第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、干燥能耗偏高，對環(huán)境的污染不容忽視

我國現(xiàn)有的各種干燥設(shè)備中，蒸汽干燥占80%以上。而爐氣和直火式煙氣干燥則在小型企業(yè)中較多。蒸汽干燥以鍋爐作供熱設(shè)備，我國工業(yè)鍋爐及其管網(wǎng)的平均熱效率只有60%，同時蒸汽干燥的進(jìn)、排氣熱損失較大，約占蒸汽熱能的40%，此外還有墻體大門等的散熱損失，故使蒸汽干燥的一次能源利用率一般低于30%。干燥能耗高，不僅使產(chǎn)品成本增加，而且使鍋爐與干燥室排出的煙塵與廢氣增多，從而增加了這些有害物質(zhì)對大氣的污染。以年干燥能力為1萬立方米材的蒸汽干燥車間為例，約需配4噸/h的鍋爐一臺，它每小時排出的有害物質(zhì)為：煙塵量約40kg、CO2：1900立方米、SO2：45立方米，還有少量的NO2，這些物質(zhì)是造成大氣溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧破壞的主要因素。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在全球監(jiān)測網(wǎng)上，對40個顆粒污染最嚴(yán)重的城市排序中，沈陽、西安、北京、上海和廣州進(jìn)入前10名。由于能源對環(huán)節(jié)的貢獻(xiàn)率可達(dá)70%~80%，故木材干燥的節(jié)能問題必須予以重視。

2、陳舊簡陋的設(shè)備較多，干燥的降等損失嚴(yán)重

目前我國多數(shù)中小型（尤其小型）木材加工廠，干燥設(shè)備陳舊簡陋，操作人員素質(zhì)低、多數(shù)未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，導(dǎo)致由于干燥不當(dāng)而引起的木材降等損失相當(dāng)嚴(yán)重，一般大于20%，其中約5%的木材則完全失去使用價值。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國這類設(shè)備的年干燥總量在100萬立方米左右，以降等20%計(jì)，每立方米材的降等損失按50元計(jì)，則直接經(jīng)濟(jì)損失在1000萬元以上。以5%木材失去使用價值計(jì)，則浪費(fèi)的森林資源在5萬立方米以上。然而，微波干燥設(shè)備造型美觀，操作簡單，大大降低了設(shè)備及人為所造成的損失，從而提高了木材產(chǎn)品的質(zhì)量。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

木材真空干燥工藝按不同的加熱方式可分為對流加熱間歇真空干燥、熱板加熱連續(xù)真空干燥和高頻加熱真空干燥三種方式。

1、對流加熱間歇真空干燥工藝

對流加熱間歇真空干燥主要由常壓加熱和真空脫水交替進(jìn)行的若干個循環(huán)過程組成。典型的干燥流程如下：

對流加熱間歇真空干燥工藝

如從總體上把握，真空干燥也可分為預(yù)熱、干燥、調(diào)濕處理三個階段：

1）預(yù)熱

預(yù)熱與干燥階段的區(qū)分并不明顯，很顯然，第一個循環(huán)加熱就是預(yù)熱。但預(yù)熱和加熱作用卻是不同的。木材預(yù)熱階段通常需作汽蒸處理，目的是改善木材的透氣性，消除表面硬化現(xiàn)象。有些樹脂含量較高的樹種經(jīng)預(yù)熱階段的汽蒸處理后，還可起一定的脫脂作用，使木材升值。預(yù)熱溫度一般100℃，可按木材厚度，1cm厚汽蒸1.0~1.5h來確定需汽蒸的時間。

2）干燥

干燥階段包括若干個循環(huán)過程。

3）加熱

目的是為木材中水分蒸發(fā)和移動提供能量。加熱時空氣介質(zhì)的濕度被控制在與木材表層含水率相平衡的水平，使木材在加熱過程中基本上不蒸發(fā)水分。要做到這點(diǎn)是很難的，在實(shí)際操作中，往往根據(jù)木材干燥難易程度，對難于材，采用較高的濕度加熱，使木材在加熱階段表層適當(dāng)增濕；對易干材，采用較低的濕度加熱，使木材在加熱階段就適當(dāng)脫水，提高真空干燥的效率。木材加熱時間根據(jù)木材中心溫度確定。不同樹種木材通常設(shè)定不同的加熱介質(zhì)溫度。為節(jié)省加熱時間，當(dāng)木材中心溫度與介質(zhì)溫度之差達(dá)8~15℃時，就停止加熱。此時，關(guān)閉加熱器和風(fēng)機(jī)，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)入真空脫水階段。

4）平衡

在轉(zhuǎn)入真空階段前，木材的表層溫度均明顯的高于內(nèi)層，如果立即啟動真空泵，木材表層水分將大量蒸發(fā)，容易產(chǎn)生較大的含水率梯度，使木材開裂。因此，在加熱與真空之間往往設(shè)一段平衡時間（20~30min），以減小木材心、表層的溫差。平衡處理對干燥厚木材及一些難干材尤為重要；有些櫟類木材，在平衡處理時，往往還要對木材表面噴霧狀水滴，進(jìn)一步降低木材表層溫度，增加表層濕度。這樣可較有效地防止干燥開裂的發(fā)生。

