Как это ни удивительно, пока еще не все деревообработчики хорошо знакомы с термообработкой древесины. Довольно часто камеры для данной технологии называют сушильными, а сам процесс — сушкой. Эти технологии, конечно, близки, однако между ними существуют принципиальные отличия, о которых следует знать
Несмотря на то, что термообработка древесины является сравнительно новым направлением, спрос на нее в последнее время значительно вырос. Это объясняется тем, что данный материал экологичен, обладает, помимо декоративных особенностей, биостойкостью к грибку и стабильностью размеров. Сегодня конечный потребитель товаров и услуг уже задумывается если не об экологии на всей планете, то хотя бы об экологичности окружающих предметов. Например, садовой и домашней мебели, деревянного погонажа, используемого для бани или сауны, окон, полов, террас и т. д.
Следует отметить, что камеры для термообработки не имеют ограничений по минимальному объему. Например, некоторые заказчики компании Jartek, имеющие опыт эксплуатации пилотных камер объемом 1 м³, оценив возможный спрос, впоследствии заказали камеры с большей производительностью. И сегодня эксплуатируются даже несколько камер компании с объемом загрузки около 100 м³. А если стремиться к оптимальному соотношению «цена/производительность», то следует выбирать камеру с объемом не менее 20 м³.
Теоретически можно переоборудовать сушильную камеру в камеру для термообработки. Однако их конструкции настолько отличаются, что выгоднее купить камеру, специально спроектированную для термообработки, чем переоснащать сушильную с ненадежным конечным результатом. Также следует учитывать, что в этих камерах используются различные теплоносители, а это предполагает разные котельные установки. Кроме этого, нельзя забывать, что данные камеры — не мобильные установки, а стационарное оборудование.
Камера для термообработки допускает сушку пиломатериала любой степени влажности, но делать это нерентабельно, поскольку высушенный пиломатериал стоит гораздо меньше термообработанного, а стоимость камер для сушки и термообработки существенно отличается. Поэтому для получения максимальной эффективности мы рекомендуем использовать их только по прямому назначению.
Поскольку термообработка древесины происходит при достаточно высокой температуре, корпус камеры для нее изготавливается только из нержавеющей стали, а двигатели вентиляторов размещаются снаружи. Подшипники вентиляторов непрерывно смазываются и охлаждаются. Во избежание возгорания пиломатериала вследствие попадания воздуха ворота камеры должны быть герметично закрыты, что обеспечивается гидравлическими прижимами, установленными по периметру ворот.
Штабели пиломатериала располагаются вдоль камеры, при этом вентиляторы и калориферы размещены таким образом, чтобы обеспечивать циркуляцию воздуха в поперечном направлении. Экран специальной конструкции из нержавеющей стали размещен симметрично относительно центральной оси под потолком камеры.
Корпус камеры для сушкиможет быть изготовлен как из нержавеющей стали, так и из алюминия или бетона. Двигатели вентиляторов, предназначенные для функционирования в высокотемпературной среде, располагаются внутри камеры. Ворота должны быть прочными, с расчетом на случай падения крайнего штабеля. В то же время они должны обеспечивать герметичность камеры, хотя специальное жаропрочное уплотнение и гидравлические прижимы, устанавливаемые в камере для термообработки, не требуются. Пиломатериал штабелируется в сушильную камеру поперек ворот. Калориферы и вентиляторы размещены таким образом, чтобы воздушный поток циркулировал вдоль камеры. Экраны, выполненные из жаропрочного пластика, размещают вдоль обеих стен камеры и на фальшпотолке, примерно напротив каждого второго штабеля.
Управление процессами при термообработке и сушке существенно отличается, поскольку в камерах для сушки контролируются продолжительность операции и количество извлекаемой из пиломатериала влаги, тогда как работа камер для термообработки строится на постоянном измерении количества присутствующей в пиломатериале влаги в течение всего периода обработки.
Процесс термообработки состоит из трех основных этапов. Вначале идет постепенный нагрев камеры до 130°C. Затем, непосредственно на этапе термообработки, температура камеры резко повышается и удерживается в пределах 180–230°C, после чего следует резкое снижение температуры и выравнивание влажности. Полный цикл термообработки, в зависимости от породы древесины, диаметра сечения обрабатываемого материала и требуемого конечного результата, длится от двух до трех суток.
