环吹风装置的开发与应用

　　*以来化纤长丝生产都采用侧吹风作为冷却方式，这种生产工艺中的能源消耗占到了长丝生产成本的很大部分。进入21世纪，随着人们对化学纤维性能和品质要求日益提高，细纤度涤纶、锦纶、丙纶长丝、复合超细海岛长丝等产品的需求量越来越大，化纤长丝新产品的开发也出现了向高附加值差别化纤维发展的趋势，这也就对冷却吹风装置提出了更高的要求，之前风靡一时的侧吹风冷却装置已无法达到长丝产品逐渐提高工艺的要求。于是，人们开始把目光转向了冷却丝束设备的改进，加速了新型化纤长丝冷却技术——环吹风装置的开发与应用。
　　
　　环吹风装置zui早应用于短纤维纺丝的吹风冷却上，在国内长丝生产中的应用也只有几年时间。2004年国内厂家首先将德国巴玛格研制的外环吹风技术应用于纺细纤维和超细纤维领域。这不仅达到了侧吹风冷却丝束装置无法达到的超细纤维丝束品质的要求，而且还降低了能耗，使环吹风冷却技术具备了更高的商业价值和广泛的应用前景。
　　
　　三种典型外环吹风装置
　　
　　目前，市场上典型的外环吹风装置主要有日本TMT、韩国三星、德国巴马格等公司生产的产品。其中，日本TMT公司的外环吹风设备是较早开发出来的纺细纤维的环吹风装置，风斜向上到水平直进风，可直接吹到每个风向整流筒上。前后风的分布不均匀，只有靠高风压、高阻尼、吹风头箱不漏风，才能达到各处分布风压稳定，吹出稳定的风速。该装置的高阻尼的元件就是整流筒，它采用一种特殊纸制的微孔蜂窝筒，靠高风压保证风吹到丝束时是射线向心吹风，不直吹喷丝板面。日本TMT公司的外环吹风设备带缓冷器和风过滤抽屉装置，存在的问题是升降不够平稳、容易偏斜。这是由于升降滑道偏低造成的，且整个升降装置强度不够。风向整流筒是纸制的，虽然风整流效果好，但使用寿命短，清洗三次就必须更换，因而运行成本高。
　　
　　韩国三星公司的中心环吹风设备，风从中心向外吹。中心是一烛筒形吹风细筒，采用青铜基粉末冶金内胆和不锈钢孔板组成的微孔均风装置，喷丝板中心留有定位吹风芯筒的孔和吹风芯筒前后移动造成有不能打孔的区域，孔排列数目受到限制。韩国三星公司的中心环吹风有横移，竖移的两组气缸，使吹风芯筒在铲板、升头时移开。该装置的缓冷器采用抽板活动式，抽板间隙大、易漏风、易存浆液。中心向外吹风的缺点是该结构进出风必须严格平衡，操作要求较严格，否则气室内气压就会失衡，引起丝扰动。烛筒形吹风细筒成本高，靠高阻尼达到风的均匀性，能耗大。
　　
　　德国BARMAG公司的外环吹风设备，风从风道上来经*层多孔板进入*个整流室，再向上穿过水平多孔板进入第二个整流室，再穿过圆形多孔板与多层网组成的第三整流室，然后经过多层网把风打成雾状。半密闭式外环吹风装置能形成一个相对恒定的风动态平衡的气流环境，所以得到的纤维截面成型规整，内外层差异小。升降导向在两侧，更利于环吹风箱升降的稳定性。德国BARMAG公司外环吹风设备可重复清洗使用，使用寿命长，它没有进风过滤装置，不带缓冷器。
　　
　　这几种装置各有优势和不足，具体来说表现在：日本TMT公司的外环吹风风向整流筒制作精细，能保证每个位及位与位之间的每束丝的受风的均匀性。但它的风向整流筒风阻大，能耗相对较大。韩国三星公司的中心环吹风设备，中心烛筒形吹风细筒，成本高，吹风对周围环境要求高，能耗稍大。德国BARMAG公司的外环吹风设备，金属网型整流筒制作质量是控制丝束冷却成形质量一致性的关键。金属网型整流筒风阻力小，能耗较小，可反复使用。
　　
　　产品需求增大
　　
　　从当前的化纤市场的发展情况来看，中国化纤市场已和世界市场同步，市场需求向产品快速发展：细和超细纤维及其下游产品的开发，仿真丝绸、桃皮绒、人造麂皮、男女流行外衣、运动衫、内衣、防雨雪衣等衣料用丝，将是今后几十年的研发热点。
　　
　　环吹风装置适应了当前节能减排的潮流，因此具有广阔的市场前景；进一步开发环吹风装置，可使用双排组件的纺丝箱和双排环吹风冷却装置，即在同样的位距上能排出更多的组件；双排环吹风冷却装置的每个纺丝位可对应冷却8~24个纺丝组件下的丝束。
　　
　　单排组件的排列由于受到冷却吹风整流筒尺寸的限制，组件的头距已经不可能再小了，只有增加组件的个数话，才能开发双排纺丝箱和双排环吹风装置，提高单位位距的产量。双排外环吹风丝束冷却装置的研制，能在同样的位距上提高产量60%以上，例如1350毫米位距10个喷丝板，直径85毫米单排环吹风，改成双排环吹风装置，可排16个喷丝板，直径95毫米，喷丝板数增加到1.6倍，板径增大一档。
　　
　　该装置技术的关键是同一个位前后排每个风向整流筒应保证吹出的风均匀一致的控制，这与风向整流筒的排布设计、吹风箱的设计有关。冷却风只有在吹风箱内静压处处相等，各处气流流速一致，才能保证吹出的风量一致。
　　
　　不论是中心环吹风装置还是外环吹风装置都存在吹出风量和丝带走的风量是否平衡的问题。目前，国内外设备生产企业已经开发环吹风加侧吹风的冷却形式，环吹风冷却向中纤度、粗纤度丝发展已经成为一种趋势。（中国纺织科学研究院金云峰）