Сушка древесины: современный подход, проблемы и перспективы

Сушка пиломатериалов и заготовок из древесины всегда была и остаётся важнейшей технологической операцией в производстве изделий из дерева. Процесс снижения влажности древесины именно промышленным способом должен считаться основным — по нескольким причинам. Во-первых, потому как он всё-таки управляемый, а, во-вторых, значительно короче естественной сушки.

Управление процессом сушки заключается в контроле и регулировании испарения влаги с поверхности древесины. Интенсивность испарения поддерживается температурой и влажностью среды сушильного пространства камеры.

По большому счёту, сушильная камера представляет собой комплекс технологического оборудования, предназначенного именно для удаления излишней влаги с помощью термического нагрева. Важнейшим критерием сушки является снижение количества влаги при максимальном сохранении технологических свойств древесины.

«На троечку»

Современное состояние сушильного оборудования на российских предприятиях можно охарактеризовать всего лишь как удовлетворительное. На лесопильных и деревообрабатывающих производствах, которые давно работают, эксплуатируется большое количество сушильных камер старых конструкций, требующих значительной модернизации. А в некоторых случаях камеры только числятся на балансе, но не работают.

Чтобы качественно высушить пиломатериал в таких условиях, производственники идут на колоссальные энерго- и трудозатраты. Получается своего рода замкнутый круг. Вложить средства в переоснащение сушильного оборудования не получается из-за отсутствия необходимых финансовых средств. В итоге, у предприятия не хватает ресурсов для эффективного роста.

Нужна ли модернизация?

Начинать переоснащение с покупки оборудования нерационально. Старые сушильные камеры, построенные из кирпича, блоков, панелей и других стройматериалов, как правило, требуют капитального ремонта ограждающих конструкций (стен, перекрытия, дверей). Если этого не сделать, то дальнейшее переоборудование окажется бессмысленной тратой денег. Значительные потери тепла снова приведут к повышенному потреблению электроэнергии, а значит, не позволит сократить расходы на сушку пиломатериала. Выход один — делать ремонт или реконструкцию (в зависимости от состояния).

По старинке

Раньше на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях строили сушилки с большой производительностью, которые использовали, в основном, для сушки пиломатериалов до транспортной влажности. Это камеры непрерывного действия (например, ЦНИИМОД-49, ЦНИИМОД-32, ЦНИИМОД-24, НБ, модели с зигзагообразной циркуляцией, СП-5КМ и др.).

Если в таких камерах, доставшихся по наследству с советских времён в соответствии с современными требованиями пытаются сушить пиломатериалы до эксплуатационной влажности 8-10 %, то достичь хорошего результата не получится. Будет большой процент брака, древесина высохнет неравномерно. Не стоит ожидать качественной сушки пиломатериала и в камерах устаревших конструкций, в которых реализована устаревшая технология (эжекционные, газовые камеры).

Для чего необходима сушка древесины

После того, как ствол дерева срубили, древесина имеет достаточно высокий процент влажности. Однако в процессе эксплуатации этот уровень постепенно снижается. Если использовать в строительстве или изготовлении деталей подобное сырье, то избежать трещин и производственного брака не удастся. Ведь высушивание будет происходить бесконтрольно, под воздействием хаотичных явлений в виде высоких температур, скачков влажности воздуха и атмосферных осадков.

Поэтому весь процесс сушки древесины необходимо подвергать четкому контролю или, как минимум, создать максимально подходящие условия для этого. Возможно использовать различные методы, которые могут потребовать и более долгого периода для высушивания породы (до нескольких лет), и оказаться быстрыми (менее суток). Также при сушке пиломатериалов зачастую нужны специальные приспособления, установки и оборудованные технические помещения. В современном производстве активно используются несколько способов, каждый из которых имеет определенные недостатки и достоинства.

