木材干燥工艺及设备初步调研报告

木材干燥工艺及设备初步调研报告常用木材种类红木（明清以来对稀有硬木优质家具的统称。）水曲柳（干燥困难，易翘曲）栎木（俗称柞木。重、硬、生长缓慢。国内厂家多用栎木作为家具用材）桦木（中档木材，富有弹性，干燥时易开裂翘曲，常用于雕花部件，现在较少用。）松木（针叶植物。大气温度反映快、轻易胀大、极难自然风干等特性，故需经人工处理，如烘干、脱脂去除有机化合物，漂白统一树色，中和树性，使之不易变形。）榉木（比多数硬木都重，在窑炉干燥和加工时轻易出现裂纹。）杨木（北方常用，质细软，性稳，价廉易得。常做为榆木家具的附料和大漆家具的胎骨，在古家具上使用）柏木（色黄、质细、气馥、耐水。可取香气而防腐，上好棺木也用柏木）木材干燥方法蒸汽加热干燥该方法有以下的优点：①温、湿度容易调节和控制，并可调湿处理，干燥质量有保障；②工艺成熟，操作方便，可实施自动化或半自动化操作，便于集中和统一管理；③设备性能较好，使用寿命长；④干燥室的容量较大，节能效果较好，干燥成本适中或偏低；可以用煤，也可以用废木料作燃料。缺点是需要蒸汽锅炉。因此，蒸汽加热干燥是国内外大中型企业应用最普遍的的木材干燥方法。产量较大及有现成蒸汽供应的企业，适合采用蒸汽干燥；对干燥质量要求较高，每月干燥量不少于300m3锯材的中小型企业，一般也应考虑蒸汽干燥。过热蒸汽干燥应慎用。只有当干燥针叶材薄板，并对干燥质量要求不高时，才可采用。炉气加热木材干燥该方法的主要优点是不用锅炉，并以工厂的加工剩余物——木废料为燃料，干燥成本低。缺点是干燥介质的温度和湿度状态不易调节和控制，对操作技术和责任心要求较高，劳动强度相对较大。这类设备的可靠性和设计合理与否关系很大。设计不合理的“土室”，干燥不均匀，时间长。质量无保证，还很容易发生火灾。炉气加热干燥适用于没有蒸汽供应、干燥量不大、有大量木废料作为燃料的中小型企业。除湿干燥法（热泵干燥法）其优点是可以回收湿空气冷凝所释放的汽化潜热，即该方法几乎没有或只有少量的废气热损失，且工艺简单，操作容易，干燥安全，一般不会造成木材损伤。缺点是干燥温度低（低温除湿可到50℃，中温除湿可到60℃，某些高温除湿干燥的室温甚至达到80℃），干燥时间长，对于厚板或难干材，很不容易干透，并因主要采用电能，干燥成本偏高。除湿干燥使用于产量较低的小型企业，或因所处环境不便建锅炉或炉气燃烧炉，或电能供应充足、电价较便宜的地方。4)其他干燥法如太阳能干燥和微波干燥、高频干燥等，这些方法只适合某些干燥量不大、质量要求高的特殊场合或行业。木材烘干工艺过程概述完整的木材干燥分为:升温、预热、干燥、中间处理、终了处理和冷却等阶段。升温阶段----是指木材在预热前将温度缓慢地提高到某一温度值。一方面使木材的芯层和表层的温度趋于一致，另一方面是对壳体进行预先烘热，以提高干燥窑的温度。升温速度不宜太快，升温速度根据木材的种类、厚度、含水率而定。 预热阶段----目的是将木材在某一特定的温、湿度环境下使木材沿厚度方向的温度梯度（温度差）和木材含水率梯度（含水率差）趋于零。为木材进入水分蒸发（干燥）阶段创造条件。预热阶段的温湿度环境应使木材在此阶段基本上不蒸发水份。还允许木材的表层一定程度的吸湿。 干燥阶段----分为前期干燥阶段和后期干燥阶段，亦称匀速干燥和减速干燥阶段。当木材水份处于纤维饱和点以上时，当介质的温度、湿度和风速一定的条件下，木材中的自由水将沿着大毛细管系统向木材的表面移动，并从木材的表面蒸发。此时水份的蒸发基本是匀速进行的，为匀速干燥阶段。当自由水蒸发完毕，吸着水开始移动并蒸发随着吸着水的不断减少。水份蒸发所需吸收的能量越来越多。含水率的下降速度随之减慢，故木材在纤维饱和点以下时为减速干燥阶段。 