Камера для сушки пиломатериала с рециркуляцией продуктов сгорания природного газа

Предлагаемое устройство относится к области теплотехники и может быть использовано в деревообработке для сушки пиломатериала продуктами сгорания природного газа с использованием высшей теплоты сгорания газа. Камера сушки пиломатериала имеет теплоизолированные и герметичные ограждающие конструкции, причем коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия камеры не должен быть выше 0,5-0,6 ккал/м². час.°С, патрубок для нагнетания агента сушки в камеру, расположенный в нижней части камеры и оборудованный искрогасителем для предотвращения заноса искр в камеру. На внутренней стене камеры нагнетательный патрубок оборудуется защелками для присоединения и герметичной фиксации встречного фланца перфорированного воздуховода вагонетки. Патрубок в верхней части камеры и воздуховод, идущий от него, служат для отвода агента сушки, прошедшего через штабель пиломатериала, из камеры и подачи его на всас вентилятора для рециркуляции. Вагонетка, на которую штабелируется пиломатериал, оборудована стационарным перфорированным воздуховодом, имеющим отверстия на боковых и верхней стенках для выхода в штабель нагнетаемого теплогенератором агента сушки и заглушенным в торцевой части, расположенной у задней стенки камеры. Для сжигания газового топлива предусмотрен теплогенератор с инжекционной многофакельной горелкой с небольшой длиной факела, воздух на горение для которой подается либо из помещения коридора управления, либо снаружи. Полученные продукты сгорания перемешиваются в смесительной камере теплогенератора с агентом сушки, поступающим из камеры, до необходимой температуры, но не более 90-100°С, и затем агент сушки нагнетается в воздуховод, расположенный на вагонетке, и через отверстия, расположенные на верхней и боковых стенках воздуховода вагонетки - в штабель неплотно уложенного пиломатериала, проходя сквозь штабель, охлаждается на ограждающих конструкциях камеры и, отдав часть сконденсировавшейся на стенах влаги, через патрубок и воздуховод в верхней части камеры направляется снова на

всас вентилятора теплогенератора, оборудованного автоматикой безопасности и регулирования, которая должна обеспечивать обязательное отключение подачи газа при: - погасании факела горелки или запальника в случае нарушения режима работы теплогенератора; - повышении или понижении давления газа перед теплогенератором сверх допустимых пределов; - повышении температуры агента сушки сверх допустимого предела для заданного режима; - отключении электроэнергии. При понижении температуры агента сушки ниже допустимого предела должно производиться автоматическое включение горелки теплогенератора с целью поддержания необходимого температурного режима сушки. Кроме того, для вывода избыточного агента сушки при включении горелки теплогенератора и поддержания стабильного давления в камере предусмотрен стандартный предохранительно-сбросной клапан, устанавливаемый в нижней части камеры и настраиваемый на необходимые параметры срабатывания. При предлагаемом принципе сушки пиломатериала также происходит частичное увлажнение пиломатериала (пропарка) за счет выпадения конденсата из продуктов сгорания. что позволит достичь более качественной сушки, использовать высшую теплоту сгорания газа и, как следствие, уменьшить удельный расход топлива и электроэнергии на единицу высушиваемого пиломатериала.

Предлагаемое устройство относится к области теплотехники и может быть использовано в деревообработке для сушки пиломатериала продуктами сгорания природного газа с использованием высшей теплоты сгорания газа.

Известны камеры сушки пиломатериала, в которых теплоноситель -воздух нагревается продуктами сгорания газа от горелки, расположенной перед нагнетательным вентилятором, а затем подается в верхнюю часть камеры и разгоняется по ней мощными потолочными вентиляторами. Недостатком таких конструкций являются увеличенные теплопотери, т.к. теплоноситель с максимальной температурой проходит сначала в верхней части камеры, отдавая часть тепла ограждающим конструкциям камеры, и только затем поступает в штабель пиломатериала и, как следствие, увеличивается расход электроэнергии, т.к. необходимы дополнительно мощные вентиляторы для преодоления сопротивления сначала потолочного воздуховода, а затем штабеля пиломатериала.

Известны камеры сушки пиломатериала, в которых теплоноситель - вода с температурой 90-95°С, поступающая из котельной, нагревает агент сушки -воздух в камере, а затем горячий агент разгоняется по камере мощными вентиляторами. Недостатком таких конструкций является большая инерционность системы, т.к. невозможно быстро снизить температуру теплоносителя, увеличенный расход электроэнергии, поскольку необходимы мощные вентиляторы для преодоления сопротивления штабеля по длине, а также низкий к.п.д. котлов, которые используют только низшую теплоту сгорания газа, а температура продуктов сгорания, выбрасываемых в атмосферу, составляет порядка 100-110°С.

