本發(fā)明涉及一種余熱利用裝置，特別涉及一種印染烘干設(shè)備余熱利用裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界印染大國(guó)，全國(guó)印染布匹產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/3以上，印染業(yè)為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、財(cái)政收入、出口創(chuàng)匯和就業(yè)崗位作出了重大貢獻(xiàn)。但是隨著印染工業(yè)不斷的發(fā)展，生產(chǎn)能耗高、廢氣排量大等問(wèn)題也隨之產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)印染企業(yè)單位產(chǎn)值的能耗量與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，大約是發(fā)達(dá)國(guó)家的2.3倍，而單位印染布的利潤(rùn)僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的3%左右。這就要求我國(guó)印染機(jī)械行業(yè)在確保所加工的紡織產(chǎn)品的品質(zhì)不變或者進(jìn)一步提高的前提下，向著節(jié)能、環(huán)保和智能化的方向發(fā)展。因此迫切需要針對(duì)印染過(guò)程進(jìn)行研究，降低印染行業(yè)的能耗，減少排污，提升產(chǎn)品質(zhì)量及其在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
印染工藝流程較為復(fù)雜，一般包括前處理、水洗、染色、印花、烘燥和后整理等階段，在烘燥工藝階段中用到的最主要的設(shè)備是印染熱定型機(jī)。每臺(tái)熱定型機(jī)一般由八或九節(jié)烘房串接而成，每個(gè)烘房的長(zhǎng)度為3-4米，寬度為4-5米，體積近40立方米，整臺(tái)定型設(shè)備體積龐大，動(dòng)力源與熱源數(shù)量眾多，使得熱定型階段的能耗量占整個(gè)印染過(guò)程總能耗量的1/3以上，廢氣排放量占印染廢氣排放總量的1/2以上。以擁有10臺(tái)印染熱定型機(jī)的中等規(guī)模企業(yè)為例，僅定型工段的每年耗電量就達(dá)2000萬(wàn)度。而歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家同等規(guī)模企業(yè)，由于采用先進(jìn)的印染熱定型設(shè)備及控制技術(shù)，其定型工段每年耗電量?jī)H為我國(guó)的62%左右，能耗差異巨大。同時(shí)，定型一般是整個(gè)印染過(guò)程的最后一道工序，故它還在很大程度上影響和決定著產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。因此，在節(jié)能、減排方面國(guó)產(chǎn)印染熱定型機(jī)還有很多地方需要優(yōu)化設(shè)計(jì)，開發(fā)新型節(jié)能環(huán)保印染熱定型機(jī)和改進(jìn)落后的印染熱定型機(jī)是各印染企業(yè)和印染熱定型機(jī)制造廠家當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)。針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)印染熱定型機(jī)各個(gè)部件的性能進(jìn)行分析研究顯得尤為重要，本文主要對(duì)當(dāng)前印染熱定型機(jī)烘房?jī)?nèi)的風(fēng)道進(jìn)行性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其目的是提高印染熱定型機(jī)的熱效率，實(shí)現(xiàn)印染熱定型機(jī)的節(jié)能減排。
熱定型工藝正是利用織物在潮濕狀態(tài)下具有延展特性，在保持一定的拉伸力下，通過(guò)采用180-220℃的高溫?zé)峥諝鈱?duì)其進(jìn)行熨燙，從而調(diào)整經(jīng)紗和緯紗在織物中的形態(tài)，消除織物內(nèi)部的應(yīng)力和高彈性形變，使高彈性形變轉(zhuǎn)化為塑性形變，確保織物在新尺寸下穩(wěn)定下來(lái)。其熱定型的目的是去除織物在其加工制造過(guò)程中產(chǎn)生的皺痕，從而提高織物纖維的熱穩(wěn)定性。定型后織物整體的干燥均勻性、手感豐富性與殘余收縮率、以及單位織物的定型能耗量，是衡量定型機(jī)性能的主要技術(shù)指標(biāo)，它們既相互獨(dú)立，又高度關(guān)聯(lián)。其中干燥均勻性指標(biāo)要求定型后織物在整個(gè)幅寬范圍內(nèi)的干燥程度保持一致；殘余收縮率是指定型后織物經(jīng)過(guò)類似高溫煮洗前后尺寸的變化百分比，它與定型后織物的殘余應(yīng)力有關(guān)；而織物的手感豐富性則主要與織物的整體平整度、有無(wú)折痕等相關(guān)。
