棉紡織工廠設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施分析

胡彥英

(河北中紡工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 石家莊 050051)

棉紡織工廠設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施分析

胡彥英

(河北中紡工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 石家莊 050051)

結(jié)合近年來棉紡織工廠設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，從棉紡織工藝設(shè)計(jì)、廠房建筑設(shè)計(jì)和公用工程設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行綜合分析，提出了棉紡織工廠設(shè)計(jì)綜合節(jié)能的技術(shù)措施。

棉紡織工廠設(shè)計(jì)；節(jié)能；工藝設(shè)計(jì)；建筑設(shè)計(jì)；公用工程

我國紡織產(chǎn)品在國際市場具有較大優(yōu)勢，國內(nèi)市場需求也還有很大潛力，紡織工業(yè)發(fā)展仍具有廣闊的市場空間，采取有效措施，建設(shè)節(jié)能型紡織廠，才能促進(jìn)紡織工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。根據(jù)多年棉紡織工廠設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從工藝設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、公用工程設(shè)計(jì)等方面分析，總結(jié)了紡織工廠設(shè)計(jì)階段應(yīng)注意的事項(xiàng)，提出了節(jié)能措施。

1 車間布置節(jié)能措施

生產(chǎn)車間布置應(yīng)結(jié)合廠區(qū)總平面圖布置，確保工藝路線和工廠管線短順。生產(chǎn)車間的入口應(yīng)靠近廠區(qū)原料倉庫，成品出口應(yīng)靠近成品倉庫或印染車間，漿紗車間應(yīng)接近鍋爐房，耗電量大的細(xì)紗車間和織造車間應(yīng)盡可能靠近變配電站。

2 選擇節(jié)能設(shè)備

工藝設(shè)備選擇是棉紡織業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵。棉紡織設(shè)備種類多，耗電量大，因此要選擇高效、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)備，以降低能源消耗。棉紡前紡設(shè)備要優(yōu)先選擇自動(dòng)連續(xù)化棉紡成套設(shè)備，紡紗設(shè)備優(yōu)先選擇全自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)、緊密紡紗機(jī)、渦流紡紗機(jī)等，絡(luò)筒機(jī)優(yōu)先選擇自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)?？椩煸O(shè)備要優(yōu)先選擇智能型高速劍桿織機(jī)、高速經(jīng)編機(jī)、高速噴氣織機(jī)等節(jié)能自動(dòng)化程度高的主機(jī)設(shè)備。 細(xì)紗工序能耗占紡紗企業(yè)總能耗的40%左右，其中的45%～55%消耗在加捻和卷繞、30%消耗在錠子內(nèi)部。一般情況下，錠子空錠運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)部消耗的電能占細(xì)紗工序能耗的20%左右，平均能耗為7～14 W，運(yùn)轉(zhuǎn)速度越高，驅(qū)動(dòng)能耗越大。2015年，中國棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布了《中國棉紡織行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)推薦目錄》，推薦了一項(xiàng)錠子節(jié)能技術(shù) —— TXD61 系列新型高性能高速節(jié)能錠子。際華三五四二紡織有限公司將TXD6103高速節(jié)能錠子成功用于4.5萬錠緊密紡。紡紗錠速提高了11.5%，細(xì)紗能耗下降11.49%，年節(jié)省潤滑油4.3 t，年可減少使用成本支出115.6萬元[1]。

輔機(jī)設(shè)備要選擇紡紗系統(tǒng)節(jié)能電機(jī)、節(jié)能空調(diào)等節(jié)能設(shè)備和噴氣織機(jī)節(jié)氣技術(shù)。

3 工藝設(shè)計(jì)與工藝設(shè)備布置節(jié)能措施

棉紡織工藝設(shè)計(jì)與工藝設(shè)備配臺(tái)布置與所生產(chǎn)的產(chǎn)品密切相關(guān)，需要根據(jù)最終產(chǎn)品性能、原材料、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量以及數(shù)量、技術(shù)條件及設(shè)備性能認(rèn)真分析研究決定。

3.1 工藝設(shè)計(jì)

棉紡織工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇、配臺(tái)與布置是決定車間建筑面積、建設(shè)投資、運(yùn)營費(fèi)用的關(guān)鍵，是棉紡織工廠設(shè)計(jì)的核心。在滿足產(chǎn)品生產(chǎn)加工制造的同時(shí)，需要對各種生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)產(chǎn)品特征和設(shè)備性能，合理設(shè)計(jì)計(jì)算各工序生產(chǎn)工藝參數(shù)和半制品數(shù)量，按照選定工藝流程和產(chǎn)品規(guī)模，確定設(shè)備配臺(tái)。同一產(chǎn)品前后工序配備的機(jī)臺(tái)，應(yīng)盡可能建立固定的供應(yīng)體制。

