Сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов

 

Изобретение предназначено для сушки пиломатериалов в лесной, деревообрабатывающей промышленности. Устройство содержит горизонтальный цилиндрический корпус, циркуляционные вентиляторы, сушильный объем с пиломатериалами, расположенными волокнами вдоль направления движения сушильного агента, нагревательный объем для нагрева сушильного агента, конденсационный объем, в котором расположены пластинчатый калорифер, охлаждаемый холодной водой, вакуум-насос, частично отсасывающий отработанный сушильный агент после конденсационного объема. Нагревательный объем выполнен в виде кольцевого пространства между цилиндрами с нагревательными трубами, расположенными вдоль образующих цилиндров и соединенными с подводящими и отводящими выносными коллекторами водогрейного котла, сушильный объем выполнен в виде цилиндрического корыта на тележках, загруженного пиломатериалами в форме цилиндра и уплотненного вокруг по образующим цилиндра, с обеих торцевых сторон сушильного объема плотно приставлены пластинчатые калориферы, последовательно соединенные с вентиляторами. Вентиляторы с пластинчатыми калориферами работают поочередно так, что сушильный агент движется через слой пиломатериалов в направлении работающего калорифера и вентилятора. При переключении вентиляторов и калориферов направление движения сушильного агента меняется на обратное. Установка повышает эффективность сушки пиломатериалов. 5 ил.

Изобретение относится к технике сушки пиломатериалов и может найти применение в лесной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Известна сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов, включающая корпус с верхним рециркуляционным каналом, отделенным от сушильного объема посредством горизонтального экрана, проточно-вытяжные каналы, вентилятор, основной и промежуточный калориферы, расположенные соответственно в рециркуляционном канале и в сушильном объеме между штабелями пилометериалов [2].

Недостатками известной сушильной рециркуляционной камеры являются высокие энергозатраты на сушку пилометриалов, а также неравномерность температурного поля по объему камеры, ухудшающая качество сушки.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является рециркуляционная сушилка, включающая горизонтальный цилиндрический корпус, вентилятор, нагревательный объем для нагрева сушильного агента, сушильный объем с пиломатериалами, конденсационный объем, в котором расположен калорифер, охлаждаемый холодной водой, вакуум-насос, частично отсасывающий отработанный сушильный агент после конденсационного объема [1].

Недостатками известной сушильной рециркуляционной камеры являются высокие энергетические затраты и продолжительное время сушки вследствие байпасирования потоков сушильного агента и образования застойных зон, снижающих движущую силу процесса сушки.

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности сушки пиломатериалов за счет обеспечения структуры потока сушильного агента последовательно через нагревательный объем, сушильный объем с пиломатериалами и через конденсационный объем, близкой к модели идеального вытеснения, без байпасов и застойных зон.

Поставленная цель достигается тем, что в сушильной рециркуляционной камере для пиломатериалов, включающей горизонтальный цилиндрический корпус, циркуляционные вентиляторы, сушильный объем с пилометериалами, расположенными волокнами вдоль направления движения сушильного агента, нагревательный объем для нагрева сушильного агента, конденсационный объем, в котором расположен пластинчатый калорифер, охлаждаемый холодной водой, вакуум-насос, частично отсасывающий отработанный сушильный агент после конденсационного объема, нагревательный объем выполнен в виде кольцевого пространства, образованного между внутренними стенками цилиндрического корпуса и наружными стенками внутреннего цилиндра длиной, меньшей длины цилиндрического корпуса, и жестко прикрепленного к цилиндрическому корпусу, внутри кольцевого пространства нагревательного объема расположены вдоль образующих нагревательные трубы, соединенные с подводящим и отводящим выносимыми коллекторами водогрейного котла, сушильный объем с пиломатериалами выполнен в виде расположенного внутри цилиндра цилиндрического корыта на тележках длиной, равной длине внутреннего цилиндра, причем к обоим краям корыта прикреплены на шарнирах полукольца цилиндрической формы наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра внутреннего цилиндра, все цилиндрическое корыто заполнено пиломатериалами по форме цилиндра меньше диаметра внутреннего диаметра внутреннего цилиндра, а верхняя часть пиломатериалов закрыта плотной тканью или полимерной пленкой, прикрепленной к нижнему корыту так, что сушильный объем с пиломатериалами плотно изолирован со стороны образующих цилиндра и сообщается только с торцевых сторон; с обеих сторон края внутреннего цилиндра и полуколец цилиндрической формы корыта отбортованы соответственно в большую и меньшую сторону с образованием расширений кольцевых пространств, в которые плотно заделаны уплотнения из тканевого жгута; с обеих сторон в кольцевые уплотнения из тканевого жгута упираются приставные на поворотных шарнирах кольцевые упоры всасывающих патрубков центробежных вентиляторов, внутри этих патрубков расположены пластинчатые калориферы конденсационных объемов, охлаждаемых холодной водой, причем кольцевые упоры всасывающих патрубков центробежных вентиляторов и пластинчатых калориферов с обеих сторон отводятся вместе с торцевыми крышками цилиндрического корпуса, к которым они прикреплены, а подводящие и отводящие трубопроводы охлаждающей холодной воды пластинчатых калориферов подсоединены гибкими шлангами к торцевым крышкам цилиндрического корпуса.

