Кроме того, в поставляемой доске должны быть соблюдены нормы ограничения пороков (сучки, трещины, пороки строения древесины, грибные и биологические повреждения, инородные включения, механические повреждения и пороки обработки).

Для того, чтобы изготовить более качественную и дорогостоящую строительную или отделочную конструкцию, доска будет сушится принудительно в специальных сушильных камерах. В зависимости от назначения пиломатериала влажность, достигаемая в процессе камерной сушки, может колебаться в пределах 6 - 14%. Качественная сушка проводится в строгом соответствии с ГОСТом 19773-84 "Пиломатериалы. Режимы сушки в камерах периодического действия".

Сушка пиломатериалов происходит при определенном температурном и влажностном режиме, под которым понимают закономерное чередование процессов температурного и влажностного воздействия на древесину в соответствии с ее влажностью и сроками сушки.

В процессе сушки в камере постепенно повышается (по ступеням) температура воздуха и понижается относительная влажность сушильного агента. Режимы сушки назначают с учетом породы древесины, толщины пиломатериалов, конечной влажности, категории качества высушиваемых материалов и конструкций (типа) камер.

Таблица 1. Категории качества высушенной древесины

Категория качества	Назначение высушенной древесины
1-я высококачественная	Точное машино- и приборостроение, производство моделей, авиационных деталей, лыж, музыкальных инструментов и т.п.
2-я повышенного качества	Производство мебели и т.п.
3-я среднего качества	Производство окон и дверей, фрезерованных деталей - досок для покрытия полов, наличников, плинтусов
4-я рядовая	Производство деталей и изделий малоэтажных домов и комплектов деталей для домов со стенами из местных материалов, строительных конструкций и т.п.

Режимы сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород в камерах периодического действия регламентированы ГОСТ 19773.

Режимами сушки в зависимости от назначения пиломатериалов, предусматриваются два процесса - низкотемпературный и высокотемпературный. При низкотемпературных режимах в качестве сушильного агента на первой ступени сушки применяют влажный воздух с температурой менее 100°С.

 

В зависимости от требований, предъявляемых к пиломатериалам, режимы делятся на:

мягкие М, при мягких режимах получается бездефектная сушка с сохранением физико-механических свойств древесины и цвета;

нормальные Н, при нормальных режимах получается бездефектная сушка с возможным небольшим изменением цвета у хвойной древесины, но с сохранением прочности;

форсированные Ф, при форсированных режимах сушки получается древесина с сохранением прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но со снижением прочности на скалывание и раскалывание на 15 - 20% и с возможным потемнением древесины. Режимы сушки выбирают по таблице в соответствии с требованиями ГОСТ 19773.

Режимы низкотемпературного процесса сушки даны в таблице ГОСТ 19773. По этим режимам предусмотрено трехступенчатое изменение параметров агента сушки, причем переход с каждой ступени режима на последующую можно производить лишь по достижении материалом определенной влажности, предусмотренной по режиму.

Режимы высокотемпературного процесса сушки для камер периодического действия приведены в таблице ГОСТ 19773.

По этим режимам предусматривается двухступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем переход с первой ступени на вторую производится при достижении древесиной влажности (переходной) 20%. Определяют высокотемпературный режим в зависимости от породы и толщины пиломатериалов по таблице ГОСТ 19773.

Высокотемпературные режимы допускается применять для сушки древесины, идущей на изготовление ненесущих элементов строительных конструкций, в которых допускается снижение прочности и потемнение древесины.

До проведения процесса сушки по выбранному режиму древесину прогревают паром, подаваемым через увлажнительные трубы, при включенных обогревательным приборах, работающих вентиляторах и закрытых приторно-вытяжных каналах. В начале прогрева температура агента сушки должна быть на 5°С выше первой ступени режима, но не более 100°С. Степень насыщенности среды должна быть для древесины с начальной влажностью более 25% в пределах 0,98 - 1, а для древесины с влажностью менее 25% - 0,9 - 0,92.

После прогрева параметры агента сушки доводят до первой ступени режима и затем приступают к сушке пиломатериалов, соблюдая установленный режим. Температуру и влажность воздуха регулируют вентилями на паропроводах и шиберами приторно-вытяжных каналов.