3.2 工藝流程

工藝流程在滿足產(chǎn)品生產(chǎn)需求的同時(shí)，宜選用優(yōu)質(zhì)高效、短捷、連續(xù)化和自動(dòng)化、易操作的工藝技術(shù)。紡織生產(chǎn)各工序之間均有半制品運(yùn)輸和貯存，在工藝設(shè)計(jì)上要重點(diǎn)考慮如何在工藝布置上便于半制品的運(yùn)輸和貯存。梳棉機(jī)的布置要利于棉卷、棉條的運(yùn)輸，采用直線排列和上下工序相連，并條、精梳、粗紗的運(yùn)輸和存放均要考慮運(yùn)輸順暢，避免交叉迂回。

3.3 車弄寬度

在布置主要工藝設(shè)備時(shí)，應(yīng)充分考慮中間半制品的運(yùn)輸和存放，合理優(yōu)化車弄寬度，在確保正常操作的情況下，便于上下工序的連接，最好半制品一步運(yùn)輸?shù)较乱还ば?，盡量避免迂回交叉，提高工作效率。

3.4 車間內(nèi)分區(qū)

溫濕度要求相同或相近的工序應(yīng)盡量集中或靠近，溫濕度要求不同的工序要彼此分開，一般設(shè)計(jì)中用隔墻分離，以便于空調(diào)、安全防火等生產(chǎn)條件的控制。隨著清梳聯(lián)、精梳的大量應(yīng)用，一般情況下，清梳聯(lián)宜布置在一個(gè)分區(qū)。并條、精梳、粗紗3個(gè)工序的溫濕度要求接近，半制品定臺(tái)關(guān)系比較緊密，一般設(shè)置在一個(gè)分區(qū)。細(xì)紗車間和織布車間因機(jī)臺(tái)較多、機(jī)器發(fā)熱量大、車間對溫濕度有一定要求，一般設(shè)為一個(gè)單獨(dú)分區(qū)。

3.5 工藝布局

工藝布局合理，便于生產(chǎn)輔助設(shè)施節(jié)能。車間工藝布置在考慮工藝流程合理的同時(shí)，也要考慮到車間空調(diào)送排風(fēng)是否合理，除塵管道是否順暢短捷。細(xì)紗、梳棉工序的熱風(fēng)回用，輸配電線路短捷便利等因素與車間的綜合節(jié)能關(guān)系重大，在設(shè)計(jì)中要統(tǒng)一綜合考慮，選取最優(yōu)方案。

3.6 車間柱網(wǎng)

在設(shè)備排列時(shí)，不僅要考慮設(shè)備布置、車弄寬度合理，也要兼顧車間柱網(wǎng)、跨度盡量統(tǒng)一，節(jié)省工程造價(jià)。在設(shè)計(jì)工廠時(shí)，工程造價(jià)也是重要考慮因素，在滿足工藝布置的同時(shí)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)車間柱網(wǎng)、跨度，減少構(gòu)建類型，便于施工，節(jié)省工程造價(jià)。

4 廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

棉紡織工廠的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)綜合紡織車間的生產(chǎn)條件，合理確定廠房結(jié)構(gòu)形式、柱網(wǎng)、跨度和高度。在建筑節(jié)能方面應(yīng)主要考慮廠房屋頂和外墻保溫、隔濕、建筑采光等構(gòu)造設(shè)計(jì)，保證車間散熱量小、不結(jié)露、采光條件好，以滿足車間生產(chǎn)環(huán)境需求。

4.1 屋頂和外墻保溫

棉紡織生產(chǎn)車間要求適當(dāng)?shù)臏貪穸龋瑴貪穸瓤靠照{(diào)控制，耗能大，屋頂和外墻要保溫處理。具體設(shè)計(jì)中可根據(jù)不同地區(qū)紡織車間的傳熱系數(shù)要求進(jìn)行計(jì)算選擇。

4.2 防結(jié)露

由于棉紡織工藝的要求，冬季車間溫濕度高，屋面和外墻結(jié)露現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。因此在工程設(shè)計(jì)階段必須對屋頂和外墻進(jìn)行防結(jié)露設(shè)計(jì)和屋頂隔濕設(shè)計(jì)。

4.3 采光

在設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用自然光節(jié)省電能。近年來，封閉廠房的大量建設(shè)，給建筑采光設(shè)計(jì)帶來不便，對于鋼筋混凝土風(fēng)道大梁，雙T板結(jié)構(gòu)，可針對性的在屋頂設(shè)置采光口，利用自然光。利用屋面自然采光和屋面排煙有機(jī)結(jié)合，既可以解決封閉車間的排煙問題，又可以有效的利用自然光，效果良好[2]。

