СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ
METHOD OF WOOD DRYING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу сушки древесины, причем древесина подвергается воздействию в камере предварительной сушки нагретым, всасываемым через теплообменник с перекрестными движениями потоков приточным воздухом и в камере основной сушки - циркулирующим по контуру, проходящим через нагревательный элемент воздухом, от которого отделяют частичный поток в качестве отводимого воздуха и заменяют приточным воздухом, который отводимым воздухом подогревается в теплообменнике с перекрестными движениями потоков.
Уровень техники
Для обеспечения возможности совместной сушки штабеля древесины в узком поле допуска с существенно различной начальной влажностью до заданной конечной влажности, а именно при сравнительно низких затратах энергии, известен способ (AT 504578 B), при котором древесина подвергается предварительной сушке в двух расположенных на стороне входа зонах сушки при помощи подаваемого между этими зонами сушки подогретого воздуха в диапазоне влажности выше порога впитывания влаги волокнами и затем сушится, по меньшей мере, в одной дополнительной зоне сушки циркулирующим по контуру, проходящим через нагревательный элемент воздухом до конечной влажности. Энтальпия частичного потока нагретого циркуляционного воздуха, отделенного от потока циркуляционного воздуха в качестве отводимого воздуха и замененного приточным воздухом, используется как энтальпия приточного воздуха, отделенного после прохождения через зоны предварительной сушки в качестве отводимого воздуха, для подогрева соответствующего приточного воздуха, с одной стороны, для пополнения потока циркуляционного воздуха и, с другой стороны, для предварительной сушки штабелей древесины в отдельных теплообменниках с перекрестными движениями потоков. Правда, для подогрева может использоваться лишь относительно малая доля тепловой энергии отводимого воздуха из зон сушки, поскольку при заданных температурных условиях практически не происходит конденсации поглощенного во время сушки водяного пара и поэтому отсутствует тепло конденсации для подогрева.
Раскрытие изобретения
В изобретении поставлена задача создания способа сушки древесины, при котором теплосодержание отводимого воздуха после процесса сушки может использоваться предпочтительно для подогрева необходимого для сушки приточного воздуха.
На основе способа сушки древесины описанного выше типа указанная задача решается в изобретении за счет того, что в общий теплообменник с перекрестными движениями потоков, расположенный перед камерой предварительной сушки и камерой основной сушки, подается отделенный от циркуляционного воздуха отводимый воздух и что с помощью потока приточного воздуха, нагретого в этом теплообменнике с перекрестными движениями потоков, производится, с одной стороны, предварительная сушка древесины в камере предварительной сушки и, с другой стороны, пополнение отводимого воздуха, отделенного от циркуляционного воздуха камеры основной сушки.
В основе изобретения лежит знание о том, что вследствие известных гидравлических условий на участке каждого теплообменника с перекрестными движениями потоков доля отводимого воздуха, подаваемого в соответствующий теплообменник с перекрестными движениями потоков, соответствует доле подогреваемого приточного воздуха, вследствие чего при сравнительно низких разностях температур отводимого воздуха и приточного воздуха не следует ожидать, что большая часть водяного пара, поглощенного приточным воздухом и содержащегося в отводимом воздухе, будет сконденсирована на участке соответствующего теплообменника с перекрестными движениями потоков. Если же подведенное в теплообменник с перекрестными движениями потоков количество приточного воздуха резко возрастет относительно количества отводимого воздуха, подаваемого в теплообменник с перекрестными движениями, то несмотря на сравнительно незначительные разности температур отводимого воздуха может быть отведено количество тепла, обеспечивающее конденсацию, по меньшей мере, существенной части поглощенного водяного пара, что ведет к значительному использованию тепловой энергии отводимого воздуха. По этой причине согласно изобретению отводимый воздух в виде частичного потока, отделенный от нагретого потока циркуляционного воздуха, подается в общий теплообменник с перекрестными движениями потоков для камер предварительной сушки и основной сушки, из которого всасывается приточный воздух, необходимый как для предварительной сушки, так и для замены отводимого воздуха, отделенного от циркуляционного воздуха камеры основной сушки. Широкое использование тепловой энергии отделенного от потока циркуляционного воздуха камеры основной сушки отводимого воздуха для нагрева приточного воздуха при предварительной сушке делает в целом дополнительный нагрев этого приточного воздуха излишним, в результате чего по сравнению с обычными сушильными установками такого типа достигается существенная экономия энергии без какого-либо ухудшения результата сушки.