Процесс сушки также состоит из трех этапов, но его максимальная температура составляет 60–73°C. Цикл сушки зависит от породы древесины, площади сечения пиломатериалов, начальной и конечной влажности. Продолжительность сушки в значительной степени влияет на производительность камеры. Например, сушка ели диаметром 19 мм длится 36 часов, сосны диаметром 75 мм — 300 часов, а сушка древесины ценных пород может длиться несколько недель.
Как термообрабатывать, так и сушить древесину можно без ограничений. Следует лишь помнить, что некоторые породы требуют разработки специальных программ для управления процессом, учитывающих особенности конкретной древесины, например ее плотности. Кроме того, изначальные задачи сушки и термообработки различны. Сушка предназначена для удаления влаги перед обработкой пиломатериала, в то время как термообработка предусматривает не только сушку, но и последующие за ней операции высокотемпературного насыщения паром и постепенного охлаждения, повышающие качество и, как следствие, стоимость древесины.
Влажность пиломатериалов, закладываемых в камеру для термообработки, должна быть для хвойных пород примерно 18–20%, а для лиственных 10–12%. Известно, что древесина содержит гемицеллюлозу, целлюлозу и лигнин, также в ней присутствуют смолы, дубильные и минеральные вещества. Температура полного разложения гемицеллюлозы в зависимости от условий процесса варьируется в интервале от 200 до 260°C. При известных условиях термообработки древесины лишь небольшая часть гемицеллюлозы остается в ней, но это уже не влияет на приобретаемые древесиной новые качества. Результат — существенно снижаетсяобъем материала, чувствительного к грибку, что приводит к повышению (на несколько порядков) показателей устойчивости к разрушению под воздействием грибка по сравнению с древесиной мягких пород, высушенной в обычной печи. С разложением гемицеллюлозы снижается концентрация водопоглощающих гидроксильных групп, что приводит к улучшению показателей формоустойчивости обработанной древесины, к необратимым структурным физико-химическим изменениям древесины, в результате которых она практически теряет способность впитывать влагу и разбухать.
При обработке в камере для сушки большой разброс начальной влажности пиломатериалов затрудняет обеспечение хорошего качества всей партии или же снижает производительность камеры из-за увеличения времени сушки, требуемого для выравнивания влажности. У некоторых пород древесины, например, ели, особенности строения клеток таковы, что при достижении определенных показателей влажности (около 20–25%) сушка замедляется. Учитывая эти и многие другие причины, сушка пиломатериалов должна осуществляться регулируемым способом.
Процесс термообработки требует наличия тепла, пара и воды. Тепло в камеру подается от котельной посредством трубопровода, где теплоносителем служит специальное термомасло, пар вырабатывается парогенератором, а вода для увлажнения и охлаждения поступает по специальному водопроводу.
Для сушки также требуются тепло и вода. Тепло подается в камеру по трубопроводу от котельной, которая должна быть расположена как можно ближе к сушильному комплексу. Теплоносителем в сушильных камерах является вода. Для обеспечения хорошего качества сушки температура воды на входе в сушильный комплекс должна быть 105°C.
Один из распространенных вопросов, задаваемых потенциальными покупателями камер для термообработки, касается возможности установки котельной, работающей на древесных отходах, как в случае с камерами для сушки. Дело в том, что из-за разных температурных режимов и теплоносителей к камерам предъявляются и разные требования по котельной и трубопроводу. Кроме этого, в камере для термообработки технологический процесс и температурные режимы требуют особого контроля параметров, что сложно обеспечить в котельной, работающей на древесных отходах. Ведь котлы, работающие на древесных отходах, предназначены для камер, функционирующих с постоянным термопотреблением и постоянной нагрузкой, тогда как процесс термообработки таковым не является.
Как правило, в котельной для термообработки роль энергоносителя выполняют дизельное топливо, природный газ или электричество, а в котельной для сушильных камер обычно используются древесные отходы.
Оба процесса повышают стоимость пиломатериалов. Но следует помнить несколько правил:
