木材干燥技术—木材室干工艺

1、第五章 木材室干工艺5. 1干燥前的准备在干燥锯材之前，首先要对干燥室进行检验和开动前的检查，以保证干燥过程的正常进行。否则，在干燥过程中，加热、通风、换气等机械设备会出现故障。检查工作主要包括以下几方面：5. 1. 1干燥室壳体的检查5. 1. 2动力系统的检查5. 1. 3热力系统的检查5. 1. 4测试仪表系统的检查5. 2锯材的堆积5. 2. 1堆积的形式木材在进行干燥以前，必须先将木材堆积成符合一定工艺要求的材堆。材堆堆积质量的好坏对干燥质量有非常大的影响，材堆的规格和形式，主要决定于干燥室的结构和特性。般干燥室都采用水平纵向堆积，根据气流循环速度的不同，其堆积方式有三种。干燥室堆积

2、法板材之间不留空隙的密集排列（气流速度大）；板材之间留有空隙（速度小于1m/s）;在材堆中央部分留出较大的空隙（中央气道），适用于弱强制循环或自然循环。5. 2. 2隔条及其使用5. 2. 2. 1隔条作用板材堆积时，在材堆高度方向上，每两层板材之间应放置隔条。隔条作用是：使干燥介质能在每一层板材之间自由流通，以便将热量传给板材，同时把从板材中蒸发出来的水分带走；使材堆在宽度方向上稳定；使材堆中的各层板材夹紧，防止和减轻翅曲变形，也能起到稳定材堆的作用。生产上经常使用的隔条，其宽度为3545cm,厚度为2025cm,用材质较好的硬杂木制作。5. 2. 2. 2使用隔条的规则隔条应坚固耐用，选用

3、无腐朽等缺陷的硬木制作，以保证使用强度。干燥软杂木18cm以下薄板时，可以采用软木隔条。隔条规格：强制循环干燥室，气流速度大且规律性强，通常采用厚25mmJ隔条。自然循环干燥室，可根据被干板材的宽度采用厚20mn< 40mm勺隔条。卜表数据可供参考:板厚（mm隔条厚度（mm隔条宽度（mm10 5325±14054 11035±145隔条的间距：阔叶材，间距不超过板材厚度的25倍；针叶树材，间距不超过板材厚度的30倍。隔条在高度方向上要垂直（上下在一条线上），并且应落在材堆底部的支横梁上，以 免板材因受到隔条的压力引起弯曲。隔条应与板材材面垂直。隔条应伸出材堆侧面 20

4、30mm以增加材堆的稳定性，减少材堆两边板材变形，且 有利于码垛，但隔条不能伸出材堆太长，以防止材堆不能进出干燥室。5. 2. 2. 3木材堆积的规则正确使用隔条合理搭配树种初含水率要求同一干燥室，木材初含水率，尽可能一致；绝对不允许湿材与气干材混装。板材厚度要求同一干燥室板材的厚度应当一致，绝对不允许厚度误差超过1cm的板材在同一室混装。板材质量要求材质好的堆在下部，材质差的堆在上部；当木料长度不同时，长材层堆积在材堆的下部和两侧，短材应堆积在材堆的上部和中间，以保证材堆的稳定性。材堆堆积时要求一端平齐；材堆两侧应整齐垂直，以利于循环气流沿材堆高度均匀流入。材堆堆积时要预留检验板的放置位置正

5、确使用压铁5 3 干燥基准在干燥过程中，按照不同的干燥阶段调节干燥室内介质的温度与湿度的参数表，叫做木材的干燥基准。它规定着在人工干燥木材过程中，干燥室内介质温度和湿度调节变化的数值和顺序，是木材干燥的依据。5 3 1 干燥基准的分类5 3 1 1 时间干燥基准根据被干木材的干燥时间来划分阶段，以调节干燥介质的温度和湿度的基准表，叫做时间干燥基准。例如：厚4. 5cm以下，松木干燥基准时间阶段干球温度湿球温度相对湿度干燥时间系数1696379%302756666%203826751%204906941%305 3 12 含水率干燥基准在干燥过程中根据被干木材含水率的变化划分阶段来调节干燥介质温

