Процесс вакуумной сушки древесины привлек внимание технологов в конце позапрошлого столетия. В патенте Ч. Говарда от 1883 года появляются первые попытки сушки древесины с помощью вакуума. В 1940 году к вакуумной технологии сушки обращается Войт, а в 1941 году опыты с автоклавом проводят Рихерс и Игни. В дальнейшем это работы Мэдисона (1956), Коллмана, Кришера и других. Опыты проводились как с постоянным, так и с дискретным вакуумом, но полученные результаты Вильером были оценены как "катастрофические", и проблема осталась нерешенной. В технологии сушения древесины вакуумом с применением конвекционного нагревания был сделан значительный шаг вперед Малквистом и Ноуком (1965).

Изучая промышленный и циклический вакуум (разрежение), Винченцо Паньоцци (доктор технических наук Туринского политехнического института, Италия) заинтересовался исследованием областей применения. Стимулом явился растущий спрос деревообрабатывающей промышленности на сушку сырых пиломатериалов определенной толщины из твердых пород древесины, таких как бук, черная акация, дуб и некоторые очень твердые тропические породы.

Промышленные вакуумные сушилки

С 1959 года по 1961 год Паньоцци проводил опыты по сушке небольших объемов древесины различных пород, используя вакуумный стеклянный колпак, в котором древесина нагревалась термоэлементами от утюгов.

Так родилась система "нагревательных пластин". Ее главным смыслом было использование высокой теплоотдачи при контакте древесины и пластин. В 1962 году он построил экспериментальную сушилку диметром 800 мм с электрическими нагревательными пластинами, работающими в непрерывном вакууме, и с полезным объемом 0,5 м3. В 1966 году он построил полупромышленный цилиндрический агрегат для пиломатериалов нормальных размеров с пластинами, нагреваемыми горячей водой, которые могли работать как в непрерывном, так и в циклическом вакууме. 1966 год может считаться годом рождения процесса промышленной вакуумной сушки (или "разрежение"), потому что с этой даты в промышленной практике начинается все более широкое применение этих сушильных камер.

В 1973 году по итогам пятой конференции в Южной Африке Сивидини представил первый официальный отчет итальянского НИИ древесины по исследованиям в области сушения. Вскоре стало ясно, что так называемый "метод пластин" не имеет будущего. Еще в шестидесятых годах "вакуумный метод" часто отвергался как очень трудоемкий и неэкономичный процесс, потому что он требовал значительных инвестиций в оборудование, а ручное управление нагревательными пластинами было очень трудоемким.

В 1975 году, после проведения исчерпывающих исследований, Винченцо Паньоцци построил и показал в Ганновере вакуумную сушилку с нагревом горячим воздухом. Это был цилиндрический агрегат, известный под маркой BS, имеющий максимально полезную длину 12 м и внутренний диаметр 2,3 м. Каждая такая секция может вмещать 24 м3 древесины.

Особенностью этого агрегата была конвекционная нагревательная система с вентиляцией, перпендикулярной по отношению к штабелю: поток воздуха, нагретый на внутренней цилиндрической стенке, перемещается мобильным соплом; под воздействием вращения этого сопла древесина подвергается нагреву с мощными турбулентными пульсациями с периодической сменой вакуумными фазами. Патент Маспелла основан на циклическом процессе с "нормальным пресс-нагревом" и "вакуумной сушкой" (Маспелл - это компания, основанная Паньоцци).

Промышленные сушилки этого типа нашли распространение в производстве, работающем с толстым и трудно сушимым пиломатериалом. Простая полуавтоматическая система позволяла управлять процессом сушения. В дальнейшем, объединение двух одинарных сушилок в единый агрегат "Тандем" дало заметное сокращение энергозатрат.

В 1986 году появилась система LO-LA (продольно-горизонтальная) с вентиляторами (минимум двумя), которые были помещены в цилиндрические цоколи и создавали два встречных воздушных потока. Направление движения потоков изменялось механическим способом или электрическим с помощью инвертора с тем, чтобы образовать единый перпендикулярный по отношению к штабелю воздушный поток, который ежеминутно двигался вперед и назад вдоль штабеля.

Этот тип вентиляции LO-LA имеет следующие преимущества: уменьшение количества вентиляторов; снижение энергопотребления; рост аэродинамической отдачи; увеличение скорости прохождения воздуха через штабель; исключение застоя воздуха в точках наименьшего сопротивления; несложность установки моторов внутри камеры для превращения механической энергии в тепло.

В системе LO-LA чередование периодов в циклическом вакууме применяется, когда древесина имеет повышенную влажность или необходима сушка высшего качества, а непрерывный вакуумный процесс применяется, когда не требуется высокого качества сушки или древесина уже предварительно подсушена.

