紡織業(yè)烘干機(jī)性能比較

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本文作者：孫洪剛、孫翠翠 單位：魯銀投資集團(tuán)、禹城羊絨紡織有限公司

傳統(tǒng)烘干機(jī)最常用的方法有間接或直接傳熱干燥法,即以熱蒸汽為介質(zhì),通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式將熱間接或直接傳遞給濕物料,使?jié)裎锪媳砻嫔系臐穹制?。并通過(guò)表面處的汽膜向氣流主體擴(kuò)散;與此同時(shí),由于物料表面上濕分汽化的結(jié)果,使物料內(nèi)部和表面之間產(chǎn)生濕分差,物料內(nèi)部的濕分以氣態(tài)的形式向表面擴(kuò)散,從而使物料得到干燥[1]。

射頻烘干機(jī)在紡織纖維烘干領(lǐng)域中的應(yīng)用正在迅速發(fā)展,可用來(lái)烘干絞紗、筒子紗、卷裝紗以及毛條等天然和人造纖維,并且烘干效果均勻,而且通常會(huì)改善紗線的手感和外觀,白紗會(huì)變得更白[2]。射頻烘干技術(shù)是利用水分子在高頻電場(chǎng)作用下的極性運(yùn)動(dòng),在烘干物內(nèi)引起劇烈碰撞,從而使水分子從內(nèi)部逃逸蒸發(fā)。它區(qū)別于傳統(tǒng)的直接加熱烘干方式,不需要通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式使水分汽化,而是通過(guò)磁場(chǎng)直接作用于物料內(nèi)的水分子,使之相互高速摩擦并碰撞共振,最終獲得較高的溫度及逃逸速度,進(jìn)入外部空間從而達(dá)到物料干燥的目的。射頻烘干機(jī)一般配置1-2個(gè)射線發(fā)射源,主要發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外射線。

微波烘干設(shè)備的工作原理和射頻烘干設(shè)備基本相同,兩者制作的根本原理為:微波一碰到金屬就發(fā)生反射,金屬根本沒(méi)有辦法吸收或傳導(dǎo)它;微波可以穿過(guò)玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料,但不會(huì)消耗能量;而含有水分的物料,微波不但不能透過(guò),其能量反而會(huì)被吸收。同射頻烘干機(jī)相比,微波烘干機(jī)有自己的設(shè)計(jì)特點(diǎn):一是,微波烘干機(jī)的發(fā)射頻率要遠(yuǎn)高于射頻烘干機(jī),一般在2000MHz以上,發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)為較紅外線更長(zhǎng)的毫米波、厘米波。而射頻烘干機(jī)因多為發(fā)射紅外線,所以其發(fā)射頻率一般在400MHz以下,波長(zhǎng)僅為微米范疇。二是,微波烘干機(jī)的微波發(fā)射源一般為幾十個(gè)甚至上百個(gè),而射頻烘干機(jī)一般僅有一個(gè)發(fā)射源。

各類烘干設(shè)備的性能對(duì)比

烘干設(shè)備廣泛應(yīng)用于紡織纖維烘干、紗線材料烘干、成衣烘干等各個(gè)工序,作為主要的耗能工序,如何對(duì)烘干設(shè)備進(jìn)行合理選型,是各個(gè)紡織企業(yè)進(jìn)行能源成本控制的關(guān)鍵。為充分將以上三種烘干機(jī)的性能進(jìn)行對(duì)比分析,我們將從設(shè)備原理性能對(duì)比、能耗使用對(duì)比、產(chǎn)能質(zhì)量對(duì)比、使用維護(hù)對(duì)比等四個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明。

設(shè)備原理性能對(duì)比。通過(guò)表1可以看出,傳統(tǒng)烘干機(jī)對(duì)水分的加熱為直接與間接兩種方式,而且需要預(yù)熱,這無(wú)可避免的造成了在對(duì)水分進(jìn)行加熱時(shí),一部分熱量對(duì)物料及設(shè)備加熱做了無(wú)用功,從而造成了能源的浪費(fèi)。此外,微波烘干機(jī)的磁控管數(shù)量較多,看似較為的繁瑣,可是這恰恰避免了因?yàn)榻橘|(zhì)源的故障造成的壞車停臺(tái)。另外,因?yàn)槲⒉úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng),所以其穿透性能較紅外線要好得多,這對(duì)提高烘干效率效果顯著,也是微波烘干機(jī)優(yōu)于射頻烘干機(jī)的最重要的因素。

能耗使用對(duì)比分析。按照表2各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算,在相同的情況下,將原料內(nèi)的1噸水烘干,三種設(shè)備各需消耗的能源(折算成標(biāo)煤:電力折算系數(shù),3.27噸/萬(wàn)千瓦時(shí);熱力,0.03412噸/百萬(wàn)千焦即0.0913噸/噸)如下:傳統(tǒng)烘干機(jī):電+蒸汽=0.13×1000×0.000327+5.1×0.0913=0.51噸標(biāo)煤射頻烘干機(jī):電=1.12×1000×0.000327=0.37噸標(biāo)煤微波烘干機(jī):電=0.86×1000×0.000327=0.28噸標(biāo)煤按照上面的分析結(jié)論,我們可以得出相較于傳統(tǒng)烘干機(jī),射頻烘干機(jī)節(jié)能在18%左右,微波烘干機(jī)節(jié)能在37%左右。