6、度和湿度的基准 表，叫做含水率干燥基准。采用这种基准表时，必须制做含水率检验板，定期测定含水率的变化程度，以便进行调节。 这种基准表从干燥理论上来讲是比较合理的，它适合于比较难干的厚板和特厚板以及干燥经验尚不足的树种的板材。目前，生产上常用的基准多为含水率基准。其又可细分如下几种：波动干燥基准；半波动干燥基准；过热蒸汽干燥基准5 3 1 3 高温干燥基准高温干燥基准是指干燥温度在100以上的干燥基准，干燥的对象主要是开裂和溃陷小的针叶树材及某些软阔叶树材。5 3 2 干燥基准的编制5 3 2 1 编制依据木材的树种针叶树材，一般密度小、材质轻软、结构均匀、纹理通直、干缩量较小、水分传导性能好，

7、因此容易干燥。同时在干燥过程中，含水率梯度和内应力都不会过大，不易产生开裂和变形等缺陷。所以可以用较硬的干燥基准和较快的干燥方法。阔叶树材密度大、材质硬、干缩量大、水分移动较慢，同时在干燥过程中容易出现较大的含水率梯度和内应力，容易产生开裂和变形等干燥缺陷。所以， 应当采用较软的干燥基准和较慢的干燥方法。成材的规格在干燥作业中，成材的规格，主要指厚度。一般来说，对薄板中板可以采用较硬的干燥基准； 对厚板和特厚板应采用较软一些的干燥基准。因为，干燥厚板材时，容易产生较大的含水率梯度和内应力，会产生表面硬化和开裂等干燥缺陷。但是干燥厚度在1. 8cm以下的薄板时，很容易产生翘曲（特别是杨木、榆木更

8、为明显）不能用硬基准，而应采用软基准。质量要求和产品用途对于有特殊用途或干燥质量要求较高的木材制品，应以保证干燥质量为主，用软基准。对干燥质量要求不高的一般用材，可以采用硬基准。木材的最终含水率，是根据使用要求和使用地区的平衡含水率来确定的。一般来说，最终含水率应当均匀， 从干燥室出来的干木材的含水率应当比用它制成成品的含水率低23%即应比使用地区的平衡含水率低23%5 3 2 2 编制方法有现成基准参照a.材性试验制定某类木材的干燥基准，首先要了解此类木材的材性。因此，先做此种木材的密度和干缩试验（弦向、径向和体积干缩率），并以此和此种木材性质相似的树种的干燥基准作参考；b .找基准根据被干

9、木材的干燥特性， 参考性质与其相似的木材的已有干燥基准，拟定一个初步基准；c .实验室小试按照初步基准，进行少量试验，把在每个干燥阶段中测得的分层含水率的结果，内应力变化情况，干燥过程中出现的缺陷， 干燥后的各项质量技术指标等都详细记录下来，以作为修改基准时的参考资料。d .基准调整在少量试验获得满意的效果后，可进行一、二次生产性实验，同时详细作好各项记录，在干燥过程中，及时、正确地修改基准。若是生产性试验成功， 并获得令人满意的效果， 则可认为是合理的干燥基准，并在今后的生产实践中逐步改进。无现成基准参照在无现成基准参照的情况下，可通过百度试验法确定干燥基准，大约90耐右的木材符合此规律。百

10、度试验法最早由日本学者寺汉真提出，具体做法是用标准试件在 100 c的恒温下干燥，测量干燥过程中发生的几种主要干燥缺陷的程度，分析其与可行的干燥基准中主要条件之间关系的规律性。具有统计意义的这种规律性，可作为制订该树种干燥基准的 理论依据。举例：某针叶树种，其初含水率为 65%百度试验后干燥缺陷结果如下:缺陷名称级别初期温度（C）初期初末期温度（C）初期开裂3604. 385截回变形2566. 088内部开裂2554. 583从表中可知：该树种 2. 5cm厚板材的干燥基准（框架）为:初期温度55C; t初=4. 3c （为方便查表取值为 5C）;末期温度 83cW(%)t干 （） t ()6

11、0555（ 4 3）6040566504035598513530621151302566145225207017532015752253查含水率与干、湿球温度差的关系表（针叶树）得：t 湿 （）15 83305350在干燥过程中尽量保持t湿变动不大这样可根据湿球温度和t ,反过来调整t干5 3 3 我国现行基准介绍中华人民共和国林业行业标准锯材窑干工艺规程LY/T1068-2002 ，设定有17 组共68 个窑干含水率基准，前7 组共 14 个基准适用于针叶树锯材；后10 组共 54 个基准适用于阔叶树锯材。采用该系列基准时应注意事项详见多媒体课件。5 3 4 三段式基准（俄罗斯）木材窑干技术