Самодел

Некоторые производители изделий из древесины не оказывают должного внимания сушильному производству, ошибочно полагая, что смогут силами своих специалистов создать сушильную камеру, нисколько не заботясь о том, что не обладают знаниями о технологии процесса и конструкции такого оборудования. Из-за этого в таких самодельных сушильных камерах на практике возникают проблемы, связанные с получением качественных пиломатериалов.

При самостоятельной постройке обычно руководствуются или опытом соседа, построившего себе аналогичную, или информацией с рекламных проспектов производителей сушильных камер, а зачастую просто полагаясь на собственный опыт. В основном так поступают небольшие деревообрабатывающие предприятия с относительно невысокими потребностями в сухих пиломатериалах.

В самодельном варианте сушилка представляет собой закрытое отапливаемое помещение (обычно с гладкими или оребренными трубами теплоснабжения, размещенными на стенах) с дверью для загрузки пиломатериалов. Для выброса влажного воздуха предусматривают вытяжные воздуховоды. Зачастую отсутствует не только система автоматизации управления параметрами, но и простые измерительные приборы для визуального контроля за температурой и влажностью среды. При этом процесс сушки проводят практически неуправляемо, с отсутствием какой-либо технологии и режимов.

При первом взгляде на такую «сушильную камеру» сразу бросается в глаза явно недостаточная циркуляция, неорганизованное движение агента сушки в камере, нехватка теплоснабжения, неправильно организованная приточно-вытяжная вентиляция с окружающей средой.

Пиломатериалы в таких условиях на выходе получаются некачественными. Имеет место большая неравномерность сушки, большое количество брака — трещины, коробление сортиментов. Кроме того, продолжительность процесса сушки в них чрезмерно удлинена. Материал постоянно приходится перегружать, отправлять обратно для досушки.

Естественно, при разумном подходе, можно построить сушильную камеру и самостоятельно, но всё-таки, чтобы не сделать большое количество просчётов в конструкции, лучше обращаться в специализированные организации, к специалистам по сушке древесины.

Плюсы и минусы

К основным преимуществам камерной сушки можно отнести:

• высушивание сырых лесоматериалов до уровня влажности более 6%
• реализация постоянного контроля, а также возможность изменения процесса сушки. Для каждого вида древесины можно подобрать самый выгодный режим сушки
• экономия времени на подготовку материалов к обработке и уменьшение производственных площадей
• период сушки намного меньше, чем в случае атмосферной сушки. Полученные материалы занимают меньшую площадь
• пиломатериалы становятся невосприимчивыми к гнили и синеве в процессе сушки.

Самый существенный недостаток – это высокие затраты на оснащение сушилок и значительные затраты тепла на нагрев воздуха.

Наиболее распространенные причины дефектов древесины при сушке.

Примечание. Цифры в таблице:

1. Слишком высокая начальная температура — снова увлажните высохшую поверхность древесины.
2. Бактериальное заражение древесины.
3. Слишком высокая температура при влажности древесины > 30% — увлажните сухую поверхность.
4. Напряжение в древесине, сжатие древесины, молодая древесина.
5. Реакция энзиматического окисления под влиянием температуры, атмосферной влажности и влагосодержания древесины.
6. Влажные прокладочные рейки или слишком широкие прокладочные рейки.
7. Слишком высокая температура.
8. Распил под углом к волокнам.
9. Слишком сухая и поверхностно упрочненная древесина.
10. Пиломатериалы из тонкой древесины.
11. Разница между радиальной и тангенциальной (боковой) усушкой.
12. Изменение влагосодержания древесины после сушки, влагосодержание древесины отличается от РВС воздуха.
13. Смесь разных древесных пород, тонкомерной и крупномерной древесины, комлевых и отрубных кряжей, разные скорости воздуха.
14. Плохие образцы, неправильный замер влагосодержания, неисправное оборудование, ошибки в таблицах или методике замеров.
15. Только мягкие древесные породы: применяйте температуру 52°С и более.
16. Не допускайте превышение температуры 30°С.
17. Сучок в древесине держался на смоле.
18. Разность в плотности весенней и летней древесины и несоответствие настройкам оборудования.
19. Влагосодержание еще слишком высокое или слишком низкое: настройка оборудования.