產(chǎn)能質(zhì)量對(duì)比。因射頻、微波烘干機(jī)的烘干方式主要是對(duì)水分直接加熱且內(nèi)外同時(shí),而傳統(tǒng)烘干機(jī)大量存在著對(duì)水分的間接熱傳導(dǎo)加熱,且為由外到內(nèi)順次蒸發(fā),因此在蒸發(fā)效率上傳統(tǒng)烘干機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及射頻及微波烘干機(jī)。此外,因?yàn)槲⒉úㄩL(zhǎng)較紅外線要長(zhǎng),其穿透性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于射頻烘干機(jī),處于物料內(nèi)部的水分將更加容易蒸發(fā),微波烘干機(jī)的烘干效率是最高的。我們從生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),反映在單時(shí)產(chǎn)能上,射頻烘干較傳統(tǒng)烘干將提高10%~20%,而微波烘干將會(huì)提高20%~30%左右。同時(shí)反應(yīng)在對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響上,他們也存在著較大的不同,具體請(qǐng)見(jiàn)表3。從表3可以看出,射頻、微波烘干機(jī)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量(強(qiáng)力、手感、顏色、柔軟度)影響不大或者基本沒(méi)有影響,而傳統(tǒng)烘干機(jī)卻會(huì)不同程度的損傷纖維或者改變纖維特性,這主要是因?yàn)樯漕l、微波烘干機(jī)具有加熱選擇性。他們只對(duì)極性分子(水分子)有加熱作用,對(duì)非極性分子(物料)不具有加熱作用,而傳統(tǒng)烘干機(jī)是無(wú)法做到這一點(diǎn)的。此外,通過(guò)內(nèi)外同時(shí)加熱,保證了材料的回潮一致性[3]。

使用維護(hù)對(duì)比。從表4可以看出,在使用維護(hù)方面,因?yàn)閭鹘y(tǒng)烘干機(jī)多采用的為機(jī)械零部件,所以后期的使用維護(hù)相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)。而射頻、微波烘干機(jī)因射頻管、磁控管等均為電器元件,使用壽命有一定的局限,特別是進(jìn)口金屬射頻管,價(jià)格較為昂貴,一般為幾十萬(wàn)元,這大大加重了射頻烘干機(jī)的使用成本。但是,我們需要指出的是,盡管微波烘干機(jī)的使用維護(hù)成本比傳統(tǒng)烘干機(jī)要高的多,但是因微波烘干機(jī)在節(jié)能方面具有明顯優(yōu)勢(shì),這一點(diǎn)就顯得微不足道了。按照一臺(tái)烘干機(jī)每年可烘干散纖維數(shù)量400噸,甩干后纖維的回潮率為70%,烘干后纖維回潮率為10%計(jì)算,每年需要烘干的水分?jǐn)?shù)量為240噸,與傳統(tǒng)烘干機(jī)比較可節(jié)約標(biāo)煤數(shù)量為55.2噸,按照1200元/噸計(jì)算,可直接節(jié)約費(fèi)用6.62萬(wàn)元。通過(guò)以上分析,我們發(fā)現(xiàn)無(wú)論是從設(shè)備性能,還是使用經(jīng)濟(jì)性等各方面來(lái)說(shuō),微波烘干機(jī)都擁有著較大的優(yōu)勢(shì)。但是需要指出的是,微波烘干機(jī)在具體使用中,仍然存在著一些缺陷和不足,需要我們進(jìn)一步完善。

微波烘干設(shè)備的缺陷及安全防護(hù)要點(diǎn)

磁控管是微波烘干機(jī)的主要電器元件,現(xiàn)在一般用的均為日本松下產(chǎn)磁控管,設(shè)計(jì)使用壽命一般為2000多小時(shí)(風(fēng)冷),實(shí)際使用壽命一般不會(huì)超過(guò)5000小時(shí)。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),磁控管的微波發(fā)射效率會(huì)急劇下降,這會(huì)大大影響烘干效率。導(dǎo)致這種現(xiàn)象主要因?yàn)榇趴毓芾鋮s技術(shù)問(wèn)題,現(xiàn)在磁控管主要采用的是風(fēng)冷、水冷,但是這都無(wú)法高效率降低磁控管的工作溫度。所以說(shuō),磁控管的冷卻技術(shù)是關(guān)系微波烘干機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)因素。微波烘干機(jī)在烘干原料的過(guò)程中,一旦遇到纖維里面混有金屬物質(zhì),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)打火現(xiàn)象。特別是對(duì)尖端的金屬物體,更易出現(xiàn)打火現(xiàn)象,所以說(shuō)微波烘干機(jī)在使用中一定要注意對(duì)金屬物質(zhì)的清除,加裝金屬探測(cè)裝置或磁吸裝置,具備必要的火災(zāi)逃逸功能或監(jiān)控措施,保障設(shè)備安全、生產(chǎn)安全。電磁輻射對(duì)人體的有害性是不言而喻的,微波烘干機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須滿足安全要求,采取多項(xiàng)屏蔽措施,否則就會(huì)造成操作工人的人身傷害。

總結(jié)

紡織企業(yè)的生存形式現(xiàn)在依舊較為嚴(yán)峻,其中主要存在兩方面的原因,一是企業(yè)的利潤(rùn)越來(lái)越微薄,競(jìng)爭(zhēng)壓力卻越來(lái)越大。二是紡織企業(yè)普遍存在用工較多,技術(shù)資源密集,節(jié)能減排形式嚴(yán)峻等較差的生存環(huán)境[4]。從這兩個(gè)方面來(lái)說(shuō),大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化程度較高的設(shè)備,并在紡織行業(yè)內(nèi)大規(guī)模的普及,是保證各類紡織企業(yè)永葆活力的一項(xiàng)革新。射頻、微波烘干機(jī)的出現(xiàn),正是技術(shù)革新在紡織烘干工序的一種體現(xiàn),雖然說(shuō)尚存在著許多的不足,但是可以肯定的是,只要這種技術(shù)的革新在不斷的向前發(fā)展,我們的各類紡織企業(yè)總會(huì)有煥發(fā)青春的一天。