Несмотря на то, что речь идет только о подогреве большого количества приточного воздуха с помощью малого количества отводимого воздуха, что легко осуществимо с помощью специальных конструкций теплообменника с перекрестными движениями потоков, создаются особо простые конструктивные условия в том случае, когда отделенный от циркуляционного воздуха камеры основной сушки отводимый воздух последовательно проходит через несколько параллельно включенных для приточного воздуха узлов теплообменника с перекрестными движениями потоков, так как в этом случае применимы обычные узлы теплообменника.
С помощью приточного воздуха, нагретого отводимым воздухом из камеры основной сушки, в камере предварительной сушки может быть достигнута хорошая предварительная сушка древесины, причем при соответствующем конструктивном исполнении температура отводимого воздуха из камеры предварительной сушки может быть в значительной степени уравнена с температурой приточного воздуха, в результате чего становится целесообразным выброс в окружающую атмосферу. Правда, если отводимый из камеры предварительной сушки воздух имеет по сравнению с приточным воздухом избыток тепла, достаточный для рентабельной рекуперации тепла, то отводимый из камеры предварительной сушки воздух может подаваться в теплообменник с перекрестными движениями потоков для приточного воздуха, установленный перед теплообменником с перекрестными движениями потоков, в который подается отводимый из камеры основной сушки воздух, для использования этого избытка тепла.
Хотя для сушки согласно изобретению предпочтительно использование, по меньшей мере, двух последовательно расположенных в направлении подачи подлежащего сушке материала камер сушки для непрерывной предварительной и основной сушки, данный способ сушки не ограничивается подачей подлежащего сушке материала от камеры предварительной сушки к камере основной сушки. Так, подлежащий сушке материал мог бы также поочередно подвергаться в одной и той же сушильной камере предварительной и основной сушке. Для этого должны быть предусмотрены, по меньшей мере, две сушильных камеры, которые могут эксплуатироваться попеременно в качестве камеры предварительной сушки и камеры основной сушки. Это означает, что каждая из этих сушильных камер должна быть подключена к контуру с циркуляционным воздухом, подаваемым через нагревательный элемент, что повышает расходы на конструкцию, тем более что сушильные камеры должны быть оснащены соответствующим переключающим устройством с тем, чтобы в зависимости от режима работы либо направлять основной поток нагретого приточного воздуха, происходящего из общего теплообменника с перекрестными движениями потоков, для предварительной сушки через сушильную камеру, либо поддерживать прохождение потока циркуляционного воздуха через нагревательный элемент, от которого отводимый поток воздуха, заменяемый частью подогретого приточного воздуха, используется для подачи в общий теплообменник с перекрестными движениями потоков.
Краткое описание чертежей
Более подробно способ согласно изобретению поясняется чертежами.
При этом изображено:
фиг.1 - устройство для осуществления способа сушки древесины согласно изобретению в виде упрощенной блок-схемы,
фиг.2 - устройство для сушки уложенной в штабеля древесины способом согласно изобретению, схематический продольный разрез,
фиг.3 - вариант выполнения устройства для осуществления способа согласно изобретению в виде упрощенной блок-схемы,
фиг.4 - сушильная камера устройства на фиг.3 в рабочем положении при основной сушке,
фиг.5 - сушильная камера на фиг.4 в рабочем положении при предварительной сушке, но с противоположным направлением подачи потока воздуха для сушки.
Осуществление изобретения
Согласно фиг.1 способ по изобретению применяется для сушки древесины навалом. Кусковатая древесина сначала помещается для предварительной сушки в камеру 1 предварительной сушки, затем в камеру 2 основной сушки. В камере 2 основной сушки производится сушка с помощью циркуляционного воздуха 3, который через воздуходувку 4 и нагревательный элемент 5 поступает в циркуляционный контур 6. Частичный поток отделяют от потока этого циркуляционного воздуха 3, причем отводимый воздух 7, образованный этим частичным потоком, поступает через воздуходувку 9 в теплообменник 8 с перекрестными движениями потоков. Этот теплообменник 8 с перекрестными движениями потоков содержит несколько предназначенных для отводимого из камеры 2 основной сушки воздуха 7 последовательно расположенных узлов 10, через которые одновременно с помощью воздуходувки 12 засасывается приточный воздух 11. Согласно фиг.1 поток 13 нагретого приточного воздуха, предназначенный для камеры 1 предварительной сушки, после поглощения испарившейся влаги древесины подается в качестве отводимого воздуха 14 в дополнительный теплообменник 15 с перекрестными движениями потоков, расположенный перед теплообменником 8 с перекрестными движениями потоков, предназначенным для приточного воздуха 11, с тем, чтобы после отдачи теплоты парообразования подлежащей сушке древесине обеспечивалась возможность использования остаточного тепла дополнительно для подогрева приточного воздуха 11.
