漆包機烘爐加熱失效原因探究及處理

崔宏偉，羅至勇，陳大衛，胡延波，周 駿，吳志鵬

（江西銅業加工事業部，江西 南昌 330096）

1 引言

漆包機是漆包線生產的主要設備，目前國際國內漆包機主要包括兩類，一類是以奧利地MAG、無錫梅達、巨一同創為代表的高速連拉連包漆包機，一類是以東莞太陽為代表的低速多頭漆包機［1-2］。漆包線的生產主要包括放線、退火、涂漆、烘焙、冷卻、收線等六個工序，其中烘焙是影響產品質量的重要工序［3-5］。近年來，國內外許多學者對漆包機烘爐加熱、結構進行了大量的研究，張家元［5］等對高速漆包機烘爐中熱風流動過程進行了數值模擬研究，對烘爐提出了結構優化措施。黃德路［6］對立式漆包機保溫節能裝置進行了研究。曹祎［7］等對漆包機烘爐均風道進行了仿真，并對結構進行了優化研究。張曉棟［8］等對漆包機烘爐熱能平衡模糊控制系統設計研究。

本文以JYTC 公司制造的HTZ6/4D-4/24 高速拉絲漆包機烘爐為研究對象，通過漆包線介質損耗檢測分析烘爐加熱的有效性，研究加熱管、觸媒、排廢風機對加熱失效的影響規律，探索烘爐加熱失效的關鍵因素，并提出有效的控制措施。

2 烘爐結構設計原理

漆包機烘爐結構如圖1 所示。烘爐主要包括爐膛、循環風機、熱交換器、加熱管、催化劑、排廢風機、蒸發區、固化區等。烘爐采用逆向循環的原理，即循環氣流的方向與線的行進方向正好相反，循環風機將溶劑蒸氣從蒸發區、固化區經催化前電加熱，輸送到催化室，經充分的催化燃燒的廢氣大部分吹入爐膛固化區，剩余一小部分由排廢風機通過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。排出的廢氣由兩個爐口的新鮮空氣來補充，循環的熱空氣風速較高，較之爐膛內有加熱器的方式，漆包線在固化區的烘培效果更佳，同時提高了催化效率和催化前后的溫差。研究發現漆包機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、排廢風機設定不當帶走熱量等的影響。因加熱失效導致烘爐溫度波動，使漆包線烘焙程度不足，漆包線介質損耗達不到耐熱標準，后續加工過程中易產生漆膜開裂等不良現象，另催化觸媒失效以及排廢風機設定不當會使烘爐內的金屬化合物等雜物在爐內飛揚，接觸漆包線表面，烘焙過程產生表面漆瘤等缺陷。

圖1 烘爐結構圖

3 加熱失效分析及控制

3.1 加熱失效表現形式

以Φ1.025mmQ（ZY/XY）聚酯亞胺/聚酰胺酰亞胺200 級圓銅漆包線為研究對象，生產速度為130m/min，退火一區溫度為480℃，退火二區溫度為460℃，固化區溫度為595℃，循環風機轉速為4000 轉/min，排廢風機轉速為700 轉/min。

研究發現加熱失效的表現形式主要包括漆包線成品色相淡（如圖2）、成品漆包線介質損耗檢測拐點低（如圖3）、單位電耗高等三種形式。

圖3 介質損耗

3.2 加熱管

電加熱管是烘爐加熱的主要部件，根據設備的規格型號不同，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 高速拉絲漆包機烘爐為研究對象，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，共同承擔烘爐加熱的工作任務。正常生產過程中，45 根加熱管共同承擔加熱，功率、效率均衡配置，確保烘爐加熱的穩定性。當加熱管損壞，無法加熱時，需要同組剩有的其他加熱管承擔加熱，致使其他加熱管超負荷運行，滿足加熱需求，當損壞超量，其他加熱管無法滿足加熱需求時，表面烘爐無法達到加熱穩定設定要求。

為了確保加熱的穩定性，需定期檢查加熱管的有效性，是否正常工作，建立機臺加熱管工作臺帳。當加熱管出現超量損壞時，必須停機更換損壞的加熱管。同時確保加熱管的裝配質量和本身質量，提高加熱的穩定性，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循環系統的主要元件，國內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，催化劑性能和質量的好壞以及設計的優化組合、催化劑量的選擇，是確保催化系統的正常工作的必要條件。

催化劑活性減弱是通過燃燒效率減低而顯現出來的，當廢氣中出現懸浮微粒/凝結顆粒、金屬氧化物、硅酸鹽、碳時催化劑活性明顯減弱。金屬氧化物是最常見的現象，是由于漆中的溶劑與金屬化合物蒸發而形成，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。在生產過程中通過檢查PID 值和催化前后的溫度差來觀察和分析催化燃燒效果。定期清洗催化劑，將催化劑內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 排廢風機

為了保證漆包線產品質量和防止廢氣燃燒，需要有一定的溶劑蒸發的廢氣排放到烘爐外面，JYTC 采用的是排廢風機直接排風，但在實際生產過程中，因風量、轉速設定的控制，致使爐內大量熱空氣排出，造成大量的熱能浪費。為了研究排廢風機轉速對熱能損耗的影響，設定不同的排廢風機轉速測定噸電耗，如表1。

表1 電耗統計表

由表1 可知，隨著排廢風機轉速逐漸增加，電耗逐漸增大。在轉速為600 轉/min 的時候，電耗較低，但是在此轉速的基礎上持續生產，隨著生產的推移，電耗會逐漸增加，研究分析，排廢風機轉速偏低導致爐內的廢棄物粘附在催化劑表面，影響了催化效果，并且粉塵與生產的漆包線接觸，形成漆瘤，影響產品質量。研究表明排廢風機轉速控制在700 ～800 轉/min 為最佳工藝范圍。

4 結論

（1）加熱失效的表現形式主要包括漆包線成品色相淡、成品漆包線介質損耗檢測拐點低、單位電耗高。

（2）影響漆包機加熱失效分析的原因主要有加熱管、催化劑、排廢風機。

（3）通過加熱管的日常點檢，更換損壞的加熱管，規范裝配及確保本身質量確保加熱的有效性。

（4）通過規范安裝催化劑，定期清洗催化劑的雜質，排廢風機轉速控制在700 ～800 轉/min，減少加熱失效。