熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统及其工作原理技术方案

本发明专利技术属于环境保护和安全防护功能材料制造领域，涉及热能循环利用，特别是指熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统及其工作原理。包括螺杆挤出加热设备（螺杆纺丝模头等）、水驻极和静电纺丝设备，所述系统包括热能回收罩、热风回收箱体、余热回收箱体、真空负压风机及连接管道，其中热能回收罩设于热风加热设备、螺杆挤出加热设备、过滤、计量泵、和模头加热设备上方，热风回收箱体设于真空负压风机上方，余热回收箱体设于水驻极和静电纺丝模头上方。本专利公开一种熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，有效解决了传统熔喷设备加热装置热量散失在车间，耗能超高的关键技术问题。实现仅传统设备能耗的三分之一的能耗完成加工高性能产品。

【技术实现步骤摘要】
熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统及其工作原理
本专利技术属于环境保护和安全防护功能材料制造领域，涉及热能循环利用，特别是指熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统及其工作原理。
技术介绍
疫情带动安全防护材料生产加工技术的全球需求。为应对病毒产生的环境污染，空气中的粉尘、化学物质、有害微生物等对人们的健康产生了不良影响。有效控制空气中的有害物质是有待解决的重大问题。熔喷布过滤材料是由聚丙烯超细纤维随机分布沾结在一起，外观洁白、平整、柔软，材料纤维细℃为0.5-1.0μm，其纤维直径只有头发丝的三十分之一。纤维的随机分布提供了纤维间更多的热粘合机会，因而使熔喷气体过滤材料具有更大的比表面积，更高的孔隙率（≥75%）。经过高压驻极过滤效率，使产品具有低阻、高容尘等特点。熔喷法工艺是聚合物挤压法非织造工艺，作为PP材料常用的使用途径，生产的熔喷无纺布俗称口罩的心脏，是医用口罩中间的过滤层，是一种超细静电纤维布，可以捕捉粉尘。含有肺炎病毒的飞沫靠近熔喷无纺布后，会被静电吸附在无纺布表面，无法透过。能过滤细菌，阻止病菌传播。熔喷无纺布生产线结构原理，熔喷无纺布是利用高速的热气流来拉伸模组的喷丝孔里边喷出来的聚合物涓流，变成了一种超细的短纤维，引导到辊筒或网帘上边冷却依靠自身的粘力来成型。传统熔喷无纺布的生产过程一般是：聚合物的喂入-熔融后挤出-原料的过滤-原料的计量-喷丝-成网-卷取-后加工-成品。原料在电加热的条件下在经过计量、混合后，进入挤压机加热为融体，经过电加热高温保温过滤器去除杂质后，进入电加热高温保温计量泵计量加压，形成压力、流量稳定、分布均匀的可以高速流动的高温熔体，然后在电加热或油加热高温环境下由内部分熔体通道均匀分布至高温熔喷头，然后由分布在喷丝板两侧的高温牵引气流对着从熔喷头喷出的熔体喷射，熔体在这种高温、高速气流的作用下会被牵伸成细℃只有1-5微米的细丝，同时，这些纤细的纤维丝被牵伸气流拉断为40-70mm的短纤维。然后在牵伸气流的引导下这些短纤维落在成网机上或滚筒上由本身的余热在成网机上互相粘合，形成一张连续的纤网。在成网机上形成连续的纤网后经过卷绕机的卷绕成卷、分切机分切，最终形成熔喷无纺布产品。整个设备的电能消耗巨大。传统1.6米幅宽熔喷设备的基本加热参数如下：1.6米幅宽设备的运行电费如下表:实际想加工95+以上的好的熔喷布，基本产能在每天1吨左右。仅电费将达到11340元。熔喷布生产线都是使用传统罗茨作为模头喷丝的气源，存在能耗高，噪音大，风机维修复杂，运行维护成本高，生产成本增加，间接影响了熔喷布和口罩价格。为解决以上问题，传统模头热风环和模头加装隔热材料等节能装置，可降低能耗20%左右。新兴雷茨空气悬浮离心鼓风机替代罗茨风机是一个新技术，提高效率、降低噪音、降低能耗，将逐步替代罗茨风机，为“熔喷布”生产提供持续稳定的高温高速高压热气流，可降低能耗5%左右。熔喷空气滤料因其工艺简便、产量高、一步成型、强℃高等特点在空气过滤领域上得到了广泛应用。典型熔喷滤料的最小平均纤维直径为1-2μm，较纤维直径范围在100-500nm间的静电纺滤料存在一定差距，为得到更高过滤性能的熔喷滤料，细化纤维直径成为了现今亟需解决的难题。目前熔喷细化纤维直径的方法主要有模头改造、静电、后处理等，但这些制备方法不仅工艺复杂且成本相对较高。而且，随着全球质量标准的提标和技术门槛拦截，要想加工P2，P3的熔喷布，降低气阻，水驻极技术成了必选技术。为获得过滤材料的长期滤效稳定性能，静电纺丝技术也成了必选技术。这样，为了解决烘干问题，还需在原有的熔喷设备能耗基础上增加200KW的设计。这样，每天加工1吨合格熔喷布的电能基本费用将达到18540元，这还没有计算工人工资，水驻极高纯水费，聚丙烯原材料费，设备折旧费和场地租金等。对于工艺费用而言，降低电能消耗成了熔喷技术的拦路虎。