Перемена направления движения сушильного агента в сушильном объеме с пиломатериалами на противоположное осуществляется примерно на половине всего периода сушки, когда в начале пути движения сушильного агента пиломатериалы будут иметь наименьшую влажность, так как взаимодействуют с сушильным агентом с начальной наивысшей температурой, а в конце пути движения сушильный агент будет иметь наименьшую температуру, а влажность пиломатериалов соответственно будет наивысшей. Во второй половине периода сушки после перемены направления движения сушильного агента в сушильном объеме с пиломатериалами на противоточное, когда сушильный агент с более высокой начальной температурой будет взаимодействовать с пиломатериалами с более высокой влажностью, что обеспечит более высокую движущую силу процесса сушки и более высокую скорость сушки пиломатериалов, в результате средняя влажность пиломатериалов во всем сушильном объеме выравнивается к концу периода сушки.

Таким образом, предлагаемая сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов обеспечивает не только высокую эффективность и экономичность сушки пиломатериалов за счет рациональной структуры движения сушильного агента через слой пиломатериалов, близкой к модели идеального вытеснения, но и среднюю одинаковую влажность высушенных пиломатериалов.

Предлагаемая сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение эффективности и экономичности сушки пиломатериалов путем обеспечения структуры потока сушильного агента последовательно через нагревательный объем, сушильный объем с пиломатериалами и через конденсационный объем, близкой к модели идеального вытеснения, без байпасов и застойных зон.

На фиг. 1 представлена технологическая схема сушильной рециркуляционной камеры для пиломатериалов; на фиг. 2 схематично представлена сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов (продольный разрез); на фиг.3 - поперечный разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - поперечный разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - поперечный разрез В-В на фиг.2.

Сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов содержит (фиг.1-5) горизонтальный цилиндрический корпус 1, внутренний цилиндр 2 длиной меньше длины корпуса 1, расположен концентрично по отношению к нему и жестко прикреплен к корпусу 1 снизу упорами 3. Между стенками корпуса 1 и внутреннего цилиндра 2 расположен нагревательный объем с нагревательными трубами 4, расположенными вдоль образующих корпуса 1 и цилиндра, нагревательные трубы 4 своими концами подсоединены соответственно к подводящему 5 и отводящему 6 кольцевым коллекторам, соединенным соответственно с подводящей 7 и отводящей 8 трубой, соединенных в свою очередь с выносным водогрейным котлом 9. Внутри внутреннего цилиндра 2 установлено цилиндрическое корыто 10 длиной, равной длине внутреннего цилиндра 2, на тележке 11, способных перемещаться на рельсах 12, прикрепленных к стенкам корпуса 1. По обоим краям к корыту 10 прикреплены полуцилиндры 13 на шарнирах 14 и соединены сверху шарнирными замками 15, на корыто 10 уложены пиломатериалы 16 по форме цилиндра волокнами вдоль образующих корпуса 1 и цилиндра 2. В средней части корыта 10 прикреплена полимерная пленка 17 и обтянута вокруг пиломатериалов в форме цилиндра с двух противоположных сторон так, что сушильный объем, образованный снизу цилиндрическим корытом 10, сверху полуцилиндрами 13 с двух концов на шарнирах 14 и шарнирных замках, а также полимерной пленкой 17, обтягивающей сверху в средней части плотно пиломатериалы 16 в форме цилиндра, плотно закрыт по боковой поверхности и открыт с двух торцевых частей 18 и 19 для прохождения сушильного агента. По обеим торцевым сторонам сушильного объема с пиломатериалами 16 расположены конденсационные объемы с пластинчатыми калориферами 20 и 21, заключенные в цилиндрические кожухи 22 и 23 соответственно, к которым подсоединены всасывающие патрубки вентиляторов 25 и 24 с электродвигателями, установленными на площадках 26 и 27, прикрепленных к электрическим крышкам 28 и 29, повешенным на шарнирах 30 и 31 соответственно, и плотно закрывающим корпус 1 с двух сторон. С обеих торцевых сторон в кольцевое пространство между внутренним цилиндром 2 и цилиндрическим корытом 10, имеющим отбортовки, вмонтированы уплотняющие тканевые жгуты 32 и 33, прижатые соответственно цилиндрическими кожухами 22 и 23. Цилиндрический корпус 1, эллиптические крышки 28 и 29, а также водогрейный котел 9 покрыты снаружи теплоизоляционным материалом (не показано) для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду. Для создания вакуума в сушильной камере служит вакуум-насос 34, подсоединенный трубопроводами с вентилями 35 и 36 к корпусу 1 в верхней части над вентиляторами 24 и 25. Холодная вода для охлаждения подается в пластинчатые калориферы 20 и 21 по трубопроводу с вентилями 37 и 38 и отводится по трубопроводу с вентилями 39 и 40. Конденсат из пластинчатых калориферов 20 и 21 отводится по патрубкам с вентилями 41 и 42 в сборники конденсата 43 и 44, которые сообщены с внутренним пространством сушильной камеры патрубками 45 и 46, при опорожнении сборников 43 и 44 они собираются с атмосферой через патрубки с вентилями 47 и 48 соответственно.

Работает сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов следующим образом.

В цилиндрическое корыто 10 (фиг. 1-5) на тележках 11 загружают пиломатериалы 16 цилиндрическим штабелем волокнами вдоль образующих корыта 10, закрывают верхние полуцилиндры 13 на шарнирах 14 шарнирными замками 15 с обеих торцевых сторон корыта 10, а среднюю верхнюю часть пиломатериалов в виде цилиндра плотно накрывают полимерной пленкой 17 так, что сушильный объем с пилометериалами 16, образованный снизу цилиндрическим корытом 10, сверху с двух торцевых сторон полуцилиндрами 13 на шарнирах 14 и на шарнирных замках 15, а в средней части сверху полимерной клепкой 17, плотно закрыт по боковой поверхности и открыт с двух торцовых сторон 18 и 19 для сквозного прохождения сушильного агента.

