維尼綸熱處理烘箱的改進

邯鄲宏大化纖機械有限公司 楊楠/文

由于結構上的相似，本文將維尼綸纖維生產中的干熱處理設備干燥機（YL401）、預熱機（YL411）、熱牽伸機（YL421）、熱收縮機（YL431）等統稱為烘箱。

烘箱在維尼綸紡絲后的干熱處理段是必備和特有的設備，其用途是對維綸絲束進行干熱處理。通過熱處理，消除由拉伸產生的分子內應力，減少其收縮力，保持取向結構，增大分子間的斂集密度，提高結晶度和耐熱水性，使纖維及織物的形態和尺寸穩定。干熱處理是將纖維在熱氣介質中進行熱松弛定型的處理方式。其熱氣介質是通過電加熱空氣介質間接給熱。

烘箱在結構上主要由機架、倉體、電加熱裝置、溫控系統、傳動系統組成。如圖1所示。

圖1 烘箱立面外形圖

機架的中間安裝有電熱板，下面裝電熱絲給倉內空氣加熱。上倉蓋和下倉蓋也安裝在機架上，并通過一對嚙合的扇形齒輪做同步開合。上蓋、電熱板、下蓋形成二層絲束運行通道，絲束在這個通道里運行。內部示意見圖2。

圖2 烘箱斷面結構

對烘箱進行改進，原因在于未改進前，傳統烘箱在生產中出現了許多問題，相關情況如下：

1、傳統烘箱的上下開合蓋是整體式的，其保溫材料為耐熱磚或者玻璃巖棉，在實際生產的高溫狀態下，由于上下蓋是整體結構，熱延伸量大，變形嚴重，導致上下蓋基本都無法閉合到位，倉內熱空氣外泄。

2、上下蓋材質為鍍鋅板，使用一段時間后腐蝕嚴重，同樣使熱空氣外泄。

3、加熱元件采用電熱絲，安裝維修困難。且其在工作時長期暴露在空氣中，壽命短，容易損壞。

上述三點所表現出來的問題在各個維綸廠都是長期以來想要解決而無法解決的。這三個問題其實只是表象，由這三個問題所導致的能源、物資的巨大浪費及生產線操作環境的惡劣才是大家關心的重點。雖然近些年有些嘗試來拋棄烘倉，比如使用懸臂輥的連續烘房，利用循環熱空氣進行干熱處理等，但目前在產業化方面仍然沒有關鍵性的突破。而且，對于大量的老舊生產線來說，設備長度約束了其更換改造的可能性。

針對上述情況，我們經過多次試驗，對烘箱的一些關鍵部位進行了設計改造，具體如下：

1、老式烘箱結構只有上蓋和下蓋，改進設計將其分解成上蓋外殼、上蓋內膽、下蓋外殼、下蓋內膽，在內膽承受高溫延伸時，外殼受到的熱傳導影響很少。

2、內膽的結構在烘箱長度方向上呈分塊形式，每塊之間預留有間隙，適應高溫下材料線膨脹，工作時保證整體直線度，不會變形。

3、保溫材料由玻璃巖棉改為硅酸鋁纖維（陶瓷隔熱纖維），并按照內膽形狀分塊安裝，充分阻斷熱空氣散失。

4、上下蓋材料改為SUS304鋼板，防止腐蝕變形，外形美觀。

5、加熱元件用石英管代替電熱絲，安裝方式為卡扣式。石英管性能穩定，熱效率高，壽命長。卡扣式安裝方便快捷，且使得電源線遠離熱區，安全穩定性高。

圖3 安裝中的新型干熱處理烘箱

目前，新型的烘箱在PVA水溶纖維、PVA高強纖維生產線上相繼開車運行，該設備外形美觀漂亮，閉合嚴密，保溫效果好，受到了用戶的好評。

改進前后效果的對比，我們可以先直觀看到：老式烘箱外表溫度很高，操作工人的手根本無法接觸外殼表面，稍不注意碰到就會燙傷。新型烘箱開車穩定生產后，操作工人可以將手放在烘箱表面，也就是說，在內部工藝溫度不變的情況下，其表面溫度可以穩定在40℃左右。熱量損失大大降低了，操作安全性提高了。

再從電負荷經濟指標來看，以水溶生產線為例，以前使用老式烘箱時每個單面（六個紡位，四臺烘箱）正常穩定工作時的實測單相電流為210A，其電功率為：

則其整條生產線總功率為 138.6×2=277.2 kW。

再來看看新型烘箱，其每個單面（六個紡位，四臺烘箱）正常穩定工作時的實測單相電流為185A，其電功率為：

則其整條生產線總功率為P2=P2’×2=122.1×2=244.2 kW。

依照這個數據，每條線相比以前下降的電功率為：

每年按照300個工作日計算，每條生產線可節電將近一萬多度。同時，紡絲車間的環境溫度明顯下降，操作人員的工作條件得到了改善。