DE68924974T2

DE68924974T2 - METHOD FOR DRYING WOOD.

Info

Publication number: DE68924974T2
Application number: DE68924974T
Authority: DE
Inventors: Jarl-Gunnar Salin
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Current assignee: Valutec Group AB
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: LV11064B; FI884428A0; RU2080532C1; FI98092B; EP0388459B1; EP0388459A1; DE68924974D1; WO1990003543A1; AU4228389A; LV11064A; ATE130929T1; FI884428A

Abstract

The invention relates to a process for drying wood in which the wood is fed gradually through a drying tunnel while at the same time being permeated by a gaseous drying medium such as air transported primarily in the longitudinal direction of the tunnel. Said drying tunnel is divided into two separate sections with said drying medium divided into two circulating substreams, of which one flows through the first section of the tunnel in the direction of motion of the wood and the other through the second section of the tunnel contrary to the direction of motion of the wood, after which said substreams are conditioned and returned to their sections.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Holz in einem Trockentunnel, durch den das Holz allmählich hindurchgeführt wird und wo Trockenluft, die in Längsrichtung des Tunnels fließt, in das Holz eindringt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein solches Verfahren, bei dem der Trockentunnel durch einen Trennraum in zwei Abschnitte geteilt wird, und wo das Trockenmedium in zwei zirkulierende Teilströme unterteilt wird. Durch das Verfahren wird eine verbesserte Qualität des getrockneten Holzes bei unveränderter Trockenzeit erhalten, oder es wird eine kürzere Trockenzeit mit unveränderter Qualität erzielt.The present invention relates to a method for drying wood in a drying tunnel through which the wood is gradually passed and where drying air flowing in the longitudinal direction of the tunnel penetrates the wood. In particular, the present invention relates to such a method in which the drying tunnel is divided into two sections by a dividing space and where the drying medium is divided into two circulating partial flows. The method results in an improved quality of the dried wood with an unchanged drying time, or a shorter drying time with an unchanged quality is achieved.

Sägeholz sollte auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15 bis 22 % getrocknet werden, berechnet auf das Trockengewicht des Holzes, damit das Holz ohne biologischen Angriff in Form von Schimmel gelagert werden kann. Für die Trocknung von Holz in Sägemühlen werden zwei Hauptarten von Trockenöfen eingesetzt, sogenannte Kammeröfen und Durchlauföfen (Tunnelöfen), womit die Trocknung am Holzplatz praktisch abgeschlossen ist.Sawn timber should be dried to a moisture content of approximately 15 to 22%, calculated on the dry weight of the timber, so that the timber can be stored without biological attack in the form of mould. Two main types of drying kilns are used for drying timber in sawmills, so-called chamber kilns and continuous kilns (tunnel kilns), which practically completes the drying process at the lumberyard.

Im Kammerofen wird die gesamte zu trocknende Holzmenge in den Ofen zugleich eingebracht, in bekannter Weise als Stapel aufeinander geschichtet. In einem Ofen dieser Art kann ein beliebiges Trocknungsprogamm ablaufen. Unter Trocknungsprogramm ist zu verstehen, wie die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der Trockenluft und deren Strömungsgeschwindigkeit durch den Holzstapel während des Trockenzeitraumes gesteuert werden. Bei dieser Art Ofen ist es daher möglich, mit Hilfe einiger Kriterien das optimale Trocknungsprogramm auszuführen. Dies ist der prinzipielle Vorteil dieses Ofens. Zu den Nachteilen gehört der relativ hohe Energieverbrauch, und daß diese Öfen nicht besonders groß gebaut werden können, da sich sonst das Trockenklima zu stark in unterschiedlichen Teilen des Holzstapels unterscheiden würde.In the chamber kiln, the entire amount of wood to be dried is brought into the kiln at the same time, stacked in the usual way. Any drying program can be run in a kiln of this type. The drying program means how the temperature and moisture content of the drying air and its flow rate through the wood stack are controlled during the drying period. With this type of kiln, it is therefore possible to carry out the optimal drying program with the help of a few criteria. This is the main advantage of this kiln. The disadvantages include the relatively high energy consumption and the fact that these kilns cannot be built particularly large, as otherwise the drying climate would differ too much in different parts of the wood stack.

Die AT 335918 beschreibt ein Holztrocknungsverfahren, bei dem ein Chargentrockner oder eine Reihe von Chargentrocknern eingesetzt werden. In jedem Trockner wird die Luft in zwei Strömen zirkuliert, die in entgegengesetzte Richtungen fließen, jedoch tritt die gesamte Holzmenge in den Trockner zur gleichen Zeit ein, wird für die gleiche Länge an Zeit getrocknet und zur gleichen Zeit wieder entfernt.AT 335918 describes a wood drying process in which which uses a batch dryer or a series of batch dryers. In each dryer, the air is circulated in two streams flowing in opposite directions, but the entire mass of wood enters the dryer at the same time, is dried for the same length of time, and is removed at the same time.