目前，許多新建廠房考慮到長期效益和節(jié)能，在屋面上安置固定式屋頂光伏陣列的太陽能發(fā)電極板，具有成本低、安裝簡單方便、便于維護(hù)的特點(diǎn)，為建設(shè)綠色企業(yè)創(chuàng)造了條件。

5 公用工程節(jié)能設(shè)計(jì)

空調(diào)、除塵、制冷設(shè)備約占棉紡織廠總功率的1/3，節(jié)能潛力巨大。

5.1 空調(diào)

車間熱濕環(huán)境、氣流組織、衛(wèi)生環(huán)境對工藝生產(chǎn)的影響巨大，對空調(diào)能耗起著決定性作用。從空調(diào)滿足工藝要求和節(jié)能要求為出發(fā)點(diǎn)，分析車間熱濕環(huán)境、氣流組織、衛(wèi)生環(huán)境，設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)要求而又節(jié)能的工廠。首先要正確計(jì)算車間冷負(fù)荷、確定送風(fēng)量、優(yōu)化設(shè)置空調(diào)參數(shù)，力求送回風(fēng)管道順暢、短捷。合理設(shè)計(jì)送回風(fēng)管道系統(tǒng)，以控制風(fēng)速、減少局部阻力、重視細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)為主線，降低送回風(fēng)系統(tǒng)阻力和風(fēng)機(jī)耗能。

按車間負(fù)荷的變化，相應(yīng)增減通風(fēng)量。變風(fēng)量調(diào)節(jié)主要由風(fēng)機(jī)調(diào)速、調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口葉片及改變?nèi)~片角度等方法。從節(jié)能角度來看，以風(fēng)機(jī)調(diào)速方式最為有利[3]，要選用高效、節(jié)能的電動(dòng)機(jī)和通風(fēng)機(jī)。合理使用回風(fēng)、控制送風(fēng)機(jī)器露點(diǎn)，不僅對穩(wěn)定車間的溫濕度，減少生產(chǎn)波動(dòng)，提高產(chǎn)品質(zhì)量有利，還可大幅度降低空調(diào)能耗。

根據(jù)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量要求，在確保運(yùn)行質(zhì)量的前提下，可以采用“大小環(huán)境”分區(qū)空調(diào)、多風(fēng)機(jī)送風(fēng)系統(tǒng)[4]、熱能轉(zhuǎn)移[5]、變頻節(jié)能噴霧、空調(diào)自動(dòng)控制等空調(diào)節(jié)能技術(shù)。發(fā)熱量大的細(xì)紗車間，用電量一般可以占到紡紗廠電量的60%～70%[6]，電能除一部分轉(zhuǎn)化為有效機(jī)械能外，絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)到車間中，造成車間熱量過剩。前紡并粗車間機(jī)器數(shù)量少，車間發(fā)熱量小，冬季僅靠機(jī)器發(fā)熱量不足以保證車間溫度，為達(dá)到工藝生產(chǎn)要求，需補(bǔ)入熱量，這樣可以將細(xì)紗車間的余熱轉(zhuǎn)移到前紡的并粗車間空調(diào)系統(tǒng)，通過這種熱能的相互轉(zhuǎn)移分配，節(jié)約能源。

空調(diào)室位置的選擇應(yīng)靠近各車間的負(fù)荷中心，以減少送回風(fēng)管的長度，最好設(shè)在便于進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)和送風(fēng)的地方。

5.2 除塵

除塵系統(tǒng)的節(jié)能原則是合理選擇配置除塵系統(tǒng)，充分利用主機(jī)壓力，平衡各除塵接口的壓力，使除塵系統(tǒng)各管道入口壓力接近，減少風(fēng)機(jī)全壓浪費(fèi)。管道的各個(gè)部位，都必須保持相應(yīng)的風(fēng)速，做到不積塵，但風(fēng)速也不能過大，以免造成過大的阻力，引起除塵風(fēng)量的減弱。除塵管道的結(jié)構(gòu)既要保證各個(gè)排風(fēng)點(diǎn)排風(fēng)量的均勻，又要保證能使各個(gè)排風(fēng)點(diǎn)保持其要求的負(fù)壓。

除塵室的位置應(yīng)盡量靠近待濾塵的工藝設(shè)備或附房，以縮短除塵用管道，提高效率。過濾后的空氣應(yīng)能以最短的流程回到車間或空調(diào)室。

