ВАРІАНТИ ЕНЕРГЕТИКИ СУШІННЯ ЧАСТИНА II - Лісогосподарські операції
2 серпня 2017 р. П’єр Аселін інж. F. Лісові консультанти DGR
Як оптимізувати теплові насоси за джерелами енергії? Як відновити енергію шляхом диференціальної евакуації (система мінімізатора втрат Вентса)? Як відновити енергію з вентиляційних отворів? Це теми, які ми обговоримо в цьому розділі про енергоменеджмент у сушінні.
Оптимізація ефективності роботи теплових насосів
Багато років я помічав, що часто існує помилкова думка про взаємодію між роботою теплового насоса та сушкою деревини. Тепловий насос сушить деревину лише як побічний ефект від його роботи (супутня вигода), оскільки цикл роботи теплового насоса не пов’язаний з деревиною в печі. Багато користувачів досі вважають, що робочий цикл теплового насоса завжди є більш ніжним щодо деревини, ніж паросушарка. Але ця помилкова віра пов’язана з незнанням м’яких погодних умов, властивих роботі теплових насосів. Деревина не знає, за якою системою вона сушиться. Деревина піддається лише температурі, вологості та швидкості руху повітря, спричинених будь-якою сушильною системою. Температура 50 ° C за допомогою насоса не відрізняється від 50 ° C для парової сушарки, якщо вологість повітря однакова.
Насправді насос висушує вологість повітря, а не деревини, конденсацією на холодних пластинах випарників теплоносія. Таким чином, насос транспортує цю вологу в рідкому вигляді з сушарки, як і вода, яка капає під вашим автомобілем, коли кондиціонер увімкнено. Отже, чим більше вологе повітря, тим ефективніше насос ... але підводом є те, що ми хочемо висушити деревину, а коли повітря дуже вологе, деревина сохне повільніше, а коли повітря сухіше, насос є менш енергоефективним. То хто переможе в битві в міру сушіння ... деревина чи насос?
Правда полягає в тому, що насос стає все менш і менш ефективним у міру сушіння, оскільки нижче 20% НВ (вологість деревини) насос майже не конденсує більше води і в результаті споживає більше води, енергії, яку він відновлює конденсацією. Загалом теплові насоси дуже ефективні для вологих порід (сосна, ялиця, осика) у фазі вільного випаровування води приблизно до 23-25% НВ. На цій фазі відновлюється приблизно 2/3 енергії випаровування, але це швидко опускається нижче 20% НВ, що пояснює тривалий час сушіння з цією технологією, але, тим не менше, забезпечує якісну сушку.
Але чи можемо ми мати найкраще з обох світів, сушити так швидко, як звичайна система з максимальною якістю, мати можливість спеціальних процедур, таких як балансування, кондиціонування, пастеризація, кристалізація смоли ...?
Відповідь - ТАК із гібридною системою.
У гібридній системі теплові насоси використовуються лише у фазі сушіння вільної води в деревині, тому там, де евакуюється найбільший обсяг води, до 23-25% HB (деревної вологи) приблизно. Таким чином, переваги системи максимізуються шляхом зволоження у цій фазі шляхом відновлення 2/3 енергії випаровування, що тим більше корисно для дуже вологих видів, таких як ялина, сосни, тополі тощо. Це вірно, якщо у вас є насос, потужність якого перевищує швидкість випаровування деревини, а також мінімізує плями та плями. Наприклад, на дуже вологих бензинах, як правило, рекомендується потужність сушарки потужністю 1,5 насос/Мпм. Ті, хто не перевищує цієї потужності, матимуть вищі енергетичні витрати, довший час висихання та проблеми з плямами та фарбуванням деревини. Але для дуба, ясена та клена нам не потрібна така надлишкова потужність, і відоме співвідношення 1 к.с./м/м насосної потужності загалом достатнє, оскільки ми хочемо повільнішу швидкість випаровування цих порід.
