CN109405441B - 一种木材的干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速生木材的干燥方法，包括对待干燥木材进行预处理获得预处理木材之后，再按照木材干燥的一般基准程序对预处理木材进行干燥处理，其中，所述预处理木材的含水率为30‑90％。本发明方法通过精确控制材堆中木材的中心温度和表层温度差，以及调节干燥室内干湿球温度差，对木材进行预处理后再按照木材干燥的一般基准程序对木材进行干燥处理，制得高品质干燥木材。本发明方法减少了速生材干燥过程中的含水率梯度，进而保证了预处理过程中木材的处理质量，然后采用常规干燥，相比直接采用常规干燥，本发明大大提高了木材的干燥效率，减少干燥应力，减少了干燥缺陷，提供了干燥效率。

Description

一种木材的干燥方法

技术领域

本发明涉及一种速生木材的干燥方法，特别涉及了一种利用木材干燥基准进行速生材干燥的方法，属于木材干燥领域。

背景技术

木材干燥是木材加工过程中的一项十分重要的工序，同时又是提高木材利用率，节约森林资源的重要途径。木材的干燥过程是木材中水分蒸发的过程，由于木材具有干缩湿胀和各项异性的特点，使得木材干燥过程中如果干燥基准没能精确控制就会产生开裂、皱缩等干燥缺陷，使得木材严重降等。但是速生材具有生长应力大，含水率不均匀，极易出现缺陷等特点，使得其干燥过程成为当前的一大难题。为了解决速生材的干燥问题。科研工作者做了很多的研究。

专利201710211618.6公开了一种速生材快速干燥方法，依次包括如下步骤： S1.第一内循环除湿阶段；S2.外循环除湿阶段；S3.内循环除湿联合外循环除湿阶段；S4.第二内循环除湿阶段。有效解决了速生材干燥速度极慢、干燥成本高、干燥能耗大、以及干燥过程中如皱缩和开裂变形等干燥问题；从而实现了木材尤其是速生材的快速高效干燥。本发明采用除湿干燥，设备投入大，而且干燥温度较低，干燥速率慢。

专利201110286110.5公开了一种木材高温高湿快速干燥工艺方法它包括以下步骤：(1)加湿升温步骤；(2)加热加湿预处理步骤；(3)高温高湿干燥步骤。本发明能解决了现有干燥工艺不能干燥硬杂木、难干硬杂木和容易出现干燥皱缩塌陷速生材的干燥工艺问题，使得干燥出来的木材含水率分布均匀、厚度方向上的含水率梯度小和克服了速生材干燥皱缩塌陷缺陷。同时，也简化了现有干燥技术工艺流程，形成最普遍适用性最广的干燥工艺方法，适用于100mm厚以下的任何木材树种，使技术人员更容易撑握。但是本专利公开的方法为高温干燥过程，而且按照其工艺，在常压状态下是无法实现相对湿度大于98％，如果要实现相对湿度大于98％，必须采用加热设备，设备投资大，另外，本发明对速生桉木等极易开裂的木材不适用，因为当温度太高的时候，桉木极易开裂，造成降等。

专利201010135032.4公开了一种整竹防裂蒸煮、蒸煮填充及干燥方法。包括以下步骤：对去竹青、在竹节或竹壁穿孔的竹段进行在100℃，常压下氯化钠和醋酸混合溶液中蒸煮，再在100～200℃，0.1～1.6MPa下，用明矾和聚乙二醇混合溶液中进行蒸煮填充。然后将上述竹段放入木材蒸汽干燥窑中进行低温干燥，然后对干燥窑进行排湿处理，直至竹段的含水率达到5％～20％后，然后缓慢降低干燥窑的温度至室内常温才能卸出整竹。这样处理后，整竹的干燥和防裂效果更好，提高整竹的稳定性和耐候性，提高了整竹的强度，延长了使用寿命。但是本发明没有精确的控制过程，不能实现干燥过程的精确控制。

当前的技术发明在很大程度上对速生材的干燥起到了一定的作用，但是这些技术都是根据给定的预处理或干燥工艺，通过改变介质状态(即介质的温度和湿度)或改性木材，而没有预测木材内部本身的变化，无法从速生材干燥过程产生缺陷的本质进行改进，费时费力，而且效果欠佳，进而无法实现干燥质量的控制。

为了克服现有技术的不足，为速生材等容易出现干燥缺陷的木材进行高质量干燥，本发明提供了一种预处理-再干燥的联合处理方法，结合速生材干燥过程中产生缺陷的根本原因是被处理木材内部的含水率存在内高外低的状态，而且这种含水率差异(含水率梯度)较大而产生应力，最后使得木材处理产生干燥缺陷，通过对木材表面和中心温度的升高过程进行精确控制和介质的相对湿度进行精确控制，保证了预处理过程中木材的处理质量，然后采用常规干燥，相比直接采用常规干燥，本发明大大提高了木材的干燥效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有速生材干燥处理容易出现干燥缺陷的技术问题，提供一种速生材干燥处理设备及干燥处理方法，通过精确控制材堆中每根木材表面和中心温度和精确控制介质的相对湿度，减少木材内部的温度差，增加干燥环境的相对湿度，从本质上减少了速生材干燥过程中的含水率梯度，进而保证了预处理过程中木材的处理质量，然后采用常规干燥，相比直接采用常规干燥，本发明大大提高了木材的干燥效率。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种木材的干燥方法，包括对待干燥木材进行预处理获得预处理木材之后，再按照木材干燥的一般基准程序对预处理木材进行干燥处理。

