國產(chǎn)拉幅定形機的節(jié)能環(huán)保技術發(fā)展

姚珍敏

“十一五”期間將是我國印染工業(yè)蓬勃發(fā)展的時期,產(chǎn)能增加,品種繁多,質(zhì)量提高。業(yè)內(nèi)人士表示,近 5 年來,印染行業(yè)產(chǎn)值和產(chǎn)量分別以平均每年 18% 和 16% 的速度增長,發(fā)展勢頭很猛。在染整工業(yè)快速發(fā)展的同時,生產(chǎn)過程中水耗和能耗增多、廢水廢氣排量增高,由此所帶來的資源消耗大、污染物排放量多與節(jié)約資源、保護環(huán)境之間的矛盾日益顯現(xiàn)?！肮?jié)能減排”已成為當前國家宏觀經(jīng)濟調(diào)控的重點。這就要求我國印染機械在保證所加工的紡織品品質(zhì)不變或提高的前提下,向環(huán)保、節(jié)能、智能化和信息化的方向發(fā)展。

在國內(nèi)印染工業(yè)快速發(fā)展的背景下,我國國產(chǎn)拉幅定形機機電一體化水平也取得了長足進步,印染工藝參數(shù)在線檢測與控制技術,已經(jīng)實現(xiàn)了對溫度、速度、濕度、加料、張力、門幅、含潮率等參數(shù)的實時在線檢測和控制;可以實現(xiàn)遠程診斷、遠程管理等功能。由于其優(yōu)良的性價比,在數(shù)量上國產(chǎn)拉幅定形機的國內(nèi)市場占有率已達到 60% ～ 70%。然而另一方面則是依然存在隱憂。除在穩(wěn)定性、可靠性和智能化方面與國際先進機型仍存在差距外,印染機械制造企業(yè)的節(jié)能、減排意識較弱,使國產(chǎn)拉幅定形機在這方面與國際先進水平相去甚遠。

實際上,在節(jié)能、減排方面國產(chǎn)拉幅定形機有很多事情可做。當前拉幅定形機的熱效率較低,拉幅定形機的熱效率只有 18% ～ 26%,且大部分損失的熱量沒有被回收利用。生產(chǎn)廢氣直接排放,工作地的空氣質(zhì)量差。開發(fā)新型節(jié)能環(huán)保型拉幅定形機和改進落后的拉幅定形機是各印染企業(yè)和拉幅定形機制造企業(yè)當前的一項重要工作。

1傳統(tǒng)拉幅定形機的高能耗和對環(huán)境的污染

滌綸長絲、滌綸低彈絲針織物、純棉或其它混紡、交織的織物經(jīng)拉幅定形機熱定形后,具有穩(wěn)定、挺括、收縮小、不皺、手感好等特點,深受消費者的歡迎。因此熱定形已成為化纖及其與天然纖維混紡、交織的織物整理中必不可少的工序。定形工藝是用循環(huán)熱風對織物進行干燥、加熱至一定溫度,使織物獲得穩(wěn)定尺寸的工藝。工藝過程中首先用熱風加熱使?jié)窨椢锏乃终舭l(fā),為保持熱風的吸濕能力需不斷大量排氣。產(chǎn)生了大量熱損失,能耗大。然后進入熱定形過程,織物含濕量已不大,加熱的主要目的是使織物溫度上升從而改變織物的性能。傳統(tǒng)拉幅定形機定形織物的各項工藝參數(shù)憑操作工經(jīng)驗手動控制,節(jié)能效果差。

另一方面,拉幅定形機一般工作溫度約為 200 ℃左右。拉幅定形機在定形織物過程中,會由于高溫焙烘產(chǎn)生含有機物、染料助劑(含蠟質(zhì)、溶劑、乳化劑、高分子單體)、織物本身掉落下來的短纖維等的熱廢氣,其主要成分為醛、酮、內(nèi)脂、雜環(huán)化合物、芳香族化合物等。隨著排氣風機的排濕,大量的熱廢氣由排氣風機從熱烘房中抽出散入大氣,這些未經(jīng)過處理的熱廢氣對大氣產(chǎn)生污染。它不僅浪費了大量的熱能,而且還造成嚴重的環(huán)境污染和局部氣候變暖。對操作工人的身體健康也會造成損害,并影響周圍居民。

因此高能耗與環(huán)境污染是拉幅定形機發(fā)展中的主要問題。拉幅定形機的節(jié)能減排勢在必行。拉幅定形機作為印染廠必備的、不可缺少的后整理關鍵設備,其性能的好壞不僅關系到所定形織物的品質(zhì),其節(jié)能減排的性能也直接影響到印染廠的經(jīng)濟效益和社會效益。

2國際先進拉幅定形機的節(jié)能減排措施

國外和中國香港、臺灣地區(qū)制造拉幅定形機的廠家眾多,節(jié)能手段也多種多樣,定形機的熱能回收方法比較廣泛。一些有代表性的公司其節(jié)能減排技術特征如下。