Вопрос выбора

Конечно же, сегодняшнее состояние сушки пиломатериалов в России не определяется только вышесказанным. При организации новых производств, а также при модернизации существующих для выпуска конкурентоспособных качественных изделий из древесины стараются оснастить производство современным оборудованием, в том числе и современными сушильными камерами. И это правильно. Однако и тут следует отметить, что, вкладывая средства в новое производство, предприниматели ставят выбор сушильной камеры на последнее место. Заботясь о технологии, закупив деревообрабатывающие станки, почему-то, считают, что подобрать необходимую сушильную камеру не составит труда. Но это только кажется делом простым. Есть много нюансов, которые нужно учесть.

Надо знать нюансы

В последнее время в лесопромышленной отрасли сложилась такая тенденция, что инвесторы вкладывают средства в производства, которые приносят прибыль в короткий срок. Из-за этого в последнее время сушильные камеры стараются строить в виде легко и быстровозводимых утепленных металлоконструкций. Но и здесь возникает вопрос выбора. Рассматривая различные типы конструкции (конвективных, конденсационных, аэродинамических, вакуумных), как правило, ориентируются на стоимость.

Некоторые производители сушильных камер в погоне продать свой товар, не особо просвещают клиента, нахваливая свою камеру.

Часто предприниматели заказывают камеру с большой ёмкостью загрузки (60-100 м3), ошибочно полагая, что смогут в неё загрузить одновременно весь материал, в том числе разной толщины, а в дальнейшем получается, что, имея большую камеру, недогружают её, и нарушают технологический процесс.

Вид отопления

Сегодня довольно распространённое явление — желание большинства владельцев сушильных камер и тех, кто только собирается её приобрести, наладить теплоснабжение от водогрейного котла, работающего на отходах лесопиления и деревообработки. При этом многие имеют слабое представление о необходимом количестве отходов и считают данный вариант самым дешёвым. Может быть, в случае котельных большой мощности 1-2 МВт и более, это и так. Тем более, что такие котлы также рассматривают как утилизатор древесных отходов на своём предприятии.

В действительности при организации небольшой котельной для автономного теплоснабжения сушильной камеры более экономично применять электрический обогрев либо водогрейные котлы, работающие на газе, дизельном топливе и угле. Автоматическая горелка газовых котлов не требует присутствия оператора. В регионах с низкой стоимостью электроэнергии, естественно, распространены электрические котельные установки. Автоматизация процесса сушки и теплоснабжения влияет на снижение себестоимости, поэтому, в итоге, получается и дешевле, или, по крайней мере, находится на уровне отопления камеры отходами деревообработки.

Какого производителя сушильной камеры выбрать

Я намеренно не касался названий конкретных предприятий в статье, чтобы не получился акцент в обзоре на какую-то конкретную компанию. Но в то же время без упоминаний производителей сушильных камер для дерева обзор получился бы неполным и не таким полезным. Тем более самый частый вопрос, который мне задают в интернете и в реальной жизни это кого именно я могу порекомендовать.

Важно не забывать, что помимо характеристик камеры и ее цены, нужна и хорошая сервисная поддержка. Помню как на одном производстве у нас произошел сбой в программе и остановился процесс сушки не только в одной камере, но и во всем комплексе, т.к. управление было едиными и шло с одного компьютера. Самостоятельно восстановить мы ничего не могли, требовался представитель компании, который к слову сказать приехал только через 2 (два!) месяца. Говорить что стало с пиломатериалом и сколько убытков понесло предприятие я не буду — и так понятно. Но этого производителя я никогда в частных беседах не рекомендую. Кстати, работают они до сих пор и сайт у них неплохо функционирует и привлекает клиентов.

