木材干燥是改善木材物理力學(xué)性能，減少木材降等損失，提高木材利用率，保障木制品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，木材干燥的重要性和經(jīng)濟(jì)效益也愈來(lái)愈被人們所認(rèn)識(shí)。近10年來(lái)我國(guó)木材干燥生產(chǎn)的范圍與規(guī)模迅速擴(kuò)大，木材干燥設(shè)備制造企業(yè)逐漸增多，干燥設(shè)備性能漸趨完善。近幾年還出現(xiàn)了一些專業(yè)化的大、中型木材干燥廠。特別是我國(guó)的常規(guī)干燥和除濕干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)水平和技術(shù)性能方面已接近國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品。我國(guó)研制的常規(guī)爐氣干燥設(shè)備獨(dú)具特色，可利用木廢料作燃料，適合中國(guó)國(guó)情。

但我國(guó)木材干燥行業(yè)在技術(shù)規(guī)范、設(shè)備質(zhì)量、配套元器件及基礎(chǔ)研究等多方面，與國(guó)際水平還有一定差距，需要進(jìn)一步改進(jìn)提高。而且我國(guó)人工干燥設(shè)備的干燥能力與需求量相比嚴(yán)重不足，據(jù)估計(jì)，2000年我國(guó)鋸材干燥的需求量為2400萬(wàn)m3，而我國(guó)人工干燥設(shè)備的總干燥能力約占需求量得25%左右。美國(guó)干燥設(shè)備能力可達(dá)60%；中等發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)30%左右。由此說(shuō)明我國(guó)木材干燥行業(yè)蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展?jié)摿�。本文著重介紹近10幾年來(lái)我國(guó)木材干燥技術(shù)的研究成果，與國(guó)外的差距及木材干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

常規(guī)干燥技術(shù)

常規(guī)干燥是指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，間接加熱空氣，干燥介質(zhì)溫度在100℃以下。若干燥介質(zhì)溫度在100℃以上，則稱為高溫干燥。

常規(guī)蒸汽干燥在我國(guó)木材干燥中占主導(dǎo)地位，約占80%以上，其次是以爐氣和熱水為能源的常規(guī)干燥，以熱油作熱源的常規(guī)干燥應(yīng)用較少。

我國(guó)在常規(guī)干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)水平與技術(shù)性能方面，已接近國(guó)外先進(jìn)水平，某些方面還有自己的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)廠家生產(chǎn)的常規(guī)干燥設(shè)備質(zhì)量已能滿足木材生產(chǎn)的需求，而價(jià)格卻遠(yuǎn)低于國(guó)外產(chǎn)品，因此在選擇木材干燥設(shè)備時(shí)應(yīng)首選國(guó)內(nèi)產(chǎn)品。

常規(guī)木材干燥室內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備之一是耐高溫、高濕風(fēng)機(jī)的電機(jī)。近10年來(lái)，以沈陽(yáng)新華電機(jī)廠為首的幾個(gè)電機(jī)生產(chǎn)廠家經(jīng)過(guò)反復(fù)試制、不斷改進(jìn)產(chǎn)品，如今產(chǎn)品質(zhì)量已能滿足木材干燥生產(chǎn)的需求。這項(xiàng)技術(shù)是我國(guó)常規(guī)干燥設(shè)備中的一個(gè)突破點(diǎn)，它使過(guò)去的長(zhǎng)軸型干燥室逐漸被短軸型替代，使干燥室的布置及干燥容量的變化更靈活，頂風(fēng)式的大型木材干燥室逐漸增多。

