机采棉加工生产线水分自动控制技术及工艺升级改造的使用情况探讨

■　刘学亮　吴国江〔第五师89团供应站，新疆博乐833408〕

机采棉加工生产线水分自动控制技术及工艺升级改造的使用情况探讨

■刘学亮吴国江
〔第五师89团供应站，新疆博乐833408〕

随着兵团机采棉种植面积的扩大，棉花种植和加工技术的不断进步，机采棉已经成为棉花产业发展的必然趋势。目前团场采用的机采棉加工工艺、加工设备及技术都已逐渐成熟，但是部分加工工艺环节影响了产量质量，增加了职工的劳动强度。为了促进兵团棉花产业的全程机械化的发展，只要针对部分设备及配置进行改进，就能取得明显的效果。

近几年机采棉采收时间晚，回潮率差异较大、含杂率高、储存时间短等因素，都会影响加工品质。为了解决机采棉加工带来的突出问题，89团实施了机采棉加工清理皮棉加湿等设备升级改造示范项目。通过对生产线设备的升级改造，完善机采棉加工工艺，改进机采棉清理加工设备等，实现了机采棉清理加工全程机械化和自动化，解决了机采棉加工环节中的突出问题。

2014年第五师89团加工厂将第三手摘棉生产线改建为机采棉加工生产线，对第二机采棉加工生产线的清理加工工艺进行了全程自动化升级改造。通过秋季机采棉的清理加工生产试验，总结了各环节出现的不足，优化加工设备，合理调整工艺，提出了适应团场的棉花清理加工工艺和设备配套方案，实现了全程自动化的目标。通过效益分析，改进的工艺提高了生产效率，降低了能耗，保证了皮棉回潮率和品质，排放的杂质中单粒籽棉明显减少，轧花生产线实现了机械自动吸杂集中堆放，减轻了职工劳动强度，解决了车间内及除尘区工作环境脏乱差的问题。

一、设备的选购及配套设施的建设

(一)工艺和设备的选择原则

1.先进的工艺及设备上择优选择与合理化配置。

棉花加工企业在改造生产线建设规模、设备选型与配置、加工工艺上，结合国内棉机设备设计水平、制造质量以及生产应用状况，可适当选择国内成熟高效的同类产品，以利于关键设备的配套，满足机采棉清理加工的要求。

2.设备技术要求与职工技术素质相协调。

设备配套方案在保证技术先进、运行可靠的基础上，在操作、维护、修理等方面，必须考虑职工的技术素质，设备自动化、智能化、集成化水平适中，达到职工易理解、会操作、能维修的目的。

3.节能降耗。

籽棉喂送、烘干、加工清理、皮棉加湿打包及自动清理拉运杂质等系统，严格按照节能的原则，只有生产能力与耗能相协调，才能降低棉花加工成本。

4.工艺设备相应配套。

喂花、烘干、清理等设备宜选用技术性能衔接、设备安装可行的系列配套设备，实现设备配套规范化和全程机械化。

(二)配套设备

籽棉分离器、MG-10烘干塔、籽棉清理机、提净式籽棉清理机、皮棉清理机、集棉机、MJP-1皮棉加湿系统、蒸汽锅炉、吸杂分离器、地坑喂花机、提升机、机采棉打模系统。

(三)配套设施的建设规模

第三生产线是由手摘棉加工生产线改造为机采棉加工生产线，主要配套设施有新建籽棉预处理车间、设备基础、电器材料、设备安装、风运管道制作安装、蒸汽锅炉安装以及第二机采棉生产线的清理烘干工艺和除尘工艺的改进。

(四)建设项目的内容

主要是在两个生产线进行，一个是改建，一个是改进。

手摘棉加工生产线改造为机采棉加工生产线，新增4台400×2 000皮棉清理机配套原来的4台轧花机、1台集棉机及机采棉配套的籽棉清理机、烘干塔、蒸汽锅炉，皮棉加湿器、风机等设备，旧设备基础拆除，按新工艺设备基础重新施工。一、二道烘干(18 m×40 m×7 m)彩板房及机采棉堆放场地建设和消防设施、新设备安装，轧花风运管道制作，钢架平台制作，电器线路安装等。

