木材幹燥(風乾木材)

木材幹燥

風乾木材一般指本詞條

為了保證被乾木材的質量,還必須控制乾燥介質(如目前通常採用的濕空氣)的濕度,以獲得快速高質量地乾燥木材的效果,這個過程叫做木材幹燥。

基本介紹

  • 中文名:木材幹燥
  • 外文名:wood drying 
  • 目的:保證木材與木製品的質量
  • 實質:木材中的水分(含水率)降低
  • 缺點:耗能
  • 方法:常規乾燥、高溫乾燥、除濕乾燥
簡介,木材幹燥的方法,乾燥新技術與工藝,作用,環境污染,發展方向,

簡介

木材中含有一定數量的水分。木材中水分的多少隨著樹種、樹齡和砍伐季節而異。為了保證木材與木製品的質量和延長使用壽命,必須採取適當的措施使木材中的水分(含水率)降低到一定的程度。要降低木材的含水率,須提高木材的溫度,使木材中的水分蒸發和向外移動,在一定流動速度的空氣中,使水分迅速地離開木材,達到乾燥的目的。為了保證被乾木材的質量,還必須控制乾燥介質(如目前通常採用的濕空氣)的濕度,以獲得快速高質量地乾燥木材的效果,這個過程叫做木材幹燥。木材幹燥是保障和改善木材品質、減少木材降等損失、提高木材利用率的重要環節。同時,木材幹燥也是木質品生產過程中能耗最大的工序,在我國約占企業總能耗的60%~ 70%。因此,木材幹燥的總目標是在保證乾燥質量的前提下 ,探索提高幹燥速度的途徑,以減少能耗和乾燥成本。

木材幹燥的方法

迄今已實現工業化的常用人工木材幹燥方法包括常規乾燥、高溫乾燥、除濕乾燥 、太陽能幹燥、真空乾燥、高頻乾燥、微波乾燥及煙氣乾燥等。
常規乾燥以常壓濕空氣作乾燥介質,以蒸汽、熱水、爐氣或熱油作熱源,問接加熱空氣,乾燥介質溫度在100℃以下。高溫乾燥的乾燥介質溫度在 100℃以上,其乾燥介質可以是常壓過熱蒸汽,也可以是濕空氣,但以常壓過熱蒸汽居多。常規爐氣乾燥和煙氣乾燥都配有燃燒木廢料 (或其它燃料 ) 的燃燒爐,以燃燒產生的煙氣作熱源。煙氣乾燥是爐氣乾燥的初級階段,一般指土法建造的乾燥窯,以燃料燃燒生成的煙氣直接或間接加熱乾燥木材。除濕乾燥 (又稱熱泵乾燥 )與常規乾燥的乾燥介質相同,都是濕空氣,二者區別在於空氣的降濕方式。常規乾燥空氣採用開式循環,即定期從乾燥室排出一部分濕度大的熱空氣 ,同時從外界吸入等量的冷空氣,故常規乾燥的換氣熱損失比較大。除濕乾燥時,濕空氣經過除濕機的製冷系統,經冷卻脫濕一加熱再回到乾燥室,進行空氣的閉式循環。濕空氣脫濕時放出的熱量 ,依靠製冷工質回收,有用於加熱空氣 ,故除濕乾燥的節能效果比較明顯,與蒸汽乾燥相比其節能率一般在 40%以上。
高頻和微波乾燥都是以濕木材作電介質,在交變電磁場的作用下使木材中的水分子高速頻繁的轉動,水分子之間發生摩擦而生熱,使木材從內到外同時加熱乾燥。這兩種乾燥方法的特點是乾燥速度快,木材內溫度場均勻,殘餘應力小,乾燥質量較好。高頻與微波乾燥的區別是前者頻率低、波長較長,透入木材 的深度較深 ,適於乾大斷面的厚木材 。微波乾燥的頻率比高頻更高(又稱超高頻 ),但波長較短,其乾燥速率比高頻大,但波的透入深度不及高頻。
木材真空乾燥時,木材 內外的水蒸汽壓差增大,加快了木材內水分遷移速度,同時由於真空狀態下水的沸點低 ,所以可在不高的乾燥溫度 (如7O℃左右 )下達到較高的乾燥速率 .因而具有乾燥周期短、乾燥應力小、乾燥質量好的特點。
木材太陽能幹燥通常是利用太陽能直接加熱空氣,依靠風機使空氣在太陽能集熱器和乾燥室材堆之間循環。一般有溫室 (暖房 )型和集熱器型兩種。前者將集熱器與乾燥室做成一體。後者則將集熱器和乾燥室作分體式布置,其容量較溫室型大,布置也靈活。太陽能幹燥由於受氣候條件限制,故常與爐氣、蒸汽、熱泵等組合成為聯合乾燥裝置。真空、高頻、微波及太陽能幹燥等所占份額均小於 3%。