其中，所述预处理木材的含水率为30-90％，优选为50％。

特别是，所述待干燥木材选择速生木材。

尤其是，所述速生材选择桉木、杨木、松木、柳木、杉木、柳杉等。

特别是，所述速生木材的含水率≥60％。

其中，所述预处理包括如下步骤：

A)对码垛于干燥室内的木材加热，并测定干燥室内干燥介质的相对湿度Φ，其中，当Φ≤Φ1时，向干燥室内喷水蒸汽，提高干燥室内的相对湿度，其中Φ1 为80-85％；当Φ≥Φ2时，停止喷水蒸汽，其中Φ2为90-98％，使干燥室内的相对湿度始终高于Φ1；

B)对码垛于干燥室内的木材加热，并测定木材的中心温度T_中和表面温度T _表；其中：

B-1：在预处理的升温处理阶段：

B-1-1)当T_表–T_中≤t1(通常为)时，加热，按照加热升温速率为5-10℃ /h的条件进行升温，其中t1为2-4℃；

B-1-2)当T_表–T_中>t2时，停止加热，等待木材中心温度继续升高；其中t2为5-8℃；

步骤B-1-1)、B-1-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为t3，其中，t3为70-90℃；

B-2：在预处理的升温处理阶段：在温度保持为t3的条件下，按照每厘米厚度的木材在温度为t3的条件下保持1-4h，优选为2h，处理获得预处理木材。

特别是，步骤A)中所述Φ1优选为85％；所述Φ2优选为98％；步骤B)中预处理升温阶段所述t1优选为2℃；所述t2优选为6℃。

尤其是，步骤B)中升温阶段所述步骤B-1-1)、B-1-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为t3，其中，t3优选为80℃。

特别是，步骤B)中在所述预处理的恒温处理阶段：在温度保持为t3的条件下，优选为按照每厘米厚度的木材在温度为t3的条件下保持2h，处理获得预处理木材。

本发明另一方面提供一种木材的干燥方法，包括如下步骤：

1)将待干燥木材码垛于干燥室内，形成待干燥材堆；

2)加热，对干燥室内的木材进行预处理，其中在预处理过程中测定干燥室内干燥介质的相对湿度Φ，其中：

当Φ≤Φ1时，向干燥室内喷水蒸汽，提高干燥室内的相对湿度，其中Φ1为 80-85％；当Φ≥Φ2时，停止喷水蒸汽，其中Φ2为90-98％，使干燥室内的相对湿度始终高于Φ1；

3)加热，对干燥室内的木材进行预处理，其中在预处理过程中测定材堆中木材的中心温度T_中和表面温度T_表；其中：

3A：在预处理的升温处理阶段：

3A-1)当T_表–T_中≤t1(通常为)时，加热，按照加热升温速率为5-10℃ /h的条件进行升温，其中t1为2-4℃；

3A-2)当T_表–T_中>t2时，停止加热，等待木材中心温度继续升高；其中t2为5-8℃；

步骤3A-1)、3A-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为t3，其中，t3为70-90℃；

3B：在预处理的恒温处理阶段：在温度保持为t3的条件下，按照每厘米厚度的木材在温度为t3的条件下保持1-4h(即1-4h/cm，优选为2h/cm)，处理获得预处理木材；

4)对预处理木材按照木材干燥的一般基准程序进行干燥，即得。

其中，步骤1)中按照一层木材一层隔条的方式码垛，隔条与木材相互垂直。

特别是，相邻两层待干燥木材之间用隔条均匀隔开，设置的隔条在材堆的高度上造成水平方向的干燥介质流动通道。

尤其是，在材堆的两端必须放置隔条。

特别是，在步骤1)木材码垛之前，还包括步骤1A)，按照如下方法测定待干燥木材的含水率：

首先按照抽样检查标准，从待干燥的木材中随机选取木材并称量其湿重G_湿，接着将称重后的木材于温度为103±2℃下烘干，每5-6h称重一次，当连续两次称重的重量之差小于0.02g时，视为木材干燥至绝干状态，然后称量速生材的绝干重量G_干；在接着按照木材含水率公式B计算待干燥木材的初始含水率M₀：

其中，步骤2)中所述相对湿度按照如下方法进行测定：

测定预处理过程中干燥室内干燥介质的干、湿球温度T_干、T_湿，根据测定的干燥介质的干、湿球温度T_干、T_湿，按照公式A计算干燥室内相对湿度Φ：

φ＝90.36827-9.69552T_干+10.25606T_干+0.25467T_湿 ²+0.14355T_干 ²-0.40811T_湿T_干 -1.60164×10^-3T_湿 ³+1.665×10^-4T_干 ³-1.41931×10^-3T_湿T_干 ²+2.90861×10^-3T_湿 ²T_干 (A)；

公式A中：T_干：干燥介质的干球温度，℃；T_湿：干燥介质的湿球温度，℃；Φ：相对湿度，％。

特别是，预处理过程中每1-3min测定一次干燥介质的干、湿球温度，优选为每2min测定一次干燥介质的干湿球温度；预处理过程中每1-3min测定一次材堆中木材的中心温度和表面温度，优选为每2min测定一次次材堆中木材的中心温度和表面温度度。

