CN102172934B

CN102172934B - 一种木材回旋干燥方法

Info

Publication number: CN102172934B
Application number: CN2011100315578A
Authority: CN
Inventors: 刘壮青; 黄琼涛; 孙宏南
Original assignee: GUANGDONG PROVINCE YIHUA TIMBER INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Yihua life Polytron Technologies Inc
Priority date: 2011-01-29
Filing date: 2011-01-29
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2031-01-29
Also published as: CN102172934A

Abstract

本发明提供一种木材回旋干燥方法，包括以下步骤：先将木材堆垛风干至含水率约30%；将风干后的木材堆垛陈放于木材干燥窑中，预热后经过升温增湿、保温保湿、干燥脱水、终了处理和多次平衡调湿和回旋处理。其关键是保持窑内干燥介质形成回旋涡流，而木材含水率也并非一步到位而是保持回旋式下降，通过这种回旋式的工艺方法，使木材在在整个干燥过程中内应力及时得到消解，消除干燥应力和解除表面硬化，防止木材烘干阶段产生塑化变形，不会出现干缩、弯曲、变形和开裂等缺陷，木材降等损失减少到6%以下，干燥周期缩短约20%，且可节能约15%，更有效地利用了有限的木材资源，该工艺方法的通用性强，适合各种不同的木材，可广泛的应用于自动化程度高的干燥窑中。

Description

一种木材回旋干燥方法

技术领域

本发明涉及一种木材的干燥工艺，具体是一种木材回旋干燥方法。

背景技术

随着社会的进步，人们崇尚自然，回归大自然的心情日益迫切，使木质产品在市场上倍受喜爱；另一方面，当今世界正面临着森林资源日益减少所带来的环保和生态问题。因此，如何合理有效地利用有限的木材资源显得更为重要，其中木材干燥是保障和改善木材品质的重要环节，通过干燥处理，防止木材的变形开裂、减少木材降等损失，改善物理性能、提高木材利用率、防止木材腐朽虫蛀、保障生物防疫。而目前我国木材资源的浪费，大多数是由于湿材未经干燥处理，或处理不当，致使木材降等甚至失去了使用价值，干燥不当引起木材降等严重，一般大于20%，其中5%完全失去使用价值。因此，无论从产品质量或从经济效益的角度来看，干燥作业都是木制品生产中举足轻重的关键性环节之一，由国家***批准发布的锯材窑干工艺规程(LY/T1068-92)和锯材气干工艺规程(LY/T1069-92)，已经逐渐出现无法满足行业发展需求的状况了。因此在保障木材干燥质量的前提下，如何加快干燥速度、减少能耗和干燥成本的探索研究已成为重要的环节之一。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种适合自动化干燥设备，加工后木材干燥质量高，且节能效果明显，通用性强的木材回旋干燥方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种木材回旋干燥方法，依次包括堆垛风干处理、入窑处理、干燥处理以及出窑处理，其中上述干燥处理包括以下步骤：

（一）、升温增湿：设定目标温度和平衡含水率（EMC），将含水率接近30%的木材预热到一定温度后通过喷蒸与加热相结合的方式使木材升温增湿到目标范围，此步骤中排气处于关闭状态，风机处于间歇性回转的启动状态，使干燥窑内的干燥介质处于回旋涡流状态；

（二）、高温高湿平衡：根据材料品种和最终含水率要求，调整温度和平衡含水率（EMC），保持排气处于关闭、风机处于启动状态，继续以喷蒸与加热同步工作的方式，使干燥窑内的干燥介质保持高温高湿状态，以激活木材内部的水分，并达到消杀有害生物的目的；

（三）、烘干处理：设定目标温度和平衡含水率（EMC），风机保持启动状态，并按要求自动开启排气，保持温度进行干燥，使木材含水率降至比目标值低约1%～2%；

（四）、回旋处理：当木材含水率烘干至约13%时，重新设定目标温度和平衡含水率（EMC），风机保持启动状态，同步进行喷蒸和喷淋以快速增湿并适当降低温度，使木材含水率回升；木材含水率到达13%以后，每降低3%做一次回调处理，每次回升2%～4%，然后重新设定参数，回到步骤（三），直至木材含水率比调整前下降3%，或者木材含水率比目标值低约1%～2%为止；