乾燥新技術與工藝

(1)新技術如聲波乾燥木材、雷射鑽孑L乾燥木材、加壓乾燥木材、正負交替乾燥及各種聯合乾燥等。
(2)乾燥新工藝包括近年來出現的各種速生材 、難乾材的乾燥工藝的研究。
(3)汽蒸、微波及滾壓等各種預熱處理工藝。提高幹燥速度的研究。
(4)乾燥過程中的防變色 (如橡膠木、泡桐 )和脫脂 (如馬尾松 )工藝的研究。

作用

(1)提高木材和木製品使用的穩定性。木材長期暴露在空氣中會發生濕脹和乾縮現象,而木材的不均勻的濕脹乾縮,往往會引起木材開裂和變形,影響使用,造成浪費。若用濕的木材或沒有乾燥好的木材製造產品(如門窗、地板、家具等)時,剛剛做好時好像不錯,可是經過一段時間後,隨著木材的變乾就會發生門框歪斜、地板翹曲、接榫鬆脫或板面開裂等現象,造成很大的損失。生產單位若在使用前,將木材幹燥到使用要求的含水率,就可以保證木製品結構的穩定性,使之外形美觀、經久耐用。
(2)提高木材和木製零件的強度,當木材含水率低於纖維和飽和點時,木材的強度將隨著木材含水率的降低而提高。經過乾燥後的木材,可以改善切削加工條件,提高木結構零件的強度、膠接強度與木製品的表面裝飾質量。木材的導熱性質與導電性質是隨著它的含水率的改變而改變的,要提高木材的保溫性與絕緣性,也需要用降低含水率的辦法來減小導熱性與導電性。
(3)預防木材的貶質和腐朽。濕木材如果長時間堆放在露天空氣中,若不採取適當的措施,往往會發生腐朽或遭蟲害。當木材含水率降低到20%以下時,可大大減少菌類和害蟲的侵害與破壞。所以,一般在生產單位,把木材幹燥到含水率8-15%左右。這樣不僅保證了木材的固有性質和強度,而且也提高了木材的抗腐蝕能力。
(4)減輕木材的重量。新砍伐的木材,其含水量甚至超過了本身的重量,經過短期存放、自然乾燥後,它的含水量仍然很高。木材經過室乾後,其重量可減輕約30-50%,有利於提高車輛的運載能力。總之,經過乾燥的木材,可以保證木材製品的質量,改善木材的使用性能,延長使用年限,從而節約了木材。多年來的實踐證明,木材幹燥在生產上是不可缺少的過程,在科學上已成為專門的學科。

環境污染

自本世紀以來,中國的木材供應已經出現了重大的結構性變化,其表現為,一是工業速生材的比例逐漸加大;二是進口材的比例迅速上升。
在另一方面,作為木材加工業中的耗能大戶,木材幹燥占木材加工能耗的40-70%,而乾燥的熱效率普遍偏低,通常僅在30-40%之間;此外,乾燥過程造成的污染又常常是中國環境污染的一個重要來源,以年乾燥能力1萬立方米的蒸汽乾燥車間為例,每小時排出的有害物質約為:煙塵量約40Kg、二氧化碳1900立方米、二氧化硫45立方米,還有少量的氧化氮,這些物質是造成大氣溫室效應,酸雨和臭氧破壞的主要因素。

發展方向

由於能源對環保的貢獻率可達70-80%,因此乾燥技術的節能和環保問題尤顯重要。所以,以後的木材幹燥技術創新發展基本有以下三個方面:
一、加強理論創新,如在木材水分遷移機理和木材中水分三維空間流場、木材應力釋放機制等基礎研究方面在理論上要有所突破。
二、針對我國木材資源的特點重視新技術的研究和技術集成創新,如對我國不斷擴大的短周期人工林木材,要進一步深入研究木材幹燥與木材改性改良相結合的組合乾燥技術。
三、倡導綠色乾燥,進一步節能減排,如推廣生物質能源利用,進一步推廣太陽能幹燥技術等。

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