其中，在预处理的升温阶段，控制干燥介质的升温速率5-10℃/h，优选为7℃ /h。

特别是，在所述预处理的恒温处理阶段，控制干燥介质的干球温度为 70-90℃，优选为80℃。

其中，步骤2)中所述Φ1优选为85％；所述Φ2优选为98％。

特别是，预处理之前，还包括步骤3A)，对置于干燥室内待干燥木材进行称重，获得待干燥木材的总重量G_木。

尤其是，根据步骤1A)测定的待干燥木材的含水率，计算材堆中待干燥木材的绝干重量G_木干，其中

干燥室的底部固定安装有称重台，并且称重台上固定安装有重量传感器，用于实时测定干燥室内待干燥木材的重量。

其中，步骤3)中在所述在预处理的升温处理阶段所述t1优选为2℃；所述 t2优选为6℃。

特别是，步骤3)中所述步骤3A-1)、3A-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为t3，其中，t3优选为80℃。

尤其是，步骤3)中在所述预处理的恒温处理阶段：在温度保持为t3的条件下，优选为按照每厘米厚度的木材在温度为t3的条件下保持2h，处理获得预处理木材。

其中，步骤3)中所述材堆中木材的中心温度T_中和表面温度T_表，按照如下方法测定：在材堆的沿干燥介质的流入端、流出端分别设置至少一个温度传感器组，通过温度传感器组测定所述材堆中每根木材的中心温度T_中和表面温度T_表。

特别是，所述温度传感器组安装在材堆的相应位置处对应的每根木材的中心和表面。

特别是，在材堆的沿干燥介质的流入端、流出端分别设置的温度传感器组个数为1-9个，优选为3-9个。

尤其是，在材堆的沿干燥介质的流入端、流出端分别设置1个温度传感器组，所述传感器组设置在材堆流入端、流出端面的中心位置。

尤其是，在材堆的沿干燥介质的流入端、流出端分别设置3个温度传感器组，通过温度传感器组测定所述材堆中木材的中心温度T_中和表面温度T_表。

特别是，所述设置在材堆流入端的3个温度传感器组分别沿材堆的高度方向均有分布，位于流入端的上端、中间、下端，并且3个温度传感器组的连线为材堆流入端高度方向的中心线；设置在材堆流出端的3个温度传感器组分别沿材堆的高度方向均有分布，位于流出端的上端、中间、下端，并且3个温度传感器组的连线为材堆流出端高度方向的中心线。

尤其是，在材堆的沿干燥介质的流入端、流出端分别设置9个温度传感器组，通过温度传感器组测定所述材堆中木材的中心温度T_中和表面温度T_表。

特别是，所述设置在材堆流入端的9个温度传感器组分别位于材堆流入端的上端、中间、下端，呈“田”字型均匀分布；设置在材堆流出端的9个温度传感器组分别位于材堆流出端的上端、中间、下端，呈“田”字型均匀分布。

其中，所述测定木材中心温度的温度传感器设置在干燥介质流入、流出材堆的流入端、流出端木材的中心；所述测定木材表面温度的温度传感器设置在干燥介质流入、流出材堆的流入端、流出端木材的表面。

特别是，所述测定木材表面温度的温度传感器的设置位置，位于干燥介质流入、流出材堆的流入端、流出端木材的距离木材表面1-3mm处，优选为2mm处。

特别是，在预处理的恒温处理阶段还包括步骤3B-1)，计算材堆木材的含水率，具体步骤如下：

测定材堆中木材的重量G，根据木材含水率公式，计算材堆中预处理过程中木材的含水率M，其中

尤其是，步骤3)中所述预处理木材的含水率为30-90％。

其中，步骤4)包括：

首先测定预处理木材的含水率；接着根据预先确定的木材含水率与干燥室内干燥介质的温度、干球湿球温度差的关系，查找与计算得到的木材含水率对应的干燥介质的温度、干球湿球温度差；

依据干燥介质的温度对木材进行加热干燥，并控制干燥过程中干燥介质的干球湿球温度差，使干燥介质的干球湿球温度差和查找得到的干燥介质的干球湿球温度差保持一致。

特别是，根据步骤3B-1)中测定的预处理木材的含水率按照预先确定的木材含水率与干燥介质的温度和干球湿球温度差的关系，即按照木材干燥程序基准，查找与计算得到的木材含水率对应的干燥室内的干燥介质温度、干球湿球温度差；依据查找得到的干燥介质的温度对木材进行干燥，同时在干燥过程中控制干燥室内的干燥介质的干球湿球温度差，随着干燥的进行，木材的含水率逐渐降低，根据降低后的木材含水率，再次查找确定干燥过程中的干燥室内干燥介质的温度和干球湿球温度差，依据查找得到的干燥介质的温度对木材进行干燥，多次重复上述干燥过程，直至木材干燥。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和好处：

1.本发明的应用范围广，可对速生材板材和原木进行预处理-再干燥；

2.本发明通过控制预处理过程中木材中心与木材表面的温度差，减缓了木材内外温度梯度，进而降低了木材内部的含水率梯度，减少了木材干燥缺陷，解决了速生材的干燥过程中容易出现干燥缺陷的问题；

3.本发明方法控制干燥环境的干球温度和湿球温度，确保干燥过程中干燥环境的相对湿度始终大于80％(优选为85％)，保证了外界环境的湿度，进而控制木材表面水分的蒸发速度，提高木材的干燥质量；

4.采用重量传感器在线称量木材的重量，进而得到木材的含水率，通过温度控制整个预处理过程，控制精确，操作简单，设备投入成本低；

5.采用蒸汽预处理-干燥联合方式进行，前期预处理过程中有利于对木材进行改性，溶出木材内部水分通道中的抽提物，打通木材内部通道，同时释放木材内部的生长应力，减少木材内部含水率梯度，减少干燥应力，干燥效率高，质量好。

