[科普中国]-红外线干燥机

发展历史

制造红外线干燥机，辐射材料是关键，尤其是高发射率的涂层材料。

早期使用的红外线灯泡主要发射近红外辐射，采用的辐射材料是金属钨丝；

上世纪60年代使用的金属电热管的表面一般涂覆低发射率铝粉漆，至于陶瓷加热器，由于粘土成分复杂，以致影响到它的辐射性能；

到了70年代中期人们才开始系统地研究和发展红外辐射材料，并取得突破。

21世纪，干燥机发展更趋向高品质、低能耗、环保型的产品结构。

原理红外线亦称“红外光”。在电磁波谱中，波长介于红光和微波间的电磁辐射。在可见光的范围以外，波长比红光要长，有显著的热效应。红外线干燥技术正是利用其特有的热效应。红外线容易被物体吸收并且其有辐射、穿透力与电磁波对极性物质，如水分子有特别的亲和力的特点，深入物料内部，转化为物体的内能，使物体在极短的时间内获得干燥所需的热能，内外同时作用，更为有效，彻底地除去物料中的结合水，从而达到更为理想的干燥效果，从而避免加热热传媒体导致的能量损失，有益能源节约，与此同时红外线产生容易，可控性良妤，加热迅速、干燥时间短。

红外线的波长区间大致为0.75nm至1000nm，因其波长位于红色光波长(0.6nm至0.75nm左右)外而得名。在低于2000℃的常规工业热工范围内，红外线是最主要的热射线。

人们有时将红外线又划分为“近红外”、”中红外”、”远红外”等若干小区间，所谓的远、中、近，是指其在电磁波谱中距红色光的相对距离远近而言。红外辐射属于热辐射，热辐射的若干基本概念均适用于红外辐射传热过程。

分类1、陶瓷类红外线干燥机

（1）旁热式陶瓷红外线干燥机

目前国内常用旁热式陶瓷类红外线干燥机有主要有板式、管式、灯式三种。

（2）直热式半导体陶瓷红外线干燥机

直热式半导体陶瓷红外线干燥机主要有三种型式：烧结型、厚膜型、薄膜型。

烧结型是整个基体通过烧结工艺处理，成为一种具有半导电特性的陶瓷材料；厚膜型是在陶瓷衬底表面涂上一层0.2~0.35mm厚，经处理过的半导体陶瓷浆料，然后进行二次烧结；薄膜型是在陶瓷衬基上通过高温气相沉积法成膜；

这三种型式都是电能直接施加于基体之上，使之发热，产生红外辐射。

2、玻璃类红外线干燥机

玻璃类红外线干燥机种类较多，有高硅氧石英玻璃、镀金石英玻璃、微晶玻璃、乳白石英玻璃等制成的红外线干燥机。

目前使用较为普遍的是乳白石英红外线干燥机。

乳白石英玻璃是以天然的水晶和脉石英为原料，灾采用石墨电极坩埚的真空电阻炉中熔融（1740℃）拉制而成的一种石英材料。具有较强的远红外辐射和对可见光、近红外光的阻光特性。发热体一般是镍铬和铁铬铝材料，其全部辐射进入乳白石英后，由于空气折射率为1，石英玻璃折射率为1.16，根据光的折射原理，光要产生折射，同时还产生反射和部分散射。

3、金属类红外线干燥机

金属类红外线干燥机以金属为基体，表面涂覆（或烧结）红外辐射图层，这涂层可以是金属氧化物或碳化物等。金属类红外线干燥机也有直热式与旁热式之分，直热式即通常称为电阻带红外线干燥机。旁热式有金属管状、网状，搪瓷管状、板状等。

（1）直热式金属红外线干燥机

直热式金属红外线干燥机是以铁铬铝合金电阻带或铬镍合金电阻带为电热基体，在其表面喷涂烧结铁锰酸稀土钙或其他高发射率涂料而制成的电阻带，按一定的要求组合成电阻带式的红外线干燥机。此类干燥机广泛应用于轻工产品中的烤漆、固化、干燥;化纤、纺织、印染产品的脱水、固色、热定型；食品、药物、塑料、木材、皮革、玻璃、陶瓷、电子元件等加工，特别适用于金属的低温冶炼和热处理等。