Целью данной полезной модели является:

- увеличение к.п.д. сушильных камер до 95% за счет использования рециркуляции агента сушки и высшей теплоты сгорания газа;

- снижение мощности устанавливаемого электрооборудования более чем в 2 раза за счет уменьшения гидравлического

сопротивления по ходу агента сушки;

- улучшение качества сушки за счет снижения инерционности системы при подаче теплоносителя и возможности строгого соблюдения режима сушки;

- сокращение расхода топлива на 10-15% за счет работы горелки в режиме трехпозиционного регулирования мощности (0-50-100%) и оборудования теплогенератора комплектом автоматики безопасности и регулирования, позволяющим отключать и включать подачу газа при достижении заданных величин контролируемых параметров процесса сушки;

- сокращение времени сушки за счет возможности соблюдения и быстрой корректировки требуемых параметров сушки и значительного снижения потерь тепла в процессе сушки;

- получения режима «мягкой» сушки;

- возможность корректировки параметров режима сушки для различных сортаментов с различной исходной и конечной влажностью и температурой;

- Частичное увлажнение (пропарка) пиломатериала;

- Экономия средств при строительстве, т.к. нет необходимости строить «ложный» потолок.

Поставленная цель достигается тем, что:

Камера сушки пиломатериала поз.1 имеет теплоизолированные и герметичные ограждающие конструкции, причем коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия камеры не должен быть выше 0,5-0,6 ккал/м². чac.°C, чтобы избежать конденсации водяных паров на внутренней поверхности перекрытия камеры (П.В.Соколов «Проектирование сушильных и нагревательных установок для древесины», Москва 1965 г., стр.35). Патрубок и воздуховод для нагнетания агента сушки в камеру поз.3 расположены в нижней части камеры и на внешнем участке воздуховод поз.3 оборудуется искрогасителем для предотвращения заноса искр в камеру. На внутренней стене камеры нагнетательный патрубок оборудуется защелками для присоединения и герметичной фиксации встречного фланца поз.5 перфорированного воздуховода вагонетки поз.7. Воздуховод поз.4 служит

для отвода агента сушки, прошедшего через штабель пиломатериала, из камеры и подачи его на всас вентилятора и присоединен к патрубку верхней части камеры. Вагонетка поз.6, на которую штабелируется пиломатериал, оборудована стационарным перфорированным воздуховодом поз.7, имеющим отверстия на боковых и верхней стенках для выхода в штабель нагнетаемого теплогенератором агента сушки и заглушенным в торцевой части, расположенной у задней стенки камеры. Теплогенератор поз.2 служит для сжигания газового топлива в горелке, воздух на горение для которой подается либо из помещения коридора управления, либо снаружи, но не из сушильной камеры, чтобы избежать затухания пламени из-за большой влажности агента сушки. Полученные продукты сгорания перемешиваются в смесительной камере теплогенератора с агентом сушки, поступающим из камеры, до необходимой температуры, но не более 90-100°С, и затем агент сушки нагнетается в воздуховод, расположенный на вагонетке. Через отверстия, расположенные на верхней и боковых стенках воздуховода вагонетки агент сушки нагнетается в штабель неплотно уложенного пиломатериала, проходит сквозь штабель, охлаждается на ограждающих конструкциях камеры и, отдав часть сконденсировавшейся на стенах влаги, через патрубок в верхней части камеры и воздуховод поз.4 направляется снова на всас вентилятора теплогенератора. Для такой сушки предпочтительна многофакельная инжекционная горелка с отверстиями, расположенными на конце смесительной камеры, с коротким факелом, чтобы исключить занос пламени и искр в воздуховод вагонетки и достичь заданной и стабильной по всему сечению воздуховода температуры агента сушки на незначительном расстоянии от горелки, определяемом конструкцией камеры. Автоматика безопасности и регулирования должна обеспечивать обязательное отключение подачи газа при:

- погасании факела горелки или запальника в случае нарушения режима работы теплогенератора;

- повышении или понижении давления газа перед теплогенератором сверх допустимых пределов;

- повышении температуры агента сушки сверх допустимого предела для заданного режима;

- отключении электроэнергии.