In einem konventionellen Einstufen-Durchlaufofen bewegen sich die Holzstapel allmählich durch den Tunnel, während neue Stapel in regelmäßigen Abständen zugeladen werden, und zur gleichen Zeit getrocknete Stapel vom anderen Ende des Tunnels abgenommen werden. Die Trockenluft fließt in Richtung der Tunnellänge im Gegenstrom durch die Stapel. Wenn die Trockenluft durch die Stapel fließt, wird sie zum gleichen Zeitpunkt abgekühlt wie sich ihr Feuchtigkeitsgehalt erhöht. Überhaupt kann der Zustand der Trockenluft, die in den Tunnel eingeführt wird, und deren Geschwindigkeit, die gewählt wurde, bei den Veränderungen in der Temperatur und dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft (d.h. das Trockenprogramm) nicht mehr gesteuert werden, sondern hängt nur von der Wechselwirkung mit dem Holz ab, durch das die Luft fließt. Somit ist es, anders als beim Kammerofen, in einem einstufigen Durchlaufofen nicht möglich, ein optimales Trockenprogramm zu erreichen. Dagegen hat der Durchlaufofen den Vorteil, daß der Energieverbrauch beträchtlich geringer ist, da die Luft, die den Ofen verläßt, nahezu gesättigt ist und auch eine Wärmerückgewinnung leicht erreicht werden kann. Weiterhin kann der Durchlaufofen vorteilhaft für hohe Kapazitäten ausgelegt werden, 10.000 bis 20.000 m³/Jahr.In a conventional single-stage tunnel kiln, the wood stacks move gradually through the tunnel while new stacks are loaded at regular intervals and at the same time dried stacks are removed from the other end of the tunnel. The dry air flows countercurrently through the stacks in the direction of the tunnel length. As the dry air flows through the stacks, it is cooled at the same time as its moisture content increases. In general, the state of the dry air introduced into the tunnel and its speed selected cannot be controlled with the changes in the temperature and moisture content of the air (i.e. the drying program), but depends only on the interaction with the wood through which the air flows. Thus, unlike in a chamber kiln, it is not possible to achieve an optimal drying program in a single-stage tunnel kiln. On the other hand, the continuous furnace has the advantage that energy consumption is considerably lower, since the air leaving the furnace is almost saturated and heat recovery can also be easily achieved. Furthermore, the continuous furnace can be advantageously designed for high capacities, 10,000 to 20,000 m³/year.

Eine Teilung des Durchlaufofens in zwei Stufen ist vorgeschlagen worden und ist auch in vielen Sägemühlen angewandt worden. In einem solchen zweistufigen Ofen wird die Trockenluft in den Tunnel zwischen den Stufen eingeführt, so daß ein Teil im Gegenstrom in der ersten Stufe des Tunnels fließt und ein Teil im Gegenstrom in der zweiten Trockenstufe. Die DE 1729259 beschreibt diesen Ofentyp. Im Vergleich mit dem einstufigen Durchlaufofen hat dieser zweistufige Durchlaufofen in erster Linie Vorteile im Hinblick auf die Steuerungstechnologie, da er einer Anzahl von selbstregulierenden Eigenschaften hat.A division of the continuous furnace into two stages has been proposed and has also been used in many sawmills. In such a two-stage furnace, the drying air is introduced into the tunnel between the stages so that part flows in countercurrent in the first stage of the tunnel and part in countercurrent in the second drying stage. DE 1729259 describes this type of furnace. In comparison with the single-stage continuous furnace, this two-stage continuous furnace has advantages primarily in terms of control technology, because it has a number of self-regulating properties.

Bei der Wahl des Trockenprogramms für einen Kammerofen oder der Bedingungen für den Lufteintritt für einen Durchlaufofen gibt es zwei Haupterfordernisse, die erfüllt sein sollten. Einerseits sollte dies der endgültige Feuchtigkeitsgehalt des Holzes nach der gewünschten Trockenzeit sein, was das Ziel ist, und andererseits sollte der Qualitätsverlust des Holzes beim Trocknen so gering wie möglich sein oder wenigstens annehmbar. Im allgemeinen erhöht sich die Geschwindigkeit der Trocknung in dem Maße, wie sich die Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur der Luft erhöht. Die Größe der Änderung in der Qualität des Holzes ist eine ziemlich komplizierte Funktion des Trockenvorganges, man kann jedoch ungefähr sagen, daß je schneller die Trocknung durchgeführt wird, desto größer die Qualitätsverluste sein werden. Somit ist dies im allgemeinen eine Frage des Kompromisses zwischen langsamer Trocknung mit niedrigem Durchsatz jedoch guter Qualität und schneller Trocknung mit geringerer Qualität. Der Durchlaufofen hat dadurch eine erhöhte Bedeutung für die Trocknung mit Gewährleistung der Qualität erlangt, da in einem solchen Ofen das Trockenprogramm auf optimale Weise gewählt werden kann. Die Trocknung kann nämlich relativ schnell durchgeführt werden ohne übermäßige Qualitätsverluste.In choosing the drying program for a chamber kiln or the air inlet conditions for a continuous kiln there are two main requirements that should be met. On the one hand this should be the final moisture content of the wood after the desired drying time, which is the aim, and on the other hand the loss of quality of the wood during drying should be as low as possible or at least acceptable. In general the rate of drying increases as the difference between the dry bulb temperature and the wet bulb temperature of the air increases. The magnitude of the change in the quality of the wood is a rather complicated function of the drying process, but it can be roughly said that the faster the drying is carried out the greater the quality losses will be. Thus it is generally a question of compromise between slow drying with low throughput but good quality and fast drying with lower quality. The continuous oven has therefore become increasingly important for drying while ensuring quality, since the drying program can be selected in an optimal way in such an oven. Drying can be carried out relatively quickly without excessive loss of quality.