Первоначально сушильные камеры изготавливались из углеродистой стали, поэтому цилиндрическая стенка камеры и крышки подвергались нагреванию как для того, чтобы нагреть древесину, так и чтобы избежать конденсации воды на стенке, что могло привести к коррозии.

К этой активной защите от коррозии была добавлена пассивная защита. Для этого внутренние стенки камеры зачищались и покрывались слоем эпоксидной смолы. Тем не менее, полностью эту проблему решить не удалось, и через 3-4 года приходилось обновлять слой смолы.

Коррозия, вообще, является одной из основных проблем при эксплуатации всех типов сушильных камер, и чтобы радикально решить эту проблему, с 1990 года Маспелл изготавливает все контактирующие с влагой части сушильных камер из нержавеющей стали. Нужно отметить, что Маспелл нашел способ уменьшить массу (и стоимость) нержавеющих частей сушилок. Камера имеет двойную стенку: наружная изготавливается из обычной стали и имеет толщину достаточную, чтобы выдержать наружное давление, а внутренняя стенка изготавливается из тонкой нержавеющей пластины (толщина 1-2 мм), которая не может выдержать внутреннее разрежение. Чтобы компенсировать внутреннее разрежение и превратить его в давление, между стенками камеры создается вакуум, поэтому внутренняя стенка подвергается давлению по направлению изнутри наружу. Кроме того, этот слой сильного вакуума является наилучшим термоизоляционным барьером и препятствует потери энергии.

Следующим шагом вперед был переход от цилиндрической формы камеры к параллелепипедной (прямоугольной), поскольку цилиндрическая форма является препятствием для строительства сушильных камер больших объемов. Началом этого стало создание сушилки типа "Тетра" с прямоугольной секцией, вмещающей штабель 1,2x1,2x12 м.

Успех сушилок "Тетра" привел к созданию крупногабаритной сушилки "Голиаф". Самая последняя сушилка "Голиаф", наконец, позволила Маспеллу достичь цели производства вакуумных сушилок, способных вмещать сразу полный грузовик заготовок, так как размеры загрузки составили 2,5x2,5 (3) м, полезной длиной 13,6 м и даже больше.

Внешний диаметр аналогичной цилиндрической сушильной камеры, вмещающей не только этот штабель, но и систему вентиляции, достигал 4 м, и в этом случае ее транспортировка стала бы проблематичной, поскольку ее параметры превышают разрешенные транспортные размеры.

"Голиаф", сочетая продольно-горизонтальную систему вентиляции моделей LO-LA и последовательную инжекторную нагревательную систему с вертикально перемещаемым отражателем, решил проблему сохранения размеров в рамках транспортных ограничений, попутно улучшив аэродинамику системы вентиляции. В днище и двери "Голиафа" расположены два ряда вентиляторов по три в каждом ряду и водно-воздушные теплообменники. Вертикальные подвижные отражатели, совершающие однообразные перемещения от одного конца камеры к другому, обеспечивают однородность воздушного потока.

Вакуумная сушилка типа "Голиаф" может работать как в непрерывном, так и в циклическом вакууме. Обычно она работает в циклическом вакууме, в котором возврат теплоэнергии достигается объединением двух камер, что чрезвычайно снижает стоимость сушения до нижнего предела затрат при использовании конвекционных сушилок.

В феврале 1992 года во Франции на лесопильном заводе Трюшо был установлен первый агрегат Тандем

Голиаф 100. E.D.F. (французские электросети), которая финансировала проект, приняла решение поручить S.F.E.E. и С.Т.В.(Технический центр в Боа) замеры, чтобы подтвердить затраты, качество и затраты времени этого агрегата. В первых двух тестах при сушке в "тандеме" дубовой доски толщиной 27 мм со средней начальной внутренней влажностью 23,5% и конечной влажностью 10,2% затраты тепловой энергии бойлера составили 0,4 кВт на 1 кг испаренной воды, а при сушке только одной камерой без возврата теплоэнергии затраты составили 0,869 кВт на 1 кг испаренной воды.

Основываясь на анализе вышеупомянутых результатов и ранее проведенных исследованиях, можно утверждать следующее:

• сушилки типа "Голиаф" - это агрегат большой производительности, удобный для обработки больших размеров;
• поскольку он вмещает полный грузовик древесины, "Голиаф" соответствует нуждам компаний, которые используют для перевозки древесины грузовики;
• значительно сокращая время сушки по сравнению с обычной сушилкой, "Голиаф" позволяет существенно уменьшить количество древесины на складе и быстро реагировать на запросы рынка;
• существенное снижение расходов понижает стоимость сушения;
• что касается периода амортизации, сушилка может работать гораздо более длительное время, поскольку камера из нержавеющей стали очень долговечна и, следовательно, приносит дополнительную прибыль до истечения срока амортизации;
• по причине долговечности "Голиаф" сохраняет высокую рыночную стоимость и к концу периода амортизации имеет оптимальную остаточную стоимостью.