陕西煤灰纱出现的特征性规律与防治

卫润虎

（陕西工业职业技术学院，陕西咸阳 712000）

煤灰纱的产生是烟尘颗粒存在和静电吸附共同作用的结果,煤灰纱严重影响纺织产品质量，同时也是难以解决的技术问题。经研究发现煤灰纱产生有一些特征性规律，并试图找到了防治煤灰纱的措施。

1 煤灰纱出现的特征性规律

1.1 区域特征

在城市中心区、重工业区、紧靠交通枢纽的地区极易产生煤灰纱。

(1)因为城市中心居民多，厂区周围的居民设施多，有不少以燃煤为主；工厂、机关单位生活取暖、茶炉、锅炉燃煤；都要产生大量煤烟排入空中，这一点在我国西北地区尤为突出。加之马路上的细小尘埃，经车辆行驶后飞起，也漂浮在低空中，进入冬天。天冷气压低，这些黑灰大都在空气的低层，形成了煤灰纱的污染源。

(2)在重工业区，由于动力和工艺的要求，绝大部分地方都是烟囱林立。尤其是火力发电厂、炼钢厂的周围空气污染极其严重。

(3)交通枢纽是物资周转的中心，车船来往频繁，由车船行驶散发和卷扬起的粉尘包括烟煤灰浓度极高，空气污染情况严重，极易产生煤灰纱。

1.2 季节特征

产生煤灰纱机布较多的季节为l 季度和4 季度，即每年的10月初到次年的3月初，中国南方的梅雨季节。因为每年的10月初到次年的3月初，室外气温一般在 0～l0 ℃或更低，相对湿度在85%～100%的条件下，而且这种气候气压更低，风速0～0.2 m/s，空气处于基本无流动状态，大气中的细小尘埃都分散在下层空间。形成煤灰纱污染源。同时，九月下旬至十月上旬，由于农民焚烧秸杆造成空气污染也不容忽视。

1.3日周期变化特征

煤灰纱并非全天侯出现，在晴朗的白天，阳光充足，地面温度较高；而到夜晚静风无云，昼夜温度变化较大时，易产生煤灰纱。总的来说，一般产生于夜晚至清晨10 时之前，究其原因，与大气对流层出现逆温层有关。清晨，阳光照射地面，地面吸收太阳辐射能，温度上升。但近地面一部分空气温度低于地表温度，烟囱口上部仍为逆温层，烟气不能扩散，往下沉，产生漫烟型烟流，污染周围空气最为严重。及至上午9～10 时以后，烟囱口的上空逆温层逐渐消失，排出的烟又可充分向上扩散，煤灰纱因此亦可消失。

1.4 纺纱的品种特征

所纺产品不同，煤灰纱疵布也不同，一般在涤棉、纯涤品种上最为多见。而在纯棉、纯粘胶产品上则基本无煤灰纱。因为涤纶产品易产生静电，其可纺比电阻值应是105Ωcm，但因为涤纶生产厂家不同，此比电阻值有变化。细纱锭子在高速回转时，管纱与车间空气摩擦而产生静电，其周围形成静电场，在静电的作用下，管纱对其周围空气中的煤灰有吸引力；同时管纱在高速回转中对灰粒产生离心力。灰粒在静电和离心力的同时作用下，就依附在管纱表面的毛羽尖端上，并逐步形成积聚，时间越长，空气中灰粒越多，煤灰微粒积聚也愈严重，最终形成煤灰纱。另外，纱的支数越高，纱线在细纱机上与空气接触的时间愈长，线速度愈大，煤灰纱现象愈严重。一般纺40 支以上产品时，才会产生煤灰纱。如纺14.6tex 及以上产品时，100%会产生煤灰纱。

2 煤灰纱的防治措施

环境空气未经有效过滤即进入细纱车间，是形成“煤灰纱”的主要原因，另外在生产过程中产生的静电吸附也是一个不容忽视的原因。因此，防治煤灰纱我们需要从防止烟尘颗粒进入细纱车间和从工艺设计上这两方面考虑。只有将二者结合，才能比较有效地消除煤灰纱的现象。