第二生产线需要改进在往年加工过程中发现的5个比较突出的问题：一是产量达不到设计要求；二是内吸籽棉倾斜式清理机工作不稳定，排放杂质中单粒籽棉较多；三是籽清机排放的杂质人工拉运困难，造成车间脏乱差；四是烘干管道设计不合理，容易造成烘干塔及闭风器堵塞；五是除尘工艺不匹配，区域环境卫生差。

二、机采棉加工工艺改进设计

为了确保第三生产线改造项目顺利进行，解决第二生产线往年籽棉加工生产过程中的突出问题，2014年团领导要求对改建生产线及加工工艺进行改进创新，成立了以团主要领导为组长、石河子开发区银彩棉业有限公司及加工厂技术骨干为成员的项目技术改造领导小组。

第五师89团加工厂分别对山东天鹅棉机公司和邯郸金狮棉机公司提供的机采棉加工工艺进行了论证，同时结合往年生产线加工中出现的问题进行深入研究，在加工工艺上进行了改进创新，制定出有效可行的加工工艺。

三、项目建设

(一)改建项目的建设

第三生产线改造项目严格按照改进工艺进行建设，新增加预处理车间及配套的自动喂花、清理、烘干，蒸汽锅炉、皮棉加湿器等设备，于2014年5月动工建设，10月10日改建生产线投入生产，总投资1 150万元。

(二)改进生产线工艺

主要是针对第二生产线的部分工艺进行改进，总投资80万元，2014年9月20日完成。

1.内吸棉方式改进。

棉花加工企业将内吸棉清理方式改为回收式籽棉清理机，在上部增加一台籽棉分离器内吸棉，减少了沉降箱及吸风管道距离，增加车间空间，减少籽棉清理机排出的单粒籽棉含量，风机在原有基础上可以减小一个型号。

2.烘干工艺的改进。

将热风机吹棉管道由地坑式安装改为地面上安装，一是减少基建投资，二是安装在地面上闭风器工作状态一目了然，三是解决了因管道堵塞时在地坑里清理困难的问题。

3.杂质清理工艺的改进。

采用自动集中吸杂装置，在车间后面杂质集中堆放点高空安装一套总集杂分离器，将生产线12个排杂口安装吸杂管道进行风运自动吸杂，不需要安装铃壳分离器设备，一次投资长期受益。

4.除尘工艺改进。

在除尘器排杂绞龙上进行工艺改进，将原来的二排除尘器对应的二排排杂绞龙改进为上下二条绞龙，在上排绞龙上制作三角沉降箱，并对上排绞龙按照配棉绞龙结构进行制作改进，将连接直立吊轴承改造为倾斜吊轴承，绞龙的外壳全部用直径为ϕ8 mm的网板制作，形成了边排杂边清理，可以在不同位置提取不同的有效纤维，然后再利用集绒机将有效纤维输送到回收车间进行清理，分类打包。下排绞龙主要是将上排绞龙排放的尘土按照指定的位置集中堆放。

四、改建生产线及改进生产线生产情况

2014年10月10日改建的机采棉生产线及改进的生产线投入生产，棉花加工企业组织有关人员在加工期间对两条生产线进行生产情况的检测。

(一)改建生产线工艺生产情况

1.手摘棉生产线改建机采棉生产线的设备使用情况。

通过一个轧季的生产运行检验基本上达到了预期目的，主要表现在以下几个方面。

一是使用地坑自动喂花机，实现了自动、均匀、连续喂花；避免了异性纤维的二次混入，喂花效率提高，减轻了劳动强度，每班次节约劳动力7名，并在喂花机地坑内安装了杂质提升机，及时清理喂花机排出的杂质，避免了籽棉二次污染。

二是三丝清理机在清理残膜、布条方面效果明显，大到20 cm2，小到0.1 cm2都可以清除，每班次加工34 t皮棉可以清除0.8 kg异性纤维杂质，清除率达到95%。