南京林業(yè)大學(xué)從20世紀(jì)80年代以來(lái)，研制了用旋風(fēng)燃燒爐燃燒木廢料的爐氣（又稱熱風(fēng)）干燥設(shè)備，它由初期的爐氣直接加熱，改為爐氣間接加熱濕空氣的常規(guī)干燥.“八五”國(guó)家科技攻關(guān)期間，該校又研制了預(yù)干與二次窯干結(jié)合的木廢料能源聯(lián)合干燥設(shè)備，并配有自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于爐氣（熱風(fēng)）干燥以木廢料為熱源，它既能處理木材加工廠內(nèi)的鋸末、刨花、下角料等垃圾，又能降低干燥成本，故此種干燥設(shè)備在我國(guó)南方非采暖地區(qū)的中小型工廠，占有相當(dāng)?shù)谋壤�。但隨著環(huán)保要求的提高，爐氣干燥在大城市的推廣受到一些限制。

近年來(lái)南京大學(xué)又致力于以熱水為熱源的常規(guī)干燥技術(shù)的研究。由于熱水鍋爐的價(jià)格比蒸汽鍋爐低很多，故在一些不需高溫干燥、且干燥量不大的工廠中的應(yīng)用有上升趨勢(shì)。為滿足小型木材加工廠規(guī)模小、分布散的需要，北京林業(yè)大學(xué)研制了小型移動(dòng)式熱風(fēng)干燥設(shè)備。它與常規(guī)爐氣干燥的區(qū)別在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活、可整體運(yùn)輸。設(shè)備到貨后幾天內(nèi)即可投入生產(chǎn)。這種小型干燥設(shè)備已在南方和北方一些工廠應(yīng)用，效果較好。

目前，我國(guó)生產(chǎn)的常規(guī)干燥設(shè)備與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相比，其主要差距在于:

①檢測(cè)與控制系統(tǒng)的精度和可靠性差；

②蒸汽閥、疏水器等零配件質(zhì)量差、合格率低；

③加工粗糙、造型不美；

④干燥室密封性和保溫性能差。

除濕干燥

除濕干燥和蒸汽干燥的干燥介質(zhì)相同，都是濕空氣，兩者不同的是干燥室降濕方式不同。蒸汽干燥時(shí)室內(nèi)空氣采取開(kāi)式循環(huán)，即定期從干燥室的排氣道排出一部分濕度大的熱空氣，同時(shí)經(jīng)吸收道吸入等量的冷空氣，冷空氣經(jīng)加熱器加熱變?yōu)闊峥諝�，再進(jìn)入材堆干燥木材。蒸汽干燥的這種進(jìn)、排氣換氣熱損失較大，以北京地區(qū)為例，這種損失約占蒸汽供熱量的40%左右。而除濕干燥時(shí)，濕空氣在除濕機(jī)與干燥室間進(jìn)行閉式循環(huán)，以制冷脫水的方法使干燥室排濕，其工作原理見(jiàn)參考文獻(xiàn)。由除濕機(jī)回收干燥室排濕放出的熱量，節(jié)約了能源，與蒸汽干燥相比其節(jié)能率在40%～70%，是一種節(jié)能設(shè)備。

由于除濕干燥具有節(jié)能效果顯著、干燥質(zhì)量好、用電作能源不污染環(huán)境以及干燥技術(shù)比較成熟等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為常規(guī)干燥之后處于第二位的干燥技術(shù)。它在加拿大、日本、意大利及美、英、法等國(guó)的干燥設(shè)備中已占有相當(dāng)大的比例。我國(guó)自1980年后開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外的除濕干燥機(jī)，20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始由仿制國(guó)外產(chǎn)品逐漸走向獨(dú)立設(shè)計(jì)制造。目前我國(guó)生產(chǎn)除濕機(jī)的廠家有8個(gè)，正在生產(chǎn)中應(yīng)用的各種除濕機(jī)的總干燥能力約占全國(guó)總干燥能力的1/10。除濕機(jī)干燥的國(guó)產(chǎn)設(shè)備約占70%左右。

