微压自排式木材高效节能干燥装置及干燥方法

摘要

本发明公开了一种微压自排式木材高效节能干燥装置及干燥方法，装置包括窑体，窑体的内腔设有木材干燥区，窑体于木材干燥区的上方装设有风机组件、加热组件和喷蒸组件，窑体于木材干燥区的侧方装设有冷凝水循环组件，窑体于侧部装设有与木材干燥区相通的排气组件，该干燥装置还包括内置在木材中的温湿度传感器。方法包括以下步骤：S1：木材进窑；S2：升温干燥；S3：冷却处理；S4：高湿平衡处理；S5：木材出窑。本发明具有结构简单紧凑、高效优质、节能低耗、操作简单的优点。

说明书

技术领域

本发明主要涉及木材干燥技术，尤其涉及一种微压自排式木材高效节能干燥装置及干燥方法。

背景技术

干燥是木材加工中的重要工序，干燥能耗约占木材总加工能耗的40%-70%。对木材进行正确、合理的干燥处理，既是保证木制品质量的关键，又是合理利用和节约木材的重要手段。

目前，在生产中，较为常见的木材干燥方法有常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥、高频与微波干燥等。其中常规干燥在生产中应用最广，其比例超过80%，但常规干燥存在干燥周期长、干燥能耗大、干燥过程存在废气排放等缺陷；高温干燥速度快，周期短，但容易产生干燥缺陷，干燥材材色变深，且不易加工；除湿干燥具有干燥效果好、环保无污染等优点，但其干燥时间长，电能消耗和干燥成本较高；高频干燥与微波干燥具有干燥速度快、木材内温度场均匀，干燥应力小，干燥质量好等优点，但这两种干燥方法投资大、电能消耗和干燥成本较高，同时若功率过大或干燥工艺控制不当，易产生内裂和炭化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、高效优质、节能低耗、操作简单的微压自排式木材高效节能干燥装置及干燥方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种微压自排式木材高效节能干燥装置，包括窑体，所述窑体的内腔设有木材干燥区，窑体于木材干燥区的上方装设有风机组件、加热组件和喷蒸组件，窑体于木材干燥区的侧方装设有冷凝水循环组件，窑体于侧部装设有与木材干燥区相通的排气组件，该干燥装置还包括内置在木材中的温湿度传感器。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述窑体内部装设有隔板，所述风机组件、加热组件和喷蒸组件位于隔板位上方，所述木材干燥区位于隔板下方，所述隔板的两端与窑体两端的内壁固接，隔板的两侧与窑体两侧壁之间形成通道。

所述风机组件包括多个间隔布置的轴流风机，各轴流风机的出风口均朝向所述加热组件和喷蒸组件。

所述排气组件包括水池、排气分管和排气主管，所述水池设置在窑体侧部，所述排气主管伸至水池内，所述排气分管沿木材干燥区高度方向间隔布置并与排气主管连通，排气分管与木材干燥区相通。

所述窑体的端部设有用于木材进入木材干燥区的窑门。

所述窑体上装设有用于启闭所述窑门的启闭部件。

所述窑体内腔底部装设有便于木材进出木材干燥区的底轨。

一种微压自排式木材高效节能干燥方法，用上述的微压自排式木材高效节能干燥装置进行，包括以下步骤：

S1：木材进窑：将木材以码垛的形式堆积到窑体的木材干燥区内；

S2：升温干燥：开启风机组件、加热组件和喷蒸组件，采用逐步升温法对木材进行干燥处理，先以15℃/h的升温速率升温至40-60℃，保温1-2h，使木材充分热透；再以20℃/h的升温速率升温至100℃，保温1-2h，升温过程中，干燥室内的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭喷蒸装置；保温结束后，再以5-20℃/h的升温速率将窑温升温至干燥设定温度120℃～160℃，在此状态下，将木材干燥到含水率为2-8%；

S3：冷却处理：关闭加热组件，打开冷凝水循环组件，使干燥介质温度降低至80℃-90℃；

S4：高湿平衡处理：关闭冷凝水循环组件，再次开启加热组件，使窑温维持在80℃-90℃，并在此温度下对木材进行高湿平衡处理；

S5：木材出窑：当干燥窑内监测点间的含水率偏差小于5%后，结束整个干燥过程，待木材温度冷却到高于室外环境温度不超过15℃后出窑，并将干燥后的木材置于干料棚中进行养生处理。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S1中，按照LY/T1068-2012标准对木材进行堆垛处理，材堆高度为2-3m，材堆宽度为2-2.4m，隔条断面尺寸厚度为25mm，隔条断面尺寸宽度为30mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的微压自排式木材高效节能干燥装置，温度是唯一的控制参数，窑内温度高达120℃-160℃，喷蒸组件的水蒸气受加热组件加热后热膨胀使得窑内气压略大于大气压，能通过排气组件排出，实现窑内湿空气自动排出的功能；窑内充满水蒸气，使窑内没有氧气的存在，排除着火、爆炸的危险和木材被氧化变色的问题；干燥介质过热气化水蒸气具有热容量高，换热系数大的特点，整体干燥速率明显加快；闭式循环的供热体系不存在干燥介质与外部空气的物质交换，热损失小，较常规干燥方法，其干燥能耗可降低40%以上，干燥均匀度好，且无明显的干燥缺陷；干燥过程中没有粉尘和挥发性物质排放到大气中，具有绿色环保的优势，是一种结构简单紧凑、高效优质、节能低耗、操作简单的木材干燥新技术。本发明的微压自排式木材高效节能干燥方法，用上述微压自排式木材高效节能干燥装置进行，因此具备上述微压自排式木材高效节能干燥装置相应的技术效果。

