Вакуумная сушильная камера Гончарика нового поколения

Сушка древесины — традиционно один из наиболее дорогих, длительных и энергоемких технологических процессов. Ограниченность собственных природных ресурсов Республики Беларусь вынуждает импортировать до 85% топлива из соседних стран, поэтому в сложившейся экономической ситуации значимость разработки и применения энергосберегающих технологий в стране трудно переоценить.

В мире создана широкая гамма устройств сушки пиломатериалов, использующих самые различные способы удаления влаги из древесины. Из-за сравнительно малой энергоемкости, более высокой скорости и качества сушки наибольший интерес представляют вакуумные сушильные камеры.

Однако конвективный способ подвода тепла к древесине в таких камерах традиционно считается малоэффективным, т.к. разреженный воздух плохо проводит тепло. Поэтому нашли применение другие виды нагрева древесины: аэродинамический, конвективный с применением электрических, паровых или водяных калориферов, ток высокой частоты, СВЧ излучения, гибкий нагревательный элемент с питанием от сети промышленной частоты с нормальным или пониженным напряжением, тонкие нагревательные плиты, перегретый пар, кондиционеры.

Американские фирмы предлагают сушильные камеры с гибкими электрическими нагревательными элементами, итальянские отдают предпочтение тонким нагревательным плитам с подпиткой горячей водой, немецкие используют тепловоздушный нагрев, российские — всю гамму устройств. Но все эти способы объединяет одно — значительное потребление энергоресурсов. При сравнении характеристик предлагаемых сушильных агрегатов отличие в энергопотреблении обычно не большее, чем в два раза. Не стоит забывать при этом, что доля энергопотребления при сушке древесины доходит до 75% от общезаводских затрат тепло- и электроэнергии. Высокая стоимость современного сушильного оборудования (и отечественного, и импортного) также является на сегодняшний день значительным препятствием модернизации деревообрабатывающих предприятий, оборудованных зачастую устаревшими сушильными камерами полувековой давности, которые уже давно не обеспечивают качество сушки и не отвечают современным экономическим требованиям.

Что можно предпринять в сложившейся ситуации?

Несколько лет назад изобретатель из Клецка Александр Гончарик заинтересовался проблемой сушки пиломатериалов. Найдя подходящую емкость, он переоборудовал ее под камеру для вакуумной сушки конвективным способом с подогревом дымовыми газами. Но прослужила пробная сушилка недолго: при очередной откачке воздуха разрежение превысило допустимое значение, и камеру раздавило атмосферным давлением.

Было решено построить новую камеру, большую по размерам и усовершенствованную. Из-за ограниченности средств было решено отказаться от дорогостоящих и энергоемких вентиляторов и использовать естественную конвекцию воздуха внутри камеры. Еще из школьного курса физики известно, что теплый и сухой воздух поднимается вверх, а холодный и влажный опускается вниз. На этом эффекте основаны все конвективные сушильные камеры. Вопрос в том, как заставить воздух правильно циркулировать внутри емкости.

Оказывается, этого можно достичь, если воздуху немного помочь. Для этого камеру одели в водяную рубашку, поддерживающую определенную разность температур между верхней и нижней частями сушилки и являющуюся одновременно конденсатором. В нижней части сушильной камеры были проложены трубопроводы подачи тепла особой формы со специальными радиаторными ребрами, которые направляют восходящие потоки воздуха, и оборудован конденсатоотводчик — труба со шлюзовой камерой.

Первое же испытание аппарата показало правильность избранного направления. Вода, извлеченная из древесины, потоком хлынула из трубы, а время сушки значительно сократилось. И это без всяких вентиляторов!

Однако в процессе эксплуатации выявились новые проблемы. Оказалось, что материал высушивается неравномерно как по длине, так и по ширине штабеля. Доска выходила с влажностью от 4% на одном конце пакета до 14% — на другом. Пиломатериал внизу пакета высыхал чрезвычайно быстро, а вверху древесина долго оставалась мокрой. Было очевидно, что недостаточно глубокое знание технологического процесса затрудняет решение проблемы правильной циркуляции воздуха в камере.

Как это часто бывает, помог счастливый случай. Язычок пламени свечи, помещенной внутрь камеры, позволил определить направление движения потоков воздуха в процессе сушки. И сразу же нашлось решение — рациональное пакетирование. Результат не заставил себя ждать: неравномерность влажности по длине и в середине штабеля не превышает 2–3%, а специальное устройство, формирующее пакет, препятствует короблению пиломатериалов. Теперь процесс сушки стал технологически понятным и управляемым, и появилась возможность его автоматизировать.

По договоренности с ОАО "Синявская мебельная фабрика" была произведена сравнительная сушка пиломатериалов с помощью сушильных камер предприятия и новой сушильной камеры. Эффективность последней оказалась выше в сотни (!) раз, о чем свидетельствует акт опытной сушки дубовых пиломатериалов в вакуумно-конвективной камере от 5 июня 2000 г., подписанный специалистами предприятия.

Установка Гончарика для вакуумной сушки признана изобретением и защищена патентами Республики Беларусь и Российской Федерации. В настоящее время, при активной финансовой и организационной поддержке Комитета по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь, возникла реальная перспектива создать принципиально новые отечественные устройства для деревообрабатывающей промышленности, причем недорогие и энергосберегающие. В недалеком будущем, мы надеемся, у белорусских предприятий отпадет необходимость в приобретении дорогостоящего импортного оборудования для сушки пиломатериалов, т.к. появятся конкурентоспособные отечественные аналоги. Существенным является также и то, что в предлагаемом устройстве могут использоваться различные виды топлива (жидкое, газообразное, дрова, отходы лесопильного производства) и вторичные энергоносители, а также до минимума сведено участие в технологическом процессе человека — оператора.

В ближайших планах изобретателя и его партнеров — тесное сотрудничество с Борисовским деревообрабатывающим комбинатом с целью апробации первой партии новых агрегатов. Часть средств на реализацию этого проекта выделяет инновационный фонд концерна "Белэнерго" в рамках реализации Республиканской программы энергосбережения на 2001-2005 гг., одобренной постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 16 января 2001 г. № 56.
Первый опытно-промышленный образец новой сушильной камеры будет результатом сотрудничества нескольких белорусских предприятий: ООО "Амкодор-Можа", г. Крупки (изготовление рабочего корпуса камеры), ОДО "Золотая мельница", г. Минск (создание локальной автоматизированной системы управления технологическим процессом сушки), Борисовский ДОК (генеральный заказчик). Пуск, наладочные работы и общее руководство проектом взял на себя сам изобретатель.

Подготовил Сергей КУШНИР