摘要：改造的重点将突出烘燥机性能满足生产工艺需要的能力相适应。经过深入调研设计出六项改进措施来提升性能。通过测试实现了烘燥机性能的全面升级。烘房温度喷风盒左中右风温风速均匀一致；导辊横截面温差±l℃ ；狭缝式风嘴风速l6～20m/s；烘燥效率提高15％；废气净化余热利用节能达25％。

关键词：烘燥  工艺能力  热风均匀性  节能增效  烘燥固色

0 前言

    扬州瑞金机械制造有限公司与华东大学、印染和印机制造专家共同设计实施，对既有印染设备逐台升级改造、成功研发出拥有自主知识产权，六项专利技术的高效节能型热风烘燥机。高效节能环保型热风烘燥机的成功，将为热风打底机连续轧染线装备更新改造奠定了基础。

1 工艺能力是影响活性染色预烘工序效果的关键

印染行业应用至今的连续式轧染线中，关键单元MH633型热风烘燥机，全国装有量约4500台。该机型属于原纺工部74型产品，数十年来在印企生产中起到了重要工艺作用。     

    随着活性染料性能优异的产品不断开发，在棉及其混纺织物的轧染中占有越来越重要的地位。活性染料属反应性染料，各染料的染色性能存在一定的差异，染料固色反应容易受工艺参数波动的影响，导致连续轧染生产中的色光难以控制，稍有不当就会产生前后色差或左中右色差，因此对烘燥设备的工艺性能要求更高。左中右的烘燥温度及热交换能力是有差异的，而且由于浸轧染液的织物始终在导布辊中间运行不断地带走热量，导致导布辊中间的温度稍低，而导布辊两边温度稍高，织物中染料随水分蒸发，以致织物两边与中间形成色相的差异。作为设备制造商如何在原有烘燥机的基础上深入攻关、创新，研制出能够适应不同属性的活性染色预烘燥工艺要求，防止色差泳移，且高效节能的热风烘燥机，乃当务之急。   

1.1 活性染色吸热均匀性很重要，风盒优化设计精准制造是关键

    风盒是热风烘燥机的核心部件，从主风管流向风盒的热风经过静压沿着线条状风嘴，垂直吹向被预烘的织物，均匀吸收热量蒸发织物中的水分。每室热风烘燥机设置有l0～12只风盒，每只风盒正反两面有4条狭缝式喷风嘴。每室有40～48条狭缝式喷风嘴，要求每只风盒在幅宽公称宽度内保证织物纬向左中右喷风温度均匀一致，每层风盒至上而下温差风压平衡稳定，避免织物头尾温差，这样的风盒性能，适应活性染色预烘设备对核心件的质量要求。  

    在实际使用中有三种风盒，第一种是“74型”狭缝式风盒，喷风均匀度较差，低端烘燥机仍在使用；第二种是网孔式风盒正反两面，分四块为条状，排列均匀的小圆孔，热风对角分配，小头末端设有回流通道，此风盒在实际使用中其效果反应不一。比较突出的问题是：风盒内腔小圆孔易被堵塞，清理时较为麻烦；第三种风盒在“74型”风盒的基础上，将风盒的狭缝喷嘴覆盖一条为长条状折制90呈“V”型压风条，预留8～10mm喷风口间距，其结合方法简单，用铆钉或螺钉连接。经多年实际使用，其效果好于网孔式。但亦存在不足之处，因改变了风向，将原来与织物垂直喷风转变成平行喷风，致使烘燥效率下降约l0～15％，转变后的风压柔和而乏力，热风对织物穿透能力有所下降。上述三种风盒均存在不同程度的性能缺陷，但为研制第四种风盒提供了相关宝贵经验。

新型第四种风盒部件的特点：

① 优化风盒内腔静压结构，动态锁定相关作用件；

② 精密制造，完全模具化制件，工装组合，确保狭缝喷嘴尺寸精准一致；

③ 改善风盒热态水平支撑强度，抗御装卸及运输变形，风盒内腔清洁极为方便。经动态测试风速16～20m/s，喷风均匀度及各项性能符合设计指标。

1.2 升级后的高效循环风机技术特点

    MH633型热风烘燥机中关健部件循环风机每室二台，设置在机器顶部左右对称位置，电机功率分别为7．5KW，传动方式为三角带拖动风机叶轮旋转。传统的传动方式存在许多缺陷：

