第一节 木材干燥的概念
木材中含有一定数量的水分。木材中水分的多少随着树种、树龄和砍伐季节而异。为了保证木材与木制品的质量和延长使用寿命,必须采取适当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,须提高木材的温度,使木材中的水分蒸发和向外移动,在一定流动速度的空气中,使水分迅速地离开木材,达到干燥的目的。为了保证被干木材的质量,还必须控制干燥介质(如目前通常采用的湿空气)的湿度,以获得快速高质量地干燥木材的效果,这个过程叫做木材干燥。木材干燥是保障和改善木材品质、减少木材降等损失、提高木材利用率的重要环节。同时,木材干燥也是木质品生产过程中能耗最大的工序,在我国约占企业总能耗的60%~ 70%。因此,木材干燥的总目标是在保证干燥质量的前提下 ,探索提高干燥速度的途径,以减少能耗和干燥成本。(可行性
研究报告)
第二节 木材干燥的工艺
1、蒸汽加热常规干燥
该法是用表压力P≤0.4MPa的饱和水蒸汽,通过加热器加热干燥窑内循环空气干燥介质来干燥木材的传统干燥方法。其优点是工艺参数容易控制,干燥质量一般较好;温、湿度可调控范围较宽,可干燥各种用材;并可集中供热,应用比较普遍。缺点是需要蒸汽锅炉,投资费用较高;并主要利用蒸汽的汽化潜热,冷凝水因回收麻烦,往往未予利用而造成浪费和增加成本。主要适用于生产规模较大或有现成的蒸汽可供使用的企业,尤其适用于干燥针叶材和软阔叶材或薄板等易干材种。对于中、小型木地板企业,因该法需昂贵的蒸汽锅炉而不甚适用。
2、炉气加热常规干燥
这是用燃烧废木料直接或间接加热的木材常规干燥方法。直接加热的炉气干燥会熏黑木材并易失火,故几乎已不采用间接加热的炉气干燥有多种方式:①简易火炕式:炉灶和炉气管道布置在火炕房地下,材堆置于火炕房内,靠热湿气流自然循环干燥。这是比较原始的土法干燥,常会把木材烘坏或发生火灾。建议不用。②小型火炉烘箱式:这是在一个类似于集装箱的金属壳体内的一侧,装有木废料燃烧炉及其炉气管道和简易风扇的小型干燥器,可装木料2-5m3。该法干燥也同样存在安全隐患,容易烤坏木材或发生火灾,并因其气流循环不合理,干燥不均匀。建议不用。③现代炉气间接加热干燥窑:窑内有设计和布置合理的炉气加热管组,其他配置与一般干燥窑相同。如属专家设计的这种窑,安全性和可靠性是有保证的。这类窑的专用燃烧炉可设在窑外,也可设在窑内,前者相对更安全,但费用和热损失也相对较高。
炉气加热常规干燥因不需要蒸汽锅炉,并利用木废料能源,投资费用低、干燥成本低。但因温、湿度难以调节控制,干燥质量不易保证。若干燥窑设计不好,还易烘坏木材和发生火灾。对于中、高档实木地板,这种干燥方法应慎用。
3、热风干燥
用于加热的热风炉设在窑外,由进、回气管道与干燥窑相连。空气干燥介质经回风管导入窑外热风炉加热后,再由鼓风机送回窑内,是一种气流双循环的常规干燥。该法的缺点是热能利用率低;动力消耗大;窑内温、湿度场分布不均,工艺参数不易调控,干燥速度慢且不均匀;回风管道及鼓风机易腐蚀;干燥窑容量小,单位产量的比造价高等,建议不采用。
4、除湿干燥
是用除湿机(或称为热泵)将窑内的空气干燥介质逐渐除湿并适当加热来进行干燥木材的方法。除湿机只能在设定的温度范围工作,才有除湿效果。普通除湿干燥机的工作温度不超过55℃,中温除湿干燥机的工作温度也不超过65℃。该法的优点是使用电能没有污染;容易操作,干燥质量一般较好。缺点是使用电能干燥成本高;干燥时间长,生产率低;除湿机易发生故障,维修费用高,使用寿命短;没有调湿装置,不能消除干燥应力等。由于其干燥动力主要靠降低干燥介质的相对湿度而不是提高温度,故在高含水率阶段或干燥易于树种时作用较明显,而在低含水率阶段或干燥难干树种时作用则不明显。然而,用该法干燥易干树种或当含水率较高时,又嫌干燥太慢,有时会导致木材长霉。建议木地板企业不采用,除非产量很低且对环保有特殊要求。
