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木材干燥的国内外现状与发展趋势（1）
张璧光1 谢拥群2
（1 北京林业大学材料科学与技术学院100083 2 福建农林大学材料工程学院） 摘 要：阐述了常规蒸汽（热风）干燥、除湿（热泵）干燥、真空干燥、微波与高频干燥等各种木材干燥技术的国内外现状，以及我国的木材干燥技术与国际水平的差距。介绍了国内外木材干燥的理论研究动态。指出了今后木材干燥技术的发展趋势。
关键词：木材干燥；国内外现状；研究动态；发展趋势 International present situation and developing trends of
wood drying
Zhang Biguang1 Xie Yongqun2
（1 School of Material Science and Technology of Beijing Forestry University 100083；
2 School of Material and Engenering of Fujian Agriculture and Forestry University ）
Abstract：All kinds of international wood drying technologies， like conventional steam (hot-air) drying， dehumidify (heat-pump) drying， vacuum drying， microwave and high frequency drying and so on are elaborated in this paper. Also it points out the gap of drying technology between our nation and internation. The researching dynamic state of wood drying is presented here. The writer show us the developing trends of wood drying technology in the future as well.
Keywords：wood drying；international；present situation；researching dynamic state；developing trend
1引言
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，使木质家具及木建筑与装饰材料倍受喜爱。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。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％[1]。因此，木材干燥的总目标是在保障干燥质量的前提下，不断的探索如何加快干燥速度，减少能耗和干燥成本。国内外木材干燥技术的应用研究与基础理论研究，都围绕着木材干燥质量、速度和成本问题，寻求三者的协调和平衡点的优化组合。
我国是一个少林国家，人均森林蓄积量为9.048m3，只有世界人均72 m3的12.6％[2]。同时我国木材加工业普遍存在节能意识差，管理粗放，一次能源利用率仅30％左右，为发达国家的4~6倍[3]，而且我国一些偏远地区由于干燥设备和工艺落后，木材干燥质量差，能耗更大，由干燥缺陷引起的降等损失十分惊人，木材资源的浪费现象十分严重。因此我国木材干燥界的从业人员和科研工作者的责任十分重大。
2木材干燥技术的国内外现状
2.1常用的人工木材干燥方法
迄今已实现工业化的常用人工木材干燥方法包括：常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥、高频干燥，微波干燥及烟气干燥等。其中常规干燥是指以常压湿空气作干燥介质，以蒸汽、热水、炉气或热油作热源，间接加热空气，干燥介质温度在100℃以下。高温干燥指干燥介质温度在100℃以上，其干燥介质可以是常压过热蒸汽，也可以是湿空气，但以常压过热蒸汽居多。常规炉气干燥和烟气干燥都配有燃烧木废料（或其它燃料）的燃烧炉，以燃烧产生的烟气作热源，但烟气干燥是炉气干燥的初级阶段，一般是指土法建造的干燥窑，以燃料燃烧生成的烟气直接或间接加热干燥木材。除湿干燥（又称热泵干燥）与常规干燥的干燥介质相同，都是湿空气，二者区别在于空气的降湿方式。常规干燥空气是采用开式循环，即定期从干燥室排出一部分湿度大的热空气，同时从外界吸入等量的冷空气，故常规干燥的换气热损失比较大。除湿干燥时，湿空气经过除湿机的制冷系统，冷却脱湿—加热—再回到干燥室，进行空气的闭式循环。湿空气脱湿时放出的热量，依靠制冷工质回收，又用于加热空气，故除湿干燥的节能效果比较明显，它与蒸汽干燥相比，其节能率一般在40%以上。