    ① 三角带拖动相比联轴节存在张紧力较大，轴承在旋转时单边阻力大易升温发热，影响轴承使用寿命；

    ② 电机悬挂式安装占用空间大，三角带拖动辅助构件复杂，不便于调节三角带张紧力；

    ③ 三角带松动时易引起皮带轮打滑，造成风机间转速差异大，导致热风循环风量处于不稳定的状态；

    ④ 大叶轮叶片为直叶片，无扭角，导流筒与叶轮之间气隙大影响产风量及风压。

1.2.1 循环风机传动的改进使产风量控制稳定

    淘汰三角带轮传动，电动机与风机轴之间改进为弹性联轴节直联驱动，弹性联轴节能承受更大载荷变动量。传动力使簧片沿齿弧变形时所产生的缓冲作用，尤其在风机起动时一定程度上，保护配套机构的安全性，传动效率99.47％，运行安全可靠。

    在循环风机中，径向间隙与轴向间隙相比，对风机性能影响较大。在保证安全运行的条件下，适当减少径向间隙，即收到节能效果。

1.2.2 循环风机叶轮改进

叶轮改进可以以新轮换旧轮。风机的核心部件是叶轮，叶轮的优劣，会直接影响风机的性能。只要机壳等部件完好，以新型高效叶轮取代气动性能差的旧式叶轮，有良好的效果，是风机节能的好办法。叶片形状的循环风机的叶片：

① 直叶片换成扭曲叶片；

② 叶片安装角为35，两项改进效率提高10％以上。

这种方式在改造中取得了良好效果。性能参数如下表所示，高效循环机风机示意图见图2。

表1  循环风机升级前后性能参数对比

 

应用机型	项目	升级前	升级后	升级前后对比	备注
MH633型 热风烘燥机	风机型号	Mh80	Mh80A	流量增加l3％ 能耗降低20％	测点位置主风道中段
	配置电机	Y1 32m-4-7.5Kw
	传动方式	三角带拖动	直联式驱动
	叶片安装角	250	350
	叶片形状	直叶片	扭曲叶片
	流量m3/h	45000	51480
	全压Pa	380～530	430～560
	运行频率HZ	45	45

 

由表可以看出，经升级后的高效循环风机其各项参数高于升级前。

1.3 间壁式空气加热器能耗高、升温慢、燃气直燃热风加热方式节能利多

印染企业使用中的热风烘燥机其热源一是饱和蒸汽，二是载热油，采用间壁式空气加热器，近些年来使用饱和蒸汽作为烘燥热源在相应减少，已有许多用户将烘房温度升至l25℃以上，采用载热油热源达到高温快烘。间壁式空气加热器的缺陷：

① 机器结构与燃气相比设置复杂臃肿；

② 蓄能高、升温慢；

③ 空气热交换流体阻力大，过滤网易堵塞；

④ 加热器易结垢，难以清理影响导热，间壁式加热器一般总热效率在50～70％之间，热能损耗相当大。 

采用燃气直燃热风加热方式，有许多优点。通过采用天然气直燃热风技术，改变热风烘燥机原有的饱和蒸汽、导热油换热方式，减少了能源在转换环节的损耗，可提高能源利用率30％以上，而且因釆用清洁天然气替代燃煤或燃油，减轻了因燃煤或燃油产生的大气污染物。而天然气、液化气是公认的清洁能源，直燃不会对织物产生污染。天然气直燃热风加热技术具有以下特点：