附图说明

图1为本发明干燥室结构示意图。

附图标记说明

1、干燥窑；2、循环风机；3、水蒸汽喷蒸管；31、蒸汽发生器；4、称重台；5、加热器；6、待干燥木材；7、隔板；8、干湿球温度计；9、温度传感器组； 10、隔条。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂、设备、仪器等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明速生材干燥处理设备为本领域中常规使用的顶风式干燥窑1，如图1，该干燥窑的底部安装有称重台4，并且称重台上固定安装有重量传感器(图中未示出)，待干燥木材6放置在称重台上，用于实时测定干燥室内待干燥木材的重量；侧壁上具有水蒸汽喷蒸管3，通过设置在干燥窑外部的蒸汽发生器31用于向干燥窑内喷水蒸汽，提高干燥窑内的相对湿度；循环风机2和加热器5固定安装在位于待干燥材堆的上部的隔板7的上部，在循环风机和各班的作用下，加热后的干燥介质从材堆的一侧流入，从材堆的相对的一侧流出。如图1所示，本发明中以材堆沿着干燥室横向的两侧为干燥介质进、出材堆的两侧为例进行说明，其中以左侧为进材堆、右侧为出材堆为例，其他以右侧为进材堆、左侧为出材堆；或以前侧为进材堆、后侧为出材堆等均适用于本发明。

如图1，在干燥室的内部相对两侧分别设置测定干燥室内干燥介质干湿球温度的干湿球温度计8；在材堆的干燥介质流入、流出材堆侧面的木材上设置至少 1个测定木材中心温度和表面温度的温度传感器组9，其中温度传感器组分别设置1-9个，并且每个传感器组设置在材堆相应位置处对应的木材的中心和表面，其中，所述测定木材表面温度传感器设置在距离木材的表面1-3mm处，每个温度传感器组包括2根温度传感器，其中一根温度传感器用于测定相应部位的木材的中心温度，另一根温度传感器用于测定相应部位木材的表面温度，其中温度传感器组分别测定的木材中心温度、木材表面温度取平均值。

如图1，在材堆上按照干燥介质流动的方向，在干燥介质流入、流出材堆的进口处和出口处分别设置3个温度传感器组(即沿着干燥介质流动方向在材堆的流入端的木材上分别设置3个温度传感器组；在材堆的流出端的木材上分别设置 3个温度传感器组)，设置在材堆流入端的3个温度传感器组分别沿材堆的高度方向均有分布，位于流入端的上端、中间、下端，并且3个温度传感器组的连线为材堆流入端高度方向的中心线；设置在材堆流出端的3个温度传感器组分别沿材堆的高度方向均有分布，位于流出端的上端、中间、下端，并且3个温度传感器组的连线为材堆流出端高度方向的中心线。

在材堆上按照干燥介质流动的方向，在干燥介质流入、流出材堆的进口处和出口处分别设置5个温度传感器组(即沿着干燥介质流动方向在材堆的流入端的木材上分别设置5个温度传感器组；在材堆的流出端的木材上分别设置5个温度传感器组)，设置在材堆流入端的5个温度传感器组均匀分布，分别位于在材堆流入端的上端、中间、下端、左端、右端；设置在材堆流出端的5个温度传感器组均匀分布，分别位于材堆流出端的上端、中间、下端、左端、右端。

在材堆上按照干燥介质流动的方向，在干燥介质流入、流出材堆的进口处和出口处分别设置9个温度传感器组(即沿着干燥介质流动方向在材堆的流入端的木材上分别设置9个温度传感器组；在材堆的流出端的木材上分别设置9个温度传感器组)，设置在材堆流入端的9个温度传感器组分别位于材堆流入端的上端、中间、下端，呈“田”字型均匀分布；设置在材堆流出端的9个温度传感器组分别位于材堆流出端的上端、中间、下端，呈“田”字型均匀分布。

本发明设备结构简单，干燥方法简单，采用重量传感器在线称量木材的重量，进而得到木材的含水率，通过温度控制整个预处理过程，控制精确，操作简单，设备投入成本低。

下面以速生材桉木为例说明本发明木材干燥的工作过程。按照国家标准 GB/T4822-201锯切制备合格桉木锯材，待干燥桉木木材尺寸：1000-4000mm(长度)×20-60mm(厚度)×100-200mm(宽度)的试样，本发明实施例中桉木板材尺寸： 1200mm(长)×20mm(厚)×100mm(宽)。

本发明的木材干燥方法除了干燥桉木之外，其他种类木材的干燥均适用于本发明，例如杨木、松木、柳木、杉木、松木、柳杉等。

实施例1

1、测定待干燥木材的初始含水率(M₀)

按照抽样检查标准，从待干燥的速生材桉木中随机选取具有代表性的木材，先称其湿重(G_湿)，接着将称重后的速生材置于温度为(103±2)℃的烘箱中，烘干，每6h称重一次，当连续两次称重的重量之差小于0.02g时，视为干燥至绝干状态，此时速生材的重量为速生材的绝干重量(G_干)；

按照木材含水率公式(1)计算得出待干燥木材的初始含水率(M₀)：

本发明实施例中速生材桉木的初始含水率M₀为95％(待干燥木材的初含水率60-200％均适用于本发明)。

2、码垛

沿着干燥室的纵向，将速生材桉木木材按照一层木材一层隔条的方式水平堆积，码垛成长方体形的待干燥材堆，相邻两层桉木之间用隔条均匀隔开，设置的隔条在材堆的高度上造成水平方向的气流通道，并且速生材的长度方向与干燥室的纵向相一致，如图1；其中：在码垛过程中称量隔条的重量，并记录隔条的使用根数n，隔条规格一致，每根隔条的重量为G_隔；