（2）金属管状红外线干燥机

常见的金属管状红外线干燥机的型式有直型、U型、W型，也有其他异型结构。它通常在金属管内装入电热丝，在金属管和电热丝之间填充氧化镁粉作为绝缘和导热层，在金属管的外壁涂覆红外辐射材料，两端用紧固件连接。

4、燃气红外线干燥机

随着城镇燃气事业的发展，燃气红外线干燥机被日益广泛地应用。所渭燃气，是指所有的燃料，包括煤气、液化石油气和天然气等。燃气红外干燥机具有结构简单、初投资低、起动和停车快、温度能迅速调节以及能源利用率高等优点。

燃气红外干燥机按加热方式可分为：表面燃烧式和间接加热式。

5、隧道干燥机

“隧道体”为保温复合板，与物料直接接触部件可采用碳钢、不锈钢、铝合金等材料，热风蒸汽、电、红外线、油、气等均可作为“热源”。

遵循“间歇入料出料”，顺序入料、出料的原则，推移装置简单而且能耗低，料车均在轨道上移动。隧道外的轨道上进行装料、卸料操作，占地面积小；干燥时间自由控制，干燥效果理想。

6、高效节能干燥设备

匹配加热干燥技术实现中波+短 波+（JET）喷射，中波+（JET）喷射，短波+（JET）喷射等多种结合的烘干方式，高效率、干燥品质好。1

应用红外线干燥机应用时可根据被干物料的特点，一般可分为两大类，即薄层易干物料与厚层难干物料。

1、薄层易干物料

薄层易千物料如涂层、油漆、瓷釉、纸张、玻璃纤维毡、染织物、布匹丝绸定型等，这类物料的于燥均属表面汽化控制过程，虽然油漆的干燥还存在油漆的固化过程，但总的来看均可按吸收光谱的最大吸收峰，根据维思位移定律选择辐射加热器的温度。这里还有高温与中温干燥之分，在我国的大量实践已表明高温定向辐射对这类薄层物料的干燥、固化均起到极为良好的效果，但对竹漆干燥还以中温辐射干燥为宜，因此，按被干工件的实际条件最后确定。

2、厚层难干物料

厚而难干物料的干燥，一般可按偏匹配吸收原理吸收峰选取辐射加热器的温度，但这还远远不够，还要根据物料的特性，认真研究被干物料的传热传质特性，制定合理的干燥工艺，对新物料最好先作热谱图实验，为工程实验研究提供优化工艺参数。但最好是在固定床或与上程结构相似的炉内进行模拟实验，取得优化的干燥工艺参数。一个好的红外辐射于燥过程一定要按本章的辐射传热传质基本规律进行实验与工程设计二我国现行的很多红外辐射加热干燥烘道大都没有达到优化的千燥过程，很需挖潜，提高于燥效率、节约能源，向集约型发展。

3、各主要行业的红外辐射加热干燥简介

（1）涂饰工业

家用电器，如电冰箱、洗衣机、电风扇、缝纫机。

交通工具，如自行车、摩托车、汽车、火车皮以及它们的一些零部件的表面涂饰油漆的于燥固化。

包装容器，防腐涂料的烘干等。

（2）纺织业，棉纱脱水、人选纤维织物热定型及织物拉幅烘下、羽绒生产过程中的连续烘下，涤纶切片等。

（3）塑料业，注塑过程加热、原料树脂的干燥、泡沫皮革的硬化、各种乳胶、糊状树脂的脱水硬化加工、各

种胶带的粘接剂的干燥、涤纶一绵纶混纺带坯及热成型绵塑水管的供干。

（4）造纸业，特种纸张的涂敷、上色、胶化、上光、印花墙纸等等的千燥，瓦楞纸供干，油毡生产线的原纸

烘干。

（5）制革和制鞋业，染色及本色皮革、毛皮等的干燥，胶膜活化，聚氯乙烯鞋底的熔接，合成材料成形前的增塑。

（6）食品加工业

茶叶、干菜及各种水果的脱水干操，面包、饼干的烘烤，食品保温加热，罐头内层涂漆烤干，果脯、方糖烘烤，酒的陈化，花生、瓜子、板粟、大米等无砂红外炒熟。有食品烤箱，油炸锅之类的现成商品。