5.3 制冷

紡織車間發(fā)熱量大，所需制冷量很大。近年來紡織企業(yè)的利潤相對較低，用冷量大，要求紡織空調(diào)系統(tǒng)盡可能節(jié)約運(yùn)行。

積極推廣深井回灌技術(shù)，利用冬季儲(chǔ)能用作夏季降溫，夏季儲(chǔ)能用作冬季供暖。為了有效地使用有限的低溫冬灌井水，應(yīng)對冷量實(shí)行綜合調(diào)度，即在灌水時(shí)采用機(jī)械制冷水打底，不足部分用井水補(bǔ)充的方式。這項(xiàng)措施對實(shí)施“低溫水、小水量、低露點(diǎn)”的調(diào)節(jié)方法更具重要意義。

貫徹“一水多用”的原則，使低溫水先紡后織重復(fù)使用，如最后排出水的水溫仍低于地面水時(shí)，還可以用來做冷卻水，以提高制冷設(shè)備的效率。

積極推廣二級噴水室，最大限度的利用冷水的冷量。據(jù)測算，采用二級噴水室，深井水量可以節(jié)省約1/3。

制冷站要靠近負(fù)荷中心，縮短冷凍水輸送距離，減少冷凍水泵揚(yáng)程，減少運(yùn)行功率，減少管道冷量散失和水溫升高。分散制冷，按需設(shè)計(jì)和操控，便于能量調(diào)節(jié)。

5.4 電氣

車間變配電室應(yīng)盡量布置在負(fù)荷中心，降低供配電系統(tǒng)的線損及配電損失，最大限度的減少無功功率，提高電能的利用率。變壓器宜選用低損耗、低噪聲的節(jié)能變壓器，降低能耗。在變電所低壓側(cè)對功率因數(shù)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，補(bǔ)償后高壓側(cè)功率因數(shù)在0.9以上。結(jié)合經(jīng)濟(jì)電流密度及載流量合理選擇電纜、電線截面。采取電抗濾波等措施抑制諧波在線路中的含量，選用高效節(jié)能電機(jī)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍內(nèi)。大空間區(qū)域照明按照工作分區(qū)在照明箱集中控制；其它照明采用分控開關(guān)就地進(jìn)行控制，基本實(shí)行單燈單控；照明燈具、光源分別采用高效節(jié)能產(chǎn)品。所有變配電所均實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制與保護(hù)，各主要電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳至高壓開關(guān)站控制室，實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的集中監(jiān)測、監(jiān)控，及時(shí)調(diào)度。

6 結(jié)語

節(jié)能設(shè)計(jì)是棉紡織工廠設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，涉及到紡織工藝設(shè)計(jì)、廠房建筑設(shè)計(jì)以及公用工廠設(shè)計(jì)等各個(gè)方面，是各學(xué)科綜合運(yùn)用的成果。做好紡織工廠節(jié)能設(shè)計(jì)，可為棉紡織工廠節(jié)能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為棉紡織企業(yè)綜合節(jié)能、綠色可持續(xù)發(fā)展提供條件。

[1] 中國棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì).節(jié)能降耗好幫手[EB/OL].(2015-11-11)[2015-11-19]．http://www.ccta.org.cn/jnhb/xmps/201511/t20151119-2051451.html.

[2] 李進(jìn)彥.紡織工程設(shè)計(jì)節(jié)能措施概述[J].棉紡織技術(shù),2015,43(9):25-28.

[3] 韓文泉.紡織廠空調(diào)節(jié)能措施與方法[J].山東紡織經(jīng)濟(jì),2002,(2):39-40.

[4] 樊 瑞,周義德.紡織空調(diào)多風(fēng)機(jī)送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行分析[J].上海紡織科技,2011,39(3):57-59.

[5] 王 慧.紡織車間熱轉(zhuǎn)移技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2008,(10):77-78.

[6] 李景龍.節(jié)能棉紡紗廠設(shè)計(jì)[M].上海:東華大學(xué)出版社，2011.

Discussion on the Energy-saving Measures of Cotton Plant Design

HU Yan-ying

(Hebei CTA Engineering Designing Institute Co. Ltd., Shijiazhuang 050051, China)

Combined with the actual situation of the cotton plant design in recent years, the comprehensive energy-saving technical measures of cotton plant design were proposed from cotton process design, plant construction design and public works design.

cotton plant design; energy-saving; process design; construction design; public works

2016-03-14

胡彥英(1982-)，女，工程師，碩士，主要從事棉紡織廠設(shè)計(jì)和棉紡織行業(yè)發(fā)展規(guī)劃等工作，E-mail：sjz200803@163.com。

TS108

A

1673-0356(2016)04-0007-03