纺织业烘干机性能比较

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本文作者：孙洪刚、孙翠翠 单位：鲁银投资集团、禹城羊绒纺织有限公司

传统烘干机最常用的方法有间接或直接传热干燥法,即以热蒸汽为介质,通过热传导的方式将热间接或直接传递给湿物料,使湿物料表面上的湿分汽化。并通过表面处的汽膜向气流主体扩散;与此同时,由于物料表面上湿分汽化的结果,使物料内部和表面之间产生湿分差,物料内部的湿分以气态的形式向表面扩散,从而使物料得到干燥[1]。

射频烘干机在纺织纤维烘干领域中的应用正在迅速发展,可用来烘干绞纱、筒子纱、卷装纱以及毛条等天然和人造纤维,并且烘干效果均匀,而且通常会改善纱线的手感和外观,白纱会变得更白[2]。射频烘干技术是利用水分子在高频电场作用下的极性运动,在烘干物内引起剧烈碰撞,从而使水分子从内部逃逸蒸发。它区别于传统的直接加热烘干方式,不需要通过热传导的方式使水分汽化,而是通过磁场直接作用于物料内的水分子,使之相互高速摩擦并碰撞共振,最终获得较高的温度及逃逸速度,进入外部空间从而达到物料干燥的目的。射频烘干机一般配置1-2个射线发射源,主要发射波长较长的红外射线。

微波烘干设备的工作原理和射频烘干设备基本相同,两者制作的根本原理为:微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的物料,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收。同射频烘干机相比,微波烘干机有自己的设计特点:一是,微波烘干机的发射频率要远高于射频烘干机,一般在2000MHz以上,发射的电磁波的波长为较红外线更长的毫米波、厘米波。而射频烘干机因多为发射红外线,所以其发射频率一般在400MHz以下,波长仅为微米范畴。二是,微波烘干机的微波发射源一般为几十个甚至上百个,而射频烘干机一般仅有一个发射源。

各类烘干设备的性能对比

烘干设备广泛应用于纺织纤维烘干、纱线材料烘干、成衣烘干等各个工序,作为主要的耗能工序,如何对烘干设备进行合理选型,是各个纺织企业进行能源成本控制的关键。为充分将以上三种烘干机的性能进行对比分析,我们将从设备原理性能对比、能耗使用对比、产能质量对比、使用维护对比等四个方面进行说明。

设备原理性能对比。通过表1可以看出,传统烘干机对水分的加热为直接与间接两种方式,而且需要预热,这无可避免的造成了在对水分进行加热时,一部分热量对物料及设备加热做了无用功,从而造成了能源的浪费。此外,微波烘干机的磁控管数量较多,看似较为的繁琐,可是这恰恰避免了因为介质源的故障造成的坏车停台。另外,因为微波波长较长,所以其穿透性能较红外线要好得多,这对提高烘干效率效果显著,也是微波烘干机优于射频烘干机的最重要的因素。

能耗使用对比分析。按照表2各项指标计算,在相同的情况下,将原料内的1吨水烘干,三种设备各需消耗的能源(折算成标煤:电力折算系数,3.27吨/万千瓦时;热力,0.03412吨/百万千焦即0.0913吨/吨)如下:传统烘干机:电+蒸汽=0.13×1000×0.000327+5.1×0.0913=0.51吨标煤射频烘干机:电=1.12×1000×0.000327=0.37吨标煤微波烘干机:电=0.86×1000×0.000327=0.28吨标煤按照上面的分析结论,我们可以得出相较于传统烘干机,射频烘干机节能在18%左右,微波烘干机节能在37%左右。

产能质量对比。因射频、微波烘干机的烘干方式主要是对水分直接加热且内外同时,而传统烘干机大量存在着对水分的间接热传导加热,且为由外到内顺次蒸发,因此在蒸发效率上传统烘干机远远不及射频及微波烘干机。此外,因为微波波长较红外线要长,其穿透性能要远远优于射频烘干机,处于物料内部的水分将更加容易蒸发,微波烘干机的烘干效率是最高的。我们从生产实践发现,反映在单时产能上,射频烘干较传统烘干将提高10%~20%,而微波烘干将会提高20%~30%左右。同时反应在对产品质量的影响上,他们也存在着较大的不同,具体请见表3。从表3可以看出,射频、微波烘干机对产品质量(强力、手感、颜色、柔软度)影响不大或者基本没有影响,而传统烘干机却会不同程度的损伤纤维或者改变纤维特性,这主要是因为射频、微波烘干机具有加热选择性。他们只对极性分子(水分子)有加热作用,对非极性分子(物料)不具有加热作用,而传统烘干机是无法做到这一点的。此外,通过内外同时加热,保证了材料的回潮一致性[3]。

使用维护对比。从表4可以看出,在使用维护方面,因为传统烘干机多采用的为机械零部件,所以后期的使用维护相对较为经济。而射频、微波烘干机因射频管、磁控管等均为电器元件,使用寿命有一定的局限,特别是进口金属射频管,价格较为昂贵,一般为几十万元,这大大加重了射频烘干机的使用成本。但是,我们需要指出的是,尽管微波烘干机的使用维护成本比传统烘干机要高的多,但是因微波烘干机在节能方面具有明显优势,这一点就显得微不足道了。按照一台烘干机每年可烘干散纤维数量400吨,甩干后纤维的回潮率为70%,烘干后纤维回潮率为10%计算,每年需要烘干的水分数量为240吨,与传统烘干机比较可节约标煤数量为55.2吨,按照1200元/吨计算,可直接节约费用6.62万元。通过以上分析,我们发现无论是从设备性能,还是使用经济性等各方面来说,微波烘干机都拥有着较大的优势。但是需要指出的是,微波烘干机在具体使用中,仍然存在着一些缺陷和不足,需要我们进一步完善。

微波烘干设备的缺陷及安全防护要点

磁控管是微波烘干机的主要电器元件,现在一般用的均为日本松下产磁控管,设计使用寿命一般为2000多小时(风冷),实际使用寿命一般不会超过5000小时。随着使用时间的延长,磁控管的微波发射效率会急剧下降,这会大大影响烘干效率。导致这种现象主要因为磁控管冷却技术问题,现在磁控管主要采用的是风冷、水冷,但是这都无法高效率降低磁控管的工作温度。所以说,磁控管的冷却技术是关系微波烘干机发展的关键技术因素。微波烘干机在烘干原料的过程中,一旦遇到纤维里面混有金属物质,经常会出现打火现象。特别是对尖端的金属物体,更易出现打火现象,所以说微波烘干机在使用中一定要注意对金属物质的清除,加装金属探测装置或磁吸装置,具备必要的火灾逃逸功能或监控措施,保障设备安全、生产安全。电磁辐射对人体的有害性是不言而喻的,微波烘干机在设计过程中必须满足安全要求,采取多项屏蔽措施,否则就会造成操作工人的人身伤害。

总结

纺织企业的生存形式现在依旧较为严峻,其中主要存在两方面的原因,一是企业的利润越来越微薄,竞争压力却越来越大。二是纺织企业普遍存在用工较多,技术资源密集,节能减排形式严峻等较差的生存环境[4]。从这两个方面来说,大力发展节能、环保、自动化程度较高的设备,并在纺织行业内大规模的普及,是保证各类纺织企业永葆活力的一项革新。射频、微波烘干机的出现,正是技术革新在纺织烘干工序的一种体现,虽然说尚存在着许多的不足,但是可以肯定的是,只要这种技术的革新在不断的向前发展,我们的各类纺织企业总会有焕发青春的一天。