上海市星火開發(fā)區(qū)管理委員會 王和國

采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，淘汰落后的生產(chǎn)工藝，是塑料生產(chǎn)企業(yè)不斷追求節(jié)能減排，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。電磁感應(yīng)加熱器在吹膜機(jī)組上的應(yīng)用，不僅具有節(jié)約電能和降低環(huán)境溫度、加熱迅速、溫度控制實(shí)時準(zhǔn)確的作用，而且還能比傳統(tǒng)電阻絲加熱圈具有使用壽命長、維護(hù)簡單、功率大、安全可靠的特點(diǎn)。本文將從電磁感應(yīng)加熱器在塑料吹膜生產(chǎn)過程中的應(yīng)用、工藝條件、產(chǎn)品質(zhì)量 、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及社會效益等方面加以闡述。

1 電磁感應(yīng)加熱的原理

電磁感應(yīng)加熱器通過內(nèi)部整流濾波電路將市電（50Hz，220v/380v）的交流電變成直流電，再經(jīng)過PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電路將直流電轉(zhuǎn)換成頻率為20-30kHz的高頻高壓電，高頻變化的電流通過加熱線圈會產(chǎn)生高頻變化的磁場，被加熱物體在高頻磁場內(nèi)的磁力線作用下，使被加熱物體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生渦流，由于被加熱物體具有電阻，結(jié)果使被加熱物體發(fā)熱。這種運(yùn)用感應(yīng)渦流的熱效應(yīng)進(jìn)行加熱的方法稱電磁感應(yīng)加熱。見圖1。

用電磁感應(yīng)加熱器取代傳統(tǒng)普通電加熱圈，改造方法簡單，將原來裝在吹膜機(jī)組上的普通電加熱圈拆卸，改換為新型的電磁感應(yīng)加熱器，并配置電磁加熱控制器。技改后的加熱示意圖如圖2。

2 電磁感應(yīng)加熱的特點(diǎn)

1）節(jié)約電能和降低環(huán)境溫度

上海新三花薄膜有限公司在塑料吹膜生產(chǎn)中，原來塑料吹膜機(jī)料筒所用的加熱方式普遍為傳統(tǒng)的電熱圈加熱，通過接觸傳導(dǎo)方式把熱量傳到料筒上，只是緊靠在料筒表面發(fā)熱絲的熱量傳到料筒內(nèi)，電熱圈外側(cè)的熱量大部分散失到空氣中，存在大量傳導(dǎo)熱損失，同時造成小環(huán)境溫度升高。而現(xiàn)在新三花薄膜公司采用電磁感應(yīng)加熱方式，加熱線圈和料筒之間沒有直接接觸，是通過磁場磁力線使料筒自身發(fā)熱，而且在料筒外部包裹了一層隔熱保溫材料，以減少傳導(dǎo)熱損失，使能量利用效率大大提高，電磁感應(yīng)加熱熱效率高達(dá)90%以上，比傳統(tǒng)電加熱方式節(jié)電30%--50%。同時，環(huán)境溫度大幅度降低，加熱線圈表面溫度只有50～60℃。人體可以安全觸摸，避免傳統(tǒng)電加熱方式容易發(fā)生的燙傷事故，而且優(yōu)化了工作環(huán)境。

2）加熱迅速，溫度控制實(shí)時準(zhǔn)確

電磁感應(yīng)加熱方式是通過磁場磁力線使料筒自身快速發(fā)熱，加熱時間比傳統(tǒng)電加熱方式縮短一半；熱能是由料筒整體產(chǎn)生，料筒內(nèi)外溫度一致，溫度控制實(shí)時準(zhǔn)確，可以明顯改善產(chǎn)品的質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。

3）降低加熱功率，減少整廠裝機(jī)功率容量

電磁感應(yīng)加熱功率是傳統(tǒng)電熱圈加熱功率的60%，可以大幅減少整廠裝機(jī)功率容量，減少電網(wǎng)負(fù)荷。

4）使用壽命長，維護(hù)簡單

傳統(tǒng)電熱圈加熱方式是采用電阻絲發(fā)熱，電阻絲長期在高溫惡劣的環(huán)境中使用將會氧化從而造成降低它的使用壽命。電磁感應(yīng)加熱線圈本身不發(fā)熱，而且是采用絕緣材料和高溫電線繞制，所以使用壽命長，維護(hù)簡單。

3 塑料薄膜生產(chǎn)