① 燃烧器设置在烘燥机上邓的居中位置，燃烧产生热量直接加入循环风，由循环风温度控制燃烧器火焰大小；

② 烘房热风温控精度高，可达±1℃；

③ 天然气直燃在燃烧室内燃烧，能充分吸收燃烧室内空气中水分，有利于产品质量，并能相应提高设备运行速度；

④ 直燃方式热风温度比用导热油高出很多，水分不易冷凝，相应降低了循环风机和排气风机的转速。排气风机转速的降低，使排出的热量损失也相应降低不少，从而降低了能源消耗；

⑤ 直燃火焰温度高，能起到净化热风的作用，热风中含有许多茸毛悬浮物，沉积在阴角处时长日久便会堵塞喷风盒内腔，影响风盒喷风均匀性，而通过火焰直燃可将湿热空气中悬浮物化为灰烬；

⑥ 燃气加热速度快(开机升温时间8分钟左右)。天然气直燃热风加热方式其热效率可达到95℃以上。

1.4 主动导布辊转动更新波纹管联轴器   

一般烘房内主动导布辊采用异步力矩电机驱动三角带轮减速传动：

① 早期设计的圆柱销活节，在使用中易产生钢销扭断，使用寿命短；

② 钢珠活节使用效果好于前者，缺陷是热处理质量不稳定，球头轴达不到热处理硬度易出现钢珠滑动其作用失效：

③ 十字万向联轴节其使用状态好于以上两种。其不足之处，即使用一段时间后活节销会磨损脱落，在湿热的空间易生锈，配套成本较高。与其相比采用波纹管联轴器更为理想。薄而均的波纹管联轴器承受三种轴之间，基本的偏差时而引起负荷时，可以使其易弯曲，这三种基本偏差为轴向、平行、和角向。使用波纹管联轴器具有刚柔相济，恰到好处，传递精度高，重复性应用无故障是最理想的联轴器，更有利于织物传送。

1.5 过滤式热回收排气风机

    在整个染整生产过程热能的总消耗量中，烘燥热能消耗占有较大比例。因此合理选用烘燥方法和热源，提高烘燥效率，节能减排，己成为染整设备发展改造中的重要课题。

1.5.1 热风烘燥机热能消耗所占比例 

通过热平衡估算而废气带走的热量，从宏观角度看热能浪费更是相当可观。烘燥机各部分热量所占比例大致如下：

① 有效热量50～70％；

② 废气带走热量20～30％；

③ 织物带走热量3％左右；

④ 其它热损失l0％左右。

1.5.2 自洁式热风过滤器特征

自洁式热风过滤器(以下简称过滤器)外形尺寸与离心式风机排气口接近，高度650mm，重量约24kg，其内部结构分别由过滤筒体、锥型烧结式无缝滤网、喉口导流件、钢化玻璃透视门、旋风导流器等件组成。主要功能：

① 废气流量大小手动调节和自动设定两种；

② 自动清洁功能设两种选择：一种是利用排气旋风动能作用，另一种是配置动力低速旋转的清洁方法(前一室湿度大，可采用动力清洁方法，后一室采用旋风清洁方法)；

③ 冷凝水分离集中输出；

④ 两气分流，经过过滤浓缩的废气排出机外，或滤袋分离集中处理。洁净热风由绝热软管输送至烘燥机加热源加热，循环利用。排出的废气中含有水汽、茸毛悬浮物等，因低温烘燥产生的化合物极少。

    该过滤器在设计方案时注重用户需求，能实现自动清洁，满足使用要求。过滤效果的优劣金属滤网是关键。配套的金属滤网其网面经过特别表面处理光洁顺滑，摩擦系数降低，具有优良的不粘性、耐温性、耐磨及附着力。阻力损失低，无需更换，是一种比较理想的节能、环保型、自洁式热风过滤器，直接安装在热风烘燥机排气风机的出风口相连接。

