3类纺织烘干设备使用性能对比分析

[编辑:Qsj]  [发布时间:2016-01-21 13:01:13]  [中国纺织报]

　　纺织烘干设备门类众多，从外形、原理、用途以及使用范围来说，都有较大的差别。但是总体来说，纺织烘干设备主要经历了传统烘干设备、射频烘干设备、微波烘干设备3个不同的发展阶段。其中传统的蒸汽烘干机依然是目前应用较广的设备，射频烘干设备、微波烘干设备是相对新型的设备，目前逐渐在纺织行业推广使用。
　　传统烘干设备也就是热风烘干机或者称之为蒸汽式烘干机，它的工作原理较为简单，主要是利用蒸汽散热原理除去物料中部分水分。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，使湿物料表面上的水分汽化，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。
　　射频烘干设备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，其烘干效果均匀，而且通常会改善纱线的手感和外观。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。微波一碰到金属发生反射，无法被金属吸收或传导。微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，不会消耗能量，但微波不但不能透过含有水分的物料，而且其能量会被吸收。同射频烘干机相比，微波烘干机有自己的设计特点：首先，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比红外线更长的毫米波、厘米波。而射频烘干机发射的多为红外线，所以其发射频率一般在400MHz以下，波长仅为微米范畴。其次，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。
　　微波烘干机节能37%
　　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。
　　通过表1可以看出，传统烘干机对水分的加热分为直接与间接2种方式，而且需要预热，这造成了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，看似较为繁琐，可是这恰恰避免了因为介质源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，对提高烘干效率效果显著，这也是微波烘干机优于射频烘干机的最重要的因素。
　　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，3种设备各需消耗的能源，折算成标煤如下：
　　传统烘干机：电+蒸汽=0.13×1000×0.000327+5.1×0.0913=0.51吨
　　射频烘干机：电=1.12×1000×0.000327=0.37吨
　　微波烘干机：电=0.86×1000×0.000327=0.28吨
　　可以看出，相较于传统烘干机，射频烘干机节能18%左右，微波烘干机节能37%左右。
　　效率提高20%~30%
　　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加热，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，因此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提高10%~20%，而微波烘干会提高20%~30%左右。同时反映在对产品质量的影响上，他们也存在着较大的不同。
　　经试验知道，射频、微波烘干机对产品质量，如纤维的强力、手感、颜色、柔软度等影响不大或者基本没有影响。而传统烘干机却会不同程度地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，通过射频、微波烘干机内外同时加热，保证了材料的回潮一致性。
　　维护成本高但综合效益更高
　　在使用维护方面，因为传统烘干机多采用机械零部件，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，这大大增加了射频烘干机的使用成本。但是，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得多，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55.2吨，按照1200元/吨计算，可直接节约费用6.62万元。
　　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。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。
　　磁控管是微波烘干机的主要电器元件，现在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。
　　纺织企业的生存形势现在依旧较为严峻，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，节能减排形势严峻。因此，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，有利于提高纺织企业竞争力。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。

　　（作者：禹城羊绒纺织有限公司 孙洪刚 孙翠翠）