Vor dem Hintergrund der zuvor genannten Umstände gibt es deutliche Anstrengungen, Durchlauföfen zu bauen mit dem charakteristischen Vorteil dieses Typs, so daß der Nachteil des nichtoptimalen Trockenprogrammes umgangen werden kann.In view of the above-mentioned circumstances, there are significant efforts to build continuous ovens with the characteristic advantage of this type, so that the disadvantage of the non-optimal drying program can be avoided.

Der Qualitätsverlust des Holzes bei der Trocknung kann in zwei Hauptkomponenten unterteilt werden. Eine besteht darin, daß mit hohen Temperaturniveaus und/oder langen Trocknungszeiten ein Harzfluß an Aststellen usw. auftritt zusammen mit einer Nachdunkelung der Oberfläche des Holzes; der andere besteht im Auftreten von Rissen im Holz. Selbstverständlich ist von diesen beiden Gruppen die Rißbildung, insbesondere bei dickeren Ausmaßen die wichtigere. Der Grund für Rißbildung kann auf folgende Weise erklärt werden. Bei der Trocknung trocknet die Oberfläche des Holzes schneller als die inneren Teile des Holzstückes infolge des Bewegungswiderstandes der Feuchtigkeit innerhalb des Materials. Wenn der Fasersättigungspunkt erreicht ist, d.h. wenn freies Wasser entfernt ist und nur an die Holzsubstanz gebundenes Wasser zurück bleibt, beginnt das Holz zu schrumpfen. Dies bedeutet, daß eine innere mechanische Zugspannung an der Oberfläche des Holzes auftritt. Diese Zugspannung, die durch das Schrumpfen hervorgerufen wird, wird durch eine entsprechende Druckspannung in den inneren Teilen des Holzes ausgeglichen. Wenn die Zugspannung in der Oberflächenschicht die Festigkeit des Holzes überschreitet, tritt ein Bruch auf, d.h. es treten Oberflächenrisse auf. Somit ist klar, daß, wenn der Unterschied des Feuchtigkeitsgehaltes zwischen der Oberfläche des Holzes und dessen inneren Teilen (Feuchtigkeitsprofil) ausgeprägt ist, sich das Risiko der Rißbildung erhöht, d.h. bei schneller Trocknung erhöht sich das Risiko. Die Angelegenheit wird allerdings dadurch komplizierter, daß Holz kein rein elastisches Material ist, sondern viskoelastische Eigenschaften zeigt. Dies bedeutet z. B. daß, wenn die Oberfläche des Holzes für eine lange Zeit einer Zugspannung unterworfen ist, tritt ein Heben auf, d.i. eine permanente Ausdehnung der Oberflächenschicht. Wenn die Trocknung so weit fortgeschritten ist, daß auch die inneren Teile den Fasersättigungspunkt erreicht haben, hat sich die Oberfläche entsprechend mehr ausgedehnt als das Innere, und das Spannungsmuster kehrt sich dann um, so daß die Außenseite einer Druckspannung unterworfen ist und die inneren Teile einer Zugspannung. Folglich kann während der letzteren Phase der Trocknung ein inneres Reißen des Holzes auftreten. Obwohl diese inneren Risse nicht erkennbar sind, sind sie doch von großer Bedeutung bei der möglichen nachfolgenden Bearbeitung des Holzes.The loss of quality of wood during drying can be divided into two main components. One is that with high temperature levels and/or long drying times, resin flow occurs at knots, etc. together with a darkening of the surface of the wood; the other is the appearance of cracks in the wood. Of course, of these two groups, cracking, especially in thicker dimensions, is the more important. The reason for cracking can be explained in the following way. During drying, the surface of the wood dries faster than the inner parts of the piece of wood due to the resistance to movement of the moisture within the material. When the fibre saturation point is reached, i.e. when free water is removed and only water bound to the wood substance remains, the wood begins to shrink. This means that an internal mechanical tensile stress occurs on the surface of the wood. This tensile stress caused by shrinkage is balanced by a corresponding compressive stress in the inner parts of the wood. When the tensile stress in the surface layer exceeds the strength of the wood, fracture occurs, i.e. surface cracks appear. Thus, it is clear that if the difference in moisture content between the surface of the wood and its inner parts (moisture profile) is pronounced, the risk of cracking increases, i.e. with rapid drying the risk increases. The matter is complicated, however, by the fact that wood is not a purely elastic material, but exhibits viscoelastic properties. This means, for example, that wood is not a purely elastic material, but exhibits viscoelastic properties. B. that if the surface of the wood is subjected to tensile stress for a long time, heaving occurs, i.e. a permanent expansion of the surface layer. When drying has progressed to the point that the inner parts have also reached the fiber saturation point, the surface has expanded correspondingly more than the interior and the stress pattern is then reversed so that the outside is subjected to compressive stress and the inner parts to tensile stress. Consequently, during the latter phase of drying, internal cracking of the wood may occur. Although these internal cracks are not visible, they are nevertheless of great importance in the possible subsequent processing of the wood.