三是籽棉清理机清理铃壳棉秆棉叶方面效果明显，机采棉含杂率在8%～12%时，铃壳棉秆清除率可以达到90%～95%，棉叶清除率可以达到60%～70%。达到轧花要求。

四是采收后的机采棉回潮率为8%～12%，籽棉经过烘干回潮率达到5%～8%，加工后的皮棉回潮率6%～7%，达到国家标准。

五是通过计算一天的籽棉加工量，加工34 t皮棉，皮棉含杂率一般在0.9%～1.3%之间，折合籽棉85 t，达到生产线加工生产设计能力。

六是生产线排除的各类杂质每班次约8 t～9 t，各排杂口排出的杂质被集中吸杂设备自动吸走集中堆放，减轻了操作工的劳动强度，明显改善了车间工作环境。

七是皮棉加湿机设备是改建生产线的新生事物，主要是对棉花加工中回潮率低于6.0%的皮棉进行加湿，使皮棉回潮率处于7%～8%达到适宜打包、存储、运输的最佳状态，防止皮棉崩包，造成棉花二次污染。

2.皮棉加湿设备工作原理。

89团加工厂使用的是山东天鹅棉机及陕西华斯特仪器有限责任公司联合开发生产的MJP-1皮棉加湿器，包括连接送棉装置和集棉尘笼的斜向下布置的送棉通道和经送棉通道进行加湿的皮棉加湿设备，包括设置在送棉通道内的加湿隔栅组件和经加湿风机及配置的管道连接到该加湿隔栅组件的蒸汽装置，具有比较好的加湿效果。

该设备由淌棉组件、蒸发箱、热交换器1、保温热风机、热交换器2、加湿热风机、分汽缸组成。其工作原理是蒸汽压力大于0.4 MPa时，开通分汽缸与热交换器1、热交换器2的连接阀门，同时开通保温热风机和加湿热风机，保温风机产生的热风对淌棉组件进行保温，加湿热风机产生热风对淌棉组件内加湿格栅进行预热，以免加湿时产生冷凝水。当淌棉组件预热后，开通分汽缸与蒸发箱连接阀门，此时加湿热风在蒸发箱内与蒸汽混合，产生高温高湿气体，对经过淌棉组件的皮棉进行加湿。加湿热风温度与湿度根据皮棉回潮率进行调节，使加湿后皮棉回潮率控制在国家规定的8.5%附近。为避免产生冷凝水，保温热风温度高于加湿的气体温度。多余的保温热风和多余潮湿的热空气通过回收部回收到皮棉管道内，对皮棉进行预热和预加湿。

3.皮棉加湿器使用情况。

新改建生产线一开始就对皮棉加湿器进行调试，2014年10月15日开始使用，并对低于6%的皮棉回潮率进行加湿，通过一个星期运行测试，得出60多个检验数据。从数据上可以看出，皮棉加湿量0.5%～1%时，皮棉加湿基本均匀；加湿量1%～2.5%时，皮棉出现加湿不均匀现象。随着加湿量增大，皮棉的回潮率越不稳定，甚至出现部分皮棉附水现象，造成打包机压包时由于部分皮棉水分过大，与包箱摩擦力增大，打包机振动大，出现棉包变形，而且打包机出现的故障率增加，一个星期的运行就造成了两次打包机包箱固定螺栓崩断致使全线停工抢修。

根据2014年棉花采收加工时间来看，比2013年晚采收加工25天，避开了9月天气高温籽棉加工时段，到了10月下旬天气温度较低，收购的籽棉回潮率较高，在加工籽棉过程中只要掌握烘干温度就能将皮棉回潮率控制在7%～8%，没有必要再对皮棉进行加湿。由此可见，皮棉加湿在9月天气温度较高、籽棉回潮率较低的情况下使用，加湿量1.5%以内是完全可以的。

89团种植的棉花一般都是中晚期品种，90%的籽棉都在10月开始采收，只有前期一小部分采收的籽棉在加工时使用皮棉加湿。而且皮棉加湿器使用的是蒸汽，气源是生产线籽棉烘干使用的蒸汽锅炉供应。因为皮棉加湿使用的是蒸汽，籽棉烘干在选择锅炉时进行了论证，如果用导热油锅炉，就必须再购进1台1 t的蒸汽锅炉供皮棉加湿使用，增加了成本，为此选择蒸汽锅炉。蒸汽锅炉产生的热效率要比导热油锅炉、热风炉低50%，在籽棉烘干时效率相对较低，烘干后的籽棉回潮率一般在7%～8%之间。

4.皮棉加湿使用运行得出的结论。

使用皮棉加湿设备后，笔者与山东天鹅棉机公司及陕西华斯特仪器有限责任公司相关人员进行了分析和论证，得出的结论是该皮棉加湿设备存在部分环节不成熟，需要改进蒸汽进气方式，重新选取加湿点；采用分段控制气量、多点检测等手段。