為滿足上述性能要求，需要確保從烘房一側(cè)鼓入的熱空氣經(jīng)過(guò)噴嘴后在織物整個(gè)幅寬范圍內(nèi)形成穩(wěn)定均勻的溫度場(chǎng)，同時(shí)確?？椢镌谡麄€(gè)定型過(guò)程中始終處于相對(duì)穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。定型效果與能耗量由機(jī)械、流體、熱、濕度的相互作用結(jié)果共同決定：首先，熱空氣從烘房一側(cè)到達(dá)另一側(cè)是一個(gè)氣流壓力和流量遞變的過(guò)程，織物所處溫度場(chǎng)特性由風(fēng)道及噴嘴的結(jié)構(gòu)特征和布局共同決定；其次，熱風(fēng)經(jīng)噴嘴作用到布面上形成的流場(chǎng)非常復(fù)雜，風(fēng)道和噴嘴需采取特殊結(jié)構(gòu)來(lái)抑制湍流現(xiàn)象，否則極易造成布面在幅寬范圍內(nèi)無(wú)規(guī)律震蕩，增加織物殘余應(yīng)力、造成折痕或破壞布面平整性。若震蕩中織物與風(fēng)道直接接觸，還會(huì)使織物局部過(guò)熱而泛黃，影響定型效果。因此，定型機(jī)風(fēng)道結(jié)構(gòu)要盡量保證織物幅寬范圍內(nèi)的溫度均勻性和經(jīng)噴嘴吹向織物氣流的穩(wěn)定性。
如今，國(guó)內(nèi)大多數(shù)造紙織物定型機(jī)都是直接由國(guó)外公司進(jìn)口或國(guó)內(nèi)外校企合作研制，定型機(jī)是聚酷織物生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，其原理就是利用化纖受熱烙化的熱塑性，加熱并使纖維維持規(guī)定的形態(tài)和尺寸，在所需溫度將織物拉幅拉寬至規(guī)定尺寸，然后快速冷卻，使受熱變化的纖維微結(jié)構(gòu)逐漸凝固固定下來(lái)，從而織物的尺寸和形態(tài)達(dá)到穩(wěn)定。定型工藝的本質(zhì)是化學(xué)纖維大段分子鏈段的重排，并且消除了織物的內(nèi)應(yīng)力，但是由于這類自動(dòng)化設(shè)備只有少數(shù)國(guó)外企業(yè)能夠開發(fā)研制，因此技術(shù)壟斷嚴(yán)重影響了我國(guó)紡織工業(yè)整體的進(jìn)步發(fā)展。
聚酯織物的主要材料是聚酯切片，聚酯切片先經(jīng)烙融拉絲后抽離成聚酯纖維。利用聚酯纖維加工其它產(chǎn)品前，必須先對(duì)這些聚酯纖維進(jìn)行工藝加工，比如在預(yù)設(shè)的溫、濕度的條件下，對(duì)聚酯纖維進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的縱向拉伸和橫行拉幅。再完成干燥工序后，這些經(jīng)加工過(guò)后的聚酯織物的長(zhǎng)度和寬度都會(huì)出現(xiàn)顯著的改變，會(huì)將原先整齊的聚酯織物出現(xiàn)的表面不平整、厚度不均勻、邊緣不整齊的現(xiàn)象，甚至更嚴(yán)重的情況能導(dǎo)致整幅織物面目全非，不能正常使用造成織物報(bào)廢、物料損失。因此在利用這些聚酯織物進(jìn)行生產(chǎn)前，必須先對(duì)其進(jìn)行熱處理能夠恢復(fù)聚酯纖維的本來(lái)屬性，使得聚酯織物光滑平整、厚度均勻并且邊緣整齊，使織物達(dá)到可用的工藝要求。在進(jìn)行拉幅熱定型工藝處理時(shí)使用的全自動(dòng)大型機(jī)械定型設(shè)備就是熱定型機(jī)，它是利用在設(shè)定，的溫度和張力下對(duì)經(jīng)先期加工后的聚酯織物進(jìn)行工藝處理，使織物符合造紙用聚酯網(wǎng)生產(chǎn)的技術(shù)要求。
近年來(lái)，由于能源短缺、環(huán)境日益惡化以及自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，能源節(jié)約以及環(huán)保問(wèn)題不斷引起人們的重視，同時(shí)印染熱定型工業(yè)的能量消耗高、排放廢氣大也要求人們對(duì)傳統(tǒng)印染機(jī)械進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。因此國(guó)內(nèi)外對(duì)印染熱定型機(jī)的研究也日趨增多，其共同目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)定型機(jī)的節(jié)能減排，打造出一臺(tái)節(jié)能環(huán)保的新型印染松弛熱定型機(jī)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種印染烘干設(shè)備余熱利用裝置，可以將印染烘干設(shè)備中排放浪費(fèi)的熱量加以利用，減少熱量的浪費(fèi)，提高印染加工的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種印染烘干設(shè)備余熱利用裝置，包括余熱熱源、導(dǎo)熱纜、溫差發(fā)電機(jī)、電源、控制模塊和印染設(shè)備冷卻模塊供能裝置；所述控制模塊包括溫度傳感器、繼電器、工控機(jī)；印染設(shè)備冷卻模塊供能裝置包括電纜和電源轉(zhuǎn)換裝置；余熱熱源為印染烘干設(shè)備中的熱量較大的烘干房部分；根據(jù)余熱熱源的具體形狀、位置、余熱量和面積，在余熱熱源上布置多條導(dǎo)熱纜；多條導(dǎo)熱欄的一端與不同位置的余熱熱源連接，另一端都與溫差發(fā)電機(jī)的受熱面連接；電源轉(zhuǎn)換裝置位于溫差發(fā)電機(jī)的輸出端；電源轉(zhuǎn)換裝置通過(guò)電纜與印染設(shè)備冷卻模塊相連，為印染設(shè)備冷卻模塊供應(yīng)工作所需的電能；電源轉(zhuǎn)換裝置包括蓄電池；溫度傳感器設(shè)置在余熱熱源上，溫度傳感器與工控機(jī)連接；繼電器分別與工控機(jī)和溫差發(fā)電機(jī)連接。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜由保溫層和導(dǎo)熱絲組成，保溫層包裹在導(dǎo)熱絲的外周；導(dǎo)熱絲選用石墨烯纖維、碳纖維或碳納米管材料制成；導(dǎo)熱絲一端與余熱熱源相連，另一端與溫差發(fā)電機(jī)連接；保溫層由柔性絕熱材料制成。
優(yōu)選地，所述柔性絕熱材料為橡膠。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜通過(guò)槽道固定在余熱熱源上。
優(yōu)選地，所述余熱熱源為印染烘干設(shè)備中的熱量較大的烘干房部分，包括烘干房的烘干廢氣排放口、烘干廢氣排放管道、燃燒室或燃燒器的廢氣排放管道、烘干房高溫外壁。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜設(shè)置在各廢氣排放管道、廢氣排放口以及的烘干房高溫外壁的外表面。
優(yōu)選地，所述溫度傳感器為熱敏電阻傳感器。
優(yōu)選地，所述溫差發(fā)電機(jī)由熱電材料制成。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜與余熱熱源及溫差發(fā)電機(jī)的受熱端的使用釬焊焊接固定方式。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于烘干設(shè)備的余熱采用簡(jiǎn)單的直接排放方式，即造成了浪費(fèi)，也影響了環(huán)境；而本發(fā)明使用導(dǎo)熱纜將烘干設(shè)備的余熱熱源進(jìn)行了集中管理，一方面導(dǎo)熱纜使得熱源集中變?yōu)榭尚校瑢?dǎo)熱纜柔韌性良好、有高機(jī)械強(qiáng)度、體積小且長(zhǎng)度可定制，因而可以根據(jù)熱源的具體需要進(jìn)行鋪設(shè)；同時(shí)導(dǎo)熱纜具有定向高導(dǎo)熱性，熱量只導(dǎo)熱纜的軸向進(jìn)行傳遞，徑向傳遞的熱量幾乎忽略不計(jì)，因而在將熱量從熱源處集中導(dǎo)到溫差發(fā)電機(jī)的過(guò)程，導(dǎo)熱纜不會(huì)發(fā)熱，不會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱纜的熔化，也不會(huì)對(duì)烘干設(shè)備的其他零部件產(chǎn)生不利影響。最重要的是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，集中的熱源可以利用溫差發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的同時(shí)，配合工控機(jī)、溫度傳感器和繼電器的調(diào)控，將余熱熱量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽捎迷撾娔茯?qū)動(dòng)烘干設(shè)備后續(xù)的冷卻設(shè)備工作，余熱的熱量可以很快被消耗和利用，并不會(huì)使得烘干廠房?jī)?nèi)局部溫度顯著升高，降低了因溫度過(guò)高而帶來(lái)的生產(chǎn)危險(xiǎn)。
