涂布生產(chǎn)線負(fù)壓立式烘箱的原理及控制

宋 斌

（陽泉煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司奧倫膠帶分公司， 山西 陽泉 045000）

引言

熱風(fēng)循環(huán)烘箱以干燥效率高、無接觸雙面干燥、基材穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)勢(shì)逐漸成為了一種不可缺少的熱烘烤設(shè)備。用于涂布生產(chǎn)作業(yè)的工業(yè)熱風(fēng)循環(huán)烘箱，被廣泛使用于涂覆產(chǎn)品的干燥及固化，但目前連續(xù)性生產(chǎn)作業(yè)的熱風(fēng)循環(huán)工業(yè)烘箱多屬于正壓式，烘箱的材料進(jìn)出口端存在大量煙氣無組織排放的現(xiàn)象，而微負(fù)壓式熱風(fēng)循環(huán)烘箱完美地解決了烘箱煙氣外泄的問題，便于煙氣的收集和后續(xù)治理。

1 微負(fù)壓式熱風(fēng)循環(huán)立式烘箱介紹

1.1 烘箱主體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，烘箱干燥系統(tǒng)由單獨(dú)的燃燒器控制一臺(tái)專用送風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)將空氣以所需的額定風(fēng)速送至箱體內(nèi)的靜壓箱最終到達(dá)狹縫噴嘴，涂布材料兩面前方和后方的狹縫噴嘴一起烘干基材。正壓烘箱通過循環(huán)風(fēng)機(jī)連接箱體的進(jìn)、回風(fēng)道實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)循環(huán)保證箱體溫度，要想實(shí)現(xiàn)箱體負(fù)壓必須在進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)的基礎(chǔ)上增設(shè)排煙風(fēng)道，通過控制排煙風(fēng)道的排煙量使之大于箱體材料進(jìn)出口兩端的無組織煙氣泄漏量。

1.2 箱體優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.2.1 循環(huán)風(fēng)的均勻性

1）進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)、排煙增加風(fēng)閥，通過調(diào)整風(fēng)閥開度保證烘干材料兩面熱風(fēng)的均勻性。

2）箱體內(nèi)狹縫噴嘴上部和下部的熱風(fēng)均勻性通過船型靜壓箱或者內(nèi)部腔體導(dǎo)流板實(shí)現(xiàn)。

3）狹縫噴嘴內(nèi)增加圓孔勻風(fēng)板，熱風(fēng)先通過圓孔再通過狹縫加熱材料，進(jìn)一步保證吹到材料上的熱風(fēng)是均勻的。

1.2.2 箱體的熱效率

1）箱體下部增設(shè)材料預(yù)熱箱體，預(yù)熱箱體內(nèi)部為紅外電熱管加熱，主要起到材料預(yù)熱、快速冷凝固化保證材料表面光潔度的作用。

圖1 涂布生產(chǎn)線微負(fù)壓式熱風(fēng)循環(huán)立式工業(yè)烘箱簡(jiǎn)圖

2）預(yù)熱箱體和烘箱主體之間增加二次循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)，通過小循環(huán)風(fēng)機(jī)從預(yù)熱箱體內(nèi)抽風(fēng)，由于預(yù)熱箱體和烘箱下部相連通，給烘箱內(nèi)熱風(fēng)一個(gè)向下作用的力，從而達(dá)到抵消立式烘箱煙囪效應(yīng)保證上下箱體溫度均勻性、增加箱體的傳熱效率、減少燃?xì)庀牡淖饔谩?/p>

3）減小箱體材料進(jìn)出口寬度，自然進(jìn)風(fēng)造成的熱損失減少，同時(shí)便于負(fù)壓的精確控制。

4）箱體材料進(jìn)出口端的噴嘴向中間部分內(nèi)偏，即上端的下偏，下端的上偏，防止熱量散失。

5）循環(huán)風(fēng)機(jī)采用先進(jìn)的密封結(jié)構(gòu)防止軸向吸入冷風(fēng)、降低燃燒效率。

3 箱體自動(dòng)化電氣控制

1）箱體進(jìn)風(fēng)風(fēng)道設(shè)置溫度傳感器監(jiān)測(cè)送風(fēng)壓力和溫度，將風(fēng)壓信號(hào)根據(jù)伯努利方程在程序內(nèi)轉(zhuǎn)換為風(fēng)速數(shù)值。用戶設(shè)置進(jìn)風(fēng)溫度，PLC負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)實(shí)際溫度然后通過PID運(yùn)算控制燃燒比例控制器調(diào)節(jié)燃燒器的工作負(fù)荷進(jìn)行溫度控制。同時(shí)箱體回風(fēng)風(fēng)道，上、下箱體熱風(fēng)狹縫噴嘴處設(shè)置溫度傳感器作為溫度反饋參考，同時(shí)也作為后備的溫度控制系統(tǒng)在進(jìn)風(fēng)溫度控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)能夠保證臨時(shí)運(yùn)行。

2）上下箱體溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入程序通過設(shè)定差值來控制預(yù)熱箱體連接的二次循環(huán)風(fēng)機(jī)工作頻率，克服箱體煙囪效應(yīng)、保證箱體上下溫度均勻。