本发明中木材码放成木材堆可以是木材干燥领域中所公开的任何一种木材码放形式，木材码放的任何方法以及码放成任何形式的木材堆均能适用于本发明，木材码放方法已在各种文献或教科书中公开。为了达到更好的效果，码放后的所述木材堆呈长方体形。

本发明中以材堆沿着干燥室横向的两侧为干燥介质进出材堆的两侧，其中如图1所示，以左侧为进材堆、右侧为出材堆为例进行说明，其他以右侧为进材堆、左侧为出材堆；或以前侧为进材堆、后侧为出材堆等均适用于本发明。

隔条的厚度为20-30mm之间，每层木材之间放置6-12根隔条，为了避免木材干燥过程中出现翘曲等干燥缺陷，木材两端必须放置隔条；

在码垛过程中，按照干燥介质流动的方向，在干燥介质流入、流出材堆的进口处和出口处分别设置1-9个温度传感器组(即沿着干燥介质流动方向在材堆的流入端的木材上分别设置1-9个温度传感器组；在材堆的流出端的木材上分别设置1-9个温度传感器组)，分别用以测定材堆流入端、流出端木材的中心温度(T _中)和表面温度(T_表)；其中，每个温度传感器组包括2根温度传感器，其中一根温度传感器用于测定相应部位的木材的中心温度，另一根温度传感器用于测定相应部位木材的表面温度，其中温度传感器组分别测定的木材中心温度、木材表面温度取平均值。每个传感器组设置在材堆相应位置处对应的木材的中心和表面，其中，所述测定木材表面温度传感器设置在距离木材的表面1-3mm处。

本发明实施例中如图1，在码垛过程中，按照干燥介质流动的方向，在干燥介质流入、流出材堆的进口处和出口处分别设置3个温度传感器组(即沿着干燥介质流动方向在材堆的流入端的木材上分别设置3个温度传感器组；在材堆的流出端的木材上分别设置3个温度传感器组)，分别用以测定材堆流入端、流出端木材的中心温度(T_中)和表面温度(T_表)；其中，设置在材堆流入端的3个温度传感器组分别沿材堆的高度方向均有分布，位于流入端的上端、中间、下端，并且3个温度传感器组的连线为材堆流入端高度方向的中心线；设置在材堆流出端的3个温度传感器组分别沿材堆的高度方向均有分布，位于流出端的上端、中间、下端，并且3个温度传感器组的连线为材堆流出端高度方向的中心线。

本发明中，在码垛过程中，按照干燥介质流动的方向，在干燥介质流入、流出材堆的进口处和出口处分别设置5个温度传感器组(即沿着干燥介质流动方向在材堆的流入端的木材上分别设置5个温度传感器组；在材堆的流出端的木材上分别设置5个温度传感器组)，分别用以测定材堆流入端、流出端木材的中心温度(T_中)和表面温度(T_表)；其中，设置在材堆流入端的5个温度传感器组均匀分布，分别位于在材堆流入端的上端、中间、下端、左端、右端；设置在材堆流出端的5个温度传感器组均匀分布，分别位于材堆流出端的上端、中间、下端、左端、右端。

本发明中，在码垛过程中，按照干燥介质流动的方向，在干燥介质流入、流出材堆的进口处和出口处分别设置9个温度传感器组(即沿着干燥介质流动方向在材堆的流入端的木材上分别设置9个温度传感器组；在材堆的流出端的木材上分别设置9个温度传感器组)，分别用以测定材堆流入端、流出端木材的中心温度(T_中)和表面温度(T_表)；其中，设置在材堆流入端的9个温度传感器组分别位于材堆流入端的上端、中间、下端，呈“田”字型均匀分布；设置在材堆流出端的9个温度传感器组分别位于材堆流出端的上端、中间、下端，呈“田”字型均匀分布。

干燥过程中，干燥介质的流动方向与杉木材堆中木段的纵向一致或垂直或成任意角度，均适用于本发明方法。

3、木材预处理

3-1、称量待干燥木材的初始重量(G_木)

将码垛后的材堆置于干燥室底部的称重台(称重台上固定安装有重量传感器，实时监测放置于称重台上的待干燥木材的重量)上，重量传感器实时测定搁置在称重台上的材堆的总重量G_总，计算得到材堆中待干燥木材的重量G_木， G_木＝G_总-nG_隔；

根据木材含水率公式，按照公式(2)计算材堆中待干燥木材的绝干重量G_木干；

3-2、开启设置在干燥室内上部的加热器和循环风机，加热升温，加热后的干燥介质在循环风机的作用下，从材堆的一侧流入，从材堆的另一侧流出，本发明实施例中以干燥介质从左侧流入材堆，从右侧流出材堆为例进行说明。

控制加热器的升温速率为7℃/h(通常为5-10℃/h)，并将干燥室内的干燥介质的干球温度升高并维持为80℃(通常为70-90℃)，对木材进行预处理，其中：

A)在预处理的升温阶段和恒温处理阶段中，每2min(通常为1-3min)测定一次干燥室内干燥介质的干湿球温度T_干和T_湿；然后按照公式(3)计算干燥室内的相对湿度(Φ)；

式(3)中，T_干：干燥介质的干球温度，℃；T_湿：干燥介质的湿球温度，℃；Φ：相对湿度，％；

本发明中干燥室内在材堆的干燥介质进出材堆的两侧分别设置有两组测定干燥介质的干湿球温度的干湿球温度计，测定的干湿球温度取平均值，作为干燥室内干燥介质的平均干湿球温度T_干和T_湿。

