漆包機(jī)烘爐加熱失效原因探究及處理

崔宏偉，羅至勇，陳大衛(wèi)，胡延波，周 駿，吳志鵬

（江西銅業(yè)加工事業(yè)部，江西 南昌 330096）

1 引言

漆包機(jī)是漆包線(xiàn)生產(chǎn)的主要設(shè)備，目前國(guó)際國(guó)內(nèi)漆包機(jī)主要包括兩類(lèi)，一類(lèi)是以?shī)W利地MAG、無(wú)錫梅達(dá)、巨一同創(chuàng)為代表的高速連拉連包漆包機(jī)，一類(lèi)是以東莞太陽(yáng)為代表的低速多頭漆包機(jī)［1-2］。漆包線(xiàn)的生產(chǎn)主要包括放線(xiàn)、退火、涂漆、烘焙、冷卻、收線(xiàn)等六個(gè)工序，其中烘焙是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要工序［3-5］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)漆包機(jī)烘爐加熱、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究，張家元［5］等對(duì)高速漆包機(jī)烘爐中熱風(fēng)流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，對(duì)烘爐提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施。黃德路［6］對(duì)立式漆包機(jī)保溫節(jié)能裝置進(jìn)行了研究。曹祎［7］等對(duì)漆包機(jī)烘爐均風(fēng)道進(jìn)行了仿真，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化研究。張曉棟［8］等對(duì)漆包機(jī)烘爐熱能平衡模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。

本文以JYTC 公司制造的HTZ6/4D-4/24 高速拉絲漆包機(jī)烘爐為研究對(duì)象，通過(guò)漆包線(xiàn)介質(zhì)損耗檢測(cè)分析烘爐加熱的有效性，研究加熱管、觸媒、排廢風(fēng)機(jī)對(duì)加熱失效的影響規(guī)律，探索烘爐加熱失效的關(guān)鍵因素，并提出有效的控制措施。

2 烘爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

漆包機(jī)烘爐結(jié)構(gòu)如圖1 所示。烘爐主要包括爐膛、循環(huán)風(fēng)機(jī)、熱交換器、加熱管、催化劑、排廢風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)區(qū)、固化區(qū)等。烘爐采用逆向循環(huán)的原理，即循環(huán)氣流的方向與線(xiàn)的行進(jìn)方向正好相反，循環(huán)風(fēng)機(jī)將溶劑蒸氣從蒸發(fā)區(qū)、固化區(qū)經(jīng)催化前電加熱，輸送到催化室，經(jīng)充分的催化燃燒的廢氣大部分吹入爐膛固化區(qū)，剩余一小部分由排廢風(fēng)機(jī)通過(guò)排廢管輸送到熱交換器，以提高催化前熱空氣的溫度，然后排到室外大氣。排出的廢氣由兩個(gè)爐口的新鮮空氣來(lái)補(bǔ)充，循環(huán)的熱空氣風(fēng)速較高，較之爐膛內(nèi)有加熱器的方式，漆包線(xiàn)在固化區(qū)的烘培效果更佳，同時(shí)提高了催化效率和催化前后的溫差。研究發(fā)現(xiàn)漆包機(jī)烘爐溫度加熱失效的主要受加熱管加熱失效、催化劑催化失效、排廢風(fēng)機(jī)設(shè)定不當(dāng)帶走熱量等的影響。因加熱失效導(dǎo)致烘爐溫度波動(dòng)，使漆包線(xiàn)烘焙程度不足，漆包線(xiàn)介質(zhì)損耗達(dá)不到耐熱標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)加工過(guò)程中易產(chǎn)生漆膜開(kāi)裂等不良現(xiàn)象，另催化觸媒失效以及排廢風(fēng)機(jī)設(shè)定不當(dāng)會(huì)使烘爐內(nèi)的金屬化合物等雜物在爐內(nèi)飛揚(yáng)，接觸漆包線(xiàn)表面，烘焙過(guò)程產(chǎn)生表面漆瘤等缺陷。

圖1 烘爐結(jié)構(gòu)圖

3 加熱失效分析及控制

3.1 加熱失效表現(xiàn)形式

以Φ1.025mmQ（ZY/XY）聚酯亞胺/聚酰胺酰亞胺200 級(jí)圓銅漆包線(xiàn)為研究對(duì)象，生產(chǎn)速度為130m/min，退火一區(qū)溫度為480℃，退火二區(qū)溫度為460℃，固化區(qū)溫度為595℃，循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4000 轉(zhuǎn)/min，排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為700 轉(zhuǎn)/min。

研究發(fā)現(xiàn)加熱失效的表現(xiàn)形式主要包括漆包線(xiàn)成品色相淡（如圖2）、成品漆包線(xiàn)介質(zhì)損耗檢測(cè)拐點(diǎn)低（如圖3）、單位電耗高等三種形式。

