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[摘 要]本文对塑编行业常用挤出机加热器与其优缺点进行了概述，并结合本企业实际进行了石英加热圈节能改造，对其改造运行情况与效益进行了分析，借以为塑编行业提供参考。
[关键词]塑编；挤出机；加热器；石英加热器
中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0110-01
塑编挤出加工过程是将PP等塑编原料送入到机筒与旋转的螺杆之间，进行输送、压缩、熔融，最终从模头定量挤出的加工过程。塑料行业是我国国民经济的支柱产业之一，但其能源消耗量非常大。现阶段，对挤出机加热器进行节能改造成为了塑编行业重点关注的问题。
一、塑编行业挤出机加热器应用发展概况
（一）铸铝加热器及其优缺点
铸铝加热器是塑编行业普遍使用的挤出机加热器，该加热器将电阻丝装配于金属管当中，同时采用氧化镁粉等绝缘材料进行填充，并将该金属管铸于铝合金，进而让热量通过接触传导方式传到模头或者机筒上。该加热器的优点在于体积小、便于安装和拆卸，成本低，使用寿命长。取代了旧式的电阻丝加热器，在塑编机械中得到广泛的应用。但铸铝加热器的热效率较低，能耗较大。在近年来的应用中发现，铸铝加热器的能耗比较高，相关研究指出，其热效率仅为32%，而68%的热能均损耗释放到了空气中；挤出机周围温度很高，外壳温度在200℃以上。这种高能耗的生产对企业来讲是得不偿失的。
（二）电感加热器及其优缺点
电感加热器是通过电力电子技术与电磁兼容技术，将交流电源（222V）进行整流、滤波与逆变成为高频交变电流（25～30kHz），并将其转换为高频交变磁场，当磁场与金属料筒相结合进而转变为高频交变电流。所要加热的设备在高频交变电流下直接从内部发热。电感加热器的有点在于能够快速加热，加热效率高，热损较少，且调节灵敏性高，使用寿命长，能耗较低，与普通加热器相比，能耗仅占到其30%。但电感加热器体积较大，成本较高，初始安装成本超过普通加热器的5倍，且维修保养困难。电感加热器通常用在大型工业锅炉加热、热固性塑料用模具、注射熔融金属特殊装置上。而在挤出机、注塑机机筒加热上的使用还处于尝试应用阶段。
（三）石英加热器及其优缺点
石英加热器是在石英玻璃管中穿入电阻丝，而石英管对电阻丝产生的热能、光能进行反射。在贴近机筒的一面，热光能量能够直接被传导和辐射到机筒，而不需要额外使用反光保温材料进行保温，同时经反射作用将热光能量反射给机筒另一面，进而大幅度的减少热量的损耗。石英加热器的有点在于质量轻、体积小，便于安装与拆卸，成本透入低，且具有良好的节能效果。与铸铝加热器比较而言，成本没有较大的差别，反而更加轻便省电，其消耗电能为铸铝电热器的65%～85%。但石英加热器的石英管较为脆弱，易碎，对使用寿命造成较大的影响。现阶段，石英加热器的使用在塑编行业越来越多，使用年限最长为4年，产品质量过关，且加热圈无烧毁。但在石英加热器的使用过程中，应避免石英管发生意外撞击。
二、塑编挤出机使用情况与改造方案
（一）塑编挤出机使用情况
2013年，本单位主要机组保包括一台制袋机、一台复膜机与两台拉丝机。挤出机加热器均采用的是铸铝加热器，制袋机最高加热功率为30kV，实际消耗功率为22kV，年运行时间为3021h，年加热用电量为6.5万kWh；复膜机最高加热功率为40kV，实际消耗功率为32kV，年运行时间为3003h，年加热用电量为8.6万kWh；拉丝机1#最高加热功率为62kV，实际消耗功率为44kV，年运行时间为2988h，年加热用电量为12.4萬kWh；拉丝机2#最高加热功率为62kV，实际消耗功率为44kV，年运行时间为6723h，年加热用电量为28.9万kWh。根据上述数据对塑编车间年加热用电量进行计算，年加热用电量合计为56.4万度。
（二）改造方案
本次改造设计综合考虑上述三种挤出机加热器的性能与使用情况，从节约投入成本出发，决定在用石英加热器对铸铝加热器进行替换，其余温控等均不作改变。整个改造实施过程分为三个阶段：试验阶段，在拉丝机1#挤出机料筒上更换石英加热圈，在更换后进行试验，通过长时间使用时间的试验来对石英加热圈质量进行考验。推广应用阶段，将石英加热圈推广应用待其他机组挤出机料筒上。改造完成阶段，改阶段主要完成石英加热板、石英加热棒在模头、过滤装置上的更换，并最终实现在全部挤出机加热器上的更换与应用。