本發(fā)明使用導(dǎo)熱纜將熱量傳導(dǎo)并進(jìn)行集中熱管理時(shí)，溫差發(fā)電機(jī)無(wú)需配合余熱熱源的外形進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，可以使用商用產(chǎn)品。且溫差發(fā)電機(jī)的面積也不再受到熱源的限制，易于維修和替換。
導(dǎo)熱纜利用的是碳材料的高導(dǎo)熱性，能夠?qū)崃繌臒嵩刺幯杆賹?dǎo)到溫差發(fā)電機(jī)的受熱端，可在任意溫度差下進(jìn)行。導(dǎo)熱纜，尤其是石墨烯類材料具有定向高導(dǎo)熱性，即沿著導(dǎo)熱纜的軸向方向具有高導(dǎo)熱系數(shù)，沿著導(dǎo)熱纜的徑向方向具有低導(dǎo)熱系數(shù)。故而在傳導(dǎo)過(guò)程中，導(dǎo)熱纜不會(huì)向周圍傳導(dǎo)熱量。導(dǎo)熱纜良好的柔韌性以及高機(jī)械強(qiáng)度使得其非常適合用于鋪設(shè)熱管理設(shè)計(jì)路線。良好的柔韌性使得它能夠任意彎曲，高機(jī)械強(qiáng)度則保證了鋪設(shè)線路和使用過(guò)程中的安全性。
本發(fā)明還加入了控制模塊，通過(guò)溫度傳感器可檢測(cè)余熱熱源的溫度，可以根據(jù)余熱熱源的溫度變化，通過(guò)繼電器來(lái)調(diào)整溫差發(fā)電機(jī)中各單元的串并聯(lián)情況，既能有效提高整體的溫差發(fā)電效率，還能避免因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而損壞溫差發(fā)電機(jī)中的單元或者限制發(fā)電功率。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明中印染烘干設(shè)備余熱利用裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施方式，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種印染烘干設(shè)備余熱利用裝置，包括余熱熱源、導(dǎo)熱纜、溫差發(fā)電機(jī)、電源、控制模塊和印染設(shè)備冷卻模塊供能裝置；所述控制模塊包括溫度傳感器、繼電器、工控機(jī)；印染設(shè)備冷卻模塊供能裝置包括電纜和電源轉(zhuǎn)換裝置；余熱熱源為印染烘干設(shè)備中的熱量較大的烘干房部分；根據(jù)余熱熱源的具體形狀、位置、余熱量和面積，在余熱熱源上布置多條導(dǎo)熱纜；多條導(dǎo)熱欄的一端與不同位置的余熱熱源連接，另一端都與溫差發(fā)電機(jī)的受熱面連接；電源轉(zhuǎn)換裝置位于溫差發(fā)電機(jī)的輸出端；電源轉(zhuǎn)換裝置通過(guò)電纜與印染設(shè)備冷卻模塊相連，為印染設(shè)備冷卻模塊供應(yīng)工作所需的電能；電源轉(zhuǎn)換裝置包括蓄電池；溫度傳感器設(shè)置在余熱熱源上，溫度傳感器與工控機(jī)連接；繼電器分別與工控機(jī)和溫差發(fā)電機(jī)連接。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜由保溫層和導(dǎo)熱絲組成，保溫層包裹在導(dǎo)熱絲的外周；導(dǎo)熱絲選用石墨烯纖維、碳纖維或碳納米管材料制成；導(dǎo)熱絲一端與余熱熱源相連，另一端與溫差發(fā)電機(jī)連接；保溫層由柔性絕熱材料制成。
優(yōu)選地，所述柔性絕熱材料為橡膠。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜通過(guò)槽道固定在余熱熱源上。
優(yōu)選地，所述余熱熱源為印染烘干設(shè)備中的熱量較大的烘干房部分，包括烘干房的烘干廢氣排放口、烘干廢氣排放管道、燃燒室或燃燒器的廢氣排放管道、烘干房高溫外壁。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜設(shè)置在各廢氣排放管道、廢氣排放口以及的烘干房高溫外壁的外表面。
優(yōu)選地，所述溫度傳感器為熱敏電阻傳感器。