圖3 介質(zhì)損耗

3.2 加熱管

電加熱管是烘爐加熱的主要部件，根據(jù)設(shè)備的規(guī)格型號(hào)不同，加熱管的布局不同，但是功能、原理一樣。以JYTC 公司制造的HTZ6/4D-4/24 高速拉絲漆包機(jī)烘爐為研究對(duì)象，電加熱管共3 組，45根電加熱管，電加熱管總成2 塊，分布在烘爐的加熱區(qū)，共同承擔(dān)烘爐加熱的工作任務(wù)。正常生產(chǎn)過(guò)程中，45 根加熱管共同承擔(dān)加熱，功率、效率均衡配置，確保烘爐加熱的穩(wěn)定性。當(dāng)加熱管損壞，無(wú)法加熱時(shí)，需要同組剩有的其他加熱管承擔(dān)加熱，致使其他加熱管超負(fù)荷運(yùn)行，滿(mǎn)足加熱需求，當(dāng)損壞超量，其他加熱管無(wú)法滿(mǎn)足加熱需求時(shí)，表面烘爐無(wú)法達(dá)到加熱穩(wěn)定設(shè)定要求。

為了確保加熱的穩(wěn)定性，需定期檢查加熱管的有效性，是否正常工作，建立機(jī)臺(tái)加熱管工作臺(tái)帳。當(dāng)加熱管出現(xiàn)超量損壞時(shí)，必須停機(jī)更換損壞的加熱管。同時(shí)確保加熱管的裝配質(zhì)量和本身質(zhì)量，提高加熱的穩(wěn)定性，減少加熱失效。

圖4 加熱管分布示意圖

3.3 催化劑

催化劑是催化燃燒熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的主要元件，國(guó)內(nèi)外使用的催化劑主要有陶瓷催化劑、金屬載體催化劑，JYTC 采用的是金屬載體催化劑，催化劑性能和質(zhì)量的好壞以及設(shè)計(jì)的優(yōu)化組合、催化劑量的選擇，是確保催化系統(tǒng)的正常工作的必要條件。

催化劑活性減弱是通過(guò)燃燒效率減低而顯現(xiàn)出來(lái)的，當(dāng)廢氣中出現(xiàn)懸浮微粒/凝結(jié)顆粒、金屬氧化物、硅酸鹽、碳時(shí)催化劑活性明顯減弱。金屬氧化物是最常見(jiàn)的現(xiàn)象，是由于漆中的溶劑與金屬化合物蒸發(fā)而形成，或者由催化劑表面的金屬化合物與固定的氧化物粉末發(fā)生分解而形成的，一般是松散的堆集在催化劑的入口處。

為了恢復(fù)催化劑的活性或避免催化劑的損壞，影響燃燒效果，必須確保催化劑的使用效果。在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)檢查PID 值和催化前后的溫度差來(lái)觀察和分析催化燃燒效果。定期清洗催化劑，將催化劑內(nèi)的有害化合物清洗干凈，一般每一年清洗一次。正確安裝催化劑，確保催化劑的正常使用功效。

3.4 排廢風(fēng)機(jī)

為了保證漆包線(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和防止廢氣燃燒，需要有一定的溶劑蒸發(fā)的廢氣排放到烘爐外面，JYTC 采用的是排廢風(fēng)機(jī)直接排風(fēng)，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因風(fēng)量、轉(zhuǎn)速設(shè)定的控制，致使?fàn)t內(nèi)大量熱空氣排出，造成大量的熱能浪費(fèi)。為了研究排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)熱能損耗的影響，設(shè)定不同的排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)定噸電耗，如表1。

表1 電耗統(tǒng)計(jì)表

由表1 可知，隨著排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸增加，電耗逐漸增大。在轉(zhuǎn)速為600 轉(zhuǎn)/min 的時(shí)候，電耗較低，但是在此轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上持續(xù)生產(chǎn)，隨著生產(chǎn)的推移，電耗會(huì)逐漸增加，研究分析，排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏低導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)的廢棄物粘附在催化劑表面，影響了催化效果，并且粉塵與生產(chǎn)的漆包線(xiàn)接觸，形成漆瘤，影響產(chǎn)品質(zhì)量。研究表明排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在700 ～800 轉(zhuǎn)/min 為最佳工藝范圍。

4 結(jié)論

（1）加熱失效的表現(xiàn)形式主要包括漆包線(xiàn)成品色相淡、成品漆包線(xiàn)介質(zhì)損耗檢測(cè)拐點(diǎn)低、單位電耗高。

（2）影響漆包機(jī)加熱失效分析的原因主要有加熱管、催化劑、排廢風(fēng)機(jī)。

（3）通過(guò)加熱管的日常點(diǎn)檢，更換損壞的加熱管，規(guī)范裝配及確保本身質(zhì)量確保加熱的有效性。

（4）通過(guò)規(guī)范安裝催化劑，定期清洗催化劑的雜質(zhì)，排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在700 ～800 轉(zhuǎn)/min，減少加熱失效。