Obwohl sowohl der Mechanismus des oben beschriebenen Qualitätsverlustes als auch der Mechanismus des Feuchtigkeitstransportes seit langer Zeit als qualitative Momente bekannt sind, war die Entwicklung verbesserter Trocknungsprogramme bisher nahezu ausschließlich empirisch, d.h. sie basierte auf direkter Erfahrung hinsichtlich des Endfeuchtigkeitsgehaltes und der Qualität, die mit dem Trocknungsprogramm erhalten wird, das getestet wurde. Es kann auch festgestellt werden, daß die kontinuierliche Messung des Feuchtigkeitsgehaltes und -profils des Holzes während der Trocknung zugegebenermaßen möglich ist, jedoch praktisch sehr schwierig ist. Andererseits gibt es bisher sowohl keine zuverlässige Methode zur kontinuierlichen Messung der Spannungsbedingungen im Holz als auch zur Registrierung, wann Risse auftreten.Although both the mechanism of the quality loss described above and the mechanism of moisture transport have long been known as qualitative moments the development of improved drying programs has so far been almost exclusively empirical, ie based on direct experience of the final moisture content and quality obtained with the drying program being tested. It can also be stated that the continuous measurement of the moisture content and profile of the wood during drying is admittedly possible, but is practically very difficult. On the other hand, there is so far no reliable method for continuously measuring the stress conditions in the wood or for registering when cracks appear.

Es ist nun allerdings einerseits nachgewiesenerweise möglich mit Hilfe physikalischer und mathematischer Berechnungsverfahren in zuverlässiger Weise eine Voraussage zu machen, wie sich der Feuchtigkeitsgehalt und das Feuchtigkeitsprofil des Holzes entwickelt und in unterschiedlichen Trocknungsklimata variiert, und andererseits auf Basis dieser Profile vorauszusagen, welche Spannungen auftreten und somit welches Risiko der Rißbildung besteht. In ähnlicher Weise gibt es Möglichkeiten, den Harzfluß und die Farbänderung der Holzoberfläche einzuschätzen. Somit kann der Endfeuchtigkeitsgehalt des Holzes bei einem gegebenen Trocknungsprogramm berechnet werden, und es kann auch der Qualitätsverlust mit derartigen Modellen vorhergesagt werden. Fig. 1 kann als Beispiel herangezogen werden. In diesem Diagramm wird der gemessene Verlust des Wertes in Prozent auf der vertikalen Achse markiert für die Qualitätsgrade 1 bis 3 von 75 x 150 mm Rotholz mit unterschiedlichen Trocknungsprogrammen. Die horizontale Achse zeigt den Index, berechnet für die entsprechenden Trocknungsprogramme, mit die maximale Zugspannung ins Verhältnis zur Festigkeit des Holzes gesetzt wird. Unter Berücksichtigung der experimentellen Schwierigkeiten derartiger Tests, muß die Korrelation als insgesamt zufriedenstellend angesehen werden.However, it has now been proven that it is possible, on the one hand, to reliably predict how the moisture content and moisture profile of the wood develops and varies in different drying climates using physical and mathematical calculation methods, and, on the other hand, to predict on the basis of these profiles which stresses will occur and thus which risk of cracking exists. In a similar way, there are ways to estimate the resin flow and the color change of the wood surface. Thus, the final moisture content of the wood can be calculated for a given drying program, and the loss of quality can also be predicted using such models. Fig. 1 can be used as an example. In this diagram, the measured loss of value in percent is marked on the vertical axis for quality grades 1 to 3 of 75 x 150 mm redwood with different drying programs. The horizontal axis shows the index calculated for the corresponding drying programs, with which the maximum tensile stress is related to the strength of the wood. Taking into account the experimental difficulties of such tests, the correlation must be considered as overall satisfactory.

Wenn ein konventioneller einstufiger Durchlaufofen mit Hilfe von Modellberechnungen dieser Art untersucht wird, erhält man ein Bild, das mit Hilfe von Fig. 2 beispielhaft wiedergegeben werden kann. Der obere Teil des Diagramms zeigt auf der senkrechten Achse, wie die relative Zugspannung sich in einem 75 x 200 mm Rotholz als Funktion der in Tagen ausgedrückten Trockenzeit verändert, wenn das Holz vom frischen Zustand bis zu einem Endfeuchtigkeitsgehalt von 19 % in 6 Tagen unter Normalbedingungen getrocknet wird. Der untere Teil des Diagramms zeigt, wie der Feuchtigkeitsunterschied (der Unterschied zwischen der Temperatur des trockenen Thermometers und der Temperatur des feuchten Thermometers) sich in dem Holzstapel verändert, wenn die Trockenluft im Gegenstrom durch das Holz mit einer Geschwindigkeit von 4 m/s fließt. Aus dem Diagramm kann entnommen werden, daß während der ersten 24 Stunden keine Spannung im Holz auftritt, nachdem die Oberfläche des Holzes noch nicht auf unterhalb des Fasersättigungspunktes getrocknet worden ist. Danach erhöht sich die Spannung rapide, um ihr Maximum zum Ende des zweiten Tages zu erreichen. Die Spannung fällt dann kontinuierlich während der gesamten verbleibenden Trocknungszeit ab.If a conventional single-stage continuous furnace is examined using model calculations of this kind, a picture is obtained which is exemplified by Fig. 2. The upper part of the graph shows on the vertical axis how the relative tensile stress changes in a 75 x 200 mm redwood as a function of drying time in days when the wood is dried from fresh to a final moisture content of 19% in 6 days under standard conditions. The lower part of the graph shows how the moisture difference (the difference between the dry bulb temperature and the wet bulb temperature) changes in the woodpile when drying air is passed countercurrently through the wood at a velocity of 4 m/s. From the graph it can be seen that no stress occurs in the wood during the first 24 hours after the surface of the wood has not yet been dried to below the fiber saturation point. Thereafter the stress increases rapidly to reach its maximum by the end of the second day. The stress then decreases continuously throughout the remaining drying time.