Писать название этого производства я здесь не буду, сейчас то и дело слышны иски за клевету в интернете и прочее. Бегать потом по судам и доказывать, что я не клеветал, а рассказывал свой опыт мне совсем не хочется. Из достойных вариантов представленных сегодня на рынке могу выделить:

• «Ковровские котлы» – cтарая надежная компания, уже 20 лет на рынке. Сушильные камеры поставляют в комплекте с ими же производимыми котлами, работающими на щепе и опилках. Конвективные камеры двух типов: периодического действия с фронтальной загрузкой и сушильные камеры непрерывного действия. Можно отметить достаточно хорошее качество сушки.
• «Мюльбок-Ваничек» – австрийская компания, работающая на рынке с 1952 г. Сумела зарекомендовать себя по всему миру. Стоит иметь ввиду, что недешевое оборудование.

В принципе, из этих можно выбрать то что нужно в полной мере в зависимости от бюджета.

Вектор на глубокую переработку

То, что сегодня деревообработчики тем или иными путями пытаются организовать сушильное производство на своих предприятиях, говорит о желании заниматься глубокой переработкой древесины, приносящей большую прибыль.

Увеличение пошлин на вывозку круглого леса приведёт к ещё большему росту объёмов глубокой переработки древесины в России. Развитие отрасли неминуемо скажется на значительном увеличении сушильных мощностей. Перспектива развития сушки древесины в России как одна из основополагающих стадий в производстве высококачественных изделий из древесины, которые используются во многих отраслях промышленности.

Как правильно высушить древесину, чтобы в ней не появились трещины?

Правильные процессы просушивания древесины являются залогом получения качественного материала, без образования разнообразных трещин и других деформаций древесины.

Стрелками указан процесс испарения лишней влаги из древесины

Сушка древесины под воздействием атмосферного воздуха предполагает наличие воздействия погодных условий, потому может произойти изменение вида под влиянием сильного солнца, дождя.

Следует располагать проветриваемую древесину под навесами. Процесс просушивания следует организовать сразу же после процесса распиливания дерева. Необходимо правильно располагать штабеля с древесиной, делать зазор между штабелем и поверхностью земли не менее пятисот миллиметров, используя для этого разнообразные подкладки.

Между рядами в штабелях следует устраивать воздушные каналы, для более равномерного процесса сушки. Дабы предупредить процессы растрескивания, следует обработать торцы дерева при помощи олифы, либо любых видов масляных красок.

Автоматические процессы высушивания в этом смысле являются более простыми, так как необходимые данные уже заложены в основу программ.

В сушилках-автоматах необходимым условием для избегания процесса деформирования требуется неукоснительное соблюдение технологии высыхания древесины.

Разный подход

Важным, на мой взгляд, является правильный выбор конструкции сушильной камеры с учётом производительности и качества сушки, а не стоимости, которая сегодня является главным критерием. Например, для крупного лесопильного предприятия, выпускающего десятки тысяч кубометров материалов в год, необходимо подбирать камеры с большой производительностью (сушильные тоннели, конденсационные сушилки и др.).

Для тех предпринимателей, которые работают с трудносохнущей твердолиственной (в том числе экзотической) древесиной, и перерабатывают обычно небольшие объёмы, следует обратить внимание на вакуумные сушилки, камеры с микроволновым нагревом, ультразвуковые и тому подобные. При этих специальных способах можно качественно и быстро высушивать ценные породы древесины именно в заготовках.

Выбирая какую-то конкретную конструкцию камер, надо чётко понимать, что вы хотите высушивать и для каких целей.

Сколько сохнет

Степень просыхания в промышленных масштабах проверяют при помощи прибора (электровлагомера). В домашних условиях завершение процесса определяют сжиманием стружки в кулаке. С материала снимают несколько тонких слоев. Если тестер треснул, то сырье готово.

Скорость испарения влаги зависит от используемой технологии, породы древесины и погодных условий. Понимая, сколько сохнет доска 50 мм, можно выбрать оптимальный способ. Летом при умеренной влажности естественным путем за 2,5 недели доходят лиственные виды. Весной и осенью пятидесятку сушат 40-60 дней.