Загруженное корыто 10 с пиломатериалами 16 на тележках 11 по рельсам 12 вкатывают во внутренний цилиндр 2, расположенный внутри горизонтального цилиндрического корпуса 1, и заправляют плотно уплотняющие тканевые жгуты с двух торцевых сторон 32 и 33 в кольцевые торцевые пространства между внутренним цилиндром 2 и кожухом 10 и полуцилиндрами. Жгуты с обеих торцевых сторон плотно прижимают, закрывая крышки 28 и 29 цилиндрическими кожухами 20 и 21, которые вместе с вентиляторами 24 и 25 установлены на площадях 26 и 27, прикрепленных к крышкам 28 и 29. После плотного закрытия крышек 28 и 29 с обеих торцевых сторон корпуса 1 подключают к работе водогрейный котел 9, подавая горячую воду в нагревательные трубы 4 нагревательного объема, включают вакуум-насос 34 и открывают вентили 35 и 36, соединяющие пространство сушильной камеры с вакуум-насосом 34, включают электродвигатели вентиляторов 24 и 25 и подают холодную охлаждающую воду в один из пластинчатых калориферов 20 или 21 в зависимости от направления движения сушильного агента, который должен двигаться из сушильного объема с пиломатериалами 16 в сторону работающего конденсационного объема с пластинчатыми калориферами 20 или 21. Для подачи холодной охлаждающей воды в работающий калорифер 20 или 21 открывают водяные вентили 37 и 38 соответственно подводящего трубопровода охлаждающей воды и вентили 39 или 40 отводящего трубопровода охлаждающей воды. Одновременно открывают вентили 41 или 42 трубопровода стекающего конденсата соответственно из пластинчатых калориферов 20 или 21 в сборники конденсата 43 или 44, пространства которых сообщают с объемом сушильной камеры соответствующими вентилями 45 или 46 для слива конденсата без образования гидравлических пробок. При попеременном сливе конденсата из сборников 43 или 44 закрывают вентили 41 или 42 и 45 или 46, а открывают вентили, сообщающие объемы сборников 43 и 44 с атмосферой 47 или 48 и соответствующие сливные вентили. По объему сливаемого конденсата из сборников 43 и 44 судят о количестве высушенной влаги из пиломатериалов 16 с учетом массы загруженных пиломатериалов и их начальной влажности.

После удаления примерно половины влаги из пиломатериалов 16 меняют направление движения сушильного агента в сушильном объеме с пиломатериалами, изменяя на противоположное направления вращения валов электродвигателей вентиляторов 24 и 25 и подключая к работе соответствующие пластинчатые калориферы 20 или 21 с подачей к ним охлаждающей холодной воды.

В процессе сушки нагретый сушильный агент движется под действием вентиляторов 24 и 25 через слой пиломатериалов 16 в сушильном объеме через торцевые части 18 и 19, где насыщается влагой, при этом влагосодержание и относительная влажность сушильного агента возрастают, а температура понижается, так как на испарение влаги потребуется тепло, расходуемое за счет теплосодержания сушильного агента. Влажность пиломатериалов снижается, причем в начальный период сушки удаляется поверхностная, а затем удаляется влага из крупных капилляров и внутренняя гигроскопическая влага из мелких капилляров за счет влагопроводности и термовлагопроводности.

В работающем пластинчатом калорифере 20 или 21 конденсационного объема, охлаждаемого холодной водой, сушильный агент охлаждается до температуры точки росы и относительной влажности 100%, после чего происходит осушка сушильного агента с понижением его температуры и конденсацией водяных паров, при этом конденсат отводится через систему трубопроводов с вентилями в сборники конденсата 43 и 44. Охлажденный и осушенный сушильный агент подается вентиляторами 24 и 25 в сушильный объем с нагревательными трубами 4, где нагревается и подается по замкнутому контуру в сушильный объем с пиломатериалами и т.д. Создаваемый вакуум-насос 34 вакуум в сушильной камере обеспечивает увеличение движущей силы процесса сушки, увеличение скорости сушки, уменьшение времени сушки, позволяет проводить процесс сушки при пониженных температурах, что предупреждает образование трещин в пиломатериалах, способствует повышению качества высушенных пиломатериалов.

При перемене направления движения сушильного агента в сушильном объеме с пиломатериалами на обратное после удаление половины влаги из пиломатериалов сушильный агент с наивысшей температурой взаимодействует с пиломатериалами с максимальной влажностью, что обеспечит в этом случае увеличение движущей силы процесса сушки при удалении влаги при максимальной влажности. В результате к окончанию процесса сушки влажность пиломатериалов во всем сушильном объеме в среднем практически одинакова, что является положительным моментом по сравнению с вариантом сушки без перемены направления движения сушильного агента в сушильном объеме.