12、指南 苏联 中央木材机械加工科学研究所等编把基准分为标准基准、强化基准、高温基准例： W t 干 N （榆木5060cm基准）>30 472903020 50575<20 6218365 3 5 英、美系列54 检验板的选制与使用木材干燥生产中通常是采用设置检验板，并通过测定检验板的含水率和应力的变化情况用于检验木材含水率的试材叫做含水率检验板。用于检验木材应来了解并进行干燥作业的。力的试材，叫做应力检验板。5. 4. 1检验板的选制检验板是整窑木材的代表，选制时应注意以下问题：初含率较高；无腐朽、无节疤、 材质密实；弦向板；边材多（因为幼龄材生长应力大）。5. 4. 1. 1含水

13、率检验板含水率检验板是检查木材干燥过程中含水率的变化，进而调整干燥室内的介质状态（T、6 ）。5. 4. 1. 2应力检验板应力检验板是检查木材各个干燥阶段内应力的变化，判断何时进行调湿处理及其处理时间。检验板的锯制按锯材干燥质量GB6491-1999进行。5. 4. 2含水率检验板的使用含水率检验板是用来观察、测定干燥过程中木材含水率变化情况的。由于它的长度比被干材短，为使检验板尽量接近所代表的木材的实际情况，生产上把检验板的两个端头蜡封， 防止从端头蒸发水分。在整个干燥过程中必须保证含水率检验板的完整性。从理论上讲，含水率检验板最好放置在干燥室材堆中的水分蒸发最慢的部位，易拿易取。在实际使

14、用过程中， 对于新的材种规格、 新建干燥设备、探索新的工艺、检查对比或科 研试验等情况时，采用9块含水率试验板；对于材种规格、干燥设备及干燥工艺等条件基本 固定并掌握了干燥规律等情况时，采用 5块含水率试验板。试验板在材堆中的放置位置见下图：试验板放置位置B一材堆宽度h-材堆高度5. 4. 2. 1木材初含水率的确定5. 4. 2. 2检验板的使用过程举例：假设，号含水率试验片的最初湿重为18克，在烘箱中烘成全干重量为 10克；号含水率试验片的最初湿重为 30克，在烘箱中烘成全干重量为 20克。可根据公式计算：号试验片的最初含水率：= 30%刘 介10号试验片的最初含水率：把号试验片的最初含水

15、率和号试验片的最初含水率相加并取其平均值：(80% 50% /2 =65%则检验板的平土!初含水率为65%若含水率检验板的初重为20kg,根据公式可以算出检验板的全干重G干G 干= 100XG初/(100+W 初)= 100X 20/(100 + 65) = 12. 12(kg)假设，检验板在干燥室内干燥了3昼夜，当时称出的重量为 18kg,根据公式可以计算出检验板当时的含水率为：18-12 12网=xl00%=：xWO% = 48 5%当G干12.12这就是说，检验板(即被干木材)在干燥室内干燥了 3昼夜后，含水率由原来的65%下降到48. 5%值班操作工此时可以根据干燥基准进一步调节干燥介

16、质的温度、湿度，并 继续干燥下去，直至达到所要求的标准为止。5. 4. 3应力检验板的使用应力检验板在使用过程中，理论上应该放在水分蒸发最快的地方。在干燥过程中应力检验板允许锯割，在检查应力时，取出应力检验板，先锯去端头，锯去的端头长度试验板长度而变化，一般为1020 cm,然后锯取内应力试验片。我们可以根据刚刚锯制的内应力试验片的梳齿变化，来判断当时木材内的内应力性质；同时根据齿形弯曲的程度，来判断是否有使木材开裂的可能。木材内存在内应力的性质会使齿形发生如下三种情况:梳齿向外弯曲。这时在木材的外层存在拉伸应力， 木材内层受外层作用存在压缩应力。梳齿向内弯曲。这时外层受到的是压缩应力，内层受