В процессе сушки в древесине возникают остаточные внутренние напряжения, для их устранения проводят промежуточную и конечную влаготеплообработку в среде повышенной температуры и влажности. При этом обработке подвергаются пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности и подлежащие в дальнейшем механической обработке.

Промежуточная влаготеплообработка производится при переходе со второй на третью ступень или с первой на вторую при сушке по высокотемпературным режимам. Влаготеплообработке подвергают пиломатериалы хвойных пород толщиной от 60 мм и выше и лиственных пород (в зависимости от породы) толщиной от 30 мм и выше. В процессе тепловлагообработки температура среды должна быть на 8°С выше температуры второй ступени, но не более 100°С, при степени насыщенности 0,95 - 0,97.

Конечную влаготеплообработку проводят лишь по достижении древесиной требуемой конечной средней влажности. В процессе конечной термовлагообработки температуру среды поддерживают на 8°С выше последней ступени режима, но не более 100°С. По окончании конечной влаготеплообработки пиломатериалы, прошедшие сушку, выдерживают в камерах в течение 2 - 3 ч при параметрах, предусмотренных последней ступенью режима, после чего камеры останавливают.

Для условий проектируемого производства выбираем низкотемпературный нормальный режим сушки 3-ей категории качества.

Параметрами сушильного агента, характеризующими режимы сушки пиломатериалов, являются его температура t, степень насыщенности φ и психрометрическая разность Δt = t - t_м, где t_м - температура смоченного термометра психрометра.

В соответствии с данными таблицы 2 «Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины лиственницы» из ГОСТ 19773, для досок из лиственницы толщиной 32 мм нормальный режим сушки характеризуется следующими параметрами:

Таблица 2. Параметры режима сушки

Средняя влажность пиломатериалов, %	Параметры режима	Значения
>35	t
Δt
φ	0,76
25…35	t
Δt
φ	0,49
<25	t
Δt
φ	0,30

 

При сушке древесины учитывают все возможные факторы, окружающую среду, где будет использоваться готовое изделие, внешние факторы, такие как место использования, а также усушка или наоборот разбухание. Поэтому данная операция, как сушка древесных пород, выполняется в специально предназначенных сушильных камерах.

Сами камеры для сушки подразделяют на несколько разновидностей.

Наиболее часто применяющиеся сушильные камеры — это камеры конвективного режима обработки древесины. Принцип их действия заключается в круговороте горячих струй воздушного потока вокруг обрабатываемой поверхности, что дает в итоге нужный процент испарения влаги из древесных пород. Другими словами, действие конвекции передает материалу необходимую энергию для высушивания. Сами же конвекционные сушильные камеры подразделяются еще на такие виды как:

камеры для сушки древесины непрерывного воздействия - в этих камерах действие происходит по принципу движения материала из одного конца камеры (мокрого) в другой конец (сухой), иными словами, загружается пиломатериал в мокром конце, а выгрузка уже высушенной древесины происходит в сухом конце. Однако сушка в таких камерах предполагает только испарение влажности для транспортировки материала. Данные сушильные камеры, как правило, устанавливают на огромных производственных предприятиях. Такие камеры еще называют туннельными или канальными камерами.

сушильные камеры для древесины периодического воздействия – работают по принципу поддержки обязательных параметров, эти камеры заполняют и опустошают только с одной стороны, в одну дверцу. Сушка в этих камерах предполагает различную степень удаления влаги, до любого уровня, но перерасход энергоресурсов в случае такого типа высушки имеет около 20-30 %, чем при сушке туннельным способом.

Другой разновидностью сушильных камер являются камеры конденсационного типа. Отличие их от предыдущего типа заключается в том, что вначале происходит скопление влаги на специальных охладителях, а затем уже происходит ее сброс в канализацию. Сам процесс такой сушки древесины довольно таки длителен, но при этом и результат более продуктивен. Однако сами теплонасосы не вырабатывают достаточной мощности для того чтобы поддерживать высокий температурный уровень, поэтому большие партии древесины невозможно просушить одновременно. Этот вид высушивания больше всего является подходящим для сушки маленьких объемов и таких пород дерева, как то: бук, дуб или ясень, поскольку они являются наиболее плотными породами.