Следует заметить, что перед переменой направления движения сушильного агента в сушильном объеме градиент влажности пиломатериалов по длине сушильного объема образовался вследствие того, что сушильный агент с наивысшей температурой взаимодействовал с пиломатериалами с наименьшей влажностью в начале пути движения сушильного агента, а в конце пути движения сушильного агента последний с наименьшей температурой и с наибольшей относительной влажностью и с наибольшим влагосодержанием и абсолютной влажностью взаимодействовал с пиломатериалами с наибольшей влажностью, в результате чего движущая сила процесса сушки в конце пути движения сушильного агента будет значительно меньше по всем параметрам. Если проводить процесс сушки без перемены направления движения сушильного агента в сушильном объеме с пиломатериалами, то к концу сушки в начале пути движения сушильного агента пиломатериалы будут сильно пересушенными, а в конце - недосушенными при средней нормальной влажности высушенных пиломатериалов.

Наглядно видно, что обеспечение более высокого качества сушки достигается при перемене направления движения сушильного агента, что требует некоторого усложнения и удорожания конструкции сушилки. Возможны некоторые незначительные дополнительные энергетические затраты в связи с гидравлическими затратами и усложнение обслуживания сушилки в связи с переключениями.

Предлагаемая сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов обеспечивает однородную конечную влажность высушенного материала и высокую эффективность и экономичность сушки при структуре давления сушильного агента в сушильном объеме с пиломатериалами, близкой к модели идеального вытеснения, что в конечном итоге обеспечивает сокращение времени сушки, снижение и стоимости и повышение качества выпускаемых пиломатериалов.

Формула изобретения

Сушильная рециркуляционная камера для пиломатериалов, включающая горизонтальный цилиндрический корпус, вентилятор, сушильный объем с пиломатериалами, нагревательный объем для нагрева сушильного агента, конденсационный объем в котором расположен калорифер, охлаждаемый холодной водой, вакуум-насос, частично отсасывающий отработанный сушильный агент после конденсационного объема, отличающаяся тем, что имеется еще один вентилятор и оба они выполнены циркуляционными, пиломатериалы в сушильном объеме расположены волокнами вдоль направления движения сушильного агента, камера дополнительно снабжена еще одним калорифером и оба они выполнены пластинчатыми, нагревательный объем выполнен в виде кольцевого пространства, образованного между внутренними стенками цилиндрического корпуса и наружными стенками внутреннего цилиндра длиной меньше длины цилиндрического корпуса, и жестко прикрепленного к цилиндрическому корпусу, внутри кольцевого пространства нагревательного объема расположены вдоль образующих нагревательные трубы, соединенные с подводящим и отводящим выносимыми коллекторами водогрейного котла, сушильный объем с пиломатериалами выполнен в виде расположенного внутри цилиндра цилиндрического корыта на тележках длиной, равной длине внутреннего цилиндра, причем к обоим краям корыта прикреплены на шарнирах полукольца цилиндрической форму наружным диаметром меньше внутреннего диаметра внутреннего цилиндра, все цилиндрическое корыто заполнено пиломатериалами по форме цилиндра, верхняя часть пиломатериалов закрыта плотной тканью или полимерной пленкой, прикрепленной к нижнему корыту так, что сушильный объем с пиломатериалами плотно изолирован со стороны образующих цилиндра и сообщается только с торцевых сторон, с обеих сторон края внутреннего цилиндра и полуколец цилиндрической формы корыта отбортованы соответственно в большую и меньшую сторону с образованием расширений кольцевых пространств, в которые плотно заделаны уплотнения из тканевого жгута, с обеих сторон в кольцевые уплотнения из тканевого жгута упираются приставные на поворотных шарнирах кольцевые упоры всасывающих патрубков центробежных вентиляторов, внутри этих патрубков расположены пластинчатые калориферы конденсационных объемов, охлаждаемых холодной водой, причем кольцевые упоры всасывающих патрубков центробежных вентиляторов и пластинчатых калориферов с обеих сторон отводятся вместе с торцевыми крышками цилиндрического корпуса, к которым они прикреплены, а подводящие и отводящие трубопроводы охлаждающей холодной воды пластинчатых калориферов подсоединены гибкими шлангами к торцевым крышкам цилиндрического корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5