17、到的是拉伸应力。梳齿保持不变。说明木材内部不存在应力。上述情况只是说明在锯解内应力试验片的当时木材内应力的性质。为了继续内应力的变化情况，通常把试验片放在空气中或放在烘箱中干燥。 此时，由于应力试验片中水分进一步 的蒸发和含水率趋于平衡，试验片的梳齿将可能发生变化或逆转。6. 4. 4分层含水率试验片分层含水率试验片是对应力测试的补充，分层含水率就是木材沿厚度上不同层次的含水率。及时检查被干材分层含水率的分布情况，不论在干燥前或干燥过程中的工艺操作分析和干燥结束后干燥质量检查都是很需要的，一般只有当干燥较厚的难干材时，才做分层含水率试验。分层含水率试验片的锯制时应注意：“劈开”不是“锯开”；奇

18、数层3. 5. 7我们科根据各层含水率数值，来确定沿断面（即厚度）上的含水率落差4 vy W=V¥心-W表面；式中：W中一中心层含水率； M 一表层的含水率含水率落差越小，木材内水分分布的越均匀，干燥质量也就越好。如果沿木材厚度的含 水率的落差很大，干燥过程中必然会因此而产生很大的内应力。出现这种情况后，就必须对木材进行高温高湿喷蒸处理，以降低木材沿厚度上的含水率落差。卜表为 W允许范围仅供参考（超出下述范围则需要调湿处理）树种平均W 30%平均W30%外层次外层 中心层外层中心层松20 2540 4560以上10 1520 30红松15 2025 3550以上1030 40水曲柳1

19、5 2020 3040 5010 1525 35柞木20 3035 4045 5010 1320 255 5 干燥工艺木材室干工艺的实质就是对干燥基准的实施，前面已提到，锯材的窑干过程中会产生干燥应力而影响干燥质量。消除干燥应力的办法是在适当的时候进行恰当的调湿处理。根据处理阶段和处理作用的不同，调湿处理可分为预热处理、中间处理、平衡处理和终了处理四个阶段。5 5 1 预热阶段木材进入干燥室以后，不能马上进行升温干燥，而要先对木材进行高温高湿处理，使木材里、外热透，在工艺上叫做预热处理。6 5 1 1 预热处理的目的提高木材的温度，使木材沿厚度方向均匀热透；木材经过高温、高湿处理后，能溶解木材

20、内部的某些物质，如树脂、单宁、酸类等；预热处理能促使木材内部水分均匀分布，平衡全部干燥板材间的 W差异，创造良好的干燥条件；经预热处理后，可提高木材的可塑性，防止开裂和变形。7 5 1 2 预热期间干燥介质状态预热处理阶段的干燥介质状态，应根据木材的树种、厚度和初含水率而定。常规工艺要求预热温度略高于基准第一阶段的温度。硬阔叶树材预热温度可高5；软阔叶树材及厚度60mmA上的针叶树材，预热温度可高8C；厚度60mmX下的针叶树锯材，预热温度可高10C。相对湿度，可控制干湿球温度差为l3C。总的原则是使绝大多数木材保持既不干燥也不吸湿的情况下进行预热。预热处理的时间，应使木材中心温度不低于规定的

21、介质温度3为准。也可按以下方法估计：针叶树材及软阔叶树材夏季时每1cm材厚约维持lh ;硬阔叶材和落叶松夏季时每 1cm材厚约维持1. 31. 5h。预热结束后，应将介质温、湿度降到基准相应阶段的规定值，即 进入干燥阶段。8 5 2 干燥阶段 预热处理结束后，停止喷蒸，关闭一些加热器，将介质温、湿度降到基准相应阶段的规定值，然后开始干燥。在整个干燥过程中，不允许急聚地升高温度和降低相对温度。在干燥过程中要适时地对木材进行中间处理，及干燥结束前的平衡处理和终了处理。现分述如下：9 5 2 1 中间处理锯材在窑干过程的前期会产生表面张应力，严重时会引起表裂，而中、 后期会出现表面硬化， 严重时会造

22、成内裂。中间处理就是在窑干过程中以消除表层张应力和表面硬化的调湿处理。即通过高温高湿处理，促其表层吸湿，调整表层和内层水分分布，削弱含水率梯度，使已经存在的应力趋于缓和。中间处理的介质状态，要和木材当时的含水率适应。常规工艺要求干球温度比当时干燥阶段的温度高810C,但干球温度最高不超过 100C。湿度按窑内介质的平衡含水率比当时阶段基准的平衡含水率规定值高5%- 6%e确定，或近似地控制干、湿球温度差为23C。每次处理的时间因锯材的树种、厚度和应力的严重程度而异。可近似地凭经验估计：针叶材和软阔叶材厚板，以及厚度不超过50mm厚的硬阔叶材，中间处理时间为每1cm厚度lh左右；厚度超过60mm