Отделенный от циркуляционного воздуха 3 в камере 2 основной сушки отводимый воздух 7 заменяется частичным потоком 16 всасываемого через воздуходувку 12 подогретого приточного воздуха 11. С помощью отделенного от теплого циркуляционного воздуха 3 отводимого воздуха 7 в теплообменнике 8 с перекрестными движениями потоков происходит подогрев приточного воздуха, количество которого соответствует, например, от 10 до 20-кратной величине количества отводимого воздуха 7. В результате поступления таких разных количеств воздуха в теплообменник 8 с перекрестными движениями потоков простым способом достигается положение, при котором конденсируется существенная часть водяного пара, содержащегося в отводимом из камеры 2 основной сушки воздухе 7, в результате чего теплота конденсации может использоваться для подогрева приточного воздуха 11. На основе обусловленного этим значительного использования теплосодержания отводимого воздуха 7, являющегося избыточным относительно приточного воздуха 11, можно отказаться от нагревательного элемента для подогрева потока 13 приточного воздуха, направляемого в камеру 1 предварительной сушки, что влечет за собой особо предпочтительные энергетические соотношения при предварительной и основной сушке.
Согласно фиг.2 предусмотрено сушильное устройство, в котором уложенная в штабеля 17 древесина последовательно подается через камеру 1 предварительной сушки и затем камеру 2 основной сушки. Выведенные после сушки из камеры 2 основной сушки штабеля 17 древесины временно хранятся в зоне 18 охлаждения для обеспечения возможности использования отходящего тепла этих штабелей 17 древесины для подогрева приточного воздуха 11, прежде чем этот приточный воздух будет нагрет в теплообменнике 8 с перекрестными движениями потоков отводимым из камеры 2 основной сушки воздухом 7 описанным в связи с фиг.1 способом. Однако в отличие от фиг.1 камера 2 основной сушки содержит две зоны сушки, каждая с направляемым по контуру циркуляционным воздухом 3, причем с помощью приданного обоим циркуляционным потокам нагревательного элемента 5 могут обеспечиваться при поэтапной основной сушке благоприятные температурные условия для разделенных между собой встречных потоков 3 циркуляционного воздуха. Нагретый в теплообменнике 8 с перекрестными движениями потоков приточный воздух 11 разделяется сразу после воздуходувки 12 на поток 13 приточного воздуха для камеры 1 предварительной сушки и частичный поток 16 для замены отводимого воздуха 7, отделенного от циркуляционного воздуха 3 в камере 2 основной сушки, в результате чего на участке теплообменника 8 с перекрестными движениями потоков снова обеспечиваются доли потоков, предпочтительные для использования теплосодержания отводимого воздуха 7. Поскольку в примере выполнения на фиг.2 температурный режим для потока 13 нагретого приточного воздуха выбран таким образом, что отводимый из камеры 1 предварительной сушки воздух 14 лишь незначительно превосходит по температуре температуру окружающего воздуха, то этот отводимый воздух 4 может непосредственно выбрасываться в окружающую среду.
Если согласно фиг.1 и 2 подлежащий сушке материал последовательно подается через камеру 1 предварительной сушки и затем камеру 2 основной сушки, то в примере выполнения на фиг. 3-5 как предварительная, так и основная сушка проводятся в одной и той же сушильной камере. С этой целью в соответствии с блок-схемой на фиг.3 предусмотрены две сушильные камеры 19 совпадающей конструкции, попеременно эксплуатируемые в качестве камеры 1 предварительной сушки и камеры 2 основной сушки. По этой причине обе сушильные камеры 19 подключены каждая к контуру 6 для циркуляционного воздуха 3, содержащему воздуходувку 4 и нагревательный элемент 5. Правда, за счет использования переключающих устройств 20 и 21 необходимо обеспечить, чтобы контур 6 мог отключаться для циркуляционного воздуха. Аналогично следует обеспечить, чтобы воздух 7, отводимый из сушильной камеры 19, работающей в режиме камеры 2 основной сушки, подавался в теплообменник 8 с перекрестными движениями потоков через воздуходувку 9 и чтобы в то же время этот тракт отводимого воздуха был закрыт для сушильной камеры 19, служащей камерой 1 предварительной сушки. Это достигается, в свою очередь, с помощью переключающих устройств 22 в подводящей линии теплообменника 8 с перекрестными движениями потоков. Для сушильной камеры 19 в качестве камеры 2 основной сушки линия, которая при использовании сушильной камеры 19 в качестве камеры 1 предварительной сушки служит для отделения отводимого воздуха 14, образованного общим потоком 13 приточного воздуха, должна быть перекрыта переключающим устройством 23 с тем, чтобы внутри сушильной камеры 19 мог образоваться соответствующий поток циркуляционного воздуха.