    过滤废气回收率达60～70％，回收的热风温度是排出温度的65％。

    1．过滤器 2．排气风机 3．热风利用 4．废气排出 01滤网 02喉口导流件 03透视门 04导流器

2 新型热风烘燥机应用性能

    升级后的高效节能型热风烘燥机，是组成性能优良的轧染生产线的重要单元机，可为多种纤维及其混纺交织类织物进行各种染色工艺的加工。

    期待淘汰冗长的工艺过程，是热风烘燥机工艺性能向深度发展的方向。

2.1 满足生产工艺要求源于关键部件技术进步

2.1.1 新型风盒部件喷风均匀技术突破

    采用“流体动态锁定作用件”技术。实际上主风管流向每只风盒的风量是不公平分配，应视流量大小区别应变内腔结构，锁定风盒内腔作用件定位尺寸很重要。每只风盒不仅是横截面左中右喷风均匀性高，且至上而下喷出的热风也要相对均匀，对湿织物蒸发烘燥过程有利。锁定技术是将风盒内腔作用件在流体循环状态下逐一测试，直至合格。锁定作用件并固定尺寸，依次编号为安装时对号入座。统一幅宽风盒外形尺寸是完全一致，其内腔作用件固定的尺寸不尽相同。风盒材质有四种选择：

    ① Q235A冷轧板制作内外面喷涂耐温银粉漆；

② Q235A冷轧板制作，内腔面静电喷涂聚四氟乙烯(防粘残留物)；  

③ Q235A热镀锌板制作；

    ④ 不锈钢薄板制作(防腐蚀)。

2.1.2 高效热风循环风机特点：

   ① 彻底消除因三角带伸长引起的皮带轮打滑，风压和热交换速度下降的缺陷，影响烘房左右温差。弹性联轴器直连电机驱动叶轮有利于(另设变频器)调速，视工艺特殊要求调控工艺风量。

   ② 高效叶轮产风量大风压稳定，终端工艺风速为16～20m／s，烘燥效率比升级前高l5％，工艺烘燥布速达65m／min。定期补充润滑脂，循环风机运转无故障。

2.1.3  自洁式热风过滤器功能和连带作用

    ① 废气过滤回收率达65％，温度回收达排出温度的65％，无需人工频繁清洁金属滤网垃圾，只需周期性维护也极为方便。

    ② 烘房内热风悬浮物循环过滤，直接有效减少风盒内腔阴角残留物，风盒不易堵塞，均匀喷风，持久顺畅。

    ③ 撤除间壁式空气加热器原有滤网4.5 m²，节约资源，提高热风循环速度l5％。

④ 自洁式热风过滤器还可以用于烧毛机、远红外预烘机、松式烘燥机等设备无化合物废气的热回收。

2.2 应用实例

    高效节能型热风烘燥机配套组成热熔染色打底机，经过印染厂家的使用，运行状态良好，生产稳定，产品质量好。特别对高支高密织物的抗起皱，染色的均匀性极佳。

3 结论

    (1) 设备工艺能力是指设备满足工艺具备的能力，有的工厂不够重视这方面的问题，对浸轧、烘燥工序不重视，认为只要轧料均匀，能烘干就行。其实不然，连续轧染中烘干是非常重要的工序，缓慢均匀的烘干，有利于获得饱满的色泽和良好的色牢度，也有利于左中右色差的防患；急烘容易造成色差泳移、透染性差、得色不饱满，摩擦牢度下降等问题。总之，活性染料连续轧染的色差控制是一个系统工程，作为印机设备制造商首先要从既有设备工艺性能成熟度做起。

    (2) 新型热风烘燥机针对传统同类机型存在的性能缺陷，进行了多方面深入细致的改进(获得6 项技术专利)：单元机间从动跟随性能好，循环热风温度平衡，风盒直线喷风均匀性极高，被烘织物吸热均匀，喷风嘴左中右士1℃。生产高支高密府绸等高档品种，色差控制好，无皱条、染色均匀。

(3) 新型热风烘燥机高效节能，减排效果显著，三项节能措施的实施：

① 节能25～30％；

② 工艺烘燥布速提高l5％，烘机工艺性能得到全面提升；

③ 减少设备维护费用，两室热风烘燥机(180型)，合计可节省费用达l5～18万元/年。

    参考文献

[1] 孙雅清等．活性染料连续轧染发展历程及现存问题．2013.03.08

[2] 严立新．活性染料连续轧染的色差控制论文集．2009.10