本文作者：孫洪剛、孫翠翠 單位：魯銀投資集團、禹城羊絨紡織有限公司

傳統烘干機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,通過熱傳導的方式將熱間接或直接傳遞給濕物料,使濕物料表面上的濕分汽化。并通過表面處的汽膜向氣流主體擴散;與此同時,由于物料表面上濕分汽化的結果,使物料內部和表面之間產生濕分差,物料內部的濕分以氣態的形式向表面擴散,從而使物料得到干燥[1]。

射頻烘干機在紡織纖維烘干領域中的應用正在迅速發展,可用來烘干絞紗、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,而且通常會改善紗線的手感和外觀,白紗會變得更白[2]。射頻烘干技術是利用水分子在高頻電場作用下的極性運動,在烘干物內引起劇烈碰撞,從而使水分子從內部逃逸蒸發。它區別于傳統的直接加熱烘干方式,不需要通過熱傳導的方式使水分汽化,而是通過磁場直接作用于物料內的水分子,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,進入外部空間從而達到物料干燥的目的。射頻烘干機一般配置1-2個射線發射源,主要發射波長較長的紅外射線。

微波烘干設備的工作原理和射頻烘干設備基本相同,兩者制作的根本原理為:微波一碰到金屬就發生反射,金屬根本沒有辦法吸收或傳導它;微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料,但不會消耗能量;而含有水分的物料,微波不但不能透過,其能量反而會被吸收。同射頻烘干機相比,微波烘干機有自己的設計特點:一是,微波烘干機的發射頻率要遠高于射頻烘干機,一般在2000MHz以上,發射的電磁波的波長為較紅外線更長的毫米波、厘米波。而射頻烘干機因多為發射紅外線,所以其發射頻率一般在400MHz以下,波長僅為微米范疇。二是,微波烘干機的微波發射源一般為幾十個甚至上百個,而射頻烘干機一般僅有一個發射源。

各類烘干設備的性能對比

烘干設備廣泛應用于紡織纖維烘干、紗線材料烘干、成衣烘干等各個工序,作為主要的耗能工序,如何對烘干設備進行合理選型,是各個紡織企業進行能源成本控制的關鍵。為充分將以上三種烘干機的性能進行對比分析,我們將從設備原理性能對比、能耗使用對比、產能質量對比、使用維護對比等四個方面進行說明。

設備原理性能對比。通過表1可以看出,傳統烘干機對水分的加熱為直接與間接兩種方式,而且需要預熱,這無可避免的造成了在對水分進行加熱時,一部分熱量對物料及設備加熱做了無用功,從而造成了能源的浪費。此外,微波烘干機的磁控管數量較多,看似較為的繁瑣,可是這恰恰避免了因為介質源的故障造成的壞車停臺。另外,因為微波波長較長,所以其穿透性能較紅外線要好得多,這對提高烘干效率效果顯著,也是微波烘干機優于射頻烘干機的最重要的因素。

能耗使用對比分析。按照表2各項指標計算,在相同的情況下,將原料內的1噸水烘干,三種設備各需消耗的能源(折算成標煤:電力折算系數,3.27噸/萬千瓦時;熱力,0.03412噸/百萬千焦即0.0913噸/噸)如下:傳統烘干機:電+蒸汽=0.13×1000×0.000327+5.1×0.0913=0.51噸標煤射頻烘干機:電=1.12×1000×0.000327=0.37噸標煤微波烘干機:電=0.86×1000×0.000327=0.28噸標煤按照上面的分析結論,我們可以得出相較于傳統烘干機,射頻烘干機節能在18%左右,微波烘干機節能在37%左右。