Da es das maximale Spannungsniveau ist, das das Risiko von Rissen bestimmt (Fig. 1), kann entnommen werden, daß es der Feuchtigkeitsunterschied um das Ende des zweiten Tages herum ist, der den Qualitätsverlust des Holzes bestimmt. Sowohl vor als auch nach diesem kritischen Zeitraum könnte der Feuchtigkeitsunterschied größer sein als das in Fig. 2 angegebene Niveau. Dies kann natürlich in einem konventionellen Durchlaufofen nicht geändert werden.Since it is the maximum stress level that determines the risk of cracking (Fig. 1), it can be inferred that it is the moisture difference around the end of the second day that determines the loss of quality of the wood. Both before and after this critical period, the moisture difference could be greater than the level indicated in Fig. 2. This cannot, of course, be changed in a conventional continuous kiln.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß diese negativen Eigenschaften, die mit dem konventionellen Durchlaufofen verbunden sind, in großem Maße eliminiert werden können, wenn der Ofen in zwei Trockenstufen in geeigneter Weise aufgeteilt wird.It has now surprisingly been found that these negative properties associated with the conventional continuous furnace can be largely eliminated if the furnace is suitably divided into two drying stages.

Die hauptsächlichen Merkmale der Erfindung sind aus dem dazugehörigen Anspruch 1 ersichtlich.The main features of the invention are apparent from the related claim 1.

Die vorliegende Erfindung basiert daher auf der Erkenntnis, daß, wenn die Fließrichtung der Trockenluft während der ersten Stufe der Trocknung in Gegenstrom verläuft und während der letzten Stufe in gleicher Richtung in Bezug auf das Holz verläuft, dann ein niedriger Feuchtigkeitsunterschied während des Zeitraumes erhalten wird, der kritisch ist für die Qualität des Holzes mit einem ansteigenden Feuchtigkeitsunterschied auf beiden Seiten dieses Punktes. Als Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung wird Fig. 3 präsentiert. Durch die umgekehrte Fließrichung der Trockenluft während der ersten Stufe nimmt der Feuchtigkeitsunterschied hier mit der Zeit ab, was zu einer schnellen Trocknung am Anfang führt, so daß der Fasersättigungspunkt bereits nach 12 Stunden erreicht wird, wohingegen das Spannungsniveau nicht so hoch ansteigt wie in Fig. 2. Während der zweiten Trocknungsstufe verändern sich die Bedingungen im Unterschied zu einem konventionellen Ofen nur darin, daß die Geschwindigkeit der Trockenluft nun vorteilhaft um einiges geringer angesetzt werden kann (2,6 m/s), was zu einer milderen Trocknungsatmosphäre während des kritischen Zeitraumes führt. Die äußeren Bedingungen sind unverändert, sowohl in dem Beispiel, bei dem ein konventioneller Ofen (Fig. 2) als auch in dem Beispiel, wo eine zweistufige Trocknung gemäß der Erfindung durchgeführt wird, so daß ein direkter Vergleich möglich ist. Man sieht dann, daß der hohe Spannungspeak in Fig. 2 sich nun in zwei kleinere Peaks aufgeteilt hat. In dem Beispiel in Fig. 3 sind der Teilungspunkt zwischen den beiden Stufen und auch die Temperaturen und Geschwindigkeiten der Trocknungsluft so gewählt worden, daß diese beiden Spannungspeaks von gleicher Höhe sind und so niedrig, wie ein Niveau möglich ist. Dies wird erreicht, wenn die erste Trocknungsstufe etwa 1/3 und die zweite Stufe dementsprechend 2/3 der Gesamttrocknungszeit (Länge des Trockentunnels) einnimmt. Weiterhin wird die Geschwindigkeit der Trocknungsluft in der ersten Stufe vorteilhaft um einiges höher gehalten, und die in der zweiten Stufe um einiges geringer als die, die normalerweise in einem üblichen einstufigen Durchlaufofen vorgegeben ist. Die Spannungspeaks in Fig. 3 sind bei einem etwa 20 % niedrigerem Niveau als die Spannungspeaks in Fig. 2, was zu einer beträchtlichen Verringerung des Qualitätsverlustes während der Trocknung (Fig. 1) führt, ohne daß die Trockenzeit (Kapazität) verändert wird. Alternativ kann diese Verbesserung, die mit Hilfe der Erfindung erreicht wird, so nutzbar gemacht werden, daß die Qualität des Holzes unverändert bleibt, jedoch die Trockenzeit verkürzt wird.The present invention is therefore based on the finding that if the flow direction of the drying air is countercurrent during the first stage of drying and during the last stage runs in the same direction with respect to the wood, then a low moisture difference is obtained during the period which is critical for the quality of the wood, with an increasing moisture difference on both sides of this point. As an example of an embodiment of the invention, Fig. 3 is presented. Due to the reversed flow direction of the drying air during the first stage, the moisture difference here decreases with time, which leads to rapid drying at the beginning, so that the fibre saturation point is reached after only 12 hours, whereas the stress level does not rise as high as in Fig. 2. During the second drying stage, the conditions change in contrast to a conventional oven only in that the speed of the drying air can now advantageously be set somewhat lower (2.6 m/s), which leads to a milder drying atmosphere during the critical period. The external conditions are unchanged both in the example where a conventional oven (Fig. 2) and in the example where two-stage drying is carried out according to the invention, so that a direct comparison is possible. It can then be seen that the high voltage peak in Fig. 2 has now split into two smaller peaks. In the example in Fig. 3, the division point between the two stages and also the temperatures and speeds of the drying air have been chosen so that these two voltage peaks are of the same height and as low as a level is possible. This is achieved when the first drying stage takes up about 1/3 and the second stage accordingly 2/3 of the total drying time (length of the drying tunnel). Furthermore, the speed of the drying air in the first stage is advantageously kept somewhat higher and that in the second stage somewhat lower than that which is normally specified in a conventional single-stage continuous oven. The voltage peaks in Fig. 3 are at a level about 20% lower than the voltage peaks in Fig. 2, resulting in a significant reduction in the quality loss during of drying (Fig. 1) without changing the drying time (capacity). Alternatively, this improvement achieved by means of the invention can be utilized in such a way that the quality of the wood remains unchanged but the drying time is shortened.