附图说明

图1是本发明微压自排式木材高效节能干燥装置的主视结构示意图。

图2是本发明微压自排式木材高效节能干燥装置的侧视结构示意图。

图3是本发明微压自排式木材高效节能干燥方法的流程图。

图中各标号表示：

1、窑体；11、木材干燥区；12、窑门；13、启闭部件；14、底轨；2、风机组件；21、轴流风机；3、加热组件；4、喷蒸组件；5、冷凝水循环组件；6、排气组件；61、水池；62、排气分管；63、排气主管；7、温湿度传感器；8、隔板；9、通道。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

装置实施例

如图1和图2所示，本发明微压自排式木材高效节能干燥装置的一种实施例，包括窑体1，窑体1的内腔设有木材干燥区11，窑体1于木材干燥区11的上方装设有风机组件2、加热组件3和喷蒸组件4，窑体1于木材干燥区11的侧方装设有冷凝水循环组件5，窑体1于侧部装设有与木材干燥区11相通的排气组件6，该干燥装置还包括内置在木材中的温湿度传感器7。该结构中，温度是唯一的控制参数，窑内温度高达120℃-160℃，喷蒸组件4的水蒸气受加热组件3加热后热膨胀使得窑内气压略大于大气压，能通过排气组件6排出，实现窑内湿空气自动排出的功能；窑内充满水蒸气，使窑内没有氧气的存在，排除着火、爆炸的危险和木材被氧化变色的问题；干燥介质过热气化水蒸气具有热容量高，换热系数大的特点，整体干燥速率明显加快；闭式循环的供热体系不存在干燥介质与外部空气的物质交换，热损失小，较常规干燥方法，其干燥能耗可降低40%以上，干燥均匀度好，且无明显的干燥缺陷；干燥过程中没有粉尘和挥发性物质排放到大气中，具有绿色环保的优势，是一种结构简单紧凑、高效优质、节能低耗、操作简单的木材干燥新技术。

本实施例中，窑体1内部装设有隔板8，风机组件2、加热组件3和喷蒸组件4位于隔板8位上方，木材干燥区11位于隔板8下方，隔板8的两端与窑体1两端的内壁固接，隔板8的两侧与窑体1两侧壁之间形成通道9。该隔板8主要用于形成通道9，窑内干燥介质通过通道9形成闭式循环，当窑内气压略大于大气压时，能通过排气组件6自动排出，其结构简单、设计巧妙。

本实施例中，风机组件2包括多个间隔布置的轴流风机21，各轴流风机21的出风口均朝向加热组件3和喷蒸组件4。这样设置，使得窑内干燥介质能有序的经通道9对木材作用，保证了干燥的均匀性。

本实施例中，排气组件6包括水池61、排气分管62和排气主管63，水池61设置在窑体1侧部，排气主管63伸至水池61内，排气分管62沿木材干燥区11高度方向间隔布置并与排气主管63连通，排气分管62与木材干燥区11相通。该结构中，排气分管62沿木材干燥区11高度方向间隔布置，能将木材干燥区11的各处的湿空气的排出，再通过排气主管63排至水池61内，不会排放到大气中，具有绿色环保的优势。

本实施例中，窑体1的端部设有用于木材进入木材干燥区11的窑门12。该窑门12用于木材进入木材干燥区11，关闭后形成封闭的窑体1。

本实施例中，窑体1上装设有用于启闭窑门12的启闭部件13。该启闭部件13便于窑门12的自动启闭，使用起来省时省力。

本实施例中，窑体1内腔底部装设有便于木材进出木材干燥区11的底轨14。该底轨14便于木材更为快捷有效的进出木材干燥区11。

方法实施例1：

如图1至图3所示，本发明微压自排式木材高效节能干燥方法的第一种实施例，用上述的微压自排式木材高效节能干燥装置进行，包括以下步骤：

S1：木材进窑：将木材以码垛的形式堆积到窑体1的木材干燥区11内；

S2：升温干燥：开启风机组件2、加热组件3和喷蒸组件4，采用逐步升温法对木材进行干燥处理，先以15℃/h的升温速率升温至40-60℃，保温1-2h，使木材充分热透；再以20℃/h的升温速率升温至100℃，保温1-2h，升温过程中，干燥室内的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭喷蒸装置；保温结束后，再以5-20℃/h的升温速率将窑温升温至干燥设定温度120℃～160℃，在此状态下，将木材干燥到含水率为2-8%；