Другим джерелом енергії в ідеалі буде хвостовий котел (стільки сушарок), котел на природному газі (найнижча вартість, крім хвостів), СПГ (скраплений природний газ) або пропан-газ замість масла №2, або просто прямий пальник. Дійсно, на момент написання цієї статті, беручи до уваги різницю теплотворної здатності, газ пропан коштував на 0,18 долара менше за літр порівняно з маслом № 2. Оскільки вартість перетворення масляного пальника в пропановий пальник становить приблизно 25 000 доларів США, парк гібридних сушарок, який щорічно споживає 300 000 літрів олії № 2 (450 000 літрів пропану при тій самій енергетичній потужності), заощадить 54 000 000 доларів на рік, отже, повернення інвестицій менше ніж за півроку. Кожен парк сушарок повинен бути проаналізований у кожному конкретному випадку в залежності від поточних джерел енергії, перш ніж здійснювати перетворення енергії.
За допомогою котла з гібридним насосом або прямого газового вогню вкрай бажано встановити комп’ютеризований контролер із зондами для вологості деревини для кращої оптимізації якості сушіння та управління використанням двох джерел енергії у відповідний час сушіння. програма. Додана вартість гібридної системи швидко окупається зменшенням енергетичних витрат на сушіння, скороченням часу сушіння та покращенням якісних процедур закінчення сушіння. Система зволоження (пара низького тиску або мікронасадка води високого тиску) необхідна для фази балансування та кондиціонування. Я, очевидно, віддаю перевагу парогенераторам насиченого пари низького тиску, які на сьогодні є найбільш ефективними, якщо потужність є достатньою.
Очевидно, слід перевірити, чи залишається електроенергія вигідним вибором як другим джерелом енергії для завершення сушіння відповідно до місцевих норм електроенергії, які сильно варіюються від однієї установки до іншої, оскільки більшість сушарок за осушення вже мають допоміжні електричні елементи . Наприклад, у осушувальній сушарці 40000 уд/хв часто є нагрівальний елемент потужністю 400 кВт для попереднього нагрівання. Однак цієї потужності недостатньо для сосен, тополь, дуже вологих порід або схильних до плям та зміни кольору. В останньому випадку будуть потрібні резервні елементи потужністю 600 кВт, тому 15 кВт на Мпм потужності замість 10 кВт/Мпм, звичайний стандарт, якого часто недостатньо.
Диференціальна система евакуації (Вентс Втрата)
Ця техніка була широко розроблена та впроваджена групою Wellons, виробником котлів, сушарок та вдосконалених систем управління сушінням деревини хвойних порід. Кілька інших виробників, особливо Sécovac спочатку, інтегрували цей контур управління у свій регулятор сушіння.
Ідея полягає в тому, щоб розділити коефіцієнт відкриття клапанів випуску та входу повітря сушарок, що дозволяє економити енергію 5% або більше, залежно від типу сушильної операції. Ця економія є суттєвою, особливо коли джерело енергії дорожче заводських відходів (скраплений природний газ).
Зниження енергії пов’язане з фізичними властивостями повітря відносно його температури та з різницею температур між температурою зовнішнього повітря, що надходить через впускні заслінки, і температурою повітря, що виходить із затвора. Нам не потрібен кубічний метр холодного повітря, щоб замінити кубічний метр гарячого відпрацьованого повітря, оскільки об’єм повітря майже подвоюється з кожними 10 ° С. Чим холодніше зовнішня температура, тим це правда. Крім того, через час реакції системи управління в сушарці індукується додатковий обсяг непотрібного холодного повітря, що додатково збільшує споживання енергії, крім того, що створює позитивний тиск, спричиняючи втрати парів у дверях сушарки.
При системі диференціальної евакуації вихідні заслінки відкриваються в пріоритеті, іноді до 100%, перед тим, як поступово відкривати впускні заслінки повітря, щоб ввести лише мінімум холодного повітря, що замінюється, в сушарку. Це також має побічний ефект від створення злегка негативного тиску в сушарці, що автоматично забезпечує герметичність дверей.
Вартість системи диференціальної евакуації, очевидно, передбачає подвоєння механіки відкривання стулок, яка також повинна мати пропорційне управління, за допомогою комп'ютеризованого контуру управління, тобто приблизно від 8000 до 10000 доларів за сушилку. Однак прибутковість очевидна і тим більше очевидна для тих, хто сушить дуже вологу ялицю, інші проникні вологі види або всі інші ситуації, що вимагають частого відкривання витяжних жалюзі.
Отвори звичайної сушарки, майже закриті з боку входу повітря.