3）進(jìn)風(fēng)風(fēng)道對(duì)稱均勻分為兩個(gè)支路進(jìn)風(fēng)道，然后分別通向狹縫噴嘴對(duì)稱加熱涂布材料兩個(gè)表面。主風(fēng)道上安裝風(fēng)壓傳感器，用戶設(shè)置循環(huán)風(fēng)速，程序轉(zhuǎn)換為風(fēng)壓信號(hào)后和進(jìn)風(fēng)道上監(jiān)測(cè)的實(shí)際風(fēng)壓做對(duì)比，然后PLC控制循環(huán)風(fēng)機(jī)工作頻率保證進(jìn)風(fēng)道風(fēng)壓。支路進(jìn)風(fēng)道上對(duì)稱安裝風(fēng)壓傳感器、溫度傳感器和電動(dòng)風(fēng)閥，風(fēng)壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)壓數(shù)據(jù)然后通過PLC分析運(yùn)算控制風(fēng)閥開度保證兩個(gè)支路進(jìn)風(fēng)風(fēng)速、溫度均勻。回風(fēng)風(fēng)道類似設(shè)置壓力和溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)用于數(shù)據(jù)參考和備用。

4）箱體內(nèi)狹縫噴嘴背部和箱體內(nèi)表面之間設(shè)置高精度壓力傳感器用于箱體內(nèi)負(fù)壓監(jiān)測(cè)，實(shí)際負(fù)壓數(shù)據(jù)通過壓力變送器反饋至PLC和用戶設(shè)置的負(fù)壓參數(shù)做對(duì)比，然后PLC控制排煙風(fēng)機(jī)工作頻率，在保證箱體負(fù)壓和涂布材料進(jìn)出口處不冒煙的前提下盡量減少外界冷風(fēng)進(jìn)入降低加熱效率。

4 烘箱安全聯(lián)鎖和聲光報(bào)警

4.1 安全聯(lián)鎖

1）燃燒機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)前需要完成燃?xì)獯祾邉?dòng)作，整個(gè)吹掃過程至少要對(duì)烘箱內(nèi)部進(jìn)行4次完整動(dòng)作。

2）空氣吹掃動(dòng)作需要完全滿足的條件有：設(shè)備循環(huán)風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、燃燒機(jī)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常；各空氣壓力開關(guān)無限位動(dòng)作；燃?xì)夤苈冯姶徘袛嚅y閉合；控制吹掃的相關(guān)電氣配件正常。

3）燃燒器鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置空氣壓力開關(guān)連鎖燃?xì)忾y組金屬切斷閥，保證鼓風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)燃燒器不點(diǎn)火，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障停止時(shí)燃燒器熄火。

4）箱體送風(fēng)風(fēng)道設(shè)置空氣壓力開關(guān),監(jiān)測(cè)到送風(fēng)壓力低于設(shè)定下限時(shí)聯(lián)鎖燃燒機(jī)的燃?xì)忾y組金屬切斷閥切段燃?xì)猓Ｖ谷紵龣C(jī)燃燒。

5）排煙風(fēng)道設(shè)置風(fēng)壓傳感器和壓力開關(guān)，監(jiān)測(cè)到排煙壓力低于設(shè)定下限時(shí)聯(lián)鎖燃燒機(jī)鼓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，導(dǎo)致燃燒器熄火。

6）燃?xì)夤苈方?jīng)閥組二次調(diào)壓后設(shè)置高壓、低壓壓力開關(guān)聯(lián)鎖燃燒機(jī)點(diǎn)火和熄火，保證燃燒機(jī)在正常燃?xì)鈮毫Ψ秶鷥?nèi)工作。

7）烘箱箱體噴嘴處的溫度傳感器設(shè)置高溫限位開關(guān)聯(lián)鎖燃燒機(jī)供氣金屬切斷閥，防止烘箱過熱造成元器件故障損壞。

8）烘箱燃燒機(jī)出現(xiàn)故障導(dǎo)致熄火時(shí)，聯(lián)鎖金屬切斷閥切斷燃?xì)猓坎忌a(chǎn)線不停機(jī)；涂布生產(chǎn)線出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，連鎖燃燒機(jī)供氣閥組金屬切斷閥切段燃?xì)狻?/p>

9）烘箱燃燒機(jī)故障停機(jī)時(shí)，其余循環(huán)風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，任何情況下循環(huán)風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)不因任何連鎖而停機(jī)。設(shè)備開啟，循環(huán)風(fēng)機(jī)和排煙開機(jī)就開啟運(yùn)行，直至設(shè)備關(guān)閉停止運(yùn)行。

4.2 聲光報(bào)警

1）箱體、風(fēng)道的溫度傳感器設(shè)置超溫報(bào)警，溫度超過設(shè)定溫度20℃（假定）時(shí)聲光報(bào)警。

2）燃燒機(jī)設(shè)置熄火聲光報(bào)警。

3）燃燒機(jī)調(diào)壓供氣閥組上方設(shè)置天然氣外泄檢測(cè)及報(bào)警裝置并與供氣管路金屬切斷閥聯(lián)鎖。

4）箱體和排煙風(fēng)道內(nèi)安裝可燃?xì)怏w高濃度聲光報(bào)警，防止燃?xì)馊紵煌耆斐扇藛T安全隱患。

5）所有報(bào)警及異常均需要排除故障后手動(dòng)復(fù)位。

5 結(jié)語

微負(fù)壓式熱風(fēng)循環(huán)立式烘箱改變了傳統(tǒng)的煙氣收集罩方式存在的煙氣外泄、密封效果不佳等致命的環(huán)保缺陷，其烘箱的循環(huán)風(fēng)均勻性和箱體熱效率得到進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，并配套全面先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和詳盡的安全聯(lián)鎖、聲光報(bào)警，完美地解決了目前行業(yè)內(nèi)正壓烘箱的環(huán)保顧慮，屬于業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。