(A1)当Φ≤85％时，开启干燥室的蒸汽发生器，向干燥窑内喷蒸汽，提高干燥窑内的相对湿度；

(A2)当Φ≥98％时,关闭蒸汽发生器，停止喷蒸气，使干燥窑内相对湿度一直高于85％，木材不容易出现缺陷。

干燥过程中，相对湿度越小，环境越干燥，木材表面水分蒸发越快，越容易产生干燥缺陷，所以应该保证环境足够湿润，保证干燥木材质量合格，本发明中保证相对湿度大于85％。

B)在预处理过程中，每2min(通常为1-3min)分别通过安装在材堆两侧的木材温度传感器组测量一次材堆对应位置处单根木材的表面和中心的温度，计算取平均值，获得预处理过程中材堆中每根木材表面温度(T_表)和中心温度(T_中)，然后，根据木材的中心温度与表层温度差，控制加热器的开启或关闭，调节干燥木材的中心温度和表层温度，其中：

B1)预处理的升温阶段，即当介质温度低于80℃(通常为70-90℃)时：

B1-1)当T_表–T_中>6℃时(通常为5-8℃)，加热器关闭，等待木材中心温度继续升高；

B1-2)当T_表–T_中≤2℃(通常为2-4℃)时，开启加热器，按照加热升温速率为7℃/h(通常为5-10℃/h)的条件进行升温；

其中，在升温阶段，步骤B1-1)、B1-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为80℃(通常为70-90℃)；

木材预处理过程中，温度对木材内部水分移动的促进作用很强，当木材内外温度相差较大的时候，木材表面水分移动非常快，导致木材内外含水率梯度较大，最后产生应力较大，而产生缺陷。所以通过控制木材表面和中心的温度差，保证二者之差在2-8℃(优选为2-6℃)，可以缓解含水率梯度，进而减少干燥缺陷。

B2)预处理恒温阶段，即当介质温度保持为80℃(通常为70-90℃)时，按照木材每厘米厚度处理2h(通常为1-4h/cm)处理木材，本实施例中预处理时间为4h，处理完成后结束预处理过程。

预处理结束后，实时测定材堆中木材的重量G，并根据含水率公式，计算材堆中待干燥木材的含水率M；

预处理结束后木材的含水率为50％(通常为30-90％)，关闭加热器，并保持排气口处于关闭状态，获得预处理木材。

4、木材干燥处理

预处理结束后，木材进入干燥阶段，根据木材的含水率M，按照木材干燥的一般基准程序对木材进行干燥，获得高品质的干燥木材。

其中，所述按照木材干燥基准适时调整木材的干燥程序，对木材进行干燥，即按照木材干燥基准中不同的木材含水率适时调整干燥室内干燥介质的温度和干球湿球温度差，对木材进行干燥，降低木材中的含水率，直至木材干燥至要求的含水率。

干燥过程如下：首先根据预处理木材含水率M与干燥室内干燥介质的温度、干球湿球温度差的关系，查找与预处理木材含水率对应的干燥介质的温度、干球湿球温度差；依据干燥介质的温度对木材进行加热干燥，并控制干燥过程中干燥介质的干球湿球温度差，使干燥介质的干球湿球温度差和查找得到的干燥介质的干球湿球温度差保持一致，随着干燥的进行，木材中的含水率降低，根据降低后的木材含水率，再次查找确定干燥过程中的干燥室内干燥介质的温度和干球湿球温度差，依据查找得到的干燥介质的温度对木材进行干燥，多次重复上述干燥过程，直至木材干燥。

根据计算得到的桉木木材含水率，按照桉木木材干燥的一般基准程序，调整木材干燥程序，桉木干燥的一般基准程序如表1所示。

表1桉木干燥基准程序表

干燥程序调整步骤如下：

ⅰ)当预处理桉木的含水率为50％，大于40％时，按照第1干燥阶段程序进行干燥。即开启加热器，进行加热，干燥过程中，加热使得干燥室内干燥介质的温度保存为60℃，通过开关排气孔或喷蒸处理，控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差保持为4℃，随着干燥的进行，桉木木材脱水量不断增加；

ⅱ)干燥到一定时间后，根据测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率低于40％时，将桉木干燥工艺程序调整为第2干燥阶段，即调整干燥介质的温度，使干燥介质的温度达到62℃，并通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为5℃，继续进行干燥；

ⅲ)继续测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率，直至桉木含水率低于30％，调整木材干燥程序为第3干燥阶段，按照表1中对应的条件调节干燥室内干燥介质的温度和干燥介质的干球、湿球温度差，即加热升高干燥室内的温度，使干燥室内干燥介质的温度上升并保持为65℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为8℃的干燥介质，继续干燥直至含水率低于 25％，调整进入第4干燥阶段，依次进行调整，直至桉木的含水率低于10％，停止木材干燥。

需要说明的是，在木材干燥过程中，干燥介质状态的调控是依据干燥基准进行的。干燥基准是指干燥过程中，按照不同的干燥阶段调节干燥室内干燥介质温度、干燥介质的干球、湿球温度差等的参数表。通常的干燥阶段是依据被干木材含水率的变化阶段来划分的。针对不同的含水率阶段，有与此阶段相对应的干燥介质温度和干湿球温度差和含水率，在干燥过程中通过控制流入干燥室内的干燥介质的温度，干燥介质干湿球温度差，使得干燥室内含水率始终小于木材当时的含水率，即可使木材中的水分始终处于蒸发状态，直至达到要求的含水率为止。