德國Monforts(門富士)MONTEX – 6500型拉幅定形機配有集成化熱回收系統(tǒng),拉幅烘干工藝節(jié)能達 15%(130 ～ 150 ℃),熱定形工藝節(jié)能達 30%(180 ～ 200 ℃),拉幅烘干和定形工藝節(jié)能達 20%。

德國Brückner(布魯克納)公司拉幅定形機的廢熱回收及排煙凈化系統(tǒng),有空氣交換系統(tǒng)(節(jié)能約 20%)、空氣水熱交換系統(tǒng)(節(jié)能約 30%)、吸濕凈化系統(tǒng),節(jié)能環(huán)保效果顯著。余熱回收和廢氣凈化系統(tǒng)可將廢氣中的余熱傳送給新鮮的空氣或水,并使廢氣中的污染物得到冷凝和過濾、進而達到節(jié)能環(huán)保效果。

德國Moenus(毛納斯)公司Artos uni – star型拉幅定形機Econ – Air排氣導流系統(tǒng),裝于最后 2 只烘箱上部,節(jié)能和提高加工織物品質(zhì);其濕度控制系統(tǒng)是利用最新的測量和控制裝置檢測廢氣(循環(huán)氣流)的濕度并優(yōu)化能源的消耗。

香港立信染整機械有限公司新型定形機可將排放出的能源回收再利用,不但大大降低能源消耗量,還改善工作地的空氣質(zhì)量。中國臺灣力根LK828定形機熱風循環(huán)系統(tǒng),氣墊式風管節(jié)能 20% ～ 25%。

3努力提高自主研發(fā)能力,研制國產(chǎn)新一代節(jié)能環(huán)

保型拉幅定形機,與國際先進產(chǎn)品同步發(fā)展

后整理節(jié)能減排方法大力推薦定形機熱能回收、在線檢測和各種低給液方式。研制國產(chǎn)節(jié)能環(huán)保型拉幅定形機將綜合利用熱能回收系統(tǒng),各種在線檢測節(jié)能先進技術,推廣應用各種低給液裝置,其中包括涂層整理、真空抽吸、噴霧給濕、泡沫整理等,來達到節(jié)能減排的目的。

3.1集成化熱回收系統(tǒng)

考慮到織物品種不同等因素,拉幅定形機可選配以下 3 種熱能回用裝置的一種。

(1)熱水回用裝置:利用循環(huán)水冷卻回用拉幅定形機熱廢氣中的熱能,廢氣經(jīng)過熱交換系統(tǒng)進行汽 – 液熱交換,可根據(jù)回用水溫度要求對出水溫度進行調(diào)節(jié),適用于棉紡類織物。熱水回用工藝流程:定形機熱廢氣 → 廢氣經(jīng)過熱交換系統(tǒng)(循環(huán)過濾段 → 熱水回用段)→ 廢氣排放。

(2)熱風熱水回用裝置:充分利用拉幅定形機熱廢氣中的熱量,熱廢氣先經(jīng)超導管回用熱能,預熱補充進入定形機烘房的清潔空氣;后經(jīng)過熱交換系統(tǒng)進行汽 – 液熱交換,可根據(jù)回用水溫度要求對出水溫度進行調(diào)節(jié)。適用于棉紡類織物。熱風熱水回用工藝流程:定形機熱廢氣 → 廢氣經(jīng)過熱交換系統(tǒng)(循環(huán)過濾段 → 熱風回用段 → 熱水回收 段)→ 廢氣排放。

(3)熱風、熱水回用和廢油回收裝置:綜合利用拉幅定形機熱廢氣中的熱量及油脂等物質(zhì)。熱廢氣先經(jīng)超導管回用熱能,預熱補充進入定形機烘房的新鮮空氣;后經(jīng)過熱交換系統(tǒng)進行汽 – 液熱交換,可根據(jù)回用水溫度要求對出水溫度進行調(diào)節(jié);最后靜電除油,減少有害物質(zhì)的排放,降低對環(huán)境的污染。適用于針織化纖類織物。熱風、熱水回用和廢油回收工藝流程:定形機熱廢氣 → 廢氣經(jīng)過熱交換系統(tǒng)(循環(huán)過濾段 → 熱風回用段 → 熱水回收段 → 廢油回收段)→ 廢氣排放。

烘房熱廢氣通過熱交換系統(tǒng)用于加熱新鮮空氣或水。防止熱量無功排放,實現(xiàn)節(jié)能。為了減少拉幅定形機烘燥產(chǎn)生的工業(yè)油煙對環(huán)境產(chǎn)生的污染,采用靜電除油煙裝置,該裝置油煙與灰塵去除效率高,廢油還可以再回收利用,能很快收回投資,經(jīng)濟效益顯著,又達到綠色環(huán)保減排的要求。

表 1 所列測試數(shù)據(jù)的工作條件說明:

① 表 1 所列數(shù)據(jù)為邵陽紡織機械有限責任公司八節(jié)拉幅定形機的測試數(shù)據(jù),機器最大設計排風量為 2 萬m3/h,實驗測試排風量為 1.5 萬m3/h,回用風風量為 4 000 m3/h;

② 車間的測試氣溫為 25 ℃,煤的計算發(fā)熱量為 5 000 kcal/kg;

③ 以上數(shù)據(jù)因拉幅定形機的型號、工作環(huán)境、織物品種、定形工藝不同會有差異。

3.2各種節(jié)能在線檢測控制技術的運用

(1)織物定形時間的在線檢測控制:通過德國Mahlo(瑪諾)公司OMT – 7型面溫度測量傳感器對織物布面溫度變化的測量,反饋給定形時間控制器(PERMASET VMT –10)來控制定形機速度以調(diào)節(jié)定形時間,完成織物在不同升溫曲線下,精確地達到溫度 – 時間的完善定形效果。當織物達到定形溫度時,計算機就根據(jù)定形時間的要求,算出織物進給的合理工藝車速,加以控制。定形機中耗電量最大的是循環(huán)風機電機,溫度 – 時間控制器亦可用于控制風機轉速以取得最佳節(jié)能效果。

(2)織物出布回潮率等參數(shù)的檢測控制:織物的含水率是烘干過程中極重要的參數(shù),過度烘干會浪費時間和能源,而不充分的干燥則會使織物產(chǎn)生不良的后果。采用接觸式方法在線檢測織物左、中、右的剩余濕度,其原理是通過測定織物的導電性來測定其含水率,以控制工藝車速或風機轉速達到節(jié)能效果。

(3)廢氣濕度控制對烘干工序的節(jié)能起著決定性作用。安裝到排風口的傳感器內(nèi)配有二氧化鋯(ZrO2)金屬元件,能可靠的測試廢氣濕度,并能耐高溫,抗污染。根據(jù)最佳排氣濕度調(diào)節(jié)排氣風機電機的轉速,從而使烘房內(nèi)的相對濕度變量達標,以達到廢氣最佳排放量實現(xiàn)節(jié)能效果。

3.3采用各種節(jié)能工藝方法

采用各種節(jié)能工藝方法,減少進入定形機織物的水分,降低烘燥的能源成本,推廣應用低軋余率軋車、真空抽吸、噴霧給濕、泡沫整理等技術。

(1)開發(fā)了各種新型軋車,在保證左、中、右的均勻性的前提下,提高軋車軋壓力和軋輥硬度,可以降低織物軋后的含水率 10% ～ 20%,達到節(jié)能目的。

(2)通過真空泵吸水機吸除織物表面的游離水、雜物和浮于織物表面的化學溶液,使化學藥劑深入織物內(nèi)部,減少化學廢料,減輕環(huán)保壓力;同時降低了帶液量,降低了烘燥的能源成本。

(3)瑞士威可噴盤式均勻低給液裝置,用于定形機入口,可降低帶液量,提高烘干定形效果,節(jié)約能源;安裝在定形機出布處,均勻給濕,可快速令織物回潮,消除靜電,手感豐滿;若在出布處均勻噴灑不需高溫反應的柔軟劑等化學品,則可降低化學品在烘房內(nèi)揮發(fā)的污染,并節(jié)省能源。

(4)泡沫整理技術是將準備施加到面料的化學品溶液打成泡沫,即利用大量空氣將濃度較高的化學品稀釋,以達到節(jié)省烘干織物所需熱能的目的。泡沫整理時,75% 的用水量可由空氣取代,故烘燥時可省去此 75% 的熱能。在泡沫整理加工中,殘留的僅僅是少量的泡沫,而且這些泡沫破泡以后得到的工作液濃度與配方濃度完全一樣,沒有任何變化,因此多數(shù)情況下可以回用。完全沒有常規(guī)加工方法中存在的,軋槽中的工作液必須放掉的問題。因此該技術能更為有效地使用織物染整加工中的化學品,達到節(jié)能及無污水排放的效果。

4結語

目前,浙江、江蘇、福建等省的印染企業(yè)正在推廣拉幅定形機有機廢氣回收利用技術,通過冷凝、過濾、吸收分離等技術將熱定形機廢氣中的有機物進行分離回收,同時還兼有余熱回收利用的功效。布面溫度、烘房排氣濕度、出布回潮率等參數(shù)在線檢測技術在國產(chǎn)拉幅定形機上的應用已經(jīng)取得了非常顯著的工藝效果和節(jié)能減排效果。其它節(jié)能減排技術:低軋余率軋車、真空抽吸、噴霧給濕、泡沫整理等,根據(jù)對不同的織物品種的工藝適應性,也在深入探索和推廣應用中。在未來的一段時間內(nèi),國產(chǎn)拉幅定形機各種節(jié)能減排新技術將會繼續(xù)發(fā)展,前景看好。