（三） 改造效益评估
1） 机筒升温迅速，在1h内便可升温到所需温度，与现在相比节省约一般的时间；
2） 外壳温度在60℃左右，手可触摸，能够有效改善工作环境；
3） 根据节能25%计算，确保热效率为40%，每年节约用电量在56.4（万度）×25%=14.1万度，可节省电费为7万余元；
4） 一年即可收回投入成本，同时并不增加维修费用。
三、拉丝机1#挤出机料筒石英加热圈更换与运行效果
（一）石英加热圈材料与电阻检测
拉丝机1#挤出机料筒石英加热圈材料：半圈为1000w、220V石英加热圈，宽度为138mm，内镜Φ170mm，数量为18对，其中6个半圈带有插热电偶，通孔φ25mm。
为确保替换的石英加热圈与原铸铝加热圈功率相同，逐一进行电阻测试，根据欧姆定律，保证电压220V，电阻、功率与原加热圈一致。
（二） 加热圈更换与加热试验
将拉丝机1#料筒铸铝加热器更换为适应加热圈，完成替换后对其进行加热实验，加热试验结果发现：
1）原加热到所需温度所需时间为1h，更换后加热到所需温度仅花费32min，由此可见石英加热圈热效率比原铸铝加热圈要高出很多。
2）机筒外壳温度在64℃，人手可触摸柄停放，由此可见更换石英加热圈后因扩散损耗的热量大幅度减少。
3）2014，经替换后拉丝机1#挤出机料筒加热情况为：拉丝机1#最高加热功率为36kV，实际消耗功率为26kV，年运行时间为3958h，年加热用电量为10.0万kWh，年节省电量为2.5万度。由此可见，拉丝机1#在更换为适应加热圈之后，能够满足预期节能25%的目标，具有推广用用的价值。
结束语
在拉丝机1#料筒加热圈更换并运行6个月后，新更换的石英加热圈并未出现损坏情况，也无热效率下降情况。改造试验结果表明，石英加热圈具有显著的节能效果，能够获得预期的效益，并在长时间的连续运行之下，质量与效益值得信赖。而石英加热圈使用寿命还需要进一步延长使用时间来确定。
参考文献
[1] 张伟.塑编挤出机加热器节能改造（实例）[J].塑料包装，2010，（4）.
[2] 张友根.现代节能技术在塑料包装机械上应用[J].湖南包装，2011，（4）.
[3] 黎振浩.变频器在塑料拉丝机改造中的应用[J].现代国企研究，2015，（4）.
[4] 孔智勇.电磁加热节能技术在塑料挤出机应用探讨[J].国外塑料，2014，（11）.
[关键词]塑编；挤出机；加热器；石英加热器
中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0110-01
塑编挤出加工过程是将PP等塑编原料送入到机筒与旋转的螺杆之间，进行输送、压缩、熔融，最终从模头定量挤出的加工过程。塑料行业是我国国民经济的支柱产业之一，但其能源消耗量非常大。现阶段，对挤出机加热器进行节能改造成为了塑编行业重点关注的问题。
一、塑编行业挤出机加热器应用发展概况
（一）铸铝加热器及其优缺点
铸铝加热器是塑编行业普遍使用的挤出机加热器，该加热器将电阻丝装配于金属管当中，同时采用氧化镁粉等绝缘材料进行填充，并将该金属管铸于铝合金，进而让热量通过接触传导方式传到模头或者机筒上。该加热器的优点在于体积小、便于安装和拆卸，成本低，使用寿命长。取代了旧式的电阻丝加热器，在塑编机械中得到广泛的应用。但铸铝加热器的热效率较低，能耗较大。在近年来的应用中发现，铸铝加热器的能耗比较高，相关研究指出，其热效率仅为32%，而68%的热能均损耗释放到了空气中；挤出机周围温度很高，外壳温度在200℃以上。这种高能耗的生产对企业来讲是得不偿失的。
（二）电感加热器及其优缺点
电感加热器是通过电力电子技术与电磁兼容技术，将交流电源（222V）进行整流、滤波与逆变成为高频交变电流（25～30kHz），并将其转换为高频交变磁场，当磁场与金属料筒相结合进而转变为高频交变电流。所要加热的设备在高频交变电流下直接从内部发热。电感加热器的有点在于能够快速加热，加热效率高，热损较少，且调节灵敏性高，使用寿命长，能耗较低，与普通加热器相比，能耗仅占到其30%。但电感加热器体积较大，成本较高，初始安装成本超过普通加热器的5倍，且维修保养困难。电感加热器通常用在大型工业锅炉加热、热固性塑料用模具、注射熔融金属特殊装置上。而在挤出机、注塑机机筒加热上的使用还处于尝试应用阶段。
（三）石英加热器及其优缺点
