国产拉幅定形机的节能环保技术发展

姚珍敏

“十一五”期间将是我国印染工业蓬勃发展的时期,产能增加,品种繁多,质量提高。业内人士表示,近 5 年来,印染行业产值和产量分别以平均每年 18% 和 16% 的速度增长,发展势头很猛。在染整工业快速发展的同时,生产过程中水耗和能耗增多、废水废气排量增高,由此所带来的资源消耗大、污染物排放量多与节约资源、保护环境之间的矛盾日益显现。“节能减排”已成为当前国家宏观经济调控的重点。这就要求我国印染机械在保证所加工的纺织品品质不变或提高的前提下,向环保、节能、智能化和信息化的方向发展。

在国内印染工业快速发展的背景下,我国国产拉幅定形机机电一体化水平也取得了长足进步,印染工艺参数在线检测与控制技术,已经实现了对温度、速度、湿度、加料、张力、门幅、含潮率等参数的实时在线检测和控制;可以实现远程诊断、远程管理等功能。由于其优良的性价比,在数量上国产拉幅定形机的国内市场占有率已达到 60% ～ 70%。然而另一方面则是依然存在隐忧。除在稳定性、可靠性和智能化方面与国际先进机型仍存在差距外,印染机械制造企业的节能、减排意识较弱,使国产拉幅定形机在这方面与国际先进水平相去甚远。

实际上,在节能、减排方面国产拉幅定形机有很多事情可做。当前拉幅定形机的热效率较低,拉幅定形机的热效率只有 18% ～ 26%,且大部分损失的热量没有被回收利用。生产废气直接排放,工作地的空气质量差。开发新型节能环保型拉幅定形机和改进落后的拉幅定形机是各印染企业和拉幅定形机制造企业当前的一项重要工作。

1传统拉幅定形机的高能耗和对环境的污染

涤纶长丝、涤纶低弹丝针织物、纯棉或其它混纺、交织的织物经拉幅定形机热定形后,具有稳定、挺括、收缩小、不皱、手感好等特点,深受消费者的欢迎。因此热定形已成为化纤及其与天然纤维混纺、交织的织物整理中必不可少的工序。定形工艺是用循环热风对织物进行干燥、加热至一定温度,使织物获得稳定尺寸的工艺。工艺过程中首先用热风加热使湿织物的水分蒸发,为保持热风的吸湿能力需不断大量排气。产生了大量热损失,能耗大。然后进入热定形过程,织物含湿量已不大,加热的主要目的是使织物温度上升从而改变织物的性能。传统拉幅定形机定形织物的各项工艺参数凭操作工经验手动控制,节能效果差。

另一方面,拉幅定形机一般工作温度约为 200 ℃左右。拉幅定形机在定形织物过程中,会由于高温焙烘产生含有机物、染料助剂(含蜡质、溶剂、乳化剂、高分子单体)、织物本身掉落下来的短纤维等的热废气,其主要成分为醛、酮、内脂、杂环化合物、芳香族化合物等。随着排气风机的排湿,大量的热废气由排气风机从热烘房中抽出散入大气,这些未经过处理的热废气对大气产生污染。它不仅浪费了大量的热能,而且还造成严重的环境污染和局部气候变暖。对操作工人的身体健康也会造成损害,并影响周围居民。

因此高能耗与环境污染是拉幅定形机发展中的主要问题。拉幅定形机的节能减排势在必行。拉幅定形机作为印染厂必备的、不可缺少的后整理关键设备,其性能的好坏不仅关系到所定形织物的品质,其节能减排的性能也直接影响到印染厂的经济效益和社会效益。

2国际先进拉幅定形机的节能减排措施

国外和中国香港、台湾地区制造拉幅定形机的厂家众多,节能手段也多种多样,定形机的热能回收方法比较广泛。一些有代表性的公司其节能减排技术特征如下。

德国Monforts(门富士)MONTEX – 6500型拉幅定形机配有集成化热回收系统,拉幅烘干工艺节能达 15%(130 ～ 150 ℃),热定形工艺节能达 30%(180 ～ 200 ℃),拉幅烘干和定形工艺节能达 20%。