（五）、平衡调湿处理：在含水率允许偏差的范围内设定温度和平衡含水率（EMC），风机保持启动状态，开启自动排气进行平衡调湿处理，使窑内各处的木材含水率分布均匀；

（六）、终了处理：调整目标温度和平衡含水率（EMC），风机保持启动状态进行终了处理，终了处理后继续进行干燥的调节处理，使木材最终的含水率沿木材断面分布均匀，并释放木材的残余应力。

其中，在上述步骤（一）中：设定的目标温度为40℃～85℃，平衡含水率（EMC）为15%～18%，每小时增温不超过5℃，当温度达到45℃时，每升温5℃应维持1～2h，风机频率设为50Hz，每1～2h回转一次，中间间隔5min；上述设定参数时应征考虑树种类别、材料规格等因素，硬阔叶树材预热温度可高5℃；软阔叶树材及厚度50mm以上的针叶树材，预热温度可高8℃，厚度50mm以下的针叶树材，预热温度可高10℃。

在上述步骤（二）中：调整目标温度一般为65℃～90℃，平衡含水率（EMC）为16%～20%，风机频率为50Hz，每1h回转一次，中间间隔5min，该步骤处理时间为16h～24h；该步骤中消杀木材有害生物是指通过喷蒸与加热同步进行，使干燥窑内的干燥介质保持高温高湿状态，使木材表层充分滋润并提高塑性，并激活木材内部的水分，基本消除干燥应力和解除表面硬化，防止木材烘干阶段产生塑化变形；干球温度达到77℃状态下开始计时，保持120mim，木材中心温度达到71.1℃，以杀灭木材中的有害生物。

在上述步骤（三）中：设定温度为40℃～70℃，平衡含水率（EMC）为6%～12%，风机频率为50Hz，每1h回转一次，中间间隔5min。

在上述步骤（四）中：设定温度为45～70℃，平衡含水率（EMC）为10%～16%，风机频率为30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min；其回升时间根据木材实际含水率回升情况调节，每次回升2%～4%，然后重新设定参数，回到步骤（三），直至木材含水率比调整前下降3%，或者木材含水率比目标值低约1%～2%为止。

在上述步骤（五）中：设定温度为45～65℃，平衡含水率（EMC）为8%～13%，风机频率为30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min；其处理时间根据木材每1cm厚度维持2～4h估算，并在烘干结束后进行检验，以便总结、修正；上述含水率允许偏差的范围是指含水率最高的监测点和室内干燥速度较慢的部位的含水率及锯材沿厚度上的含水率偏差都能达到要求的终含水率允许偏差的范围，该步骤的目的是提高木材终含水率的均匀性。

在上述步骤（六）中：调整的目标温度为比基准最后阶段高5～8℃或保持平衡处理时的温度，平衡含水率（EMC）为按介质状态的平衡含水率比锯材终含水率高3％来决定，风机频率为30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min；其处理时间根据木材每1cm厚度维持1.5～2h估算；终了处理后进行干燥调节处理的时间保持5～8h，以均匀木材断面的含水率，消除含水率梯度并释放木材的残余应力。

本发明在干燥处理过程中，由于采用多次设定目标温度和平衡含水率（EMC），且经过升温增湿、保温保湿、干燥处理、平衡调湿、终了处理和多次回旋处理，最终得到含水率为6%~14%的木材，同一批处理的木材终含水率差值可达到3%以内。其中，回旋干燥不仅是保持窑内干燥介质处于回旋涡流状态，而且还对木材在干燥过程中的含水率进行回旋式下降的控制，通过这种回旋干燥的工艺方法，使木材在在整个干燥过程中内应力及时得到释放，消除干燥应力和解除表面硬化，有效防止木材烘干阶段产生塑化变形，不会出现干缩、弯曲、变形和开裂等缺陷，而且木材降等损失减少到6%以下，干燥周期缩短约20%，且可节能约15%，更有效地利用了有限的木材资源，该工艺方法的通用性强，适合各种不同的木材，可广泛的应用于自动化程度高的干燥窑中。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明的干燥方法的工艺流程图。

