[00886820]木材高效节能干燥及热改性关键技术研究与应用

该项目属于木材干燥、木材功能性改良和节能减排技术领域.木材干燥作为木材加工业最为重要的基础环节,其能耗约占木制品生产总能耗的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,又是节约能源、降低成本的重要手段.中国每年锯材用量约7000万m<'3>,而实际人工干燥量仅占锯材用量的23%左右,约为1600万m<'3>,与发达国家的60～70%相比差距甚大.与此同时,中国木材干燥还存在着干燥周期长、能耗高、质量不稳定、环境污染严重等问题.在木材改性方面,尽管木材的热改性技术在各类木材改性方法中实用性最强、工业化推广最成功,但仍有诸多急需解决的关键技术问题制约着产业的发展.其突出表现在处理成本、质量、效率以及节能减排等方面.针对制约产业发展的关键技术难题,开展木材高效干燥与热改性关键技术研究与示范,可为中国木材加工产业技术创新与升级提供有效的技术支撑,具有重大的经济、生态和社会效益.为了解决这些问题,北京林业大学,广东联邦家私集团有限公司、联邦家私(山东)有限公司以及中山市花果山木制品有限公司四家单位在国家林业局、教育部、国家自然基金以及科技部等有关项目的支持下,通过产学研联合攻关,开发了木材高效节能干燥及热改性关键技术,创建了一种木材真空过热蒸汽干燥技术、压力式木材干燥及高温热改性技术、基于木材尺寸稳定化的高效干燥技术、太阳能木材干燥技术以及低成本绿色气化反烧技术.其中:木材真空过热蒸汽干燥技术采用过热蒸汽(低温)作为干燥介质,采用对流的方式对木材持续供热,并在可控制的真空条件下对木材进行干燥,不但使木材受热均匀,而且显著缩短了木材预热过程和干燥过程所需的时间,大大提高了木材干燥的生产效率,此外,木材中的水分沿木材纵向移动,不会增加木材厚度方向的含水率梯度,因此还避免了木材厚度方向因含水率梯度变化所导致的干燥缺陷.压力式木材干燥及高温热改性技术在一定的压力环境中,采用过热蒸汽为干燥介质,在较高平衡含水率条件下对木材进行高温干燥和热改性.制备的木材尺寸稳定性、强度、抗弯强度增强;木材开裂发生比例、吸湿性、吸水性能大幅降低;耐候性和耐腐蚀性提高,而且处理时间短,热量损失小,具有节约能源,处理成本低等优点.木材尺寸稳定化的高效干燥技术处理的木材,其生长应力得以释放、板面平整、无缺陷,木材内部水分通道畅通,初含水率显著降低.整个处理过程中没有化学污染,木材强度未降低,木材的干缩、湿胀减小,尺寸稳定性显著提高,木材纹理更清晰,且所涉及的木材处理工艺预热时间减少、处理时间短、均匀性好.太阳能木材干燥技术中的太阳能干燥装置采用介于温室型和集热器型之间的整体型端风式结构,其热量来源为位于南端墙的热管太阳能集热器和整体拱形太阳能集热器两部分,集热器面积大,热效率高;装置运行稳定,太阳能转化效率高,干燥能耗显著减少,干燥成本低,且干燥质量较好.低成本绿色气化反烧技术将木材加工剩余物转化为使用方便、燃烧效率较高的洁净、优质能源,既避免了传统燃煤锅炉排放物对环境的污染,又变废为宝,降低了生产成本,减少了固体废弃物.该技术在木材工业的节能、环保、减排等方面具有明显的优势,这对于保护和改善生态环境,增加木材工业高附价值具有重要意义.该成果先后在合作单位中山市花果山木制品有限公司、联邦家私(山东)有限公司和广东联邦家私集团有限公司等多家企业应用推广,产品出口伊朗、日本、美国、欧盟等国家和地区,国内销售已遍及全国30多个省市.近三年,该项目技术的3家主要应用企业共新增产值42500万元,新增利税36600万元.直接从业人员1400多人,带动了林农、经销商等近6万人就业,创造了重大的经济效益和社会效益.为行业技术进步和产业结构优化升级提供了成熟、配套的制造工艺技术.该项技术已在广东、山东等省大量推广应用,有效地解决了木材干燥过程中的难题,促进了木材行业的可持续发展,产生了良好的经济、社会、生态效益.同时项目的推广实施,还吸收转移了大量农村剩余劳动力,对加快农村经济发展,实现农业增效、农民增收等起到积极作用.