Термомодификация древесины — технология и оборудование

О Технологии термомодификации древесины

Термическая обработка древесины (т.н. термомодификация древесины- ТМД) проводится при необходимости как дополнительный этап после завершения сушки пиломатериала в той же (изначально специально для этого оборудованной) конвективной камере, исключая тем самым из технологической цепочки процесс перезагрузки. Сушка и последующая ТМД производится в безкислородной среде продуктов сгорания природного или сжиженного (СУГ) газа.

Сушка- продолжительность для пиломатериала толщиной 50 мм:

— твёрдолиственных пород — до 15 сут (дуба- до 24 сут), хвойных- до 7 сут.

Температура агента циркуляции в процессе сушки — от 50 до 100 °C. Относительная влажность агента сушки на начальном её этапе поддерживается на уровне 100%, далее она плавно снижается до 25%. Процесс сушки осуществляется по технологии ООО «Энергия-Ставрополь» для бескалориферных конвективных камер сушки пиломатериала периодического действия с откытой камерой сгорания.

ТМД- продолжительность этого этапа может достигать 24−96 часов в зависимости от породы, толщины доски и требуемой степени структурных изменений материала.

Вопреки множеству мифов присутствие пара не сказывается на протекании и результатах процесса ТМД. Проницаемость древесины для газов крайне мала и за время протекания процесса ТМД 1−4 суток внутренние слои даже «не догадываются» о составе наружной среды и реагируют только на повышение температуры. Повышенная температура вызывает частичную деструкцию материала и соответственно- движение к поверхности потока образовавшихся пиролизных газов и водяного пара от испарения остаточной влаги древесины. Поток газов дополнительно блокирует влияние внешней среды на протекание процесса ТМД.

Темп изменения температуры при термомодификации влияет на скорость «досушки» древесины (при загрузке в камеру недостаточно высушенного пиломатериала) и обусловленные этой скоростью напряжения, которые возникают в центральных слоях сортамента. Правильная технология ТМД ограничивает возникающие напряжения ниже опасных значений.

Бескислородная среда в сочетании с наличием дополнительного пара обеспечивает лишь пожарную безопасность внутри камеры при режимах с температурами 160 °C и выше.

Пожарная безопасность при термообработке древесины

Сухая древесина, уложенная в штабель и длительно нагреваемая до температуры более 140−150°С, склонна к появлению отдельных очагов тления и самовозгоранию при наличии свободного кислорода в окружающей её среде. Наиболее подвержены этому некондиционные участки, содержащие пороки — сердцевинную трубку, сучки, гниль, кору и др. По мере снижения концентрации свободного кислорода в газовой среде опасность возгорания уменьшается и при содержании кислорода в концентрации менее 10% по объёму и температурах менее 220 °C опасность возгорания в ходе технологического процесса практически отсутствует.
При включении в работу горелок продукты сгорания вытесняют из камеры изначально имеющийся там воздух и в дальнейшем в процессе ТМД обеспечивается отсутствие кислорода в агенте сушки.

Однако при выкатывании штабеля из камеры на открытый воздух опасность возгорания становится актуальной ввиду большой тепловой инерции штабеля. Для исключения этой возможности штабель сразу после выкатывания необходимо обильно пролить водой из брандспойта с расходом до 0,3-х куб. м воды на 1 куб. м древесины с целью его охлаждения. Источник водоснабжения для этих целей должен быть автономным и не зависеть от наличия как давления в водопроводе, так и напряжения электросети.
Выкаченный штабель необходимо незамедлительно разобрать, размещая доски с их неплотной укладкой на козлах с целью дальнейшего охлаждения, исключив тем самым даже малейшую возможность самовозгорания.

В случае аварийной остановки камеры, например при пропадании электропитания, автоматика безопасности закрывает шибера на притоке и выхлопе камеры во избежание неконтролируемого притока во внутрь наружного воздуха. Камеру необходимо перезапустить для работы на аварийном электрогенераторе в течение не более 10−20 минут после остановки. В противном случае за счёт уменьшения удельного объёма газовой среды при охлаждении в камеру будет поступать наружный воздух даже через малейшие неплотности шиберов.
Если перезапустить камеру не удаётся, штабель необходимо выкатить и при необходимости пролить водой для охлаждения и устранения опасности самовозгорания.
Камера должна располагаться на расстоянии не менее 3 м с любой из боковых и задней сторон от других построек или помещений. Со стороны ворот и наружных рельсовых путей должен быть обеспечен подъезд пожарной техники. Расстояние от выкаченного штабеля до ближайшего строения должен быть не менее 6 м.

КАМЕРЫ ТМД

Камеры наружной установки комплектуются внешними рельсовыми путями и подштабельными тележками. При наличии подготовленной площадки для камер наружной установки размером 24×2,5 м (для «Энергия Т М 18») или размером 14×2,5 м (для «Энергия Т М 9») и подведённых газовых и электрических коммуникаций (380 В; 4,5 кВт- для «Энергия Т М 18»; 2,0 кВт- для «Энергия Т М 9») время, необходимое для запуска установок в эксплуатацию, составляет 1−3 сут. Площадка для размещения камеры внутренней установки «Энергия Т М 5 мини» имеет размеры 8×3 м, высота потолков- 4,0 м, электрическое подключение- 380 В; 1,0 кВт.

Срок окупаемости установок с учётом затрат на энергоносители, заработной платы персонала, накладных расходов и налогов составляет от полугода до одного года работы при условии полной загрузки.

Мобильные камеры наружной установки «Энергия-СтавропольТМ» для термообработки (термомодификации) древесины без перезагрузки после предварительной конвективной сушки в контейнерном исполнении полной заводской готовности, включая теплогенератор, наружные рельсовые пути, трековую тележку, ж/б прижим 3−4 тн (или пружинные стяжки штабеля с усилием 3 тн), управление на базе электронного программного задатчика, подключение к ПК. Камеры предназначены для работы на природном/сжиженном газе, дизтопливе (плюс 100 тыс. руб к базовой цене), электричестве. Возможно проведение процесса только сушки пиломатериала, сушки и последующей его термообработки, только термообработки сухого пиоматериала. Объём разовой загрузки и стоимость:
камеры «Энергия-СтавропольТМ9" — до 9 куб. м (на базе 6-ти м. контейнера) — 1,65 млн. руб,
камеры «Энергия-СтавропольТМ18" — до 18 куб. м (на базе 12-ти м. контейнера) — 2,65 млн руб.
Срок сушки доски 50 мм твёрдых лиственных пород -14 сут (дуба- 24 сут), хвойных -7 сут.
Время термообработки- 1−4 сут.
Расход на сушку и дальнейшую термомодификацию 1 куб.м. твёрдолиственной древесины толщиной 50 мм- около 1 тыс руб/куб.м- 40 кВт*час/куб.м электроэнергии плюс 40л пропана/куб.м или около 400 руб/куб.м- 40 кВт*час/куб.м электроэнергии плюс 50 куб. м природного газа/куб.м.