图2是本发明的木材堆垛的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种木材回旋干燥方法，一种木材回旋干燥方法，依次包括堆垛风干处理、入窑处理、干燥处理以及出窑处理，其中上述干燥处理包括以下步骤：

（一）、升温增湿：设定目标温度为40℃～85℃，平衡含水率（EMC）为15%～18%，每小时增温不超过5℃，同时启动风机，使窑内干燥介质形成回旋涡流，风机频率50Hz，每1～2h回转一次，中间间隔5min。当温度达到45℃时，每升温5℃应维持1～2h，使干燥室内的壳体表面和主要设备部件及木材表面加热，避免在后续的高温、高湿的工作状态下在这些固体表面上产生冷凝水。然后通过喷蒸与加热相结合的方式，使温、湿度同时升高到要求的介质状态，并保持一定的时间，让木材热透。设定参数时应征考虑树种类别、材料规格等因素，硬阔叶树材预热温度可高5℃；软阔叶树材及厚度50mm以上的针叶树材，预热温度可高8℃；厚度50mm以下的针叶树锯材，预热温度可高10℃；

（二）、高温高湿平衡：根据材料品种和最终含水率要求调整温度和平衡含水率（EMC），一般为温度为65℃～90℃，EMC为16%～20%；喷蒸与加热相同步进行；风机频率50Hz，每1h回转一次，中间间隔5min；关闭排气，处理时间为16h～24h。此阶段是对木材进行平衡、养生处理，其作用是使木材表层充分滋润并提高塑性，基本消除干燥应力和解除表面硬化，防止木材烘干阶段产生塑化变形。此阶段也作为木料的检验检疫消杀热处理的手段，干球温度达到77℃状态下开始计时，保持120mim，木材中心温度达到71.1℃，可杀灭有害生物；

（三）、烘干处理：保持温度为40℃～70℃，平衡含水率（EMC）为6%～12%；风机频率50Hz，每1h回转一次，中间间隔5min；开启自动排气直至材料含水率比目标值底1%～2%；

（四）、回旋处理：木材含水率烘干至13%开始，每降低3%做一次回调处理，使木材含水率上升不少于2%，具体参数设定：温度为45～70℃，平衡含水率（EMC）为10%～16%；风机频率30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min。处理回旋处理时同步进行喷蒸和喷淋（喷水雾，通过热交换器加热气化），以快速增湿并适当降低温度，时间根据木材实际含水率回升情况调节，每次回升2%～3%；

（五）、平衡调湿处理：该阶段的目的是提高木材终含水率的均匀性。应以含水率最高的监测点和室内干燥速度较慢的部位的含水率及锯材沿厚度上的含水率偏差都能达到要求的终含水率允许偏差的范围内为准，温度设定为45～65℃，平衡含水率（EMC）为8%～13%；风机频率30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min；开启自动排气。按每1cm厚度维持2～4h估计，并在烘干结束后进行检验，以便总结、修正；

（六）、终了处理：该阶段的目的是消除木材横断面上含水率分布的不均匀，并释放木材的残余应力。此时的温度设置为比基准最后阶段高5～8℃，或保持平衡处理时的温度。平衡含水率（EMC）则按介质状态的平衡含水率比锯材终含水率高3％来决定；风机频率30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min。处理时间按每1cm厚度维持1.5～2h估计。终了处理后，应在干燥基准最后阶段的介质状态下继续干燥，并在和终含水率相平衡的空气状态中使锯材保持5～8h，进行调节处理，使没有干好的木材变干，过干的木材被润湿，使含水率沿木材断面分布均匀。