23、的硬阔叶材和落叶松， 每1cm厚度为1. 52h,材质硬的和厚度大的， 处理时间应相对长些。中间处理结束后应将介质状态降到下一阶段的基准参数。10 5 2 2 平衡处理平衡处理是当锯材的含水率达到要求的终含水率时，可能窑内还有一部分锯材的含水率尚未完全达到要求，或沿锯材厚度方向含水率分布还不均匀。若对干燥终含水率均匀性要求较高， 须进行平衡处理，使已达到要求部分不再干燥，未达到要求部分继续干燥，以提高整个材堆的干燥均匀度和沿厚度上含水率分布的均匀度。平衡处理的介质状态，温度可以比基准最后阶段高58C,但干球温度最高不超过100。对于硬阔叶树材中、厚板，如对干燥质量要求较高时，处理温度最好不要超

24、过基准最后阶段的温度。平衡处理的介质湿度，按介质平衡含水率值比锯材终含水率低2%来决定。例如，当要求锯村干燥到终含水率10%，那么，平衡处理的介质平衡含水率应为8%。平衡处理维持的时间与初含水率状况的不均匀程度、干燥窑的干燥均匀性、含水率检验板在材堆中的位置，以及树种、厚度和干燥质量要求等诸多因素有关，不能硬性规定。应以含水率最高的样板和窑内干燥速度较慢部位的含水率及锯材沿厚度上的含水率偏差都能达到要求的终含水率允许偏差的范围内为准。若不能对这些部位和样板进行检测，可凭经验，按每1cm厚度维持26h估计，并在窑干结束后进行检验，以便总结和修正。对于针叶材和软阔叶材薄板，或次要用途的锯材干燥，可

25、不进行平衡处理。11 5 23 终了处理锯材干燥到所要求的终含水率并经过平衡处理之后，无论沿横断面（厚度方向）的含水率分布是否均匀，其内部都会有不同程度的残余干燥应力存在。为了消除这种应力所进行的调湿处理叫做终了处理。终了处理的介质状态：温度比基准最后阶段高58C,或保持平衡处理时的温度，湿度按介质状态的平衡含水率比锯材终含水率高4啾决定。例如，当要求锯材终含水率为 10%时，终了处理介质的平衡含水率应为14%终了处理维持的时间与树种、厚度、基准软硬程度、有无进行中间处理和平衡处理， 以及干燥质量要求等因素有关。可按树种和厚度近似地估计：针叶材和软阔叶材厚度小于 60mm寸，每10mmi度处理

26、lh ,厚度大于60mm寸，每10mmiI度处理1. 5h;中等硬度的阔 叶材和落叶松薄板，每 10mm?度处理lh ,中、厚板，每10mmB度处理1. 53h,锯材越 厚处理时间越长；对于硬阔叶材，每10mm?度处理25h,处理时间随材质的硬度和锯材的厚度而增加。终了处理效果应以实际检验结果干燥应力指标符合等级材质量标准的要求为依据。对于窑干后不再锯剖的次要用材，如箱板材、 水泥模板等，允许存在一定的残余应力， 终了处理 可不必过于严格。当被干木材进行了终了处理后，还不能马上结束干燥过程。因为终了处理后，被干木材的表层含水率略高于内部含水率，此时为了促使被干木材断面含水率的均匀分布，必须稍开

27、排气道，通风机继续运转。在实际生产上，当被干木材进行了终了处理以后，还应在干燥室 内冷却（一般不少于24小时），当温度下降到不高于环境大气温度30c左右时方可出窑。寒冷地区冬季可在窑内温度低于30 c左右才能卸出干燥室，以防止木材发生崩裂。5. 5. 3窑干操作及其注意事项5. 5. 3. 1干燥室内温、湿度的调节通常情况下，干燥室内温度调节误差，不得超过土2C;相对湿度调节误差，不得超过±5%具体调控方法见下表：序号温度（T）相对湿度（。）加热器 阀门喷蒸管 阀门进排气口1正常正常2正常偏（Wj微开2开13正常偏低微关3微开2关14偏（Wj正常微关1微开25偏（Wj偏（Wj关1开26偏（Wj偏低关1微开3微关27偏低正常微开1微关28偏低偏（Wj微开微开9偏低偏低微开微