精密微細(xì)漆包線產(chǎn)品的節(jié)能工藝改造

李 潔，趙永清

（蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

1 企業(yè)概況

蘇州圣利線纜有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)漆包銅圓線的合資企業(yè)，企業(yè)現(xiàn)有漆包生產(chǎn)線22條，拉絲機(jī)108臺，是江蘇省內(nèi)最大的特種精細(xì)漆包線專業(yè)生產(chǎn)基地。公司是用電大戶，裝用變壓器容量7500 kVA，2008年用電量3200多萬kWh，年電費達(dá)2100多萬元，能耗費用約占企業(yè)生產(chǎn)成本的29%，隨著企業(yè)的發(fā)展，用電量逐年增加，為此，2007年企業(yè)專門成立了節(jié)能技術(shù)改造辦公室，研究、規(guī)劃、組織節(jié)能措施及管理辦法，實施設(shè)備節(jié)能改造。通過推廣引進(jìn)新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)，有效地降低了電耗，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

2 案例實施情況

漆包線生產(chǎn)工藝流程是：放線—退火—冷卻—干燥—涂漆—烘干（涂漆、烘干反復(fù)多次達(dá)到所需的外徑要求）—收線。而拉伸、漆包是主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其中漆包工藝，既是質(zhì)量關(guān)鍵過程，又是能耗最高的過程。該工藝主要是通過烘爐的電熱管加熱，產(chǎn)生400～500℃高溫，對包涂在銅線表面的漆層進(jìn)行烘焙固化，使其牢固地附著在銅線表面。

公司2001年投產(chǎn)，多年使用的17臺多層烘箱漆包機(jī)，單機(jī)功率120 kW，總功率達(dá)2040 kW。老式多層烘箱，自開機(jī)前預(yù)熱到正常生產(chǎn)中，完全依靠電熱管加熱，通過熱風(fēng)在爐膛中不斷循環(huán)，來維持每一層烘箱內(nèi)工藝規(guī)定所需的400～500℃溫度，在此過程中不斷消耗電能，循環(huán)過程單一，效率低，同時產(chǎn)生大量的有毒氣體，據(jù)測算單臺24 h實際電耗約在2100 kWh，按電價0.68元/kWh計算，每天電費是1428元。

經(jīng)過市場調(diào)研，2009年公司投資850萬元，對原蕭山機(jī)械廠制造的老式多層烘箱漆包機(jī)實施了技術(shù)改造，改成單層烘爐結(jié)構(gòu)，并采用二次觸媒催化燃燒技術(shù)，熱能被充分利用，大大降低了漆包機(jī)的能耗。

3 案例效果分析

項目的節(jié)電原理如圖1所示，單層烘爐相對于多層烘爐來講，它只有一層烘爐，爐體結(jié)構(gòu)在供包漆線通過的爐膛中，有一組進(jìn)出風(fēng)道與爐膛相連通，風(fēng)道與爐膛組成一循環(huán)風(fēng)腔，風(fēng)道中同時設(shè)置有加熱裝置和一次催化裝置，與風(fēng)道相連的還有廢氣排放通道，廢氣排放通道中設(shè)有二次催化裝置，催化裝置結(jié)構(gòu)為蜂窩狀，以陶瓷為支撐，表面涂有金屬鈀和鉑的觸媒催化劑（起助燃作用）。開機(jī)前預(yù)熱時，仍采用電熱管加熱到工藝規(guī)定的溫度，此時段消耗電能與原先一樣。當(dāng)預(yù)熱達(dá)到工藝要求溫度，進(jìn)入絕緣漆烘焙固化階段，從爐膛內(nèi)走過的裸銅線表面絕緣漆在高溫作用下，開始蒸發(fā)產(chǎn)生大量的有機(jī)氣體，氣體被引入風(fēng)道，經(jīng)加熱及觸媒催化，有機(jī)氣體充分燃燒，釋放出大量的熱能，溫度可達(dá)600～700℃，燃燒過的熱氣經(jīng)過與風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的適量新鮮空氣混合后，被重新送回爐膛內(nèi)。隨著表面涂有絕緣漆的裸銅線不斷走過爐膛，并重復(fù)上述過程，形成熱風(fēng)循環(huán)，使得烘爐只需在開機(jī)前預(yù)熱時進(jìn)行全電加熱，而當(dāng)觸媒催化燃燒正常工作后，烘爐幾乎很少甚至不需要用電加熱，靠不斷循環(huán)的熱氣流即可保持爐內(nèi)所需溫度，從而節(jié)約了加熱所耗電能，且最終排放出去的是溫度在300℃左右的少量二氧化碳和水。

圖1 單層烘爐工作原理示意圖

同時，催化后的熱空氣，還被送至前道生產(chǎn)工藝中的退火、干燥裝置。原先用來對通過退火后（水冷卻）銅絲表面的干燥，以及退火爐和烘爐的封口（防止銅絲氧化和冷空氣直接進(jìn)入爐膛），也是用電加熱來完成的，所需功率約60 kW，現(xiàn)在利用催化后的熱氣即可滿足退火和干燥所需的溫度。

改造后的單層熱風(fēng)循環(huán)高速漆包機(jī)正常生產(chǎn)中單臺24 h電耗僅約700 kWh，電價按0.68元/kWh計算，1 d節(jié)省電費476元。采用新設(shè)備生產(chǎn)線后線速度提升到230 m/min。單層高速熱風(fēng)循環(huán)節(jié)能漆包機(jī)如圖2所示。

圖2 單層高速熱風(fēng)循環(huán)節(jié)能包漆機(jī)

4 節(jié)電效益

表1為單臺老式多層和新式單層漆包機(jī)參數(shù)比較。從表1可以看出，改造前，多層熱風(fēng)循環(huán)高速漆包機(jī)單臺功率120 kW，每天產(chǎn)量0.65 t，單耗 3230.8 kWh/t；改造后采用二次觸媒催化燃燒充分利用熱能的單層烘爐結(jié)構(gòu)，使漆包機(jī)的能耗得到大幅度降低，每天產(chǎn)量增加至0.75 t，單耗下降為933.3 kWh/t。利用熱量退火封口裝置如圖3所示。

圖3 利用熱量退火封口裝置

新設(shè)備的產(chǎn)品單耗明顯下降，同時，經(jīng)過二次觸媒催化燃燒后的部分熱量用于退火、干燥裝置，年可節(jié)約電力約46萬kW（由于漆包線行業(yè)的特殊性，企業(yè)生產(chǎn)采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)方式，全年開機(jī)天數(shù)達(dá)320 d），年節(jié)約電費31萬元。

按17臺漆包機(jī)、每天產(chǎn)量0.65 t、年工作320 d測算，年可節(jié)約電量=17×0.65 t/d×（3230.8-933.3）kWh/t×320 d=812.4萬kWh，年節(jié)約電費552.4萬元。

該項目共投資850萬元，扣除設(shè)備年增加金屬鈀和鉑觸媒催化劑消耗費用約2.5萬元，投資回收期約18個月。

表1 單臺老式多層和新式單層漆包機(jī)對比