（7）工艺美术，绢花供干，漆器供干，瓷漆干燥。

（8）农副业，粮食烘干，季节性很强的农副产品(如黄花菜、香菇、木耳等)的烘干干，竹制品除囊虫害，雏鸡孵化保温，牧草干制，蔬菜种子干燥。

（9）木材工业，木质装饰板的印刷，板类树脂加工，木材的干燥，木制家具的涂饰供烤，胶合板单板干燥，地板块干燥。

（10）机电工业

电键绝缘漆供烤，高压电器油漆洪烤镀锌，地道及隧道内电机烘干去潮，荧光粉烘干，砂芯（型）的干燥，电焊条烘干，金属热处理及熔炼。

（11）化学工业，试剂干燥，合成橡胶热处理，聚合材料加热，硅酸铝纤维脱水。

（12）公路建设渣油（沥青）熔化。

（13）建材业，玻璃纤维毡干燥，绝缘薄膜干操，玻璃纤维窗纱干燥等。

（14）医疗卫生，中草药、人参、鹿茸的干燥，婴儿保暖床，灭菌消毒，玻璃仪器退火，各种红外理疗仪，红外健身器。

（15）取暖，工厂大型车间取暖、人造环境取暖、舞台取暖、家庭取暖

（16）红外陶瓷粉，保健内衣、保健服、床上保健用品、各种保健纺织品。1

优点1、红外线干燥机用电能产生红外线，使被烘干干燥的物体产生从表面向内部吸收渗透的效果。干燥速率较高，热效率也较高，照射时不会留有阴影。

2、节能降耗

从干燥方式入手的三种节能降耗方法：

（1）组合干燥法

由于物料的多样性及其性质的复杂性，用单一的干燥方式来干燥物料，往往达不到最终产品的质量要求，或者是消耗能量太大。如果把2种或2种以上的干燥方式结合起来，在物料不同水分阶段采用不同的干燥方式，不仅可以有效提高干燥效率，节约能源，而且可以较好地控制整个干燥过程，有助于获得高质量的产品，这种干燥方式就称为组合干燥。

（2）风向控制法

顺流干燥和逆流干燥是最常见的2种送风方式，各有其优缺点。混流干燥则集二者的优点于一身，既使得干燥均匀，又可加快干燥速度，缩短干燥时间，节约能源。

（3）分段干燥法

同种干燥方式有其不同的干燥阶段，可针对物料所处阶段的特性，采用不同的干燥参数，称为分段干燥。2

存在问题经几十年的努力，我国红外加热辐射器品种已基本齐全，但经多年的实践看来还存在以下几个问题。

（1）法向全发射率还不够高

只要仔细查阅日本及其他制造红外干燥机较好的国家，其管、板、灯等各种红外线干燥机提供的法向全发射率指标均大于0.95，而我国国标大于0.83即认可。这一数值订得偏低，不利于促进涂料的研制和发展。

（2）反射罩利用率太低

无论日本还是我国台湾省，对管式红外辐射器均配置反射罩，有利于辐射器的热响应时间的减少，有利于辐射能量的充分利用。但我国使用的管式辐射加热器大都不带反射罩，而反射罩制造价格又偏高，也给管式红外辐射加热器配装辐射罩带来了困难。这样造成能源的浪费，应引起重视。

（3）热响应时间太长

我国大多数管式、板式辐射加热器，与国外的相比热响应时间大多约为国外同种红外辐射加热器的2~3倍，这对节约能源亦极为不利，有关厂家、公司应以同行国际先进指标为目标努力超赶。

（4）无论是法国、英国还是我国的板式红外辐射加热器，凡是在板背面中心安装接线端子的，其结果均是在红外辐射板的中心区形成一个低温区，这种设计均不合理，应作改进。

（5）外观质量均有待提高，绝大多数产品外观质量均达不到国际较好的水平。

（6）建议各厂家及研究单位、设计单位能运用红外热象仪检验板式或灯式红外辐射加热器的温度场分布，并适当用这一先进测试手段定期抽检红外辐射器的制造质量。3

发展趋势1、深入研究干燥机理和物料干燥特性，今后开发和改进干燥机需要在掌握不同物料最优操作条件下进行；

2、产品将符合大型化、高强度、高经济性，高原料适应性的特点；

3、重点研究组合式干燥机、微波干燥机和远红外干燥机等新型高效干燥机；

4、重视节能和能量的综合利用，干燥机产品会采用各种联合加热方式，如移植热泵和热管技术，开发太阳能等；

5、重点发展自动控制技术，保证实现最优操作条件；

6、适应环保需求，改进干燥机环境保护措施以减少粉尘和废气外泄等。