Сушка пиломатериалов ультразвуком: революция в деревообработке

  Принципиально новый способ сушки пиломатериалов, предложенный нижегородскими учеными, способен произвести революцию в деревообработке. Таково мнение экспертов. На сегодняшний день разработан опытный образец оборудования для ультразвуковой сушки пиломатериалов, модификации свойств древесины и получения сырья для химической и парфюмерной промышленности в едином технологическом процессе. Аналогов такому оборудованию в мире нет. Его разработчики - инновационная компания "Промин" - обещают уже через год выпустить первый высокопроизводительный промышленный образец, а через два поставить на российский рынок до 20 установок.

  По оценке специалистов, в России обязательной сушке подвергается в настоящее время не более 15% всех пиломатериалов. Причина тому - несовершенство существующих технологий, которые основаны на изменении агрегатного состояния воды (испарении) и отличаются только способами нагрева древесины, испарения жидкости, подведения необходимой для этой цели энергии и способами отвода содержащегося в сушильной камере газа. Предложенный нижегородскими инженерами новый способ сушки пиломатериалов основан на изменении физической природы механизма удаления содержащейся в древесине жидкости и влечет за собой резкое (в несколько раз) снижение удельного энергопотребления технологического оборудования. При использовании ультразвуковой технологии исчезает необходимость расхода энергии на нагрев теплоносителей, древесины, элементов конструкции сушильной камеры и т.п.
  Сушка пиломатериалов известными на сегодняшний день способами (термоконвекционным, вакуумным, СВЧ-токами, аэродинамическим) требует высоких энергозатрат - 200-250 кВт/ч на кубометр. Это приводит к тому, что стоимость качественной сушки превышает стоимость древесины и стоимость ее распиловки. Традиционным способам присущи низкая производительность, возникновение дефектов древесины (коробление, растрескивание и т.п.), неоднородность остаточной влажности по длине пиломатериала ("пятнистая влажность"), а также наличие экологических проблем. Это выброс в атмосферу или "древесной" влаги, содержащей органические кислоты, щелочи, скипидар, метанол и т.п., или продуктов сгорания топлива при нагреве теплоносителя, необходимого для обогрева сушильной камеры, или опасность утечки фреона из системы охлаждения для конденсационных сушильных камер.
  Современные тенденции совершенствования сушильного оборудования имеют эволюционный характер и не могут принципиальным образом устранить эти недостатки. Возможно лишь улучшение характеристик действующего оборудования на единицы или десятки процентов. Причина в том, что неизменным остается физический принцип сушки - испарение содержащейся в древесине влаги. В этом случае можно говорить только об увеличении коэффициента полезного действия всего сушильного комплекса за счет улучшения конструкции сушильной камеры, использования новых теплоизоляционных материалов, оптимизации режимов сушки и т.п.
  Уникальные свойства древесины как естественного полимера, имеющего сложную капиллярную структуру, позволяют создать технологию сушки пиломатериалов без изменения агрегатного состояния содержащейся в ней влаги. При сушке ультразвуком содержащаяся в древесине влага удаляется в виде жидкости. Это в несколько раз снижает удельные энергозатраты и увеличивает производительность оборудования на 50-70%.
  По результатам выполненных инновационной компанией "Промин" исследований (воздействие УЗ на свойства древесины) отмечено следующее:
    - повышение качества пиломатериала (исключение коробления, растрескивания и т.п.);
    - уничтожение сапрофитов и гифов, высокая стойкость к последним после сушки;
    - низкое влагопоглощение после сушки;
    - повышение резонансных характеристик древесины;
    - повышение стойкости к гниению.
  Другими важными преимуществами новой технологии являются:
    - повышение производительности оборудования, резкое уменьшение его габаритов, веса и потребляемой мощности;
    - улучшение экологических показателей (отсутствие выбросов вредных веществ в атмосферу и легкий сбор выделенной из пиломатериалов жидкости);
    - возможность создания совмещенной производственной линии сушка-обработка пиломатериала и, как следствие, повышение экономических показателей процесса деревопереработки.
  Выведение содержащейся в древесине влаги в виде жидкости может составить самостоятельный коммерческий интерес в отношении получении сырья для химической и парфюмерной промышленности. В настоящее время обогащенная полезными веществами и микроэлементами влага, содержащаяся в древесине, извлекается выпариванием с последующей конденсацией. Это обусловливает высокое энергопотребление и низкую производительность процесса, а также неизбежно приводит к частичной потере ценных веществ и микроэлементов (известно, что при любом фазовом переходе происходит очистка от примесей, что составляет основу многих методов получения чистых материалов).

  Установка для ультразвуковой сушки пиломатериалов, модификации свойств древесины и получения сырья для химической и парфюмерной промышленности в едином технологическом процессе состоит из следующих основных блоков:
    1. Рама (выполняет роль несущей конструкции).
    2. Механизм протяжки пиломатериала:
      - привод (эл. двигатель, редукторы, цепи, шестерни);
      - валы прокатные.
    3. Ультразвуковой блок:
      - УЗ-генератор;
      - УЗ-излучатель.
    4. Механизм прижима:
      - пиломатериала к УЗ-излучателю;
      - приводных валов.
  В установке используется конвейерный принцип подачи пиломатериала, что диктуется и физическим принципом воздействия на последний, и открывает возможность совмещения данного оборудования с деревообрабатывающим, например, со строгальным станком. Это обстоятельство позволит исключить такие операции, как штабелевание пиломатериала, его загрузка и выгрузка из сушильной камеры.
  На рис. 1 показана блок-схема установки. Роль несущей конструкции в установке выполняет рама (1), на которой закреплены механизм протяжки пиломатериала (2), УЗ-излучатель (3) и механизм прижима (5).

  1 - рама; 2 - механизм протяжки; 3 - УЗ-илучатель; 4 - УЗ-генератор; 5 - механизм прижима; 6 - доска; 7 - горизонтальный столик; 8 - поддон для сбора выводимой из доски жидкости.
  Доска (6) с помощью механизма протяжки (2) перемещается по горизонтальному столику (7), в который вмонтирован УЗ-излучатель (3), запитываемый от УЗ-генератора (4). Для уменьшения потерь ультразвуковой волны при ее отражении от пиломатериала, используется механизм прижима (5) доски (6) к УЗ-излучателю (3). Для исключения проскальзывания пиломатериала механизм протяжки также обеспечен механизмом прижима. Распространяющаяся в древесине ультразвуковая волна приводит к выделению содержащейся там влаги в виде жидкости. Визуально это выглядит следующим образом: из движущейся по УЗ-излучателю доски вытекает жидкость.
  Установка для УЗ-сушки пиломатериалов, модификации свойств древесины и получения сырья для химической и парфюмерной промышленности в едином технологическом процессе будет полностью отвечать требованиям ГОСTа и будет обеспечена полным комплектом необходимой для эксплуатации документации (описание, технологический регламент, сертификаты).