2.1 防止烟尘颗粒的侵入

从烟囱或汽车尾气中大量排出未经完全燃烧的碳黑及油烟颗粒很难用单一的除尘机理加以清除。由于油烟粒径在0.03μm～1.0μm 之间。而碳黑粒径在 0.01μm～0.2μm 之间，在此粒径范围内尘埃和水滴表面存在一层气膜。很难被水润湿洗涤沉降，也就是说空调用淋水室失效。又因为粒径范围很小，用常规的过滤方法也无能为力，所以必须层层设防，采用复合机理的方法加以有效清除。

(1)厂址、厂房形式的选择

纺织厂的厂址应选在城市郊区，远离重工业带和交通枢纽，并应尽量处于上风区（风向资料可由当地气象站、台提供）。如果条件不允许，也要偏离主风带，以避免风力输运作用。在厂区周围和内部的绿化工作不容忽视，自然或人工植被是一道良好的污染物阻挡屏障。考虑到风压和热压的作用，厂房以新式封闭厂房为宜。旧厂房的改造因地制宜，各有特点，但一般采取增设过滤装置（同时应调整风机负荷），加强门窗的密封性等做法，但效果不尽人意。现在出现的某些新方法也用于旧厂房的改造，效果有待检验。

(2)新风的处理

新风口直接从室外吸入空气，是防止烟尘颗粒入侵的关键部位，必须加强防治工作。目前加设8mm 厚过滤海绵窗或长毛绒过滤材料，以及在铁丝网或尼龙网框架涂副一层粘性较大机油的作法效果并不理想。有关资料提出静电-纤维过滤方法。也就是，让新风在高压电晕线和接地极板之间通过，使粉尘粒子荷电(或通过X 射线，放射线辐射使粒子荷电)。荷电粒子随气流进入过滤段，在纤维过滤层发生粉尘沉积。目前公认的粉尘粒子荷电基本机理是：a 离子碰撞，即离子与粉尘粒子发生碰撞，离子被粉尘粒子俘获，使粉尘荷电；b 离子扩散，即离子浓度差引起离子扩散，在此过程中，把电荷传给粉尘粒子。虽然负电晕放电比正电晕放电效果好，但负电晕放电会产生比正电晕多得多的臭氧(03)和氮氧化物(N0x)，故采用正电晕。在这种过滤器中，纤维滤料应当具有高比电阻和低吸湿性，以保持其中的电场。可以用木纤维、玻璃纤维、各种合成纤维以及石棉做过滤层，且气流通过滤料必须保持低速度，因为静电作用对速度是敏感的。但低气流速度，势必造成设备投资增加，空调室占地面过大(这一点尤其不利于旧厂房的技术改造)，同时加大了维修保养的难度。采用新型自荷电过滤材料，可以弥补静电-纤维过滤方法的不足。自荷电过滤材料的纤维本身带有静电，当烟尘颗粒随气流通过滤料层时，随即荷电被捕捉。此方法不仅省却了荷电段减少了设备投资和运行费用，而且维修保养极其方便，只须定期更换滤料即可。对于旧厂房改造有不可比拟的优势。

(3)回风的处理

实践中往往只注意新风口，而忽略回风口的空气过滤作用。其实室内空气污染也是形成煤灰纱的因素之一，这只有靠回风过滤段来解决。纺织机械很多零件处于高速旋转状态，机油吸收摩擦热后，会释出细小的机油颗粒，如果温度过高还会产生炭黑。若回风未设过滤段，当室内污染物浓度达到一定浓度时，也会产生煤灰纱。建议在回风处加设过滤装置。

(4)喷水室的改进

如果在新风口只是设置了简单的过滤网而不是高效滤料，则可与皂化喷水室联合使用，以达到净化空气的作用。这是一种空塔洗涤装置，它借助于水滴及溶解其中的洗涤剂的共同作用，来达到净化空气的目的。当气流与水接触时，除了尘粒的惯性碰撞、扩散、凝聚等净化机理外，还由于洗涤剂溶液降低了水的表面张力，并发生润湿、乳化、分散、起泡等作用，有较强的去污能力，使细小尘粒得以除去。水滴的雾化情况关系到除尘效果，为了增加气液两相的接触面积，要求喷出的水滴细小；但过细的雾化增加了脱水和除沫的困难，且在生产现场应用时易造成喷嘴堵塞，故宜选用中喷型喷嘴。但喷水室皂化对空气的热湿处理是否有影响，未除净的泡沫对工艺和设备是否有影响，还有待商榷。笔者倾向于采用高效滤料，喷水室专职热湿处理的结合。