该发明在将木材放入干燥窑进行回旋干燥之前，先对木材进行堆垛风干处理，具体为：将木材分层叠放，层与层之间用标准规格的隔条，同一层的每一片木板之间预留通风间隔，放置于没有“过堂风”的地方自然风干；风干的过程中，每天晒水，以每一片木板均被淋湿为准；风干至木材含水率接近30%，可转入窑内干燥。

接着进行入窑处理，具体为：将风干后的木材整垛堆放到干燥窑中，木材方向与风机方向垂直，木材堆垛之间不留通道，而且一个干燥窑尽量装同一种木料，若不能填满整个干燥窑，也可以性质相近的其它木种搭配。如图2所示，木材在干燥窑中码垛时，有一定的码垛要求，其要求如下：

1) 选用托盘长度必须稍大于材料长度（或材料长度之和），且不宜超过15cm；托盘规格可不统一，可根据干燥窑情况选择搭配，通风方向前后保留风道；通风垂直方向减少托盘之间及托盘与干燥窑之间的间隙，以提高干燥效率；

2) 材料长度方向：A.材料长度方向必须与干燥窑通风方向垂直，减少材料端裂；B.材料两端与托盘两端对齐，允许偏差±20mm；C.材料两端之间的间隔应相互错开，防止气流短路以提高干燥效率；D.隔条摆放间隔为200～300mm，且必须确保材料两端及中间必须有隔条承重（末端板除外），每层隔条竖直方向必须相互对齐，错开位置小于±10mm；

3) 材料宽度方向：A.材料并排紧密，如材料宽度总和小于托盘宽度，可稍加大材料之间的间隙，均匀分布；B.材料两侧与托盘两侧对齐，允许偏差±20mm；

4) 材料高度方向：材料码垛连同托盘总高度范围：1200mm±50mm；

5) 采用厚度为18mm～25mm的边角料条作为隔条，同一层必须选用厚度偏差在2mm以内的隔条，防止材料变形及托盘倾倒。

在经过干燥处理后即可进行出窑处理，其具体为：设定每小时降温幅度不大于5℃，程序自动关闭蒸汽管及热水管，打开排气管及风扇，等候窑内温度降至一定程度方可安排出窑。冬天要求窑内温度低于26℃，夏天要求窑内温度不超过外界温度10℃。

现将两种不同木材的特性及产品要求，在多次反复实验的基础上进行统计分析，得出干燥过程中较为理想的数值，并列举如下，以此作为对本发明的进一步详细说明：

木荚豆23mm厚度地板坯料湿料烘干（目标含水率10%）

项目	温度(℃)	EMC(%)	风机频率(hz)	换向周期(h)	处理时间(h)
						升温增湿	70	18	50	1	12h
高温高湿	78	19	50	1	22h
						烘干处理	68	9	50	1	238h
回旋处理	60	16/13/10	30	0.5	18h，3次
						平衡调湿	63	12	30	0.5	48h
终了处理	63	11	30	0.5	36
						降温出窑			50	1	24h

柞木50mm厚度家具料湿料烘干（目标含水率11%）

项目	温度(℃)	EMC(%)	风机频率(hz)	换向周期(h)	处理时间(h)
						升温增湿	72	18	50	1	14
高温高湿	80	20	50	1	18
						烘干处理	70	9	50	1	188
回旋处理	60	15/12	30	0.5	16，2次
						平衡调湿	63	14	30	0.5	38
终了处理	65	12	30	0.5	24
						降温出窑			50	1	24

Claims

1.一种木材回旋干燥方法，依次包括堆垛风干处理、入窑处理、干燥处理以及出窑处理，其特征在于上述干燥处理包括以下步骤：

（一）、升温增湿：设定目标温度和平衡含水率（EMC），将含水率为30%的木材预热到一定温度后通过喷蒸与加热相结合的方式使木材升温增湿到目标范围，此步骤中排气处于关闭状态，风机处于间歇性回转的启动状态，使干燥窑内的干燥介质处于回旋涡流状态；

