[科普中國(guó)]-木材干燥

為了保證被干木材的質(zhì)量，還必須控制干燥介質(zhì)（如目前通常采用的濕空氣）的濕度，以獲得快速高質(zhì)量地干燥木材的效果，這個(gè)過(guò)程叫做木材干燥。1

簡(jiǎn)介木材中含有一定數(shù)量的水分。木材中水分的多少隨著樹(shù)種、樹(shù)齡和砍伐季節(jié)而異。為了保證木材與木制品的質(zhì)量和延長(zhǎng)使用壽命，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┦鼓静闹械乃郑ê剩┙档偷揭欢ǖ某潭?。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(fā)和向外移動(dòng)，在一定流動(dòng)速度的空氣中，使水分迅速地離開(kāi)木材，達(dá)到干燥的目的。為了保證被干木材的質(zhì)量，還必須控制干燥介質(zhì)（如目前通常采用的濕空氣）的濕度，以獲得快速高質(zhì)量地干燥木材的效果，這個(gè)過(guò)程叫做木材干燥。木材干燥是保障和改善木材品質(zhì)、減少木材降等損失、提高木材利用率的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，木材干燥也是木質(zhì)品生產(chǎn)過(guò)程中能耗最大的工序，在我國(guó)約占企業(yè)總能耗的60%~ 70%。因此，木材干燥的總目標(biāo)是在保證干燥質(zhì)量的前提下 ，探索提高干燥速度的途徑，以減少能耗和干燥成本。1

木材干燥的方法迄今已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的常用人工木材干燥方法包括常規(guī)干燥、高溫干燥、除濕干燥 、太陽(yáng)能干燥、真空干燥、高頻干燥、微波干燥及煙氣干燥等。

常規(guī)干燥以常壓濕空氣作干燥介質(zhì)，以蒸汽、熱水、爐氣或熱油作熱源，問(wèn)接加熱空氣，干燥介質(zhì)溫度在100℃以下。高溫干燥的干燥介質(zhì)溫度在 100℃以上，其干燥介質(zhì)可以是常壓過(guò)熱蒸汽，也可以是濕空氣，但以常壓過(guò)熱蒸汽居多。常規(guī)爐氣干燥和煙氣干燥都配有燃燒木廢料 (或其它燃料 ) 的燃燒爐，以燃燒產(chǎn)生的煙氣作熱源。煙氣干燥是爐氣干燥的初級(jí)階段，一般指土法建造的干燥窯，以燃料燃燒生成的煙氣直接或間接加熱干燥木材。除濕干燥 (又稱熱泵干燥 )與常規(guī)干燥的干燥介質(zhì)相同，都是濕空氣，二者區(qū)別在于空氣的降濕方式。常規(guī)干燥空氣采用開(kāi)式循環(huán)，即定期從干燥室排出一部分濕度大的熱空氣 ，同時(shí)從外界吸入等量的冷空氣，故常規(guī)干燥的換氣熱損失比較大。除濕干燥時(shí)，濕空氣經(jīng)過(guò)除濕機(jī)的制冷系統(tǒng)，經(jīng)冷卻脫濕一加熱再回到干燥室，進(jìn)行空氣的閉式循環(huán)。濕空氣脫濕時(shí)放出的熱量 ，依靠制冷工質(zhì)回收，有用于加熱空氣 ，故除濕干燥的節(jié)能效果比較明顯，與蒸汽干燥相比其節(jié)能率一般在 40%以上。

高頻和微波干燥都是以濕木材作電介質(zhì)，在交變電磁場(chǎng)的作用下使木材中的水分子高速頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng)，水分子之間發(fā)生摩擦而生熱，使木材從內(nèi)到外同時(shí)加熱干燥。這兩種干燥方法的特點(diǎn)是干燥速度快，木材內(nèi)溫度場(chǎng)均勻，殘余應(yīng)力小，干燥質(zhì)量較好。高頻與微波干燥的區(qū)別是前者頻率低、波長(zhǎng)較長(zhǎng)，透入木材 的深度較深 ，適于干大斷面的厚木材 。微波干燥的頻率比高頻更高(又稱超高頻 )，但波長(zhǎng)較短，其干燥速率比高頻大，但波的透入深度不及高頻。

木材真空干燥時(shí)，木材 內(nèi)外的水蒸汽壓差增大，加快了木材內(nèi)水分遷移速度，同時(shí)由于真空狀態(tài)下水的沸點(diǎn)低 ，所以可在不高的干燥溫度 (如7O℃左右 )下達(dá)到較高的干燥速率 ．因而具有干燥周期短、干燥應(yīng)力小、干燥質(zhì)量好的特點(diǎn)。