產能質量對比。因射頻、微波烘干機的烘干方式主要是對水分直接加熱且內外同時,而傳統烘干機大量存在著對水分的間接熱傳導加熱,且為由外到內順次蒸發,因此在蒸發效率上傳統烘干機遠遠不及射頻及微波烘干機。此外,因為微波波長較紅外線要長,其穿透性能要遠遠優于射頻烘干機,處于物料內部的水分將更加容易蒸發,微波烘干機的烘干效率是最高的。我們從生產實踐發現,反映在單時產能上,射頻烘干較傳統烘干將提高10%~20%,而微波烘干將會提高20%~30%左右。同時反應在對產品質量的影響上,他們也存在著較大的不同,具體請見表3。從表3可以看出,射頻、微波烘干機對產品質量(強力、手感、顏色、柔軟度)影響不大或者基本沒有影響,而傳統烘干機卻會不同程度的損傷纖維或者改變纖維特性,這主要是因為射頻、微波烘干機具有加熱選擇性。他們只對極性分子(水分子)有加熱作用,對非極性分子(物料)不具有加熱作用,而傳統烘干機是無法做到這一點的。此外,通過內外同時加熱,保證了材料的回潮一致性[3]。

使用維護對比。從表4可以看出,在使用維護方面,因為傳統烘干機多采用的為機械零部件,所以后期的使用維護相對較為經濟。而射頻、微波烘干機因射頻管、磁控管等均為電器元件,使用壽命有一定的局限,特別是進口金屬射頻管,價格較為昂貴,一般為幾十萬元,這大大加重了射頻烘干機的使用成本。但是,我們需要指出的是,盡管微波烘干機的使用維護成本比傳統烘干機要高的多,但是因微波烘干機在節能方面具有明顯優勢,這一點就顯得微不足道了。按照一臺烘干機每年可烘干散纖維數量400噸,甩干后纖維的回潮率為70%,烘干后纖維回潮率為10%計算,每年需要烘干的水分數量為240噸,與傳統烘干機比較可節約標煤數量為55.2噸,按照1200元/噸計算,可直接節約費用6.62萬元。通過以上分析,我們發現無論是從設備性能,還是使用經濟性等各方面來說,微波烘干機都擁有著較大的優勢。但是需要指出的是,微波烘干機在具體使用中,仍然存在著一些缺陷和不足,需要我們進一步完善。

微波烘干設備的缺陷及安全防護要點

磁控管是微波烘干機的主要電器元件,現在一般用的均為日本松下產磁控管,設計使用壽命一般為2000多小時(風冷),實際使用壽命一般不會超過5000小時。隨著使用時間的延長,磁控管的微波發射效率會急劇下降,這會大大影響烘干效率。導致這種現象主要因為磁控管冷卻技術問題,現在磁控管主要采用的是風冷、水冷,但是這都無法高效率降低磁控管的工作溫度。所以說,磁控管的冷卻技術是關系微波烘干機發展的關鍵技術因素。微波烘干機在烘干原料的過程中,一旦遇到纖維里面混有金屬物質,經常會出現打火現象。特別是對尖端的金屬物體,更易出現打火現象,所以說微波烘干機在使用中一定要注意對金屬物質的清除,加裝金屬探測裝置或磁吸裝置,具備必要的火災逃逸功能或監控措施,保障設備安全、生產安全。電磁輻射對人體的有害性是不言而喻的,微波烘干機在設計過程中必須滿足安全要求,采取多項屏蔽措施,否則就會造成操作工人的人身傷害。

總結

紡織企業的生存形式現在依舊較為嚴峻,其中主要存在兩方面的原因,一是企業的利潤越來越微薄,競爭壓力卻越來越大。二是紡織企業普遍存在用工較多,技術資源密集,節能減排形式嚴峻等較差的生存環境[4]。從這兩個方面來說,大力發展節能、環保、自動化程度較高的設備,并在紡織行業內大規模的普及,是保證各類紡織企業永葆活力的一項革新。射頻、微波烘干機的出現,正是技術革新在紡織烘干工序的一種體現,雖然說尚存在著許多的不足,但是可以肯定的是,只要這種技術的革新在不斷的向前發展,我們的各類紡織企業總會有煥發青春的一天。