Es kann festgestellt werden, daß in dem zweistufigen Durchlaufofen, der weiter oben erläutert wurde, die Fließrichtung der Trockenluft in Bezug auf das Holz in der ersten Stufe im Gegenstrom verläuft und gleichlaufend in der zweiten Stufe ist, was natürlich die Konsequenz hat, daß der Feuchtigkeitsunterschied am größten ist in Nähe des kritischen Trockenzeitraumes. Im Hinblick auf die Fließrichtungen stellt diese frühere Ausführung somit die am schlechtesten vorstellbare Alternative dar.It can be seen that in the two-stage continuous kiln explained above, the flow direction of the drying air in relation to the wood is countercurrent in the first stage and parallel in the second stage, which of course has the consequence that the difference in moisture is greatest near the critical drying period. In terms of flow directions, this previous design is therefore the worst possible alternative.

Es wurde ebenso überraschenderweise gefunden, daß, obgleich die Trocknung in Übereinstimmung mit der Erfindung in zwei Stuf en aufgeteilt wird, die wichtigen Verfahrensaggregate beiden Stufen gemeinsam zugehörig sein können, was die Konstruktion des Trockenofens beträchtlich vereinfacht, ohne daß irgend eine Wirkung auf die qualitätsverbessernden Eigenschaften der Erfindung ausgeubt wird. Die Verfahrensaggregate, die gemeinsam eingesetzt werden können, sind die Heizvorrichtung für die Trocknungsluft, die Gebläse für den Transport der Luft durch das Holz und die Ventilationsvorrichtung für die Aufrechterhaltung der gewünschten Luftfeuchtigkeit.It has also been surprisingly found that, although the drying is divided into two stages in accordance with the invention, the important process units can be common to both stages, which considerably simplifies the construction of the drying oven without having any effect on the quality-improving properties of the invention. The process units which can be used together are the heating device for the drying air, the fans for transporting the air through the wood and the ventilation device for maintaining the desired humidity.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist es vorteilhaft, eine höhere Luftgeschwindigkeit in der ersten Stufe als in der zweiten Trocknungsstufe aufrechtzuerhalten. Da allerdings die Anzahl der Holzstapel in der ersten Stufe (Tunnellänge) geringer ist als in der zweiten Stufe, bedeutet dies, daß die Fließverluste in den beiden Stufen trotz der unterschiedlichen Geschwindigkeiten nahezu gleich sind. Dementsprechend kann die Luftzirkulation in den beiden Stufen durch eine einzige Gebläseeinheit aufrechterhalten werden, ohne daß eine Teilung der Luft zwischen den beiden Stufen signifikant vom wünschenswerten abweicht. In ähnlicher Weise ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß die Luftströme, die in jede der beiden Trockenstufen am Ende des Tunnels geführt werden, sich nicht sehr stark in ihrem Zustand unterscheiden. Dies zeigt, daß die Qualitätsvorteile der Erfindung beibehalten werden können, auch wenn Luft mit gleichem Zustand, d.h. aus der gleichen Heizeinheit in beide Trockenstufen geführt wird.As can be seen from Fig. 3, it is advantageous to maintain a higher air velocity in the first stage than in the second drying stage. However, since the number of wood stacks in the first stage (tunnel length) is less than in the second stage, this means that the flow losses in the two stages are almost the same despite the different speeds. Accordingly, the air circulation in the two stages can be maintained by a single blower unit without a division of the air between the two stages deviating significantly from the desirable. Similarly, it can be seen from Fig. 3, that the air streams fed into each of the two drying stages at the end of the tunnel do not differ greatly in their condition. This shows that the quality advantages of the invention can be maintained even if air with the same condition, ie from the same heating unit, is fed into both drying stages.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel, vergleichbar mit Fig. 2 und 3, in dem die gleiche Luft (Feuchtigkeitsunterschied 9,5 º C) in beide Trockenstufen geführt wird, und in denen die Luftgeschwindigkeiten (3,12 bzw. 2,24 m/s) zueinander passend so geführt werden, daß die Druckverluste die gleichen sind, d.h. eine Situation, die erhalten werden kann unter Verwendung nur einer einzelnen üblichen Heizeinheit und einer einzelnen Gebläseeinheit. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß die Spannungspeaks praktisch identisch sind mit den Peaks in Fig. 3. Weiterhin wurde gefunden, daß die Trockenluft aus jeder der Stufen nahezu den gleichen Zustand hat (Feuchtigkeitsunterschied etwa 4º C). Somit ist es von keiner bedeutsamen Konsequenz für den Energieverbrauch, ob der Austritt von feuchter Luft aus dem Ofen aus der ersten oder der zweiten Stufe oder nach dem Vermischen der Luft aus diesen Stufen auftritt, d.h. es kann eine übliche Vorrichtung für den Austrag von feuchter Luft und den Eintrag von Frischluft angewandt werden. Eine Ausführungsform der Erfindung, die durch Fig. 4 repräsentiert wird, zeigt, daß dieser zweistufige Trockentunnel in keinem ausschlaggebenden Maße komplizierter ist hinsichtlich seiner Konstruktion als der entsprechende einstufige übliche Trockentunnel, jedoch mit dem Unterschied, daß die Qualität des getrockneten Holzes beträchtlich besser ist trotz unveränderter Trocknungszeit. Alternativ dazu kann die Trocknungszeit entsprechend verkürzt werden ohne Veränderung der Qualität im Vergleich mit einem einstufigen Trockentunnel.Fig. 4 shows an example, comparable to Fig. 2 and 3, in which the same air (humidity difference 9.5 ºC) is fed into both drying stages and in which the air velocities (3.12 and 2.24 m/s respectively) are matched so that the pressure losses are the same, i.e. a situation that can be obtained using only a single conventional heating unit and a single blower unit. It can be seen from the drawing that the voltage peaks are practically identical to the peaks in Fig. 3. Furthermore, it was found that the drying air from each of the stages has almost the same condition (humidity difference about 4 ºC). Thus, it is of no significant consequence for energy consumption whether the exit of moist air from the kiln occurs from the first or second stage or after mixing of the air from these stages, i.e. a conventional device for the discharge of moist air and the introduction of fresh air can be used. An embodiment of the invention represented by Fig. 4 shows that this two-stage drying tunnel is in no decisive degree more complicated in terms of its construction than the corresponding single-stage conventional drying tunnel, but with the difference that the quality of the dried wood is considerably better despite the unchanged drying time. Alternatively, the drying time can be shortened accordingly without any change in quality compared with a single-stage drying tunnel.