实施例2

1、测定待干燥木材的初始含水率(M₀)

与实施例1相同；

2、码垛

除了在材堆的干燥介质流入端、流出端均有设置5个温度传感器组之外，其余与实施例1相同；

3、木材预处理

除了预处理过程中除了步骤A)：在预处理过程中，每2min(通常为1-3min) 测定一次干燥室内干燥介质的干湿球温度T_干和T_湿；然后按照公式(3)计算干燥室内的相对湿度(Φ)时：

(A1)当Φ≤80％时，开启干燥室的蒸汽发生器，向干燥窑内喷蒸汽，提高干燥窑内的相对湿度；

(A2)当Φ≥90％时,关闭蒸汽发生器，停止喷蒸气，使干燥窑内相对湿度一直高于80％，之外；

除了步骤B1)预处理的升温阶段，即当介质温度低于70℃(通常为70-90℃) 时：

B1-1)当T_表–T_中>8℃时(通常为5-8℃)，加热器关闭，等待木材中心温度继续升高；

B1-2)当T_表–T_中≤4℃(通常为2-4℃)时，开启加热器，按照加热升温速率为7℃/h(通常为5-10℃/h)的条件进行升温；

其中，在升温阶段，步骤B1-1)、B1-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为70℃(通常为70-90℃)之外；

除了步骤B2)预处理恒温阶段按照每厘米厚度的木材在温度为70℃的条件下保持4h，本实施例中预处理8h，预处理结束，然后实时测定材堆的重量G，并根据含水率公式，计算获得预处理木材的含水率为30％(通常为30-90％)之外，其余与实施例1相同。

4、木材干燥处理

根据计算得到的桉木木材含水率，按照桉木木材干燥的一般基准程序，调整木材干燥程序，桉木干燥的一般基准程序如表1所示。

干燥程序调整步骤如下：

ⅰ)当预处理桉木的含水率为30％，按照第3干燥阶段程序进行干燥，即向干燥室内通入干燥介质，干燥过程中，加热使得干燥室内干燥介质的温度为 65℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为8℃，随着干燥的进行，桉木木材脱水量不断增加；

ⅱ)干燥到一定时间后，根据测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率低于25％时，将桉木干燥工艺程序调整为第4干燥阶段，即调整干燥介质的温度，使干燥介质的温度达到70℃，并通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为12℃，继续进行干燥；

ⅲ)继续测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率，直至桉木含水率低于20％，调整木材干燥程序为第5干燥阶段，按照表1中对应的条件调节干燥室内干燥介质的温度和干燥介质的干球、湿球温度差，即加热升高干燥室内的温度，使干燥室内干燥介质的温度上升并保持为75℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为15℃的干燥介质，继续干燥直至含水率低于15％，调整进入第6干燥阶段，按照表1中对应的条件调节干燥室内干燥介质的温度和干燥介质的干球、湿球温度差，即加热升高干燥室内的温度，使干燥室内干燥介质的温度上升并保持为85℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为20℃的干燥介质，继续干燥直至桉木的含水率低于10％，停止木材干燥。

实施例3

1、测定待干燥木材的初始含水率(M₀)

与实施例1相同；

2、码垛

除了在材堆的干燥介质流入端、流出端均有设置5个温度传感器组之外，其余与实施例1相同；

3、木材预处理

除了预处理过程中除了步骤B1)预处理的升温阶段，即当介质温度低于90℃ (通常为70-90℃)时：

B1-1)当T_表–T_中>5℃时(通常为5-8℃)，加热器关闭，等待木材中心温度继续升高；

B1-2)当T_表–T_中≤2℃(通常为2-4℃)时，开启加热器，按照加热升温速率为10℃/h(通常为5-10℃/h)的条件进行升温；

其中，在升温阶段，步骤B1-1)、B1-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为90℃(通常为70-90℃)之外；

除了步骤B2)预处理恒温阶段按照每厘米厚度的木材在温度为90℃的条件下保持1.5h，本实施例中预处理3h，预处理结束，然后实时测定材堆中木材的重量G，并根据含水率公式，计算获得预处理木材的含水率为55％(通常为30-90％)之外，其余与实施例1相同。

4、木材干燥处理

根据计算得到的桉木木材含水率，按照桉木木材干燥的一般基准程序，调整木材干燥程序，桉木干燥的一般基准程序如表1所示。

干燥程序调整步骤如下：

ⅰ)当预处理桉木的含水率为55％，大于40％时，按照第1干燥阶段程序进行干燥。即开启加热器，进行加热，干燥过程中，加热使得干燥室内干燥介质的温度保存为60℃，通过开关排气孔或喷蒸处理，控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差保持为4℃，随着干燥的进行，桉木木材脱水量不断增加；

ⅱ)当预处理桉木的含水率为40％，按照第2干燥阶段程序进行干燥，即向干燥室内通入干燥介质，干燥过程中，加热使得干燥室内干燥介质的温度为 62℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为5℃，随着干燥的进行，桉木木材脱水量不断增加；

ⅲ)干燥到一定时间后，根据测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率低于30％时，将桉木干燥工艺程序调整为第3干燥阶段，即调整干燥介质的温度，使干燥介质的温度达到65℃，并通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为8℃，继续进行干燥；

iv)继续测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率，直至桉木含水率低于25％，调整木材干燥程序为第4干燥阶段，按照表1中对应的条件调节干燥室内干燥介质的温度和干燥介质的干球、湿球温度差，即加热升高干燥室内的温度，使干燥室内干燥介质的温度上升并保持为70℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为12℃的干燥介质，继续干燥直至含水率低于25％，调整进入第5干燥阶段，依次进行调整，直至桉木的含水率低于10％，停止木材干燥。