S3：冷却处理：关闭加热组件3，打开冷凝水循环组件5，使干燥介质温度降低至80℃-90℃；

S4：高湿平衡处理：关闭冷凝水循环组件5，再次开启加热组件3，使窑温维持在80℃-90℃，并在此温度下对木材进行高湿平衡处理；

S5：木材出窑：当干燥窑内监测点间的含水率偏差小于5%后，结束整个干燥过程，待木材温度冷却到高于室外环境温度不超过15℃后出窑，并将干燥后的木材置于干料棚中进行养生处理。

该方法中，温度是唯一的控制参数，窑内温度高达120℃-160℃，喷蒸组件4的水蒸气受加热组件3加热后热膨胀使得窑内气压略大于大气压，能通过排气组件6排出，实现窑内湿空气自动排出的功能；窑内充满水蒸气，使窑内没有氧气的存在，排除着火、爆炸的危险和木材被氧化变色的问题；干燥介质过热气化水蒸气具有热容量高，换热系数大的特点，整体干燥速率明显加快；闭式循环的供热体系不存在干燥介质与外部空气的物质交换，热损失小，较常规干燥方法，其干燥能耗可降低40%以上，干燥均匀度好，且无明显的干燥缺陷；干燥过程中没有粉尘和挥发性物质排放到大气中，具有绿色环保的优势，是一种高效优质、节能低耗、操作简单的木材干燥新技术。

本实施例中，在步骤S1中，按照LY/T1068-2012标准对木材进行堆垛处理，材堆高度为2-3m，材堆宽度为2-2.4m，隔条断面尺寸厚度为25mm，隔条断面尺寸宽度为30mm。这样设置，便于木材批量有序的进行干燥。

以初含水率为82%的湿马尾松锯材为例，将长度为2.0m，宽度为自然宽度，厚度为25mm，初含水率为82%的湿马尾松锯材，按照LY/T1068-2012 标准对马尾松锯材进行堆垛处理，材堆高度2m，材堆宽度2m，隔条断面尺寸25mm（厚度）×30mm（宽度），长度为2.4m，并按要求在材堆中安置温湿度传感器7。使用底轨14将材堆送到窑体1的木材干燥区11内，关闭窑门12，开启轴流风机21、加热组件3和喷蒸组件4，采用逐步升温法对木材进行干燥处理，先以15℃/h的升温速率升温至50℃，保温1h，使木材充分热透，再以20℃/h的升温速率升温至100℃，保温1.5h，升温过程中，窑内的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭喷蒸组件4。保温结束后，继续将温度升至140℃，升温速率控制在10℃/h，在此状态下，将木材干燥到含水率为6%。高温段干燥结束后，关闭加热组件3，打开冷凝水循环组件5，使窑内温度降低至85℃，关闭冷凝水循环组件5，再次开启加热组件3，使窑温维持在85℃，并在此温度下对木材进行高湿平衡处理，在此状态下保持2.7h，然后关闭加热组件3，待木材温度冷却到高于室外环境温度不超过15℃后出窑，木材终含水率为2.6%；最后将干燥后的木材置于干料棚中进行养生处理。在本实例中，采用微压自排式木材高效节能干燥方法与装置对初含水率为82%的马尾松木材进行干燥处理，干燥时间为24小时，干燥速度快，干燥质量达到二级锯材干燥质量标准，干燥过程中与外界无空气交换，内部压力实现水蒸汽自排放。

方法实施例2：

以初含水率为57%的油杉锯材为例，将长度为1.0m，宽度为180mm，厚度为22mm，初含水率为57%的油杉锯材，按照LY/T1068-2012 标准对油杉锯材进行堆垛处理，材堆高度2.2m，材堆宽度2.4m，隔条断面尺寸25mm（厚度）×30mm（宽度），长度为2.5m，并按要求在材堆中安置温湿度传感器7。使用底轨14将材堆送到窑体1的木材干燥区11内，关闭窑门12，开启轴流风机21、加热组件3和喷蒸组件4，采用逐步升温法对木材进行干燥处理，先以15℃/h的升温速率升温至50℃，保温2h，使木材充分热透，再以20℃/h的升温速率升温至100℃，保温2h。升温过程中，窑内的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭喷蒸组件4。保温结束后，以8℃/h的升温速率升温至150℃，在此温度条件下，将木材干燥到含水率为5%。高温干燥段完成后，关闭加热组件3，打开冷凝水循环组件5，使窑内温度降低至88℃，关闭冷凝水循环组件5，再次开启加热组件3，使窑温维持在88℃，并在此温度下对木材进行高湿平衡处理，在此状态下保持3.2h，然后关闭加热组件3，待木材温度冷却到高于室外环境温度不超过15℃后出窑，木材终含水率为2.3%；最后将干燥后的木材置于干料棚中进行养生处理。在本实例中，采用微压自排式木材高效节能干燥方法与装置对初含水率为57%的油杉木材进行干燥处理，干燥时间为19小时，干燥速度快，干燥质量达到二级锯材干燥质量标准，干燥过程中与外界无空气交换，内部压力实现水蒸汽自排放。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。