При понижении температуры агента сушки ниже допустимого предела должно производиться автоматическое включение горелки теплогенератора с целью поддержания необходимого температурного режима сушки. Кроме того, всасывающий и нагнетательный воздуховоды камеры могут оборудоваться заслонками с дистанционным управлением для корректировки давления и объема циркулирующего агента согласно заданного режима сушки.

Для вывода избыточного агента сушки при включении горелки теплогенератора и поддержания стабильного давления в камере предусмотрен стандартный предохранительно-сбросной клапан поз.9, устанавливаемый в нижней части камеры и настраиваемый на необходимые параметры срабатывания. Кроме этих мер безопасности камера должна быть оборудована взрывным клапаном согласно норм, площадь которого определяется согласно нормативных требований, но не должна быть менее 0,05 м².

При предлагаемом принципе сушки пиломатериала происходит частичное увлажнение пиломатериала (пропарка) за счет выпадения конденсата из продуктов сгорания. Согласно данных, опубликованных в книге Иссерлина А.С. «Основы сжигания природного газа» табл.4-11, стр.88 («Недра» 1987 г.) во «влажных» продуктах сгорания метана CН ₄ содержится от 19.11% Н₂О при коэффициенте избытка воздуха 1,0. Это позволит достичь более качественной сушки и уменьшить расход подогреваемой воды для пропарки, что также уменьшит удельный расход топлива на единицу высушиваемого пиломатериала.

Увеличение к.п.д. сушильных камер до 95% достигается за счет использования рециркуляции агента сушки и использования высшей теплоты сгорания газа путем смешения горячих продуктов сгорания газа с холодным воздухом камеры в начале процесса разогрева, а затем с отработанным агентом сушки в процессе рециркуляции агента, а также за счет того, что вдоль ограждающих конструкций камеры перемещается уже отработанный агент сушки, отдавший максимально свое тепло в штабеле пиломатериалу и, вследствие этого, теплопотери через ограждающие конструкции значительно уменьшаются.

За счет уменьшения гидравлического сопротивления по ходу агента

сушки, т.к происходит постоянный отбор агента по всей длине воздуховода вагонетки, и агент сушки проходит через штабель только один раз за цикл, а не многократно, как в существующих типах сушильных камер, значительно снижается мощность устанавливаемого электрооборудования (более чем в 2 раза, в зависимости от сечения воздуховода вагонетки и размеров штабеля).

Улучшение качества сушки за счет снижения инерционности системы при подаче теплоносителя достигается благодаря возможности быстрого отключения или включения подачи газа при достижении требуемых значений контролируемых параметров.

За счет организации работы горелки в режиме трехпозиционного регулирования мощности (0-50-100%) и оборудования теплогенератора комплектом автоматики безопасности и регулирования, позволяющим корректировать подачу газа в соответствии с заданным режимом сушки для данных температуры наружного воздуха, температуры загружаемого в камеру пиломатериала, его влажности, происходит значительное сокращение расхода топлива (порядка 10-15%).

Сокращение времени сушки одной партии пиломатериала до 5-6 дней достигается за счет возможности соблюдения и быстрой корректировки требуемых параметров сушки и значительного снижения потерь тепла через ограждающие конструкции камеры в процессе сушки,

Поскольку имеется возможность регулирования температуры агента как по величине так и во времени в зависимости от показателей качества и размеров загружаемого в камеру сортамента, то данная схема сушки пиломатериала позволяет обеспечить режим «мягкой» сушки, т.е сушку при температуре 50-60°С и, как следствие, обеспечить высокое качество высушиваемого пиломатериала.

На фиг.1 показан разрез предлагаемой сушильной камеры с компоновкой необходимых элементов модели. На фиг.2 - разрез 1-1, показывающий размещение воздуховода на вагонетке и схему укладки пиломатериала для организации движения агента сушки через штабель. На фиг.3 - поперечный разрез камеры с размещенным в ней штабелем.

Камера для сушки пиломатериала с рециркуляцией продуктов сгорания природного газа, содержащая теплоизолированные и герметичные ограждающие конструкции, газовый теплогенератор, устройство для подачи свежего воздуха на горение, воздуховоды для нагнетания и забора агента сушки, вагонетку, отличающаяся тем, что вагонетка снабжена установленным на ней воздуховодом, имеющим отверстия для выхода агента сушки в штабель и заглушенным в торце, при этом патрубок для нагнетания агента сушки в камеру расположен в нижней части камеры и снабжен устройством соединения с воздуховодом вагонетки, патрубок для отвода из камеры отработанного агента сушки и подачи его к вентилятору теплогенератора расположен в верхней части камеры, а камера оборудуется предохранительно-сбросным устройством.