В соответствии с изображенными на фиг.3 позициями переключения правая из обеих показанных рядом друг с другом сушильных камер 19 служит в качестве камеры 1 предварительной сушки, снабжаемой через воздуходувку 12 нагретым приточным воздухом 11. Через переключающее устройство 20 поток 13 приточного воздуха поступает через воздуходувку 4 в сушильную камеру 19, причем нагревательный элемент 5 отключен. Поданный в сушильную камеру 19 поток 13 приточного воздуха после поглощения испарившейся влаги древесины выводится в окружающую атмосферу в виде отводимого воздуха 14 через открытое переключающее устройство 23.
На участке левой, служащей в качестве камеры 2 основной сушки сушильной камеры 19 переключающее устройство 20 подключено таким образом, что контур 6 для циркуляционного воздуха 3 подключен к сушильной камере 19, в результате чего циркуляционный воздух 3 движется в контуре через воздуходувку 4 и включенный нагревательный элемент 5. Поскольку переключающее устройство 23 закрыто, а переключающее устройство 22 открыто для отводимого воздуха 7, то часть потока циркуляционного воздуха отделяется в качестве отводимого воздуха 7 от потока циркуляционного воздуха и подается в теплообменник 8 с перекрестными движениями потоков. При открытом переключающем устройстве 21 от всасываемого воздуходувкой 12 подогретого приточного воздуха 11 может отводиться частичный поток 16 для замены отделенного отводимого воздуха 7 и подаваться в циркуляционный контур 6.
По окончании основной сушки в левой сушильной камере 19, служащей камерой основной сушки, а также предварительной сушки в правой сушильной камере 19, служащей камерой 1 предварительной сушки, штабеля 17 древесины могут выводиться из левой сушильной камеры 19 и заменяться подлежащими сушке, влажными штабелями древесины с тем, чтобы после соответствующего переключения переключающих устройств 20 или переключающих устройств 21, 22 и 23 можно было использовать правую сушильную камеру 19 в качества камеры 2 основной сушки, а левую сушильную камеру 19 в качестве камеры 1 предварительной сушки.
На фиг.4 показана одна из обеих сушильных камер 19 на фиг.3 при использовании в качестве камеры 2 основной сушки. От циркуляционного воздуха 3, перемещаемого воздуходувкой 4 по циркуляционному контуру через нагревательный элемент 5, отделяют часть в качестве отводимого воздуха 7 и подают с помощью воздуходувки 9 через открытое переключающее устройство 22 в теплообменник 8 с перекрестными движениями потоков, вследствие чего с помощью отводимого воздуха 7 нагревается приточный воздух 11, частичный поток 16 которого проходит через переключающее устройство 21 для циркуляционного воздуха 3 для замены отделенного отводимого воздуха 7.
Основной поток нагретого приточного воздуха подается в другую сушильную камеру 19, действующую в качестве камеры 1 предварительной сушки, а именно через переключающее устройство 20, причем воздуходувка 4 служит для всасывания этого потока 13 приточного воздуха в сушильную камеру 19. После прохождения штабелей 17 древесины поток 13 приточного воздуха выбрасывается в атмосферу в виде отводимого воздуха 14, а именно через переключающее устройство 23. При этом направление подачи воздуходувки 4 является противоположным по сравнению с фиг.4, что однако не является обязательным. Согласно примеру выполнения на фиг.4 и 5 переключающее устройство выполнено сдвоенным, как и переключающие устройства 21 и 23, при этом неиспользуемое соответствующее переключающее устройство обозначено позицией 20' или неиспользуемые переключающие устройства обозначены позициями 21' или 23'. Таким образом за счет выбора соответствующих переключающих или распределительных устройств может выборочно реверсироваться направление подачи циркуляционного воздуха 3 или направление потока 13 приточного воздуха через штабеля 17 древесины, а именно при использовании сушильной камеры 19 как в качестве камеры 1 предварительной сушки, так и в качестве камеры 2 основной сушки.