優(yōu)選地，所述溫差發(fā)電機(jī)由熱電材料制成。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱纜與余熱熱源及溫差發(fā)電機(jī)的受熱端的使用釬焊焊接固定方式。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于烘干設(shè)備的余熱采用簡(jiǎn)單的直接排放方式，即造成了浪費(fèi)，也影響了環(huán)境；而本發(fā)明使用導(dǎo)熱纜將烘干設(shè)備的余熱熱源進(jìn)行了集中管理，一方面導(dǎo)熱纜使得熱源集中變?yōu)榭尚?，?dǎo)熱纜柔韌性良好、有高機(jī)械強(qiáng)度、體積小且長(zhǎng)度可定制，因而可以根據(jù)熱源的具體需要進(jìn)行鋪設(shè)；同時(shí)導(dǎo)熱纜具有定向高導(dǎo)熱性，熱量只導(dǎo)熱纜的軸向進(jìn)行傳遞，徑向傳遞的熱量幾乎忽略不計(jì)，因而在將熱量從熱源處集中導(dǎo)到溫差發(fā)電機(jī)的過(guò)程，導(dǎo)熱纜不會(huì)發(fā)熱，不會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱纜的熔化，也不會(huì)對(duì)烘干設(shè)備的其他零部件產(chǎn)生不利影響。最重要的是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，集中的熱源可以利用溫差發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的同時(shí)，配合工控機(jī)、溫度傳感器和繼電器的調(diào)控，將余熱熱量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽捎迷撾娔茯?qū)動(dòng)烘干設(shè)備后續(xù)的冷卻設(shè)備工作，余熱的熱量可以很快被消耗和利用，并不會(huì)使得烘干廠房?jī)?nèi)局部溫度顯著升高，降低了因溫度過(guò)高而帶來(lái)的生產(chǎn)危險(xiǎn)。
本發(fā)明使用導(dǎo)熱纜將熱量傳導(dǎo)并進(jìn)行集中熱管理時(shí)，溫差發(fā)電機(jī)無(wú)需配合余熱熱源的外形進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，可以使用商用產(chǎn)品。且溫差發(fā)電機(jī)的面積也不再受到熱源的限制，易于維修和替換。
導(dǎo)熱纜利用的是碳材料的高導(dǎo)熱性，能夠?qū)崃繌臒嵩刺幯杆賹?dǎo)到溫差發(fā)電機(jī)的受熱端，可在任意溫度差下進(jìn)行。導(dǎo)熱纜，尤其是石墨烯類材料具有定向高導(dǎo)熱性，即沿著導(dǎo)熱纜的軸向方向具有高導(dǎo)熱系數(shù)，沿著導(dǎo)熱纜的徑向方向具有低導(dǎo)熱系數(shù)。故而在傳導(dǎo)過(guò)程中，導(dǎo)熱纜不會(huì)向周圍傳導(dǎo)熱量。導(dǎo)熱纜良好的柔韌性以及高機(jī)械強(qiáng)度使得其非常適合用于鋪設(shè)熱管理設(shè)計(jì)路線。良好的柔韌性使得它能夠任意彎曲，高機(jī)械強(qiáng)度則保證了鋪設(shè)線路和使用過(guò)程中的安全性。
本發(fā)明還加入了控制模塊，通過(guò)溫度傳感器可檢測(cè)余熱熱源的溫度，可以根據(jù)余熱熱源的溫度變化，通過(guò)繼電器來(lái)調(diào)整溫差發(fā)電機(jī)中各單元的串并聯(lián)情況，既能有效提高整體的溫差發(fā)電效率，還能避免因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而損壞溫差發(fā)電機(jī)中的單元或者限制發(fā)電功率，可以做到即時(shí)響應(yīng)和智能調(diào)控。
余熱熱源、導(dǎo)熱纜、溫差發(fā)電機(jī)、電源、控制模塊和印染設(shè)備冷卻模塊供能裝置；所述控制模塊包括溫度傳感器、繼電器、工控機(jī)；印染設(shè)備冷卻模塊供能裝置包括電纜和電源轉(zhuǎn)換裝置；余熱熱源為印染烘干設(shè)備中的熱量較大的烘干房部分；根據(jù)余熱熱源的具體形狀、位置、余熱量和面積，在余熱熱源上布置多條導(dǎo)熱纜；多條導(dǎo)熱欄的一端與不同位置的余熱熱源連接，另一端都與溫差發(fā)電機(jī)的受熱面連接；電源轉(zhuǎn)換裝置位于溫差發(fā)電機(jī)的輸出端；電源轉(zhuǎn)換裝置通過(guò)電纜與印染設(shè)備冷卻模塊相連，為印染設(shè)備冷卻模塊供應(yīng)工作所需的電能；電源轉(zhuǎn)換裝置包括蓄電池；溫度傳感器設(shè)置在余熱熱源上，溫度傳感器與工控機(jī)連接；繼電器分別與工控機(jī)和溫差發(fā)電機(jī)連接。