如图1所示，目前，传统熔喷设备发热区，有大量的热辐射释放到车间环境。如，熔体纺丝区域、熔喷模头区域、空气加热区域等。为解决这个关键技术和难题，本专利公开一种熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，解决熔喷技术能耗奇高的关键技术。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统及其工作原理。本专利技术的技术方案是这样实现的：熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，包括螺杆挤出加热设备（螺杆纺丝模头等）、水驻极和静电纺丝设备，所述系统包括热能回收罩、热风回收箱体、余热回收箱体、真空负压风机及连接管道，其中热能回收罩设于热风加热设备、螺杆挤出加热设备、过滤、计量泵、和模头加热设备上方，热风回收箱体设于真空负压风机上方，余热回收箱体设于水驻极和静电纺丝模头上方。所述真空负压风机与热风回收箱体之间管道连接，热风回收箱体分别与热能回收罩和余热回收箱体管道连接。所述螺杆挤出加热设备和螺杆挤出加热设备上方的罗茨风机均位于热能回收罩内。所述热能回收罩、热风回收箱体和余热回收箱体与管道的连接处均设有过滤网，满足工艺新风清洁的需求。所述热能回收罩、热风回收箱体和余热回收箱体均为不锈钢制成的罩体，罩体的外层涂覆有绝热层，绝热层为绝热涂料。，降低能耗的浪费，解决热辐射释放的车间的问题。所述的熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统的工作原理，其特征在于：热风回收箱体通过真空负压风机回收，经罗茨风机加热富集的热量和螺杆挤出加热设备产生的热量对回收风加热，通过管道后被罗茨风机作为新风进入罗茨风机热风循环使用，直接降低热风加热的电能损耗；余热回收箱体的风量为热风回收箱体内多出的热风风量，余热回收箱体通过多个管道；对形成的熔喷微纳米材料（熔喷原布水驻极、溶剂静电纺丝复合熔喷原布）进行烘干，充分利用余热热能；由于余热回收箱体的设置，熔喷微纳米联合生产线的水驻极、静电纺丝设备中的烘干体系，替换传统水驻极、静电纺丝设备中的热能烘干体系，实现每吨微纳米熔喷布成本大幅度降低。本专利技术具有以下有益效果：传统熔喷布的加工成本主要为获得热能而损耗的电能。工艺热能为①聚丙烯粒子熔融热和设备为保持该热能的热辐射；②热牵伸必须热风的加热和为获得该热风温℃设备必须的热辐射。对于热辐射的管理是开放式管理，没有回收利用，直接排放到环境或车间。为解决传统熔喷设备加热装置热能回收利用率低，大量以热辐射的形式释放到车间，牵伸热风直接被吸风系统抽取直排到环境，热风未被吸风系统抽走而形成的侧风直接进入车间或被抽风机抽走直排车间外部等设备热辐射不被循环利用的实际情况，本专利公开一种熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，有效解决了传统熔喷设备加热装置热量散失在车间，耗能超高的关键技术问题。实现仅传统设备能耗的三分之一的能耗完成加工高性能产品。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，包括螺杆挤出加热设备、水驻极和静电纺丝设备，其特征在于：所述系统包括热能回收罩、热风回收箱体、余热回收箱体、真空负压风机及连接管道，其中热能回收罩设于螺杆挤出加热设备上方，热风回收箱体设于真空负压风机上方，余热回收箱体设于水驻极和静电纺丝模头上方。/n

【技术特征摘要】
1.熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，包括螺杆挤出加热设备、水驻极和静电纺丝设备，其特征在于：所述系统包括热能回收罩、热风回收箱体、余热回收箱体、真空负压风机及连接管道，其中热能回收罩设于螺杆挤出加热设备上方，热风回收箱体设于真空负压风机上方，余热回收箱体设于水驻极和静电纺丝模头上方。


2.根据权利要求1所述的熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，其特征在于：所述真空负压风机与热风回收箱体之间管道连接，热风回收箱体分别与热能回收罩和余热回收箱体管道连接。


3.根据权利要求1所述的熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，其特征在于：所述螺杆挤出加热设备和螺杆挤出加热设备上方的罗茨风机均位于热能回收罩内。


4.根据权利要求1所述的熔喷微纳米联合生产线热能循环利用系统，其特征在于：所述热能回收罩、热风回收箱体和余热回收箱体与管道的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迎晨，张青松，吴红艳，邱振中，袁源，高佳祺，孙江岳，李荣荣，朱屹东，李嘉豪，宋梦瑶，徐晋月，刘沛达，吴锦鹏，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41