5）真空

抽真空階段才是真正的干燥階段。木材中水分主要是在該階段排出的。真空階段已停止加熱，木材中水分蒸發(fā)所需熱能都是在加熱階段獲得的。在真空作用下，木材中水分劇烈蒸發(fā)，使木材溫度迅速下降。當(dāng)木材中心溫度降到與室內(nèi)真空度所對應(yīng)的水的沸點(diǎn)附近時，木材中水分蒸發(fā)就基本停止了。因此可根據(jù)木材中心溫度值確定抽真空的時間。如真空階段，最大真空范圍通常在0.015~0.005MPa之間，當(dāng)木材中心溫度接近55~40℃時，就可結(jié)束真空階段，進(jìn)入下一個加熱、真空循環(huán)過程了。真空過程中，木材中心溫度變化還與木材干燥的難易程度有關(guān)。在同樣條件下，木材中心溫度能隨著真空度提高迅速下降的，真空干燥速度快，不會出現(xiàn)干燥開裂現(xiàn)象。木材中心溫度下降速度慢的，真空干燥速度慢，容易開裂。因此，在真空階段，應(yīng)該根據(jù)木材干燥的難易程度，選擇不同的抽真空速度和抽真空時間。

6）泄壓

真空階段結(jié)束后，應(yīng)將真空恢復(fù)到常壓。真空干燥筒上通常裝有泄壓閥，與大氣相通。泄壓時可噴入適量蒸汽，使木材表面吸濕，對一些難干材，噴蒸量可適當(dāng)增大，使其在真空干燥過程中始終維持較小的含水率梯度。

7）調(diào)濕

經(jīng)過若干個加熱、真空循環(huán)，木材的含水率達(dá)到預(yù)定值后，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)濕處理。調(diào)濕處理可在常壓下進(jìn)行。處理溫度一般較基準(zhǔn)溫度低5~10℃，時間為5~24h。在真空階段后直接噴入蒸汽，作調(diào)濕處理，可使處理時間縮短為2~4h。

對流加熱間歇真空干燥法是生產(chǎn)采用較多的一種方法，近年來，國內(nèi) 研究 較多。上表所列的有關(guān)樹種木材間歇真空干燥工藝基準(zhǔn)可供干燥時選用。

2、熱板加熱連續(xù)真空干燥工藝

工藝過程分預(yù)熱、干燥和調(diào)濕處理三個階段。

1）預(yù)熱

通常在常壓下進(jìn)行，預(yù)熱溫度比基準(zhǔn)中的初始溫度低5℃左右。預(yù)熱時間以木材中心達(dá)到預(yù)定溫度為準(zhǔn)。也可按經(jīng)驗(yàn)確定預(yù)熱時間:對硬質(zhì)材，每厚lcm預(yù)熱2.0~2.5h；對半硬質(zhì)材和軟材，每厚lcm預(yù)熱1.5h。

2）干燥

木材預(yù)熱到預(yù)定溫度后，啟動真空泵即轉(zhuǎn)入干燥階段。干燥階段真空度范圍在0.08~0.093MPa之間。在干燥過程中、依木材的樹種、厚度和含水率階段不同，采用不同的干燥溫度（一般指流入加熱板的熱水溫度）。木材達(dá)到終含水率要求后，即關(guān)閉真空泵，停止加熱。

3）調(diào)濕處理

熱板加熱真空干燥木材的終含水率均勻性較差，干燥結(jié)束后須作調(diào)濕處理。方法是，停機(jī)后將木材密閉在干燥筒中陳放若干小時。此時木材中心的水分繼續(xù)向外移動，有助于木材終了含水率趨于平衡。

3、高頻加熱真空干燥工藝

干燥過程可分為預(yù)熱和干燥兩部分，通常不需要作調(diào)濕處理。

先啟動高頻發(fā)生器，將木材加熱到80~90℃，即可啟動真空泵，使真空室內(nèi)真空度保持在0.01~0.02MPa之間。在干燥過程中主要控制木材中心溫度變化，木材溫度達(dá)到預(yù)定值后即切斷高頻輸出，防止木材因溫升過高而開裂。

參照木材高頻對流聯(lián)合干燥基準(zhǔn)，提出高頻真空干燥基準(zhǔn)。

高頻真空干燥參考基準(zhǔn)

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

自本世紀(jì)以來，我國的木材供應(yīng)已經(jīng)出現(xiàn)了重大的結(jié)構(gòu)性變化，其表現(xiàn)為，一是工業(yè)速生材的比例逐漸加大；二是進(jìn)口材的比例迅速上升。在另一方面，作為木材加工業(yè)中的耗能大戶，木材干燥占木材加工能耗的40-70%，而干燥的熱效率普遍偏低，通常僅在30-40%之間；此外，干燥過程造成的污染又常常是我國環(huán)境污染的一個重要來源，以年干燥能力1萬立方米的蒸汽干燥車間為例，每小時排出的有害物質(zhì)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(zhì)是造成大氣溫室效應(yīng)，酸雨和臭氧破壞的主要因素。由于能源對環(huán)保的貢獻(xiàn)率可達(dá)70-80%，因此干燥技術(shù)的節(jié)能和環(huán)保問題尤顯重要。

所以，今后的木材干燥技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展基本有以下三個方面：

1、加強(qiáng)理論創(chuàng)新，如在木材水分遷移機(jī)理和木材中水分三維空間流場、木材應(yīng)力釋放機(jī)制等基礎(chǔ) 研究 方面在理論上要有所突破。

2、針對我國木材資源的特點(diǎn)重視新技術(shù)的 研究 和技術(shù)集成創(chuàng)新，如對我國不斷擴(kuò)大的短周期人工林木材，要進(jìn)一步深入 研究 木材干燥與木材改性改良相結(jié)合的組合干燥技術(shù)。

3、是倡導(dǎo)綠色干燥，進(jìn)一步節(jié)能減排，如推廣生物質(zhì)能源利用，進(jìn)一步推廣太陽能干燥技術(shù)等。

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