（三）、烘干处理：设定目标温度和平衡含水率（EMC），风机保持启动状态，并按要求自动开启排气，保持温度进行干燥，使木材含水率降至比目标值低1%～2%；

（四）、回旋处理：当木材含水率烘干至13%时，重新设定目标温度和平衡含水率（EMC），风机保持启动状态，同步进行喷蒸和喷淋以快速增湿并适当降低温度，使木材含水率回升；木材含水率到达13%以后，每降低3%做一次回调处理，每次回升2%～4%，然后重新设定参数，回到步骤（三），直至木材含水率比调整前下降3%，或者木材含水率比目标值低1%～2%为止；

2.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述步骤（一）中：

设定的目标温度为40℃～85℃，平衡含水率（EMC）为15%～18%，每小时增温不超过5℃，当温度达到45℃时，每升温5℃应维持1～2h，风机频率设为50Hz，每1～2h回转一次，中间间隔5min；

设定参数时应考虑树种类别、材料规格因素，硬阔叶树材预热温度高5℃；软阔叶树材及厚度50mm以上的针叶树材，预热温度高8℃，厚度50mm以下的针叶树材，预热温度高10℃。

3.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述步骤（二）中：

调整目标温度为65℃～90℃，平衡含水率（EMC）为16%～20%，风机频率为50Hz，每1h回转一次，中间间隔5min，该步骤处理时间为16h～24h；

其中消杀木材有害生物是指通过喷蒸与加热同步进行，使干燥窑内的干燥介质保持高温高湿状态，使木材表层充分滋润并提高塑性，并激活木材内部的水分，基本消除干燥应力和解除表面硬化，防止木材烘干阶段产生塑化变形；干球温度达到77℃状态下开始计时，保持120mim，木材中心温度达到71.1℃，以杀灭木材中的有害生物。

4.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述步骤（三）中：

设定温度为40℃～70℃，平衡含水率（EMC）为6%～12%，风机频率为50Hz，每1h回转一次，中间间隔5min。

5.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述步骤（四）中：

设定温度为45～70℃，平衡含水率（EMC）为10%～16%，风机频率为30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min；其回升时间根据木材实际含水率回升情况调节，每次回升2%～4%，然后重新设定参数，回到步骤（三），直至木材含水率比调整前下降3%，或者木材含水率比目标值低1%～2%为止。

6.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述步骤（五）中：

设定温度为45～65℃，平衡含水率（EMC）为8%～13%，风机频率为30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min；其处理时间根据木材每1cm厚度维持2～4h估算，并在烘干结束后进行检验，以便总结、修正；

上述含水率允许偏差的范围是指含水率最高的探测点和室内干燥速度较慢的部位的含水率及锯材沿厚度上的含水率偏差都能达到要求的终含水率允许偏差的范围。

7.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述步骤（六）中：

调整的目标温度为比基准最后阶段高5～8℃或保持平衡处理时的温度，平衡含水率（EMC）为按介质状态的平衡含水率比锯材终含水率高3％来决定，风机频率为30Hz，每0.5h回转一次，中间间隔5min；其处理时间根据木材每1cm厚度维持1.5～2h估算；

终了处理后进行干燥调节处理的时间保持5～8h，以均匀木材断面的含水率，消除含水率梯度并释放木材的残余应力。

8.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述堆垛风干处理中，木材分层叠放且每层木材之间预留通风间隔，通过晒水和自然风干至木材含水率为30%。

9.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述入窑处理中，木材堆放方向与风机方向垂直且木材堆垛之间不留通道，同一种木材放置于同一干燥窑中，若未能填满整个干燥窑，以性质相近的木种搭配。

10.根据权利要求1所述的木材回旋干燥方法，其特征在于上述出窑处理中，降温幅度设定为每小时降温小于或等于5℃，且冬天要求窑内温度低于26℃，夏天要求窑内温度不超过外界温度10℃，即可开启窑门取出木材。