|
Под гидротермической обработкой
древесного сырья понимают процессы воздействия на него тепла, влажного газа
или воды для изменения температуры и влажности древесины до значений, при
которых технология ее переработки позволяет получить качественную продукцию
при наибольшей производительности оборудования и наименьших энергозатратах.
При выработке технологической щепы гидротермическая подготовка древесного
сырья должна обеспечить:
улучшение качества окорки мерзлой древесины
размораживанием, т. е. повышением температуры древесины в зоне камбиального
слоя до —4 °С;
улучшение качества окорки сухой древесины увлажнением коры
до влажности более 43 %;
улучшение качества щепы снижением содержания мелкой
фракции и спичек полным или частичным оттаиванием мерзлой древесины до
температуры 1,—2 °С.
Технологические цели гидротермической обработки древесного
сырья различны. При окорке требуется снижение прочности сцепления коры с
древесиной, при измельчении в щепу — снижение твердости и прочности
древесины. Хвойные и лиственные породы отличаются характером распределения
влаги по радиусу ствола. Свежесрубленная древесина заболони у хвойных пород
всегда имеет высокую влажность, достигающую 100 % и более. Влажность ядровой
древесины значительно ниже и колеблется в пределах 30—50%. У лиственных пород
влага распределяется по сечению ствола равномерно. Поэтому для
технологических целей при измельчении древесины достаточно, чтобы глубина
оттаивания по радиусу лесоматериалов достигала у хвойных пород ядра, у
лиственных пород сердцевины.
Гидротермическую обработку древесного сырья, используемого
для выработки щепы, ведут следующими способами:
мерзлую древесину при барабанной окорке размораживают
непосредственно в окорочном барабане подачей в него пара, нагретого воздуха
или топочных газов;
мерзлую древесину при роторной окорке размораживают или
оттаивают в бассейнах с подогретой водой;
древесину с подсушенной корой увлажняют замачиванием сырья
в воде, опрыскиванием водой или пропаркой в окорочных барабанах.
В качестве теплоносителя при гидротермической обработке
древесины используют теплый воздух, топочные газы, подогретую воду и пар. Основной
характеристикой теплоносителя является коэффициент теплоотдачи, численно
равный количеству тепла, отдаваемого 1 м2 поверхности бревен за 1 ч при разности температур 1 °С. Для циркулирующего воздуха или топочных газов коэффициент
теплоотдачи равен 0,08— 0,40 МДж, для движущейся воды 4,19—12,58 МДж, для
конденсирующего пара 46,05 МДж, поэтому тепловая обработка в среде
насыщенного пара наиболее эффективна.
При обработке древесины, например паром, температура в
камбиальном слое изменяется по типичным кривым, показанным на 23. На первом
этапе температура лесоматериалов, диаметр которых в данном случае 18—20 см,
повышается от отрицательной величины U до нуля. На втором этапе, когда влага
из твердого состояния превращается в жидкое, в течение некоторого времени она
остается постоянной. После этого температура снова начинает повышаться,
стремясь к температуре tc воздействующей на нее воды или насыщенного пара,
либо к пределу охлаждения при нагревании в среде горячего воздуха.
При барабанной окорке лесоматериалов в качестве
теплоносителя используют пар и топочные газы, получаемые при сгорании жидкого
топлива или древесных отходов. Недостатками топочных газоз являются:
потребление ценного дизельного топлива в количестве от 1 до 4 кг на 1 м3 окоряемой в барабанах древесины; загрязнение щепы продуктами сгорания топлива;
токсичность; необходимость эксплуатации окорочных барабанов на открытом
воздухе, что увеличивает потери тепла и расход топлива.
По сравнению с топочными газами использование пара имеет
ряд преимуществ: более высокая теплоотдача, отсутствие токсичных компонентов,
уменьшение образования пыли при окорке, высокая экономичность процесса.
Однако обработка паром приводит к потемнению древесины.
Технология окорки с использованием пара является
энергосберегающей, так как потребляет дешевое местное топливо —
древесные отходы. Пар для тепловой обработки можно
получить от центральной котельной на нижнем складе или котельной, встроенной
в цех щепы ( 26, а). Система пароснабже- ния здесь включает водопровод 5, два
паровых котла 3 типа КВ-300, размещенных в помещении 6, паропровод 4 и
подходящие к барабану 1 отводы 2 паропровода. Паропровод, диаметр которого
должен быть рассчитан на максимальный расход пара, необходимо укомплектовать
запорной арматурой, расходомером и манометром. На концах отводов трубопровод
должен оканчиваться конусной частью с уменьшением проходного сечения. В
полость барабана 1 ( 26,6) сухой насыщенный пар с температурой 140—150 °С и
давлением 0,3 МПа подается через неподвижную стенку 2, установленную со
стороны загрузочной воронки 3. Наиболее выгодные координаты точек подачи пара
8 определены опытным путем. Они расположены так, чтобы струи пара равномерно
прогревали окариваемую массу сырья. При различном объеме сегмента заполнения
и в зависимости от исходной температуры подача пара в паропроводы 4
регулируется с помощью вентилей 5. Для спуска из паропровода конденсата, отбираемого
в коллекторе 6, служит вентиль 7.
Для отвода паровоздушной смеси из барабана рекомендуется
устанавливать принудительную систему вентиляции с вытяжным колпаком-зонтом.
Влажность коры после фрикционной окорки с паром повышается незначительно и
остается в пределах 45—55 %. В летнее время в окорочных барабанах может
осуществляться пропарка подсушенной древесины при расходе пара 10—12 кг на 1
пл. м3 окоряемого сырья.
Технология подготовки пиловочника и шпальника,
отходы переработки которых используются для выработки щепы, осуществляется на
лесных складах с подогревом сырья в открытых бассейнах ( 27). Лесоматериалы,
предназначенные для переработки, сбрасываются с сортировочного
лесотранспортера 1 в первый бассейн 2, где они за 1,5—2,0 ч размораживаются
или увлажняются до состояния, необходимого для высококачественной окорки.
Продольными лесотранспортерами 3 подготовленные для окорки лесоматериалы
выгружаются из бассейна и поступают в утепленное здание окорочного отделения
4, где установлены роторные окорочные станки. Окоренные бревна по приемным
рольгангам 5 и спускным лоткам поступают во второй бассейн 6, где за 5—6 ч
оттаивают полностью или частично на глубину заболони. Оттаявшие сортименты
продольными лесотранспортерами 7 подаются на переработку в цех.
Тепловая обработка в открытых бассейнах сопровождается
значительными потерями тепла с большой поверхности. Наблюдаются трудности
размораживания выступающей над поверхностью верхней зоны плавающих бревен.
Перспективными являются закрытые бассейны с горячей'водой, где тепловая
обработка ведется более интенсивно и с меньшими потерями тепла. Номограмма
для определения продолжительности оттаивания мерзлых бревен на глубину
заболони, обрабатываемых в горячей воде при различной температуре, приведена
на 28. Изменением температуры горячей воды подачей в нее пара можно
регулировать продолжительность процесса оттаивания мерзлых бревен [42].
|