2.2 工艺措施抑制煤灰纱

煤灰纱产生的条件之一是细纱机纺纱过程中产生静电而吸附上烟尘，用抗静电剂处理消除纱线上的静电,必会减少甚至消除“煤灰纱”的出现。抗静电剂是化学药剂，具有较好的导电性和较强的吸湿性。在容易产生静电的纺织材料中加入抗静电剂后，能降低材料肋体积电阻或表面电阻，加速静电泄漏，消除静电。抗静电剂是消除纺织静电最经济、最实用的方法。抗静电剂是通过减少静电的发生，加快静电的逸散，或通过两者相结合的方式而起到消电作用的。抗静电剂在纤维表面形成了一层柔软滑爽的亲水性高聚物覆盖膜，增大了纤维与摩擦物之间的接触间隙，减小了接触面积，减少了摩擦，起到了抑制静电积累的作用。加快材料上静电的散失速度是大多数抗静电剂发挥作用的主要方式。抗静电剂的分子由两个基团组成，一个是电子分布比较均匀对称而无极性的基团R，另一个是有极性的基团X。对极性物质水来说，基团R 很难与水分子结合，称疏水基；基团X 则易与水分子结合，称亲水基。当抗静电剂涂敷于纤维表面时，由于抗静电剂的极性亲水基团与纤维极性基团的相互作用，使抗静电剂分子在纤维界面上形成定向排列，其疏水基向着纤维，而亲水基朝向空气，从而在纤维面上形成连续的亲水表层，有利于吸收水分而使纤维的电阻值下降，加快材料上静电的散失速度。抗静电剂起作用的另一种方式是离子化。离子性的抗静电剂本身具有良好的导电性，这种抗静电剂分子在表层水分作用下发生电离，显著提高了纤维表面的导电性。此外，离子性抗静电剂还可通过中和表层电荷的方式消除带电。虽然生产过程中一般都会用抗静电剂进行处理,但到细纱工序时抗静电剂的性能已经明显下降。因此,需研究在细纱工序前粗纱的抗静电剂处理及其剂量、针对不同纤维的结构特点选择阳(阴)离子型抗静电剂等问题,使这种投资少且处理方法极为简单的治理煤灰纱方法,能尽快在纺织厂推广使用。

减少静电产生的另一种方法就是要打破工艺上形成的气圈空气附面层。如引用外部气流或利于空调送、回风气流组织来干扰和破坏气圈。改变纱管周围空气附面层的气流运行规律,从纺织气流的研究入手,寻求减少静电产生的方法,破坏“煤灰纱”形成的条件。

此外，为了减少煤灰纱的产生，在纺织工艺上可采取：①安装高压吹管,利用高压吹气的办法清洁煤灰纱；②在细纱工序操作上,提高纱底高度,减轻纱底部污染程度；③缩短细纱纺纱时间；④根据细纱机实际情况,制作手推小车,推动小车利用上面装的两把毛刷把附在纱表面的少量油灰清除掉。

3 结语

煤灰纱不仅仅是技术问题，更是一个社会问题，是社会整体生产背景恶化的产物。从社会角度来说，只有动员社会的力量，改善能源结构，对排放煤烟灰的工厂进行综合治理，才能收到事半功倍的效果。从过滤净化技术上讲，必须采用多种除尘机理相结合的方法。保证细纱车间的微正压，提高新风净化设备的过滤效率，同时降低系统的阻力，是有效地治理“煤灰纱”的重要途径。因此，研发高效低阻的过滤材料并采用合理的正压净化设备是非常必要的。空调喷淋室能实现多种热、湿处理，并能洗涤净化空气，在纺织厂大量使用。应充分利用原有设施，加强喷淋室在治理煤灰纱方面的研究。

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