石英加热器是在石英玻璃管中穿入电阻丝，而石英管对电阻丝产生的热能、光能进行反射。在贴近机筒的一面，热光能量能够直接被传导和辐射到机筒，而不需要额外使用反光保温材料进行保温，同时经反射作用将热光能量反射给机筒另一面，进而大幅度的减少热量的损耗。石英加热器的有点在于质量轻、体积小，便于安装与拆卸，成本透入低，且具有良好的节能效果。与铸铝加热器比较而言，成本没有较大的差别，反而更加轻便省电，其消耗电能为铸铝电热器的65%～85%。但石英加热器的石英管较为脆弱，易碎，对使用寿命造成较大的影响。现阶段，石英加热器的使用在塑编行业越来越多，使用年限最长为4年，产品质量过关，且加热圈无烧毁。但在石英加热器的使用过程中，应避免石英管发生意外撞击。
二、塑编挤出机使用情况与改造方案
（一）塑编挤出机使用情况
2013年，本单位主要机组保包括一台制袋机、一台复膜机与两台拉丝机。挤出机加热器均采用的是铸铝加热器，制袋机最高加热功率为30kV，实际消耗功率为22kV，年运行时间为3021h，年加热用电量为6.5万kWh；复膜机最高加热功率为40kV，实际消耗功率为32kV，年运行时间为3003h，年加热用电量为8.6万kWh；拉丝机1#最高加热功率为62kV，实际消耗功率为44kV，年运行时间为2988h，年加热用电量为12.4萬kWh；拉丝机2#最高加热功率为62kV，实际消耗功率为44kV，年运行时间为6723h，年加热用电量为28.9万kWh。根据上述数据对塑编车间年加热用电量进行计算，年加热用电量合计为56.4万度。
（二）改造方案
本次改造设计综合考虑上述三种挤出机加热器的性能与使用情况，从节约投入成本出发，决定在用石英加热器对铸铝加热器进行替换，其余温控等均不作改变。整个改造实施过程分为三个阶段：试验阶段，在拉丝机1#挤出机料筒上更换石英加热圈，在更换后进行试验，通过长时间使用时间的试验来对石英加热圈质量进行考验。推广应用阶段，将石英加热圈推广应用待其他机组挤出机料筒上。改造完成阶段，改阶段主要完成石英加热板、石英加热棒在模头、过滤装置上的更换，并最终实现在全部挤出机加热器上的更换与应用。
（三） 改造效益评估
1） 机筒升温迅速，在1h内便可升温到所需温度，与现在相比节省约一般的时间；
2） 外壳温度在60℃左右，手可触摸，能够有效改善工作环境；
3） 根据节能25%计算，确保热效率为40%，每年节约用电量在56.4（万度）×25%=14.1万度，可节省电费为7万余元；
4） 一年即可收回投入成本，同时并不增加维修费用。
三、拉丝机1#挤出机料筒石英加热圈更换与运行效果
（一）石英加热圈材料与电阻检测
拉丝机1#挤出机料筒石英加热圈材料：半圈为1000w、220V石英加热圈，宽度为138mm，内镜Φ170mm，数量为18对，其中6个半圈带有插热电偶，通孔φ25mm。
为确保替换的石英加热圈与原铸铝加热圈功率相同，逐一进行电阻测试，根据欧姆定律，保证电压220V，电阻、功率与原加热圈一致。
（二） 加热圈更换与加热试验
将拉丝机1#料筒铸铝加热器更换为适应加热圈，完成替换后对其进行加热实验，加热试验结果发现：
1）原加热到所需温度所需时间为1h，更换后加热到所需温度仅花费32min，由此可见石英加热圈热效率比原铸铝加热圈要高出很多。
2）机筒外壳温度在64℃，人手可触摸柄停放，由此可见更换石英加热圈后因扩散损耗的热量大幅度减少。
3）2014，经替换后拉丝机1#挤出机料筒加热情况为：拉丝机1#最高加热功率为36kV，实际消耗功率为26kV，年运行时间为3958h，年加热用电量为10.0万kWh，年节省电量为2.5万度。由此可见，拉丝机1#在更换为适应加热圈之后，能够满足预期节能25%的目标，具有推广用用的价值。
结束语
在拉丝机1#料筒加热圈更换并运行6个月后，新更换的石英加热圈并未出现损坏情况，也无热效率下降情况。改造试验结果表明，石英加热圈具有显著的节能效果，能够获得预期的效益，并在长时间的连续运行之下，质量与效益值得信赖。而石英加热圈使用寿命还需要进一步延长使用时间来确定。
参考文献
[1] 张伟.塑编挤出机加热器节能改造（实例）[J].塑料包装，2010，（4）.
[2] 张友根.现代节能技术在塑料包装机械上应用[J].湖南包装，2011，（4）.
[3] 黎振浩.变频器在塑料拉丝机改造中的应用[J].现代国企研究，2015，（4）.
[4] 孔智勇.电磁加热节能技术在塑料挤出机应用探讨[J].国外塑料，2014，（11）.