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挤出机概述及机筒换热现状以及造粒机缩减塑料回收工艺流程

2020-11-14 12:31:58

(一)、挤出机概述及机筒换热现状
双螺杆挤出机是炼挤压造粒机组的重要组成,主要用于塑料化工原料的改性和造粒生产,涉及物料混合、预热、剪切、塑化等环节。
在聚合物生产中,温度是重要的参数,对产品的质量与产量影响很大。如果温度过低,聚合物塑化改性不够充分,严重降低产品质量的一致性,容易生成局部的应力导致性能下降;温度过高时,聚合物熔体粘度降低,影响产品成型且易烧焦。因此,严格控制挤出机机筒部分温度。
双螺杆运行时,存在两个热量来源:一为外加热器的传导热,二为螺杆剪切物料时机械能转化成的热量。理想的挤出过程是机械能转变而来的热量能够恰好将固态聚合物转变成粘流态。但当挤出机产量较大时,螺杆高负荷运转,长时间处于高速旋转,导致剪切摩擦产生了过量的热量。因此需要的冷却系统,将螺杆高速旋转产生的多余热量带离机筒。
对其主要冷却方式及相应不足之处概括如下:
(1)风冷风冷系统主要包括风机与风道两部分。
不足之处:空气的低导热系数导致风冷系统效率偏低、换热能力不足,因此其使用局限在中小型圆柱形结构的挤出机机筒冷却,不适用于大型挤出机。
(2)水冷水冷作为现阶段常用的冷却方式,多应用在双螺杆挤出机上。全自动造粒机其主要由以下几部分组成:循环水供应站、换热器、机筒上的冷却水孔及相应配管管路。
水冷通常使用软化水作为工作介质,实行封闭循环;换热器用于将已被机筒加热的水进行冷却,以实现冷却水的循环利用。换热能力明显优于风冷却。
不足之处:水冷系统冲击性较大,温度存在明显波动。换热量较大时需要很大的水泵加压维持冷却水的输送,能源消耗较大;当热量突然增加时,冷却水可能在机筒水孔内发生汽化,生成的大量气泡会产生气蚀现象,管路会因气蚀出现噪音和明显的设备振动;气蚀冲击的存在,通常导致能源大量损失、降低管路与机筒的使用寿命,温度出现较大波动。同时,水循环管路中各种阀的质量要求高,质量不达标不仅影响机筒的正常冷却,还会出现“跑、冒、滴、漏”等问题。配管皆为硬管且采取固定安装,机筒进行组合时,其拆卸安装及换不方便。机筒上的水孔通过钻孔实现,由于机筒尺寸有限,水孔的尺寸、数量及排布均受到限制,距离水孔中心较近区域机筒温度较低,远离水孔中心的部位温度较高。因此,机筒温度整体分布并不均匀,对制品的质量存在很大程度的影响。
(3)油冷油冷多用于温度较高及机筒温度控制严格的场合。油冷与水冷原理相同,而油冷比较温和;油冷和加热系统既能分开布置,又能将加热与冷却功能合并成同一系统,通过调节油温实现对机筒温度的调控。
不足之处:与水相比,油的比热容相对较小,导致油冷的换热能力较弱;导热油易渗透性使油冷系统对油泵等辅助设备的要求严格,导致成本较高。
大型混炼挤压造粒机组趋向大型化,产量的增大使挤出机机筒的散热量不断增大,优异的挤出机机筒冷却装置的研究对于大型混炼挤压造粒机组的国产化具有重要意义。
热管作为传热元件,因其与一般换热设备相比,具有以下优点:实现长时间运行,管壁温度依据工况可调节,结构及布置灵活环境适应性强,明显的节能性。使其逐渐在各行业广泛应用。热管应用于塑料加工注射工艺,实现注射模的冷却、加热及均温阴;热管应用于挤出机工艺实现挤出机螺杆的热交换(即热管式挤出机螺杆),实现了结构优化、提高了塑化能力并降低了能耗。可见,塑料加工领域热管技术的利用具有广阔前景。
(二)、造粒机缩减塑料回收工艺流程
我国是塑料大国,塑料工业的发展所带来的废旧塑料的处理和环境污染问题也越来越多,废旧塑料利用技术以及设备的显得尤为重要。废旧塑料进行回收再利用不仅节约资源,也是我国一项重要的环境保护事业。目前,我国各地有着各种不同规模的废旧塑料回收加工厂十几处之多,且呈现出蓬勃发展的良好之势。但是由于国内一些设备简陋,相关技术也不是很成熟,存在资源浪费和二次污染,所以研究出具有适合我国国情的具有的废旧塑料回收利用的相关设备,废旧塑料回收利用技术的不断进步以及我国塑料工业的长足发展。
虽然废旧塑料机械回收技术己经发展了,相关技术也比较成熟,但是随着塑料工业的发展,以及我国废旧塑料回收率低的基本情况,废旧塑料回收石蜡造粒机的回收工艺方法及设备在我国仍然有着很大的发展空间和市场需求。另外,现在主要的一些塑料回收造粒设备都还是使用传统的回收造粒机工艺。由于废旧塑料的传统回收利用工艺需要不同的专门的设备,回收成本比较高,且设备产生的工作噪声大,废旧塑料的破碎和清洗也容易产生粉尘和污水,对环境造成二次污染。成本投入很高,塑料回收率较低,回收利润少,又会造成环境污染,这些都严重影响了我国塑料回收工业的良好发展。
热风循环熔融塑料回收造粒机立式和卧式的设计和试验确实存在一些问题,但是实验结果均验证了热风熔融回收塑料的工艺是可行的,在国内具有较大的研究价值。热风熔融塑料工艺在理论上来说要于传统的塑料回收工艺,且从企业层面考虑,其缩减塑料回收工艺流程的同时也是减小了设备规模,节约了废旧塑料回收所需要的人力和物力,需要投入的成本也大幅降低,对我国中小型废旧塑料回收企业的建立和发展有着很大的作用。除此之外,热风熔融塑料回收,其发展符合当前我国建设资源节约型和环境友好型社会的战略要求。

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