Довольно-таки редко, но, тем не менее, периодически встречающийся тип сушильных камер - это камеры вакуумного принципа действия. Действия в данных камерах производятся при помощи вакуума, который искусственно создают для более ускоренного процесса высыхания древесины. Но такой вид сушки плох тем, что требует довольно трудоемкой работы по загрузке и выгрузке материла, поскольку процесс еще не автоматизирован для такого типа камер, да и высушка пород происходит неравномерно.

Так же довольно таки редкий тип сушильных камер — это тип микроволнового действия, который воздействует на древесину подобно микроволновой печи.

Применяются также индукционные камеры, или как их еще называют электромагнитные, принцип работы таких камер состоит в том, что передача тепла древесине передается от ферромагнитных прокладок, которые располагаются внутри штабеля, и нагреваются посредством подачи индуктивного тока. Конечно камеры микроволнового типа, индукционные и вакуумные отличаются новизной и технической экзотичностью, но не нашли большого отклика в производстве, поскольку являются дорогостоящими, довольно сложными в обслуживании и выдают материал низкого качества.

Выбираем сушильную камеру конвективного типа серии ГЕЛИОС модель «СКВ-50ТА» объемом 50 м³.

Общий вид камеры представлен на рис. 1.

Рисунок 1. Сушильная камера модели «СКВ-50ТА»

Технические параметры сушильной камеры представлены в таблице

Таблица 3. Технические параметры сушильной камеры «СКВ-50ТА»

Параметр	Значение
1. Объем загрузки пиломатериала ,м³ -толщиной 25 мм -толщиной 40 мм -толщиной 50 мм
2. Транспортировка штабеля	тележкой
3. Теплоноситель	горячая вода
4. Температура теплоносителя, °С	до 95
5. Точность поддержания температуры теплоносителя, °С	± 1
6. Количество внутрикамерных вентиляторов, шт.
7. Установленная мощность электродвигателей вентиляторов, кВт
8.Номинальная тепловая мощность энергетической установки, кВт
9. Продолжительность сушки пиломатериалов хвойных пород толщиной 20-50мм, сутки - до влажности 18-22 % - до влажности 6-8 %	2-6 (летом) / 3-6 зимой 3,5-10 (летом) / 5-14 зимой
10.Габаритные размеры, м - длина - ширина - высота	13,5 5,1 4,2
12. Масса (без энергетической установки), кг

Основные достоинства выбранной камеры следующие:

· Удобно сконструированная дверь установки изготовлена в виде щита с уплотнительной прокладкой из особой термостойкой резины, которая придает высокую герметичность в притворе, высокую механическую прочность, а также высокую паро- и теплоизоляцию в течение всего срока эксплуатирования камеры и удобство при его обслуживании.

· Алюминиевые реверсивные осевые вентиляторы имеют привод от термовлагостойких двигателей (класс изоляции «Н»). Двигатели способны работать в экстремальных условиях при температуре до 120° С, а также влажностью до 98%.

· Лопасти вентилятора (6шт.) выполнены из особого алюминиевого сплава, качественно отбалансирована (статически и динамически). Крыльчатка устанавливается на вал двигателя методом конусной посадки (без зазора). За счет этих факторов станку обеспечивается защищенность от коррозии на очень долгий срок эксплуатации, а также значительное увеличение возможного ресурса функционирования подшипников в двигателе на 75% (за счет балансировки и специальной беззазорной посадки). Стоит отметить также высокую производительность вентилятора, которая достигает 35000 м³/ч.

· Мощность двигателей и диаметр вентиляторов высчитывается отдельно под определенный объем камеры. При сушке обеспечивается высочайшая производительность и минимуме энергетических затрат.

· Калориферы обеспечивают большую теплоотдачу благодаря своему биметаллическому строению, своей алюминиевой ребристости, а также защите от воздействия различных агрессивных сред изнутри (повышенная кислотность, влажность, температура). При условии отсутствия гальванической пары обеспечивается долговечная эксплуатация элемента, а также высокая его стойкость к коррозии.

· Воздухообменные патрубки совместно с шиберами (заслонками), сделанных из алюминия и индивидуальным электроприводом от серводвигателей (“BELLIMO” – Швейцария) организуют очень гибкое и высокоточное регулирование различных параметров влажности в камере. Это происходит благодаря сбросу избыточной влаги в атмосферу, а подачи воздуха уже с низким содержанием влаги. Тем самым имеется возможность получения высококачественных пиломатериалов из-за точнейшей выдержки специальных технологических режимов сушки при помощи системы приточно-