[科普中国]-木材干燥

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。1

简介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。1

木材干燥的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。

常规干燥以常压湿空气作干燥介质，以蒸汽、热水、炉气或热油作热源，问接加热空气，干燥介质温度在100℃以下。高温干燥的干燥介质温度在 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。烟气干燥是炉气干燥的初级阶段，一般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，经冷却脱湿一加热再回到干燥室，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，有用于加热空气 ，故除湿干燥的节能效果比较明显，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频率低、波长较长，透入木材 的深度较深 ，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，其干燥速率比高频大，但波的透入深度不及高频。

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，同时由于真空状态下水的沸点低 ，所以可在不高的干燥温度 (如7O℃左右 )下达到较高的干燥速率 ．因而具有干燥周期短、干燥应力小、干燥质量好的特点。

木材太阳能干燥通常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作分体式布置，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，故常与炉气、蒸汽、热泵等组合成为联合干燥装置。真空、高频、微波及太阳能干燥等所占份额均小于 3%。1

干燥新技术与工艺(1)新技术如声波干燥木材、激光钻孑L干燥木材、加压干燥木材、正负交替干燥及各种联合干燥等。

(2)干燥新工艺包括近年来出现的各种速生材 、难干材的干燥工艺的研究。

(3)汽蒸、微波及滚压等各种预热处理工艺。提高干燥速度的研究。

(4)干燥过程中的防变色 (如橡胶木、泡桐 )和脱脂 (如马尾松 )工艺的研究。1

作用（1）提高木材和木制品使用的稳定性。木材长期暴露在空气中会发生湿胀和干缩现象，而木材的不均匀的湿胀干缩，往往会引起木材开裂和变形，影响使用，造成浪费。若用湿的木材或没有干燥好的木材制造产品（如门窗、地板、家具等）时，刚刚做好时好像不错，可是经过一段时间后，随着木材的变干就会发生门框歪斜、地板翘曲、接榫松脱或板面开裂等现象，造成很大的损失。生产单位若在使用前，将木材干燥到使用要求的含水率，就可以保证木制品结构的稳定性，使之外形美观、经久耐用。

（2）提高木材和木制零件的强度，当木材含水率低于纤维和饱和点时，木材的强度将随着木材含水率的降低而提高。经过干燥后的木材，可以改善切削加工条件，提高木结构零件的强度、胶接强度与木制品的表面装饰质量。木材的导热性质与导电性质是随着它的含水率的改变而改变的，要提高木材的保温性与绝缘性，也需要用降低含水率的办法来减小导热性与导电性。

（3）预防木材的贬质和腐朽。湿木材如果长时间堆放在露天空气中，若不采取适当的措施，往往会发生腐朽或遭虫害。当木材含水率降低到20%以下时，可大大减少菌类和害虫的侵害与破坏。所以，一般在生产单位，把木材干燥到含水率8-15%左右。这样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）减轻木材的重量。新砍伐的木材，其含水量甚至超过了本身的重量，经过短期存放、自然干燥后，它的含水量仍然很高。木材经过室干后，其重量可减轻约30-50%，有利于提高车辆的运载能力。总之，经过干燥的木材，可以保证木材制品的质量，改善木材的使用性能，延长使用年限，从而节约了木材。多年来的实践证明，木材干燥在生产上是不可缺少的过程，在科学上已成为专门的学科。

环境污染自本世纪以来，中国的木材供应已经出现了重大的结构性变化，其表现为，一是工业速生材的比例逐渐加大；二是进口材的比例迅速上升。

在另一方面，作为木材加工业中的耗能大户，木材干燥占木材加工能耗的40-70%，而干燥的热效率普遍偏低，通常仅在30-40%之间；此外，干燥过程造成的污染又常常是中国环境污染的一个重要来源，以年干燥能力1万立方米的蒸汽干燥车间为例，每小时排出的有害物质约为：烟尘量约40Kg、二氧化碳1900立方米、二氧化硫45立方米，还有少量的氧化氮，这些物质是造成大气温室效应，酸雨和臭氧破坏的主要因素。2

发展方向由于能源对环保的贡献率可达70-80%，因此干燥技术的节能和环保问题尤显重要。所以，以后的木材干燥技术创新发展基本有以下三个方面：

一、加强理论创新，如在木材水分迁移机理和木材中水分三维空间流场、木材应力释放机制等基础研究方面在理论上要有所突破。

二、针对我国木材资源的特点重视新技术的研究和技术集成创新，如对我国不断扩大的短周期人工林木材，要进一步深入研究木材干燥与木材改性改良相结合的组合干燥技术。

三、倡导绿色干燥，进一步节能减排，如推广生物质能源利用，进一步推广太阳能干燥技术等。

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学