CC BY
71
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЛЕСОСУШИЛЬНЫХ КАМЕР ОТ АЭРОТЕРМИЧЕСКИХ КОТЛОВ
Шулатов А.В., Пировских Е.А. (ООО "ИНКО", г. Хабаровск, РФ), Заплатин Ю.И. (ООО "Экстракласс", г. Хабаровск, РФ)
Are examined some questions concerning the estimation of the application of aerothermal caldrons for the heat supply in the cameras for drying wood. Are given the practical results on the creation of equipment for drying wood with direct heating of the drying agent, obtained in the enterprises of Far-Eastern region.
Качественная сушка древесины с минимальными затратами является одной из актуальных проблем Дальневосточного региона. Цель сушки - превратить древесину из природного, биологически нестойкого сырья в прекрасный конструкционный материл, без которого человек, несмотря на все попытки, обойтись не может.
В СССР сушка пиломатериалов внутреннего рынка осуществлялась в ле-сосушильных камерах с паровым теплоснабжением. Именно под такое теплоснабжение разрабатывались технологические режимы и системы управления процессом сушки. Такая тенденция не являлась ошибочной. Для сравнения: на североамериканском континенте 90% объема выпускаемых пиломатериалов высушивается в лесосушильных камерах с паровым теплоснабжением. Техническая политика, проводимая в настоящее время, лишила деревообработчиков Российской Федерации экономической возможности использовать пар, вырабатываемый централизованно, в качестве теплоносителя для сушки древесины.
В создавшихся условиях очень актуальным стал вопрос по изысканию альтернативных источников теплоснабжения лесосушильных камер. В настоящее время значительное распространение в Сибири, на Дальнем Востоке и в Якутии имеют лесосушильные камеры (в основном импортные) с водяным теплоснабжением. При водяном теплоснабжении температура в камере выше 70°С, практически, не поднимается, что экономически нецелесообразно для массовой и качественной сушки пиломатериалов из лиственницы. Вообще, водяное теплоснабжение лесосушильных камер в Росси, в настоящее время, находит значительное применение только потому, что изготовление, установка и эксплуатация паровых котлов находится под юрисдикцией государственных органов технадзора. При этом экономические показатели должным образом не учитываются.
Одним из альтернативных источников теплоснабжения лесосушильных камер является непосредственный нагрев сушильного агента при помощи аэротермических котлов. Такой нагрев является новацией в сушке древесины. Его развитие предопределено значительным ростом мировых цен на топливные ресурсы. В настоящее время ряд фирм в России и за рубежом работают над решением этой проблемы. Учитывая вышеприведенное, ООО «Экстракласс» совместно с ООО «ИНКО» (г. Хабаровск) более десяти лет назад приступили к разработке лесосушильных камер с непосредственным нагревом сушильного аген-
та. Применение такого нагрева исключает применение промежуточного теплоносителя (пар, горячая вода), что значительно упрощает создание и эксплуатацию комплекса камера - теплогенератор и позволяет лесопильно-деревообрабатывающим предприятиям строить лесосушильные камеры собственными силами. Прежде всего, была сформулирована задача - создать лесо-сушильную камеру, в которой в качестве топлива используются дрова. При этом:
- топочные газы не должны поступать в сушильное пространство;
- нагрев сушильного агента должен осуществляется за счет его частичной рециркуляции через теплообменник аэротермического котла;
- лесосушильная камера должна иметь систему увлажнения сушильного агента;
- качество регулирования параметров сушильного агента должно быть не хуже, чем в современных паровых лесосушильных камерах.
Такая камера должна обеспечивать качественную сушку пиломатериалов из лиственницы, так как именно лиственница является национальной древесной породой России. Широкое вовлечение этой породы в отечественную деревообработку является одной из первостепенных задач на сегодняшний день. Ее удивительные свойства были известны миру еще со времен строительства города на воде - Венеции. По физико-механическим свойствам лиственница лишь незначительно уступает дубу, а по такому показателю как влагостойкость не имеет себе равных. Многообразие цветовых оттенков и ярко выраженная фактура создают удивительное сочетание природной естественности и достоинства. Но специалисты - деревообработчики знают насколько трудно сушить лиственницу. Недаром среди них бытует мнение: «Кто умеет сушить лиственницу - тот умеет сушить все». Техника и технология сушки лиственницы, разработанные в советские времена, основывались на применении пара в качестве теплоносителя. Периодическая обработка высушиваемых лиственничных пиломатериалов паром позволяла пластифицировать их поверхность, а высокие температуры сушки (до 90°С) позволяли значительно повысить коэффициент влагопровод-ности. Это предопределяло хорошие результаты при сушке пиломатериалов из лиственницы.