德国Brückner(布鲁克纳)公司拉幅定形机的废热回收及排烟净化系统,有空气交换系统(节能约 20%)、空气水热交换系统(节能约 30%)、吸湿净化系统,节能环保效果显著。余热回收和废气净化系统可将废气中的余热传送给新鲜的空气或水,并使废气中的污染物得到冷凝和过滤、进而达到节能环保效果。

德国Moenus(毛纳斯)公司Artos uni – star型拉幅定形机Econ – Air排气导流系统,装于最后 2 只烘箱上部,节能和提高加工织物品质;其湿度控制系统是利用最新的测量和控制装置检测废气(循环气流)的湿度并优化能源的消耗。

香港立信染整机械有限公司新型定形机可将排放出的能源回收再利用,不但大大降低能源消耗量,还改善工作地的空气质量。中国台湾力根LK828定形机热风循环系统,气垫式风管节能 20% ～ 25%。

3努力提高自主研发能力,研制国产新一代节能环

保型拉幅定形机,与国际先进产品同步发展

后整理节能减排方法大力推荐定形机热能回收、在线检测和各种低给液方式。研制国产节能环保型拉幅定形机将综合利用热能回收系统,各种在线检测节能先进技术,推广应用各种低给液装置,其中包括涂层整理、真空抽吸、喷雾给湿、泡沫整理等,来达到节能减排的目的。

3.1集成化热回收系统

考虑到织物品种不同等因素,拉幅定形机可选配以下 3 种热能回用装置的一种。

(1)热水回用装置:利用循环水冷却回用拉幅定形机热废气中的热能,废气经过热交换系统进行汽 – 液热交换,可根据回用水温度要求对出水温度进行调节,适用于棉纺类织物。热水回用工艺流程:定形机热废气 → 废气经过热交换系统(循环过滤段 → 热水回用段)→ 废气排放。

(2)热风热水回用装置:充分利用拉幅定形机热废气中的热量,热废气先经超导管回用热能,预热补充进入定形机烘房的清洁空气;后经过热交换系统进行汽 – 液热交换,可根据回用水温度要求对出水温度进行调节。适用于棉纺类织物。热风热水回用工艺流程:定形机热废气 → 废气经过热交换系统(循环过滤段 → 热风回用段 → 热水回收 段)→ 废气排放。

(3)热风、热水回用和废油回收装置:综合利用拉幅定形机热废气中的热量及油脂等物质。热废气先经超导管回用热能,预热补充进入定形机烘房的新鲜空气;后经过热交换系统进行汽 – 液热交换,可根据回用水温度要求对出水温度进行调节;最后静电除油,减少有害物质的排放,降低对环境的污染。适用于针织化纤类织物。热风、热水回用和废油回收工艺流程:定形机热废气 → 废气经过热交换系统(循环过滤段 → 热风回用段 → 热水回收段 → 废油回收段)→ 废气排放。

烘房热废气通过热交换系统用于加热新鲜空气或水。防止热量无功排放,实现节能。为了减少拉幅定形机烘燥产生的工业油烟对环境产生的污染,采用静电除油烟装置,该装置油烟与灰尘去除效率高,废油还可以再回收利用,能很快收回投资,经济效益显著,又达到绿色环保减排的要求。

表 1 所列测试数据的工作条件说明:

① 表 1 所列数据为邵阳纺织机械有限责任公司八节拉幅定形机的测试数据,机器最大设计排风量为 2 万m3/h,实验测试排风量为 1.5 万m3/h,回用风风量为 4 000 m3/h;

② 车间的测试气温为 25 ℃,煤的计算发热量为 5 000 kcal/kg;