Ein Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 5 erläutert, die eine Seitenansicht im Querschnitt einer Anordnung für die Einrichtung des vorliegenden Verfahrens zeigt. In der Zeichnung wartet der Holzstapel 1 auf seine Einführung in den Trockentunnel durch die Eintrittstür 2. Der Holzstapel 3 in dem ersten Trockenabschnitt wird durch die Trockenluft durchdrungen, die, aus dem Rückführungstunnel 4 kommend, in der gleichen Richtung fließt. Der Holzstapel 5 in dem zweiten Trockenabschnitt wird durch Trockenluft durchdrungen, die, aus dem Rückführungstunnel 6 kommend, in Gegenstromrichtung fließt. Nach dem zweiten Abschnitt wird ein getrockneter Holzstapel 7 durch die Austrittstür 8 entnommen. Nach den entsprechenden Trocknungsabschnitten wird die Trockenluft aus dem Trennraum 9 mit Hilfe des Gebläses 10 zur Konditioniervorrichtung abgesaugt. Um den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt der Trockenluft aufrecht zu erhalten, wird ein Teil der Trockenluft durch den Schacht 11 abgesaugt und durch Frischluft über dem Schacht 12 ersetzt. Ein Teil des Wärmegehaltes in der Austrittsluft wird durch die Austauschluft im Wärmeaustauscher 13 zurückgeführt. Die Trockenluft wird auf die gewünschte Temperatur in einem mit Heißwasser oder Dampf beheizten Lufterhitzer 14 erwärmt und wird dann dem Rückführungstunnel 4 und 6 zugeführt. Nachdem die Trocknung in ausreichendem Maße erfolgt ist, werden die Türen 2 und 8 geöffnet, und ein Holzstapel 5 wird auf die Position 7 herausgenommen, nachdem die gesamte Reihe der Holzstapel 3 und 5 einen Schritt vorwärts bewegt wurde, und ein neuer Holzstapel wird aus der Position 1 in den ersten Trockenabschnitt eingeführt, wonach die Türen geschlossen und der Trockenprozeß fortgesetzt wird.An example of an embodiment of the invention is illustrated in Fig. 5, which shows a side view in cross section of an arrangement for implementing the present method. In the drawing, the wood pile 1 is waiting for its Introduction into the drying tunnel through the entrance door 2. The wood pile 3 in the first drying section is penetrated by the dry air which, coming from the return tunnel 4, flows in the same direction. The wood pile 5 in the second drying section is penetrated by dry air which, coming from the return tunnel 6, flows in the countercurrent direction. After the second section, a dried wood pile 7 is removed through the exit door 8. After the corresponding drying sections, the dry air from the separation room 9 is sucked out to the conditioning device by means of the fan 10. In order to maintain the desired moisture content of the dry air, part of the dry air is sucked out through the shaft 11 and replaced by fresh air above the shaft 12. Part of the heat content in the outlet air is returned by the exchange air in the heat exchanger 13. The drying air is heated to the desired temperature in an air heater 14 heated with hot water or steam and is then fed to the return tunnel 4 and 6. After drying has been sufficiently carried out, the doors 2 and 8 are opened and a wood stack 5 is taken out to position 7 after which the entire row of wood stacks 3 and 5 has been moved forward one step and a new wood stack is introduced from position 1 into the first drying section, after which the doors are closed and the drying process is continued.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann leicht durch Hinzufügung einer Entspannungsstufe zwischen den vorhandenen Trockenstufen ergänzt werden. Wenn das Holz, nachdem es die erste Stufe passiert hat, jedoch vor Eintritt in die zweite Trockenstufe, in im wesentlichen stehender Luft von etwa der gleichen Temperatur wie in der Trockenstufe für einen Zeitraum von beispielsweise einigen Stunden gehalten wird, erfolgt eine schnelle Angleichung des Feuchtigkeitsprofils des Holzes in der Dickenrichtung. Nach Eintritt in die zweite Trockenstufe wird wegen des ansteigenden Feuchtigkeitsgehaltes in der Oberflächenschicht eine schnellere Trocknung erhalten, wodurch die Gesamttrockenzeit nicht im entscheidenden Maße beeinträchtigt wird trotz der Totzeit, die die Entspannungsstufe darstellt. Es ist allerdings schon früher bekannt gewesen, daß die viskoelastischen Eigenschaften (Dehnen) des Holzes durch Feuchtigkeitsveränderungen betont werden. Wegen dieser