涂布生产线负压立式烘箱的原理及控制

宋 斌

（阳泉煤业集团有限责任公司奥伦胶带分公司， 山西 阳泉 045000）

引言

热风循环烘箱以干燥效率高、无接触双面干燥、基材稳定性好等诸多优势逐渐成为了一种不可缺少的热烘烤设备。用于涂布生产作业的工业热风循环烘箱，被广泛使用于涂覆产品的干燥及固化，但目前连续性生产作业的热风循环工业烘箱多属于正压式，烘箱的材料进出口端存在大量烟气无组织排放的现象，而微负压式热风循环烘箱完美地解决了烘箱烟气外泄的问题，便于烟气的收集和后续治理。

1 微负压式热风循环立式烘箱介绍

1.1 烘箱主体结构

如图1所示，烘箱干燥系统由单独的燃烧器控制一台专用送风机，送风机将空气以所需的额定风速送至箱体内的静压箱最终到达狭缝喷嘴，涂布材料两面前方和后方的狭缝喷嘴一起烘干基材。正压烘箱通过循环风机连接箱体的进、回风道实现热风循环保证箱体温度，要想实现箱体负压必须在进风、回风的基础上增设排烟风道，通过控制排烟风道的排烟量使之大于箱体材料进出口两端的无组织烟气泄漏量。

1.2 箱体优化设计

1.2.1 循环风的均匀性

1）进风、回风、排烟增加风阀，通过调整风阀开度保证烘干材料两面热风的均匀性。

2）箱体内狭缝喷嘴上部和下部的热风均匀性通过船型静压箱或者内部腔体导流板实现。

3）狭缝喷嘴内增加圆孔匀风板，热风先通过圆孔再通过狭缝加热材料，进一步保证吹到材料上的热风是均匀的。

1.2.2 箱体的热效率

1）箱体下部增设材料预热箱体，预热箱体内部为红外电热管加热，主要起到材料预热、快速冷凝固化保证材料表面光洁度的作用。

图1 涂布生产线微负压式热风循环立式工业烘箱简图

2）预热箱体和烘箱主体之间增加二次循环风系统，通过小循环风机从预热箱体内抽风，由于预热箱体和烘箱下部相连通，给烘箱内热风一个向下作用的力，从而达到抵消立式烘箱烟囱效应保证上下箱体温度均匀性、增加箱体的传热效率、减少燃气消耗的作用。

3）减小箱体材料进出口宽度，自然进风造成的热损失减少，同时便于负压的精确控制。

4）箱体材料进出口端的喷嘴向中间部分内偏，即上端的下偏，下端的上偏，防止热量散失。

5）循环风机采用先进的密封结构防止轴向吸入冷风、降低燃烧效率。

3 箱体自动化电气控制

1）箱体进风风道设置温度传感器监测送风压力和温度，将风压信号根据伯努利方程在程序内转换为风速数值。用户设置进风温度，PLC负责监测实际温度然后通过PID运算控制燃烧比例控制器调节燃烧器的工作负荷进行温度控制。同时箱体回风风道，上、下箱体热风狭缝喷嘴处设置温度传感器作为温度反馈参考，同时也作为后备的温度控制系统在进风温度控制系统出现问题时能够保证临时运行。

2）上下箱体温度监测数据接入程序通过设定差值来控制预热箱体连接的二次循环风机工作频率，克服箱体烟囱效应、保证箱体上下温度均匀。

3）进风风道对称均匀分为两个支路进风道，然后分别通向狭缝喷嘴对称加热涂布材料两个表面。主风道上安装风压传感器，用户设置循环风速，程序转换为风压信号后和进风道上监测的实际风压做对比，然后PLC控制循环风机工作频率保证进风道风压。支路进风道上对称安装风压传感器、温度传感器和电动风阀，风压传感器实时监测风压数据然后通过PLC分析运算控制风阀开度保证两个支路进风风速、温度均匀。回风风道类似设置压力和温度监测点用于数据参考和备用。

4）箱体内狭缝喷嘴背部和箱体内表面之间设置高精度压力传感器用于箱体内负压监测，实际负压数据通过压力变送器反馈至PLC和用户设置的负压参数做对比，然后PLC控制排烟风机工作频率，在保证箱体负压和涂布材料进出口处不冒烟的前提下尽量减少外界冷风进入降低加热效率。

4 烘箱安全联锁和声光报警

4.1 安全联锁

1）燃烧机点火启动前需要完成燃气吹扫动作，整个吹扫过程至少要对烘箱内部进行4次完整动作。

2）空气吹扫动作需要完全满足的条件有：设备循环风机、排烟风机、燃烧机鼓风机运转正常；各空气压力开关无限位动作；燃气管路电磁切断阀闭合；控制吹扫的相关电气配件正常。

3）燃烧器鼓风机设置空气压力开关连锁燃气阀组金属切断阀，保证鼓风机不转时燃烧器不点火，鼓风机运行中出现故障停止时燃烧器熄火。

4）箱体送风风道设置空气压力开关,监测到送风压力低于设定下限时联锁燃烧机的燃气阀组金属切断阀切段燃气，停止燃烧机燃烧。

5）排烟风道设置风压传感器和压力开关，监测到排烟压力低于设定下限时联锁燃烧机鼓风机停止运行，导致燃烧器熄火。

6）燃气管路经阀组二次调压后设置高压、低压压力开关联锁燃烧机点火和熄火，保证燃烧机在正常燃气压力范围内工作。

7）烘箱箱体喷嘴处的温度传感器设置高温限位开关联锁燃烧机供气金属切断阀，防止烘箱过热造成元器件故障损坏。

8）烘箱燃烧机出现故障导致熄火时，联锁金属切断阀切断燃气，但涂布生产线不停机；涂布生产线出现故障停机时，连锁燃烧机供气阀组金属切断阀切段燃气。

9）烘箱燃烧机故障停机时，其余循环风机、鼓风机、排烟风机正常运转，任何情况下循环风机、排烟风机不因任何连锁而停机。设备开启，循环风机和排烟开机就开启运行，直至设备关闭停止运行。

4.2 声光报警

1）箱体、风道的温度传感器设置超温报警，温度超过设定温度20℃（假定）时声光报警。

2）燃烧机设置熄火声光报警。

3）燃烧机调压供气阀组上方设置天然气外泄检测及报警装置并与供气管路金属切断阀联锁。

4）箱体和排烟风道内安装可燃气体高浓度声光报警，防止燃气燃烧不完全造成人员安全隐患。

5）所有报警及异常均需要排除故障后手动复位。

5 结语

微负压式热风循环立式烘箱改变了传统的烟气收集罩方式存在的烟气外泄、密封效果不佳等致命的环保缺陷，其烘箱的循环风均匀性和箱体热效率得到进一步优化设计，并配套全面先进的自动化控制系统和详尽的安全联锁、声光报警，完美地解决了目前行业内正压烘箱的环保顾虑，属于业内首创。