從整體來(lái)看，我國(guó)除濕干燥機(jī)的生產(chǎn)水平與國(guó)外尚有一定差距，主要是外觀設(shè)計(jì)、加工精度、安裝質(zhì)量不好，電磁閥、膨脹閥等零部件質(zhì)量差。但從設(shè)計(jì)水平來(lái)看，我國(guó)某些產(chǎn)品的性能已達(dá)到國(guó)際水平，如北京林業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的RCG系列中溫、高溫雙熱源除濕機(jī)，在制冷劑過(guò)冷方式、熱泵進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及二次風(fēng)補(bǔ)充方式等方面有創(chuàng)新，使除濕機(jī)的節(jié)能效率提高了15%～20%，而制造成本降低了5%～10%。該技術(shù)于1991年獲得了國(guó)家專利，1996年RCG15中溫?zé)岜贸凉窀稍餀C(jī)獲林業(yè)部三等獎(jiǎng)，RCG30高溫?zé)岜贸凉窀稍餀C(jī)于同年獲北京市三等獎(jiǎng)。

我國(guó)生產(chǎn)的一些性能較好的除濕干燥機(jī)，如北京林業(yè)大學(xué)與原北京冷凍機(jī)廠聯(lián)合研制的RCG30G高溫?zé)岜贸凉窀稍餀C(jī)，上海桑菱環(huán)境能源所生產(chǎn)的SRG熱泵干燥機(jī)，除在國(guó)內(nèi)銷售外還有部分出口。

除濕干燥雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在干燥溫度低、干燥時(shí)間長(zhǎng)、電耗較高、調(diào)濕不靈活等缺點(diǎn)，從而影響了它的推廣應(yīng)用。今后除濕干燥的應(yīng)用前景在于作預(yù)干或與其他能源聯(lián)合干燥。

太陽(yáng)能干燥

太陽(yáng)能是一種清潔、廉價(jià)的可再生能源，我國(guó)和世界上許多國(guó)家都有豐富的太陽(yáng)能資源，但目前各國(guó)應(yīng)用太陽(yáng)能的木材干燥室規(guī)模都很小，我國(guó)太陽(yáng)能干燥室的總干燥能力約占全國(guó)總干燥能力的0.2%。影響太陽(yáng)能推廣應(yīng)用的重要原因是太陽(yáng)能屬間歇性能源，能流密度低、受氣候條件的影響大，干燥周期長(zhǎng)，大、中型太陽(yáng)能干燥室的初投資較高，而且低成本的有效貯能問(wèn)題尚未解決。同時(shí)由于太陽(yáng)能的間歇性供熱使它作為干燥木材的單一熱源受到限制，常需要與蒸汽或煙氣等熱能配合使用，但在產(chǎn)生蒸汽或煙氣的過(guò)程中，將帶來(lái)燃料燃燒產(chǎn)生的CO2和SO2及煙塵對(duì)大氣的污染。

近20年在日本、美國(guó)、中國(guó)等國(guó)家開(kāi)發(fā)并推廣應(yīng)用的太陽(yáng)能與熱泵除濕機(jī)的聯(lián)合干燥技術(shù)，是一種比較理想的聯(lián)合干燥方法。這種聯(lián)合干燥中，干燥室的供熱和排濕，由太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)和除濕機(jī)聯(lián)合承擔(dān)，既可單獨(dú)使用，又可聯(lián)合運(yùn)行。如果天氣晴好、氣溫高，可單獨(dú)使用太陽(yáng)能供熱；陰天或夜間，則啟動(dòng)除濕機(jī)（或熱泵）。北京林業(yè)大學(xué)于1990年，1995年先后研制成功了TRCW中溫型和GRCT高溫型的太陽(yáng)能-熱泵除濕機(jī)聯(lián)合干燥系統(tǒng)（林業(yè)部和國(guó)家的重點(diǎn)課題），其供熱效率、干燥能耗等方面的性能指標(biāo)，達(dá)到了同類產(chǎn)品的國(guó)際先進(jìn)水評(píng)。其成果推廣到廣西、廣東、北京、云南等省市，這兩項(xiàng)成果曾先后獲得國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，林業(yè)部科技進(jìn)步三等、二等獎(jiǎng)。