高频和微波干燥都是以湿木材作电介质，在交变电磁场的作用下使木材中的水分子高速频繁的转动，水分子之间发生摩擦而生热，使木材从内到外同时加热干燥。这两种干燥方法的特点是干燥速度快，木材内温度场均匀，残余应力小，干燥质量较好。高频与微波干燥的区别是前者的频率低、波长较长，对木材的穿透深度较深，适于干大断面的厚木材。微波干燥的频率比高频更高（又称超高频）但波长较短，其干燥效率比高频快，但木材的穿透深度不及高频干燥。
木材真空干燥时，木材内外的水蒸汽压差增大，加快了木材内水分迁移速度，故其干燥速度明显高于常规干燥，同时由于真空状态下水的沸点低，它可在不高的干燥温度（如70℃左右）下达到较高的干燥速率、干燥周期短、干燥应力小、干燥质量好。
木材太阳能干燥一般是利用太阳能直接加热空气，依靠风机使空气在太阳能集热器和干燥室材堆之间循环。一般有温室（暖房）型和集热器型两种。前者将集热器与干燥室做成一体，后者则将集热器和干燥室采取分体式布置。其容量较温室型大，布置也灵活。太阳能干燥由于受气候条件限制，常与炉气、蒸汽、热泵等联合干燥。
由于真空、高频、微波及太阳能干燥等所占分额均小于3%，本文着重介绍常规和除湿干燥现状。
2.2常规干燥的应用
2.2.1应用概况
所有的木材干燥方法中，以蒸汽为热媒的常规干燥（俗称常规蒸汽干燥），由于具有性能稳定、工艺成熟、干燥容量大、干燥质量较好，易操作等优点，目前在世界各国的木材干燥设备中仍占主导地位，在我国占80%以上[3.4]。以炉气为能源的常规干燥，在我国南方非采暖地区的中小型木材厂中占有相当的比例，由于它能处理厂内的木废料，又能降低干燥成本，故受到一些干燥量不太大的工厂的欢迎。土法建造的烟气干燥室，在我国及一些不发达国家中，环境要求不高的地区仍较盛行。热水为热源的常规干燥，由于热水锅炉的价格比蒸汽锅炉低得多，故在一些不需要高温干燥，且干燥量不大的工厂有上升的趋势。热油为热源的常规干燥， 目前在国内外的应用都占少数。
我国的常规干燥设备中国产设备占80%左右[3]，其中炉气干燥几乎全部为国产设备。国内具有一定规模的常规干燥设备生产厂家有20多家，在设备的设计水平、技术性能上已接近国外产品，某些方面还具有自己的特色，符合国情需要，国内干燥设备的质量完全能满足木材干燥生产的要求[3]。且由于国内外产品差价大，因此国内生产厂家和企业在选择干燥设备时，应立足于国内，首选国内产品。
2.2.2我国与国际先进水平的差距
我国在常规干燥设备的设计方面与国际水平相当。木材干燥工艺研究方面比国外更全面，可以认为某些方面处于国际先进水平。我国生产的常规干燥设备与国外先进的干燥设备相比，主要的差距在于：①检测与控制系统的精度差，可靠性差。主要是平衡含水率、相对湿度与木材含水率的测试误差大。②蒸汽阀、疏水器等零配件质量差，合格率低。国产蒸汽阀合格率仅30％左右[3]，使蒸汽泄漏严重，能耗大。③干燥室热力计算粗放，通常按经验，每m3材配3－6 m3换热面积。④设备加工粗糙，造型不美观。⑤干燥窑密封性和保温性能差，有些干燥室散热损失高达20％[3]。⑥干燥设备市场的无序竞争，以降价吸引用户导致产品质量下降[5]。
2. 3除湿干燥应用
除湿干燥由于节能效果显著、干燥质量好、用电作能源不污染环境、技术比较成熟，目前已成为常规干燥之后处于第二位的干燥技术[3] [4]，它在加拿大、日本、意大利及美、英、法等国木材干燥设备中，已占有相当大的比例。我国自1980年后开始引进国外的除湿机，80年代中期开始由仿制国外产品，逐渐走上独立设计制造除湿机。进入90年代后，我国除湿机的制造和应用有了较大的发展，在南方的普及率优于北方。目前我国生产除湿机厂家有8—10个，据粗略的估计，我国正在应用的除湿机的总干燥能力约占全国总干燥能力的1/10[6]。除湿干燥机的国产设备大约占70%左右，我国进口的除湿机主要来自意大利、加拿大、荷兰，日本及英国等国家。
从整体来看，我国除湿干燥机的生产水平与国外尚有一定差距，主要在外观设计、加工精度、安装质量、电磁阀、膨胀阀等零部件质量差。但从设计水平来看，我国某些产品的性能已达到国际水平，如北京林业大学设计的RCG系列中温、高温双热源除湿机，由于它在制冷剂过冷方式，热泵进风系统的设计及二次风补充方式等方面有创新，使除湿机的节能率提高15—20%，而制造成本则降低5—10%[6]。它因此而获得了国家专利，并于1996年至1998年间先后获得了北京市、林业部和国家的各项奖励。
我国生产的一些性能较好的除湿干燥机，如北京林业大学与原北京冷冻机厂联合研制的RCG系列热泵除湿干燥机、上海桑菱环境能源所生产的SRG热泵干燥机，不仅在国内销售而且还有部分出口国外。
影响除湿干燥推广的原因有以下几个方面：
①除湿干燥温度低，干燥周期长，目前常用的制冷工质为R22和R142b。两者相应的干燥室最高温度分别为低于50℃和65℃，而常规干燥的最高工作温度一般在80℃－90℃。除湿干燥要比常规干燥周期长1/3到1/2。
②单纯的除湿干燥一般用电加热作辅助热源，除湿机只能回收干燥室排气的热量。干燥室的升温依靠电加热器，电耗高。故除湿干燥在电力紧张电价高的地区节能不节钱。
③大部分木材加工企业的节能意识差，对除湿干燥节能的原理不太了解。
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