3.1 工藝流程

塑料吹膜生產(chǎn)工藝流程見圖3。

3.2 塑料吹膜生產(chǎn)工藝

根據(jù)塑料的熔融理論，吹塑薄膜的擠出機(jī)螺桿共分三段：加料段、熔融段、均化段。在加料段末端，進(jìn)入熔融段開始時，根據(jù)熔融理論，它的溫度應(yīng)是粘流溫度。低密度聚乙烯吹膜樹脂粘流溫度一般為105-135℃。在加料段入口溫度一般低一些，為防止樹脂粘流堵死進(jìn)料口，加料口溫度控制在50-90℃。這樣，加料段溫度就確定了。入口處50-90℃，末端溫度等于熔點(diǎn)或粘流溫度，在該段上可以定為溫度等比線形升溫。熔融段開始時，溫度達(dá)到粘流溫度才能熔融。然后不斷壓縮和增加熔層，就需要溫度不斷提高，才能使樹脂分子鏈長短不等，不同熱運(yùn)動能量的高分子先后都熔融，因而到熔融段末端的溫度確立后，可以定為在該段上其他部位是線形升溫的。在均化段，主要是再熔融均化和定量定壓恒溫輸出熔體，該段溫度可以保持恒定，或熔融段末端溫度略有一點(diǎn)升高（2-5℃左右）。對于吹膜薄膜，要求通過模頭段的溫度低一些，但是又不能低于粘流溫度，便于提膜和正常吹膜。熔體從?？诔鰜頃r要有一定黏度，不至于破膜、塌膜等現(xiàn)象發(fā)生。一般情況，它的溫度比均化段末端低10-30℃左右，從均化段到?？跍囟纫部梢暈榈炔顪亟怠τ跀D出溫度的控制要點(diǎn)是：不同種樹脂，吹膜薄膜工藝溫度不同；同種樹脂，型號和熔指數(shù)不同，吹膜的工藝溫度不同，指數(shù)大的流動性好，溫度低。同種樹脂，吹膜不同厚度薄膜，工藝溫度也不同，加工厚的薄膜，工藝溫度可偏高一些，?？诘臏囟纫部善咭稽c(diǎn)，有利于降低黏度，提高生產(chǎn)率。上述世藝，用電磁感應(yīng)加熱器取代普通電加熱圈后，熱量損失減少，能量利用效率大大提高，具有良好的節(jié)能效果。此外，溫度控制更加精準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高。同時，技術(shù)改造后實(shí)際運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)表明，采用新型的電磁感應(yīng)加熱器的方法，吹膜溫度工藝條件也會發(fā)生變化，應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。詳見表1。

表1 電磁感應(yīng)加熱與普通電加熱吹膜工藝溫度的差異

3.3 電磁感應(yīng)加熱的薄膜產(chǎn)品質(zhì)量

電磁感應(yīng)加熱器與普通電加熱圈生產(chǎn)的薄膜的物理力學(xué)性能對比分析見表2。表2數(shù)據(jù)表明：用電磁感應(yīng)加熱器加熱的薄膜產(chǎn)品物理力學(xué)性能明顯優(yōu)于用普通電加熱圈加熱的薄膜產(chǎn)品。

表2 電磁感應(yīng)加熱器與普通電加熱圈生產(chǎn)的薄膜產(chǎn)品物理力學(xué)性能對比分析

4 經(jīng)濟(jì)分析

吹膜機(jī)組技術(shù)改造前后，以同機(jī)組、同原料型號、同規(guī)格的薄膜進(jìn)行分析，而且該機(jī)組平均日產(chǎn)量基本相同。

技術(shù)改造前吹膜機(jī)組耗能約79kWh/h。技術(shù)改造后吹膜機(jī)組耗能約60kWh/h。

如果以每天生產(chǎn)22小時，全年生產(chǎn)330天計算，使用電磁感應(yīng)加熱器全年可節(jié)約用電：

（79-60）×22×330=137940kWh相當(dāng)于全年節(jié)能量約55.73t標(biāo)準(zhǔn)煤。

按現(xiàn)在平均電價0.78元/kWh計算，一年可節(jié)約電費(fèi)10.76萬元，具有良好的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率和社會經(jīng)濟(jì)效率。

5 結(jié)論

電磁感應(yīng)加熱器在吹膜機(jī)組上應(yīng)用，節(jié)能效果明顯，而且能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，改善環(huán)境溫度，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。建議：將電磁感應(yīng)加熱器加快推廣到其他的塑料加工、拉絲、吹膜、造粒、注塑機(jī)及食品、化工行業(yè)應(yīng)用。

1、王和國，HMP在LLDPE超薄膜中的應(yīng)用，報刊準(zhǔn)印（吉）字第78號1988年第5期30-33

2、宋銘柱 徐鴻生編《塑料成型加工工藝》浙江科學(xué)技術(shù)出版社1983年3月 統(tǒng)一書號15221.37