真空干燥

木材干燥的速率取決于內(nèi)部水分遷移的速度，研究資料表明，木材表面水分的蒸發(fā)速度要比木材內(nèi)部快100～1000倍。影響木材內(nèi)水分移動(dòng)的諸因素中，干燥介質(zhì)的壓力影響最顯著。木材真空干燥是將木材置于低于大氣壓的密閉容器中干燥，木材內(nèi)部的水分在內(nèi)外壓差的作用下加快了水分的遷移速度。同時(shí)由于水在真空狀態(tài)下的飽和溫度低，故真空干燥可實(shí)現(xiàn)較低溫度下的快速干燥，干燥質(zhì)量好。它特別適于難干的硬闊葉材。

木材真空干燥的應(yīng)用主要在近20年。首先在前蘇聯(lián)、意大利、德國(guó)、日本、美國(guó)有工業(yè)性應(yīng)用。我國(guó)在20世紀(jì)80年代中期，當(dāng)時(shí)的南京林學(xué)院和東北林學(xué)院都先后與有關(guān)廠家合作研制了真空干燥機(jī)。在此期間國(guó)內(nèi)個(gè)別企業(yè)引進(jìn)了德國(guó)和意大利的真空干燥機(jī)。20世紀(jì)90年代中期，南京林業(yè)大學(xué)又研制了兼有熱能回收裝置的高效節(jié)能真空干燥機(jī)。

木材真空干燥的介質(zhì)一般有濕空氣和過(guò)熱蒸汽兩種情況，由于過(guò)熱蒸汽的比熱和傳熱系數(shù)比濕空氣的大，其傳熱效率高，而且過(guò)熱蒸汽中的水分的傳遞阻力可忽略不計(jì)，故干燥速度快。同時(shí)木材在過(guò)熱蒸汽中干燥時(shí)由于表面濕潤(rùn)，它不僅可減少干燥應(yīng)力還有利于內(nèi)部水分傳送到表面。由此看來(lái)，真空過(guò)熱蒸汽干燥比用濕空氣作干燥介質(zhì)更具優(yōu)越性，它不僅比常規(guī)熱風(fēng)干燥快3～7倍，而且干燥質(zhì)量很好。近10幾年來(lái)，在丹麥、德國(guó)、法國(guó)、加拿大等國(guó)，已有工業(yè)應(yīng)用，效果良好。我國(guó)在這方面尚處于研究階段，北京林業(yè)大學(xué)對(duì)木材真空過(guò)熱蒸汽干燥特性，真空且浮壓下的傳熱傳質(zhì)特性進(jìn)行了初步的探討，并發(fā)表了相關(guān)的研究論文。

真空干燥雖具有上述優(yōu)點(diǎn)，但由于設(shè)備初投資大，電耗高和設(shè)備裝材量少等缺點(diǎn)，故在我國(guó)應(yīng)用很少。目前只有少數(shù)幾個(gè)廠家生產(chǎn)真空干燥機(jī)，其裝材量一般不大于10m3，且尚未形成批量生產(chǎn)。

微波與高頻干燥

微波和高頻干燥都是以濕木材作電介質(zhì)，在微波或高頻的電磁場(chǎng)作用下，引起木材中水分子極化，同時(shí)由于電磁場(chǎng)的頻繁交變，使水分子高速頻繁的擺動(dòng)，摩擦生熱，從而加熱干燥木材。這兩種干燥方法均屬于體積加熱，溫度梯度小、干燥速度快、應(yīng)力小。微波和高頻的區(qū)別是前者的頻率高、波長(zhǎng)短，故加熱效率高，但對(duì)木材的穿透深度小。高頻的頻率比微波低，但波長(zhǎng)較長(zhǎng)對(duì)木材的穿透深度比微波深，更適于干燥大斷面木材。