Сегодня у нас накоплен значительный опыт по созданию лесосушильных камер с непосредственным нагревом, и мы можем констатировать, что поставленные задачи выполнены. Для камер емкостью до 20 м пиломатериалов мы предлагаем печь-калорифер с плоскостным теплообменником тепловой мощностью до 100 кВт. Эта печь-калорифер представляет собой металлическую топку, обложенную изнутри огнеупорным кирпичом и оребренную снаружи. Топка закрыта теплоизолированным кожухом таким образом, что создано пространство для рециркуляции воздуха. Часть воздуха (порядка 10% от объема циркулирующего по штабелям) по отводящему воздуховоду, при помощи центробежного вентилятора, подается из камеры под кожух печи-калорифера, где омывает оребренную поверхность топки и нагревается. Затем, по напорному воздуховоду, этот нагревшийся воздух подается обратно в камеру, где смешивается с воздухом, циркулирующим по камере. Главным достоинством плоскостного теплообменника является то, что он безболезненно выдерживает кратко-
временные перегревы. Уже более десяти лет наши печи-калориферы успешно эксплуатируются в ООО «Вяземский КЛПХ» на модернизированных нами камерах УРАЛ - 72.
Для камер емкостью до 60 м пиломатериалов мы предлагаем аэротермический котел с трубным теплообменником тепловой мощностью до 300 кВт. Тепловая мощность котлов такого типа вполне может быть доведена до 500
3
кВт, и тогда их можно устанавливать на камеры емкостью до 100м пиломатериалов. Наш аэротермический котел оборудован регистром нагрева воды. Эта горячая вода используется для увлажнения сушильного агента при проведении операций по снятию внутренних напряжений в древесине. Недостатком таких котлов, сдерживающих их применение для нагрева сушильного агента в лесо-сушильных камерах, являлась возможность перегрева труб теплообменника. Сегодня мы констатируем, что с этой проблемой справились полностью. Разработанная нами система защиты труб теплообменника от перегрева, имеющая три степени защиты, успешно прошла производственные испытания.
-5
В ноябре 2005 года нами сдана в эксплуатацию сушилка емкостью 45 м (см. рисунок) на ООО «Сахалин Тройка» (г. Холмск Сахалинской области). На этой сушилке мы успешно испытали ряд новых решений, разработанных для камер с непосредственным нагревом, в том числе компоновку системы подачи тепла в камеру и трехуровневую защиту труб теплообменника от перегрева. Корпус камеры выполнен на базе двух сорокафутовых контейнеров повышенной высоты. Теплоснабжение осуществляется от дровяного аэротермического котла мощностью 300 кВт. Камера двухпутная, на каждый путь закатывается по три рельсовых подштабельных тележки с сушильными штабелями габаритом (длина х ширина х высота) 3,75 м х 1,5 м х 2,3 м. Камера имеет вертикально-поперечную циркуляцию с шестью осевыми вентиляторами № 8, расположенными в верхнем рециркуляционном канале. Увлажнение сушильного агента осуществляется распылением горячей воды через специальные форсунки.
33
Средний расход дров составляет 0,3 м3 на 1 м3 условных пиломатериалов. Расход электроэнергии составляет около 18 кВт на 1 м3 условных пиломатериалов.
Применение непосредственного нагрева для теплоснабжения лесососу-шильных камер требует новых подходов при создании систем управления процессом сушки. Специалисты ООО «ИНКО» создали для этих целей трехпара-метровую систему регулирования параметров сушильного агента по психрометрической разности, температуре сухого и мокрого термометров. Эта система предусматривает контроль прогрева пиломатериалов в начале процесса, так как сушка непрогретых пиломатериала ведет к негативным последствиям, особенно при сушке пиломатериалов из лиственницы. Алгоритм управления предусматривает оптимизацию расхода воды на увлажнение сушильного агента и оптимизацию подачи свежего воздуха в сушильное пространство. Уровень нагрева сушильного агента на выходе из аэротермического котла автоматически корректируется в зависимости от требуемой тепловой нагрузки. Система управления выполнена на современных отечественных микропроцессорных приборах и комплектующих.
3
Рисунок - Схема лесосушильной камеры емкостью 40 м с корпусом на базе двух сорокафутовых контейнеров:
1 - осевые циркуляционные вентиляторы; 2 - подающий воздуховод; 3 -вентилятор нагрева; 4 - аэротермический котел; 5 - приточный канал системы воздухообмена; 6 - вытяжной канал системы воздухообмена; 7 - обтекатель; 8
- отводящий воздуховод; 9 - сушильные штабеля; 10 - система увлажнения; 11
- блоки температурных датчиков
По достоинству новую сушильную камеру оценили японские специалисты, целенаправленно посетившие ООО «Сахалин Тройка» для решения вопроса по закупке сухих пиломатериалов. Они детально изучили устройство комплекса камера - теплогенератор и качество высушенных пиломатериалов. В результате заключен взаимовыгодный контракт на поставку в Японию сухих пиломатериалов.