③ 以上数据因拉幅定形机的型号、工作环境、织物品种、定形工艺不同会有差异。

3.2各种节能在线检测控制技术的运用

(1)织物定形时间的在线检测控制:通过德国Mahlo(玛诺)公司OMT – 7型面温度测量传感器对织物布面温度变化的测量,反馈给定形时间控制器(PERMASET VMT –10)来控制定形机速度以调节定形时间,完成织物在不同升温曲线下,精确地达到温度 – 时间的完善定形效果。当织物达到定形温度时,计算机就根据定形时间的要求,算出织物进给的合理工艺车速,加以控制。定形机中耗电量最大的是循环风机电机,温度 – 时间控制器亦可用于控制风机转速以取得最佳节能效果。

(2)织物出布回潮率等参数的检测控制:织物的含水率是烘干过程中极重要的参数,过度烘干会浪费时间和能源,而不充分的干燥则会使织物产生不良的后果。采用接触式方法在线检测织物左、中、右的剩余湿度,其原理是通过测定织物的导电性来测定其含水率,以控制工艺车速或风机转速达到节能效果。

(3)废气湿度控制对烘干工序的节能起着决定性作用。安装到排风口的传感器内配有二氧化锆(ZrO2)金属元件,能可靠的测试废气湿度,并能耐高温,抗污染。根据最佳排气湿度调节排气风机电机的转速,从而使烘房内的相对湿度变量达标,以达到废气最佳排放量实现节能效果。

3.3采用各种节能工艺方法

采用各种节能工艺方法,减少进入定形机织物的水分,降低烘燥的能源成本,推广应用低轧余率轧车、真空抽吸、喷雾给湿、泡沫整理等技术。

(1)开发了各种新型轧车,在保证左、中、右的均匀性的前提下,提高轧车轧压力和轧辊硬度,可以降低织物轧后的含水率 10% ～ 20%,达到节能目的。

(2)通过真空泵吸水机吸除织物表面的游离水、杂物和浮于织物表面的化学溶液,使化学药剂深入织物内部,减少化学废料,减轻环保压力;同时降低了带液量,降低了烘燥的能源成本。

(3)瑞士威可喷盘式均匀低给液装置,用于定形机入口,可降低带液量,提高烘干定形效果,节约能源;安装在定形机出布处,均匀给湿,可快速令织物回潮,消除静电,手感丰满;若在出布处均匀喷洒不需高温反应的柔软剂等化学品,则可降低化学品在烘房内挥发的污染,并节省能源。

(4)泡沫整理技术是将准备施加到面料的化学品溶液打成泡沫,即利用大量空气将浓度较高的化学品稀释,以达到节省烘干织物所需热能的目的。泡沫整理时,75% 的用水量可由空气取代,故烘燥时可省去此 75% 的热能。在泡沫整理加工中,残留的仅仅是少量的泡沫,而且这些泡沫破泡以后得到的工作液浓度与配方浓度完全一样,没有任何变化,因此多数情况下可以回用。完全没有常规加工方法中存在的,轧槽中的工作液必须放掉的问题。因此该技术能更为有效地使用织物染整加工中的化学品,达到节能及无污水排放的效果。

4结语

目前,浙江、江苏、福建等省的印染企业正在推广拉幅定形机有机废气回收利用技术,通过冷凝、过滤、吸收分离等技术将热定形机废气中的有机物进行分离回收,同时还兼有余热回收利用的功效。布面温度、烘房排气湿度、出布回潮率等参数在线检测技术在国产拉幅定形机上的应用已经取得了非常显著的工艺效果和节能减排效果。其它节能减排技术:低轧余率轧车、真空抽吸、喷雾给湿、泡沫整理等,根据对不同的织物品种的工艺适应性,也在深入探索和推广应用中。在未来的一段时间内,国产拉幅定形机各种节能减排新技术将会继续发展,前景看好。