第三节 木材干燥的意义
1、提高木材和木制品使用的稳定性
我们知道,树木生长不仅有沿树高方向的生长,而且有增加树干直径的水平生长,因此从树木中加工出来的木材就属于各向异性材料。木材长期暴露在空气中,其中的水分就会随着空气相对湿度的变化而变化,发生木材随空气湿度增加而膨胀和随空气湿度减少而收缩的湿胀和干缩现象。
2、提高木材和木制零件的强度
木材是从树木加工而来,而树木的生长是由成千上万的细胞不断生长而来。当木材细胞腔中没有水分,水分仅存在于细胞壁时,木材的强度随木材含水率的降低而提高。
木材干燥处理并达到要求的含水率后,不仅可以改善木材的切削加工性能,而且可以提高木结构零件的强度、胶接强度和木制品的表面装饰质量,同时也能提高木材的保温性与绝缘性,减少导热性与导电性。
3、预防木材的降等和腐朽
木材是天然高分子聚集体,主要由纤维素、半纤维素和木素组成,同时也含有少量树脂、树胶、色素等内含物。湿木材如果长时间堆放在露天空气中,若不采取适当的保护措施,会发生腐朽或虫害。
木材干燥处理后,当木材含水率降低到20%以下时,可以大大减少菌类和害虫的侵害与破坏。一些生产单位,把木材干燥到含水率8-15%左右,不仅保证了木材的固有性质和强度,而且也提高了木材的抗腐蚀能力。
4、减少木材的运输成本
由于木材初含水率很高,甚至超过它本身的重量,经过短期存放,木材干燥后,能减轻木材重量。
第四节 木材干燥技术的现状
1、干燥设备存在一定的缺陷
据相关统计资料显示,我国目前能够规模生产各类木材干燥设备的厂家大约有20多个,产品质量基本能够满足当前的生产需要。但是这些厂家所生产的木材干燥设备与国外的先进设备相比,在检测精度、系统运行的可靠性、加工的细致程度等方面还存在较大的差距,其中部分重要部件质量较差,难以保证设备的运行效率。面对以上这些问题,如果厂家、相关的部门能够予以重视,从目前的技术条件来看,完全有能力解决。
2、干燥能耗较高,对环境造成了一定程度的污染
当前,我国的木材加工厂中,普遍使用蒸汽干燥设备作为木材干燥设备。而在小型企业中则普遍使用炉气及直火式烟气干燥设备。蒸汽干燥设备以过滤为主,受到目前我国技术的限制,我国工业锅炉的平均热效率在60%左右,同时蒸汽干燥设备在进、排气的过程中,大约会损失高达40%的蒸汽热能,同时还有多种因素造成热损失,这些因素综合在一起,对蒸汽干燥设备的热效率产生了极大的影响,导致蒸汽干燥设备的一次能源利用率普遍在30%以下。这种过高的能耗,使木材干燥成本大幅度上升,同时由于能源的不充分利用,产生大量的烟尘及废气,对大气造成严重污染。所产生的废气主要包括了CO2和NO2气体,这些气体的产生加剧了温室效应,同时也是酸雨形成和破坏臭氧层的主要因素。
3、陈旧简陋的干燥设备过多
木材加工厂中所使用的干燥设备普遍较为落后,难以满足当前木材干燥需求,而且传统的干燥设备的木材干燥质量也相对较差。根据统计资料,我国所使用的陈旧干燥设备总量超过100万立方米,造成直接经济损失超过5000万元。其中大约有5.0%的木材完全失去使用价值,浪费资源总量超过5万立方米。
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