中间处理----当木材干燥到含水率降到纤维饱和点附近时或由于木材表面水份蒸发强度过大时会使木材产生一定的干燥应力。此时应当进行适当的中间处理。中间处理阶段暂时停止木材水分蒸发。对木材进行喷蒸处理，以减少木材厚度方向的含水率梯度。进而减少木材的干燥应力。从而提高干燥质量。中间处理的强度由厚度和当时产生应力的大小而定。 终了处理----当木材干燥到最终含水率要求时，为了进一步减小木材沿厚度方向的含水率梯度，使木材在干燥过程中产生的应力得到消除和减小。必须进行一次终了处理。终了处理的湿度环境（平衡含水率）与终含水率相对应的平衡含水率相一致。 冷却阶段----与升温阶段相类似。当木材达到最终含水率要求并经适当的终了处理后，为避免温度的急降而产生残余应力。木材出窑前必须经过一个适当速度的降温过程。木材干燥设备目前的干燥设备中，常规蒸汽干燥设备因其具有性能稳定、工艺成熟、干燥容量大、干燥质量好、易操作等优点，在世界各国木材干燥设备市场中仍占主导地位，在我国约占80%。常规干燥间接加热空气，介质温度在100℃以下；高温干燥的干燥介质温度在100℃以上，其干燥介质可以是常压过热蒸汽，也可以是湿空气，但以常压过热蒸汽居多。除了以蒸汽为热媒外，以热水（含高温热水）、炉气为热媒的常规干燥设备也占有较大的市场份额。除湿干燥（又称热泵干燥）与常规干燥的干燥介质相同，都是湿空气，二者的区别在于空气的降湿方式。常规干燥空气采用开式循环，即定期从干燥室排除一部分湿度大的热空气，同时从外界吸入等量的冷空气，故常规干燥的换气热损失比较大。除湿干燥（热泵干燥）时，湿空气经过除湿机的制冷系统，经冷却脱湿—加热再回到干燥室，进行空气的闭式循环。湿空气脱湿时放出的热量，依靠制冷工质回收，有用于加热空气，故节能效果比较明显，与蒸汽干燥相比，节能率一般在40%以上。我国生产的一些性能较好的除湿干燥机，如北京林业大学与原北京冷冻机厂联合研制的RCG系列热泵除湿干燥机，上海桑菱环境能源所生产的SRG热泵干燥机，不仅在国内销售，还有部分出口国外。但其推广受到限制，主要因为：（1）除湿干燥温度低，干燥周期长。（2）单纯的除湿干燥一般用电加热作为辅助热源，除湿机智能回收干燥室排气的热量。在电力紧张、电价高的地区节能不节钱。（3）大部分木材加工企业的节能意识差，对除湿干燥节能的原理不太了解。常用木材烘干温度及烘干时间（注：以下表中各参数主要依据国家林业部2012新发布标准《锯材窑干工艺规程》选取，前3个同时参考网上下载的木材干燥工艺技术基准表。各参数选取全部按夏季，初始含水率50%左右，最终含水率要求9%。实际干燥过程参数选取依初终含水率、季节及干燥设备不同可略作调整）红松（属于易干材，厚25mm）2、樟子松（属于易干材，厚60mm）处理阶段干球温度/℃湿球温度/℃处理时间/h处理阶段干球温度/℃湿球温度/℃处理时间/h预热处理50503预热处理50505-6中间处理80-11072-753中间处理75-10071-7811-13终了处理10098-993终了处理10098-994-5表面干燥100758-12表面干燥100808-12木材冷却﹤3024左右木材冷却﹤3024左右3、水曲柳（厚50mm，属于难干材）4、柞木（厚50mm）处理阶段干球温度/℃湿球温度/℃处理时间/h处理阶段干球温度/℃湿球温度/℃处理时间/h预热处理45458-9预热处理40406-8中间处理65-9062-7041-58中间处理60-8557-6513-20终了处理9088-897-8终了处理8513-20表面干燥90708-12表面干燥858-12木材冷却﹤3024木材冷却﹤30245、白桦（厚30mm）6、山杨木（