对照例1

将本发明实施例1的待干燥桉木木材直接按照桉木木材干燥的一般基准程序，调整木材干燥程序，对桉木进行干燥处理。

ⅰ)桉木的初始含水率为95％，大于40％时，按照第一干燥阶段程序进行干燥，即向干燥室内通入干燥介质，干燥过程中，加热使得干燥室内干燥介质的温度为60℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为 4℃，随着干燥的进行，桉木木材脱水量不断增加；

ⅱ)干燥到一定时间后，根据测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率低于40％时，将桉木干燥工艺程序调整为第二干燥阶段，即调整干燥介质的温度，使干燥介质的温度达到62℃，并通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为5℃，继续进行干燥；

ⅲ)继续测定的木材堆的重量，计算得到木材的含水率，直至桉木含水率低于30％，调整木材干燥程序为第三干燥阶段，按照表1中对应的条件调节干燥室内干燥介质的温度和干燥介质的干球、湿球温度差，即加热升高干燥室内的温度，使干燥室内干燥介质的温度上升并保持为65℃，通过开关进排气口控制干燥室内的干燥介质的干球、湿球温度差为8℃的干燥介质，继续干燥直至含水率低于 25％，调整进入第四干燥阶段，依次进行调整，直至桉木的含水率低于10％，停止木材干燥，干燥用时为221h。

试验例木材干燥质量性能试验

按照国标《GB/T6491-2012锯材干燥质量》的测定方法对实施例1-3、对照例1制备的干燥木材进行评价，评价结果如表2。

表2干燥木材的干燥质量评价

由表2的评价结果可知：

1、本发明方法干燥的木材干燥质量都达到一级和二级，而且干燥时间也相对较短，干燥效率显著提高，干燥缺陷明显降低。

2、本速生材干燥方法也可缩短干燥时间。

Claims (8)

1.一种木材的干燥方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：

1)将待干燥木材码垛于干燥室内，形成待干燥材堆；

2)加热，对干燥室内的木材进行预处理，其中在预处理过程中测定干燥室内干燥介质的相对湿度Φ，其中，所述相对湿度按照如下方法进行测定：

测定预处理过程中干燥室内干燥介质的干、湿球温度T_干、T_湿，根据测定的干燥介质的干、湿球温度T_干、T_湿，按照公式A计算干燥室内相对湿度Φ：

φ＝90.36827-9.69552T_干+10.25606T_干+0.25467T_湿 ²+0.14355T_干 ²-0.40811T_湿T_干-1.60164×10^-3T_湿 ³+1.665×10^-4T_干 ³-1.41931×10^-3T_湿T_干 ²+2.90861×10^-3T_湿 ²T_干

(A)

公式A中，T_干：干燥介质的干球温度，℃；T_湿：干燥介质的湿球温度，℃；Φ：相对湿度，％；

其中：当Φ≤Φ1时，向干燥室内喷水蒸汽，提高干燥室内的相对湿度，其中Φ1为80-85％；当Φ≥Φ2时，停止喷水蒸汽，其中Φ2为90-98％，使干燥室内的相对湿度始终高于Φ1；

3)加热，对干燥室内的木材进行预处理，其中在预处理过程中测定材堆中木材的中心温度T_中和表面温度T_表；其中：

3A：在预处理的升温处理阶段：

3A-1)当T_表–T_中≤t1时，加热，按照加热升温速率为5-10℃/h的条件进行升温，其中t1为2-4℃；

3A-2)当T_表–T_中>t2时，停止加热，等待木材中心温度继续升高；其中t2为5-8℃；

步骤3A-1)、3A-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为t3，其中，t3为70-90℃；

3B：在预处理的恒温处理阶段：在温度保持为t3的条件下，按照每厘米厚度的木材在温度为t3的条件下保持1-4h，处理获得预处理木材；

4)对预处理木材按照木材干燥的一般基准程序进行干燥，即得。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述待干燥木材选择速生木材。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，步骤2)中所述Φ1优选为85％；所述Φ2优选为98％。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，步骤3)中在所述在预处理的升温处理阶段所述t1优选为2℃；所述t2优选为6℃。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，步骤3)中所述步骤3A-1)、3A-2)交替进行，直至干燥室内干燥介质的温度达到并保持为t3，其中，t3优选为80℃。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，步骤3)中在所述预处理的恒温处理阶段：在温度保持为t3的条件下，优选为按照每厘米厚度的木材在温度为t3的条件下保持2h，处理获得预处理木材。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，步骤4)包括：

首先测定预处理木材的含水率；接着根据预先确定的木材含水率与干燥室内干燥介质的温度、干球湿球温度差的关系，查找与计算得到的木材含水率对应的干燥介质的温度、干球湿球温度差；

依据干燥介质的温度对木材进行加热干燥，并控制干燥过程中干燥介质的干球湿球温度差，使干燥介质的干球湿球温度差和查找得到的干燥介质的干球湿球温度差保持一致。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，在步骤1)木材码垛之前，还包括按照如下方法测定待干燥木材的含水率：

首先按照抽样检查标准，从待干燥的木材中随机选取木材并称量其湿重G_湿，接着将称重后的木材于温度为103±2℃下烘干，每5-6h称重一次，当连续两次称重的重量之差小于0.02g时，视为木材干燥至绝干状态，然后称量速生材的绝干重量G_干；在接着按照木材含水率公式B计算待干燥木材的初始含水率M₀：

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