Источник gbbrfcu.org

Древесина твердых пород на открытом воздухе сохнет очень долго – от 1 до 3 лет. Чтобы ускорить процесс, советую использовать камеру. Доски, толщиной до 50 мм, готовы уже через 50-60 суток. Подгонять операцию стоит, иначе ценный материал трескается и деформируется.

Импортные лучше?

Не могу согласиться с мнением, что перспектива развития сушки древесины в России заключается только в приобретении импортных сушильных камер. Сложившийся стереотип, что импортные сушилки, хоть и значительно дороже по стоимости, но позволяют высушивать более качественно, чем отечественные, надуман и не имеет веских и однозначных подтверждений. Часто в подтверждение этому приводится не самый лучший пример с отечественным и зарубежным автопромом. Тогда напрашивается вопрос: можно ли вообще качественно сушить не в импортных сушилках? По-моему, высушивать, если уж не лучше, то точно на таком же качественном уровне, можно и в отечественных сушильных камерах.

Главными козырями импортных сушильных камер является их корпус, состоящий из алюминиевых панелей, а также системы автоматического управления, обеспечивающие качественную сушку.

Однако же корпус сушильной камеры из алюминия могут качественно изготовить и большинство отечественных предприятий. Кроме того, российские производители также комплектуют свои разработки импортными комплектующими (вентиляторами, теплообменники, системой управления и др.). Я уверен, что и отечественные компании вполне способны разрабатывать и изготавливать новые конкурентоспособные конструкции сушильных камер.

На практике, при использовании именно импортных камер возникают проблемы, чаще всего связанные с эксплуатацией системы автоматики процесса сушки. В большинстве случаев сушат пиломатериалы по заводским программам, установленным в блоке управления, и поэтому полностью полагаются на автоматику. Даже при незначительном сбое в её работе персонал теряется, и не все умеют адекватно управлять камерой в ручном режиме.

Про цикл

В процессе сушки пиломатериала наружные слои нагреваются и сохнут быстрее чем внутренние, а если сохнут быстрее то и усыхают быстрее. Ну а если середина еще не усохла а снаружи усохло, то возникает напряжение и трещины.

Чем тоньше доска, тем средняя температура может быть выше (а соответственно и режимы высыхания древесины могут быть жестче), так как более тонкий пиломатериал не так трескается как толстый, за счет более быстрого прогрева середины.

Общее время цикла процесса высыхания можно разделить на:

1. Вспомогательное время:
   Загрузка сушилки, закрытие ворот.
2. Выгрузка.
3. Основное время:
   Прогрев сушилки и досок. На данном этапе происходит очень медленный прогрев оборудования, через форсунки подается вода, влажность воздуха доходит до 90%. Древесина размокает и прогревается. Данный этап позволяет снять поверхностное напряжение в дереве, и выровнять влажность и температуру по всему поперечному сечению древесины.
4. Средняя влажность воздуха постепенно снижается, но периодически открываются форсунки подачи воды и влажность воздуха повышается, делается для снятия напряжения в верхних слоях древесины.
5. Влаготеплообработка. Происходит небольшое увлажнение наружных слоев древесины, влажность воздуха незначительно повышается.
6. Продувка. Циркуляция воздуха, остывание досок.

Покупать или восстанавливать?

Опять же, возвращаясь к теме модернизации, нужно отметить, что не всегда есть необходимость покупать новую сушильную камеру, рушить старую и строить новую. Если состояние ограждающих конструкций сушильной камеры в удовлетворительном состоянии, то реконструкция или оснащение сушилки современным оборудованием — неплохой вариант. Конечно, если требуется серьёзное восстановление, то затраты на реконструкцию могут составить ту же сумму, что и на постройку новой сушильной камеры, то реконструкцию проводить нецелесообразно.

Часто необходимость реконструкции продиктована не только износом оборудования или разрушением ограждений, а задачей снизить энергетические затраты и повысить качество сушки или увеличить производительность сушилки.