sogenannten mechano-sorptiven Wirkungen der Entspannungsstufe tritt eine positive Wirkung in Hinblick auf die Entwicklung der Spannungen in der zweiten Trocknungsstufe ein. Dies kann in Form von verbesserter Qualität des Holzes nach der Trocknung oder alternativ durch höhere Ofenkapazität ausgenutzt werden.The method according to the invention can easily be supplemented by adding a relaxation stage between the existing drying stages. If the wood, after it has passed the first stage but before entering the second drying stage, is kept in essentially stagnant air at approximately the same temperature as in the drying stage for a period of, for example, a few hours, the moisture profile of the wood in the thickness direction is quickly equalized. After entering the second drying stage, due to the increasing moisture content in the surface layer a faster drying is obtained, whereby the total drying time is not significantly affected despite the dead time that the relaxation stage represents. However, it has been known previously that the viscoelastic properties (stretching) of the wood are accentuated by changes in humidity. Due to these so-called mechano-sorptive effects of the relaxation stage, a positive effect occurs with regard to the development of stresses in the second drying stage. This can be exploited in the form of improved quality of the wood after drying or alternatively by increasing the kiln capacity.

Claims

1. A method for drying stacks of wood in a drying tunnel having a first section adjacent to the tunnel entrance and a second longer section adjacent to the tunnel exit, the stacks of wood being advanced through each of the sections in a plurality of steps, so that when a new stack of wood is introduced into the tunnel, the stacks in the tunnel are each moved forward one step while a gaseous drying medium passes through them, which is guided primarily in the longitudinal direction of the tunnel, the drying medium being divided into two circulating partial flows, characterized in that one of the partial flows is guided through the first section of the tunnel in the direction of movement of the stacks of wood, so that one partial flow initially comes into contact with the stack of wood which is introduced into the tunnel last and thereafter successively with the stacks of wood which have been dried for a longer period of time, and the other through the second section of the tunnel opposite to the direction of movement of the stacks of wood so that the other partial stream initially comes into contact with the wood stacks which have been dried for the longest period of time and then successively with the wood stacks which have been dried for a shorter period of time; that the velocity of the drying medium passed through the first section is higher than the velocity of the drying medium passed through the second section; that when the wood stacks reach the junction of the sections where the drying streams meet, there is a relatively low moisture difference compared with the increased moisture differences on either side of that junction; and that the partial streams are thereafter brought to normal moisture and recirculated.

2. Method according to claim 1, characterized in that the partial streams are mixed after contact with the wood stacks and thereafter are again divided into partial streams which are brought to normal moisture and returned to their corresponding sections.

3. Method according to claim 1, characterized in that the partial streams are mixed after contact with the wood stacks and brought to normal moisture and then again divided into two partial streams which are returned to their corresponding sections.

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the first drying section takes up 25 to 50%, preferably about 1/3 of the effective length of the entire drying tunnel.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wood stacks after the first section but before the second section go through a settling phase in which the wood stacks are surrounded by essentially stagnant air with a moisture content that essentially corresponds to that in the current section.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the circulation of the drying medium takes place with a device common to both sections.