微波和高頻干燥是20世紀(jì)60年代，由美國(guó)、日本、加拿大、德國(guó)等國(guó)學(xué)者研究開(kāi)發(fā)的一種干燥技術(shù)。我國(guó)從1974年開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究和推廣工作，1977年由南京七七二廠微波所研制成功木材微波干燥機(jī)。由于微波、高頻加熱均勻、干燥速度很快，其干燥周期比常規(guī)干燥快幾十倍（易干材）至上百倍（難干材）。且具有干燥應(yīng)力小、質(zhì)量好；能夠保持木材天然色澤等優(yōu)點(diǎn)，曾一度在北京、天津、上海、南京、鎮(zhèn)江、青島、哈爾濱等地推廣應(yīng)用。后來(lái)因微波、高頻干燥投資高、電耗大，干燥成本高以及當(dāng)微波干燥工藝處理不當(dāng)時(shí)易出現(xiàn)內(nèi)裂和炭化等缺陷，到20世紀(jì)80年代中期，各廠的微波干燥先后停產(chǎn)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，由于微波與高頻干燥設(shè)備不斷完善和改進(jìn)，干燥工藝不斷成熟，同時(shí)由于微波、高頻干燥在解決大斷面帶髓心的方材干燥時(shí)，有它突出的優(yōu)點(diǎn)，從而使這兩種干燥技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用又重新恢復(fù)。

國(guó)際干燥界權(quán)威人士、DryingTechnology雜志主編、加拿大的Mujumdar教授曾撰文指出，當(dāng)今干燥的總目標(biāo)是在對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響最小，不損害環(huán)境和在設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用較低的條件下，實(shí)現(xiàn)被干物料內(nèi)最快的水分遷移。在談到今后干燥技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)，他指出創(chuàng)新干燥設(shè)備與目前常規(guī)干燥設(shè)備的主要區(qū)別在于：創(chuàng)新干燥設(shè)備已由單一的干燥參數(shù)（視為穩(wěn)定）的粗放型，逐漸過(guò)渡到由多種干燥設(shè)備、不同干燥參數(shù)（非穩(wěn)態(tài)）下、多級(jí)組合而成的智能型、精確性干燥。這是干燥觀念上的重要突破。

聯(lián)合干燥技術(shù)是今后發(fā)展的重點(diǎn)

聯(lián)合干燥符合國(guó)際干燥技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)槊恳环N干燥方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍，聯(lián)合干燥正是取其優(yōu)點(diǎn)而避其缺點(diǎn)�，F(xiàn)以除濕干燥與常規(guī)蒸汽聯(lián)合干燥為例，首先用蒸汽熱能對(duì)木材預(yù)熱，避免了采用除濕干燥時(shí)用電加熱預(yù)熱而帶來(lái)的升溫慢、電耗高的缺點(diǎn)。進(jìn)入干燥初期至中期階段，干燥室的排濕量大，此期間采用除濕干燥回收干燥室排氣的余熱，可以明顯地降低干燥的能耗，與蒸汽干燥相比，其節(jié)能率在40%以上。在干燥后期，當(dāng)干燥室排濕量很小時(shí)，則用蒸汽干燥，可提高干燥室溫度，加快干燥速度，縮短干燥周期。又如日本采用高頻與常規(guī)蒸汽聯(lián)合干燥113mm×113mm的方柱柳杉，與單純蒸汽干燥相比，干燥時(shí)間快了4倍多，而干燥成本（包括設(shè)備、能耗和人工費(fèi)）降低了3%[31]。此外，還可發(fā)展高頻-蒸汽、高溫-常規(guī)蒸汽干燥、真空-微波、真空-除濕、太陽(yáng)能-蒸汽、太陽(yáng)能-熱泵除濕等各種聯(lián)合干燥。

必須指出，聯(lián)合干燥并非兩種干燥方法的簡(jiǎn)單組合，而是針對(duì)不同干燥對(duì)象的優(yōu)化組合。另外聯(lián)合干燥的初投資大，宜于在具有一定規(guī)模的專營(yíng)木材干燥的企業(yè)推廣使用。這種專營(yíng)木材干燥的企業(yè)也是今后發(fā)展的方向。據(jù)資料報(bào)道，美國(guó)僅西佛利亞州專營(yíng)木材干燥的公司已達(dá)21%。

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