(二)改进生产线工艺生产情况

1.改进前与改进后工艺对比。

一是对改进生产线工艺的生产效率、杂质中单粒籽棉的含量、设备能耗、全程机械化程度检测等；二是对烘干工艺的改进的配套效果；三是对吸杂工艺自动化的运行检测；四是对除尘工艺改进的除尘效果，尘塔绒回收、环境污染的检测。试验时间为20个班次，在籽棉加工十天后进行试验检测，随机检测与定时检测。每天白班次随机抽查一次，定时抽查一次，每天将生产线检测结果汇总。

2.试验检测结果分析。

经过20个班次的机采棉加工生产，在生产线抽查取得了320个检测数据，与2013年抽查检测数据进行了仔细对比。

(1)内吸棉方式改进试验检测结果。

改进后的内吸棉方式生产效率稳定、工艺简化，排放的杂质中单粒籽棉的含量明显减少，设备功率降低61.2 kW。通过对比得到以下检测结果，如表1所示。

表1　试验检测结果对比分析

(2)吸杂工艺的改进试验检测结果。

自动集中吸杂，不需要专人清理拉运，减少了2台铃壳分离器设备，车间干净卫生。

(3)除尘工艺改进试验检测结果。

除尘效果非常理想，设备运行平稳，无堵塞现象发生，有效纤维提取率95%，整个除尘区域干净卫生，自动吸杂设备只需一人操作就可以完成。

五、改建生产线与改进生产线工艺评价

(一)改建生产线总体加工效果

改建生产线加工工艺经过改进创新，把原来的手摘棉加工生产线改建为机采棉加工生产线，籽棉从喂花、三丝清理、烘干、籽棉清理、轧花、皮棉清理、皮棉回潮率控制、打包、在线水分检测、自动刷唛、棉包堆放、杂质自动集中堆放，基本上实现了全程机械化，保证了生产效率产品质量，水分控制自动化水平高，减少了劳动力，减轻了职工劳动强度。

(二)改进生产线总体加工效果

改进后的生产线生产效率高、稳定性好，生产线工艺布局合理，籽棉杂质清理自动化程度高，下脚料中有效纤维回收彻底，最大限度地减少衣亏，车间工作区域干净卫生，减少了劳动力，减轻了职工劳动强度，彻底改变第二生产线的脏乱差现象，给职工创造一个良好的工作环境。

六、改建生产线与改进生产线工艺效益分析

(一)改建生产线加工效益分析

改建生产线是按照改进工艺进行施工，通过一个轧季的生产运行，全厂棉花加工期缩短了十几天，生产效率高，产品质量稳定，自动化程度高，每班次节约劳动力8名，二班次节约人力16名，每人一个轧季支付工资2万元，合计节约资金32万元。加工皮棉4 950 t，通过公检三级皮棉比例占到75%，高于其他车间20%，按照皮棉销售等级差价计算增加效益18.5万元。衣分率提高了0.5%，折合皮棉24.75 t，按19 800元/t计算，计49万元，几项加起来增加效益99.5万元，详见表2。

表2　改建生产线加工效益对比

(二)改进生产线加工效益分析

经过对改进机采棉加工生产线一个轧季结果(详见表3)对比可以看出来，工艺改进加工生产线在同等时间和质量上要比工艺没有改进的加工生产线多加工籽棉2 212 t，设备运转率高，衣分率提高0.5%，多生产皮棉73 t。按19 800元/t计算，增加效益132万元，皮棉耗电节约15元/t，6 055 t皮棉节省电费约9万元，两项加起来增加经济效益141万元；社会效益显著，改变了车间加工机采棉脏乱差的局面，减轻了职工的劳动强度，使职工在良好的环境下工作。

表3　改进生产线加工效益对比

七、小结

这次手摘棉生产线改建为机采棉生产线和机采棉工艺升级改造取得的效果是显著的。每条生产线都实现了全程自动化，加快了加工进度，提高了加工质量，节约了劳动力，减轻了职工的劳动强度，厂区环境明显改善。笔者认为，机采棉加工工艺在经过进一步的完善后，将会对89团加工厂棉花加工的发展起到积极的推动作用，使今后的工作更上一个新的高度。☆