電磁感應加熱器在吹膜機組上的應用

上海市星火開發區管理委員會 王和國

采用先進的技術和設備，淘汰落后的生產工藝，是塑料生產企業不斷追求節能減排，提高經濟效益的重要途徑。電磁感應加熱器在吹膜機組上的應用，不僅具有節約電能和降低環境溫度、加熱迅速、溫度控制實時準確的作用，而且還能比傳統電阻絲加熱圈具有使用壽命長、維護簡單、功率大、安全可靠的特點。本文將從電磁感應加熱器在塑料吹膜生產過程中的應用、工藝條件、產品質量 、企業經濟效益及社會效益等方面加以闡述。

1 電磁感應加熱的原理

電磁感應加熱器通過內部整流濾波電路將市電（50Hz，220v/380v）的交流電變成直流電，再經過PWM(脈沖寬度調制)控制電路將直流電轉換成頻率為20-30kHz的高頻高壓電，高頻變化的電流通過加熱線圈會產生高頻變化的磁場，被加熱物體在高頻磁場內的磁力線作用下，使被加熱物體中產生感應電動勢，從而產生渦流，由于被加熱物體具有電阻，結果使被加熱物體發熱。這種運用感應渦流的熱效應進行加熱的方法稱電磁感應加熱。見圖1。

用電磁感應加熱器取代傳統普通電加熱圈，改造方法簡單，將原來裝在吹膜機組上的普通電加熱圈拆卸，改換為新型的電磁感應加熱器，并配置電磁加熱控制器。技改后的加熱示意圖如圖2。

2 電磁感應加熱的特點

1）節約電能和降低環境溫度

上海新三花薄膜有限公司在塑料吹膜生產中，原來塑料吹膜機料筒所用的加熱方式普遍為傳統的電熱圈加熱，通過接觸傳導方式把熱量傳到料筒上，只是緊靠在料筒表面發熱絲的熱量傳到料筒內，電熱圈外側的熱量大部分散失到空氣中，存在大量傳導熱損失，同時造成小環境溫度升高。而現在新三花薄膜公司采用電磁感應加熱方式，加熱線圈和料筒之間沒有直接接觸，是通過磁場磁力線使料筒自身發熱，而且在料筒外部包裹了一層隔熱保溫材料，以減少傳導熱損失，使能量利用效率大大提高，電磁感應加熱熱效率高達90%以上，比傳統電加熱方式節電30%--50%。同時，環境溫度大幅度降低，加熱線圈表面溫度只有50～60℃。人體可以安全觸摸，避免傳統電加熱方式容易發生的燙傷事故，而且優化了工作環境。

2）加熱迅速，溫度控制實時準確

電磁感應加熱方式是通過磁場磁力線使料筒自身快速發熱，加熱時間比傳統電加熱方式縮短一半；熱能是由料筒整體產生，料筒內外溫度一致，溫度控制實時準確，可以明顯改善產品的質量和提高生產效率。

3）降低加熱功率，減少整廠裝機功率容量

電磁感應加熱功率是傳統電熱圈加熱功率的60%，可以大幅減少整廠裝機功率容量，減少電網負荷。

4）使用壽命長，維護簡單

傳統電熱圈加熱方式是采用電阻絲發熱，電阻絲長期在高溫惡劣的環境中使用將會氧化從而造成降低它的使用壽命。電磁感應加熱線圈本身不發熱，而且是采用絕緣材料和高溫電線繞制，所以使用壽命長，維護簡單。

3 塑料薄膜生產

3.1 工藝流程

塑料吹膜生產工藝流程見圖3。

3.2 塑料吹膜生產工藝

根據塑料的熔融理論，吹塑薄膜的擠出機螺桿共分三段：加料段、熔融段、均化段。在加料段末端，進入熔融段開始時，根據熔融理論，它的溫度應是粘流溫度。低密度聚乙烯吹膜樹脂粘流溫度一般為105-135℃。在加料段入口溫度一般低一些，為防止樹脂粘流堵死進料口，加料口溫度控制在50-90℃。這樣，加料段溫度就確定了。入口處50-90℃，末端溫度等于熔點或粘流溫度，在該段上可以定為溫度等比線形升溫。熔融段開始時，溫度達到粘流溫度才能熔融。然后不斷壓縮和增加熔層，就需要溫度不斷提高，才能使樹脂分子鏈長短不等，不同熱運動能量的高分子先后都熔融，因而到熔融段末端的溫度確立后，可以定為在該段上其他部位是線形升溫的。在均化段，主要是再熔融均化和定量定壓恒溫輸出熔體，該段溫度可以保持恒定，或熔融段末端溫度略有一點升高（2-5℃左右）。對于吹膜薄膜，要求通過模頭段的溫度低一些，但是又不能低于粘流溫度，便于提膜和正常吹膜。熔體從模口出來時要有一定黏度，不至于破膜、塌膜等現象發生。一般情況，它的溫度比均化段末端低10-30℃左右，從均化段到模口溫度也可視為等差溫降。對于擠出溫度的控制要點是：不同種樹脂，吹膜薄膜工藝溫度不同；同種樹脂，型號和熔指數不同，吹膜的工藝溫度不同，指數大的流動性好，溫度低。同種樹脂，吹膜不同厚度薄膜，工藝溫度也不同，加工厚的薄膜，工藝溫度可偏高一些，模口的溫度也可偏高一點，有利于降低黏度，提高生產率。上述世藝，用電磁感應加熱器取代普通電加熱圈后，熱量損失減少，能量利用效率大大提高，具有良好的節能效果。此外，溫度控制更加精準，產品質量明顯提高。同時，技術改造后實際運行操作經驗表明，采用新型的電磁感應加熱器的方法，吹膜溫度工藝條件也會發生變化，應作相應的調整。詳見表1。

表1 電磁感應加熱與普通電加熱吹膜工藝溫度的差異

3.3 電磁感應加熱的薄膜產品質量

電磁感應加熱器與普通電加熱圈生產的薄膜的物理力學性能對比分析見表2。表2數據表明：用電磁感應加熱器加熱的薄膜產品物理力學性能明顯優于用普通電加熱圈加熱的薄膜產品。

表2 電磁感應加熱器與普通電加熱圈生產的薄膜產品物理力學性能對比分析

4 經濟分析

吹膜機組技術改造前后，以同機組、同原料型號、同規格的薄膜進行分析，而且該機組平均日產量基本相同。

技術改造前吹膜機組耗能約79kWh/h。技術改造后吹膜機組耗能約60kWh/h。

如果以每天生產22小時，全年生產330天計算，使用電磁感應加熱器全年可節約用電：

（79-60）×22×330=137940kWh相當于全年節能量約55.73t標準煤。

按現在平均電價0.78元/kWh計算，一年可節約電費10.76萬元，具有良好的企業經濟效率和社會經濟效率。

5 結論

電磁感應加熱器在吹膜機組上應用，節能效果明顯，而且能提高產品質量和生產效率，改善環境溫度，降低企業生產成本。建議：將電磁感應加熱器加快推廣到其他的塑料加工、拉絲、吹膜、造粒、注塑機及食品、化工行業應用。

1、王和國，HMP在LLDPE超薄膜中的應用，報刊準印（吉）字第78號1988年第5期30-33

2、宋銘柱 徐鴻生編《塑料成型加工工藝》浙江科學技術出版社1983年3月 統一書號15221.37