木材太陽(yáng)能干燥通常是利用太陽(yáng)能直接加熱空氣，依靠風(fēng)機(jī)使空氣在太陽(yáng)能集熱器和干燥室材堆之間循環(huán)。一般有溫室 (暖房 )型和集熱器型兩種。前者將集熱器與干燥室做成一體。后者則將集熱器和干燥室作分體式布置，其容量較溫室型大，布置也靈活。太陽(yáng)能干燥由于受氣候條件限制，故常與爐氣、蒸汽、熱泵等組合成為聯(lián)合干燥裝置。真空、高頻、微波及太陽(yáng)能干燥等所占份額均小于 3%。1

干燥新技術(shù)與工藝(1)新技術(shù)如聲波干燥木材、激光鉆孑L干燥木材、加壓干燥木材、正負(fù)交替干燥及各種聯(lián)合干燥等。

(2)干燥新工藝包括近年來(lái)出現(xiàn)的各種速生材 、難干材的干燥工藝的研究。

(3)汽蒸、微波及滾壓等各種預(yù)熱處理工藝。提高干燥速度的研究。

(4)干燥過(guò)程中的防變色 (如橡膠木、泡桐 )和脫脂 (如馬尾松 )工藝的研究。1

作用（1）提高木材和木制品使用的穩(wěn)定性。木材長(zhǎng)期暴露在空氣中會(huì)發(fā)生濕脹和干縮現(xiàn)象，而木材的不均勻的濕脹干縮，往往會(huì)引起木材開(kāi)裂和變形，影響使用，造成浪費(fèi)。若用濕的木材或沒(méi)有干燥好的木材制造產(chǎn)品（如門窗、地板、家具等）時(shí)，剛剛做好時(shí)好像不錯(cuò)，可是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，隨著木材的變干就會(huì)發(fā)生門框歪斜、地板翹曲、接榫松脫或板面開(kāi)裂等現(xiàn)象，造成很大的損失。生產(chǎn)單位若在使用前，將木材干燥到使用要求的含水率，就可以保證木制品結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使之外形美觀、經(jīng)久耐用。

（2）提高木材和木制零件的強(qiáng)度，當(dāng)木材含水率低于纖維和飽和點(diǎn)時(shí)，木材的強(qiáng)度將隨著木材含水率的降低而提高。經(jīng)過(guò)干燥后的木材，可以改善切削加工條件，提高木結(jié)構(gòu)零件的強(qiáng)度、膠接強(qiáng)度與木制品的表面裝飾質(zhì)量。木材的導(dǎo)熱性質(zhì)與導(dǎo)電性質(zhì)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(lái)減小導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性。

（3）預(yù)防木材的貶質(zhì)和腐朽。濕木材如果長(zhǎng)時(shí)間堆放在露天空氣中，若不采取適當(dāng)?shù)拇胧鶗?huì)發(fā)生腐朽或遭蟲(chóng)害。當(dāng)木材含水率降低到20%以下時(shí)，可大大減少菌類和害蟲(chóng)的侵害與破壞。所以，一般在生產(chǎn)單位，把木材干燥到含水率8-15%左右。這樣不僅保證了木材的固有性質(zhì)和強(qiáng)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(guò)了本身的重量，經(jīng)過(guò)短期存放、自然干燥后，它的含水量仍然很高。木材經(jīng)過(guò)室干后，其重量可減輕約30-50%，有利于提高車輛的運(yùn)載能力?？傊?，經(jīng)過(guò)干燥的木材，可以保證木材制品的質(zhì)量，改善木材的使用性能，延長(zhǎng)使用年限，從而節(jié)約了木材。多年來(lái)的實(shí)踐證明，木材干燥在生產(chǎn)上是不可缺少的過(guò)程，在科學(xué)上已成為專門的學(xué)科。

環(huán)境污染自本世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)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(guò)程造成的污染又常常是中國(guó)環(huán)境污染的一個(gè)重要來(lái)源，以年干燥能力1萬(wàn)立方米的蒸汽干燥車間為例，每小時(shí)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。2

發(fā)展方向由于能源對(duì)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(wèn)題尤顯重要。所以，以后的木材干燥技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展基本有以下三個(gè)方面：

一、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(chǎng)、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。

二、針對(duì)我國(guó)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(duì)我國(guó)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)。

三、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(yáng)能干燥技術(shù)等。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

趙陽(yáng)國(guó) - 副教授 - 中國(guó)海洋大學(xué)