棉纺织生产中空气环境的控制与管理

徐 旻，龚国符

(1.中国企业管理无锡培训中心；2.无锡市纺织工程学会：江苏 无锡 214000)

1 空气环境控制技术的发展

棉纺织生产中的空气环境控制，是指控制生产环境中空气的温度、相对湿度、流动速度、含尘浓度和新鲜度(简称“五度”)。在不同的空气环境下，纤维性能会发生不同的变化，影响棉纺织各工序的生产和产品质量，其中温度和相对湿度对纤维性能和产品质量影响更大[1]。如果温湿度控制不好，将会使生产状况恶化，影响半成品和成品的产量和质量。生产车间的空气条件还会影响职工的身心健康，从而影响生产效率。人体感觉到的冷或热，不仅取决于空气温度的高低，还与空气的相对湿度、空气流速以及周围物体的表面温度有关。通常把这几种因素对人体舒适感的综合影响称为“实感温度”，车间作业气象条件中常参考气象预报用“不舒指数Ib”表示。Ib=0.72(Td+Tw)+40.6，Td代表干球温度，Tw代表湿球温度。当Ib值为60～74时，人体皮肤感觉舒适。

从棉纺织空气环境控制技术的发展看，20世纪40年代以前，各棉纺织企业均采用侧墙送风、天窗排风、喷雾装置调节生产车间温湿度的方法，车间设置暖气管网以备冬季采暖之用，清花工序设有尘塔、尘室，滤尘设施简陋。夏季高温时，车间温度常高于36 ℃，纺纱困难，飞花、飞尘多，影响工人的身心健康。之后，棉纺织企业大力改善车间生产条件，开始增装空调送风机。

20世纪60年代后，随着棉纺织业迅速发展以及设备高速化，发热量大幅增加，企业的应对方法多为：不断增装送风机、加大送风量；将老式风机和水泵改造为玻璃钢高效风机和高效水泵；扩大总风道截面积，增加支风道；将细纱车间电机排风下移至地沟，完成上送风、下排风、回风利用、回水利用等空调系统改造。20世纪60年代后期，各棉纺织企业开始逐步增装人工制冷设备，如使用蒸汽喷射式制冷、螺杆式制冷、溴化锂吸收式制冷等设备[2]。

从20世纪60年代开始，各棉纺织企业废弃了原有的尘塔、旋风式集尘器，逐步采用了布袋滤尘、尘笼滤尘、复合式滤尘等除尘技术和设施；20世纪80年代引进国外先进设备如瑞士Luwa等滤尘设备，学习国外先进技术，滤尘效果得到提升，到现在先进的国产滤尘设备已得到了广泛运用。

通过多年的技术改造，棉纺织企业已拥有先进的制冷、滤尘、空调等空气环境控制技术和设施。细纱平均万锭送风量由过去不足2×104m3/h增加到1×105m3/h及以上，平均百台织布机送风量达到4×104m3/h～6×104m3/h，生产车间新风量大于50 m3/(h·人)，系统新风量超过总风量的10%，平均万锭制冷量达670 kW～880 kW，空气含尘量由过去10 mg/m3降至3 mg/m3以下。目前，许多纺织企业实行智能制造，空气环境已实现了电脑集中监测和车间温湿度全自动恒温恒湿控制。空调、滤尘等技术的进步，极大改善了企业的生产环境，保障了生产的发展和职工的身心健康，为纺织产品的质量提供了保障，为纺织业的进一步发展提供了条件。

2 空气环境与纤维性能及工艺的关系

2.1 温度与纤维性能及工艺

2.1.1在棉纺织生产空气环境控制要素中，温度和相对湿度的控制尤为重要。各生产工序的温度，一般应根据生产工艺要求结合保障工人身体健康的卫生要求进行控制。在棉纺织生产过程中，需保持纤维和纱线柔软、静电少，故温度不宜过低。

2.1.2以棉纤维生产为例，由于所用胶辊硬度低，要求棉蜡软化且不粘，车间温度不低于18 ℃(亦不宜太高，以防棉蜡熔化过度而发粘)。

2.1.3棉纤维的吸湿性能随空气温度的降低而增加。温度高时，棉纤维的拉伸强度降低，当温度为10 ℃～30 ℃时，温度每升高1 ℃，棉纤维强力降低0.3%～0.8%；而温度每升高1 ℃，棉纤维伸长度增加0.2%～0.3%。

2.1.4当温度低于18.3 ℃时，棉蜡呈硬化状态，棉纤维比较脆弱，影响成纱条干均匀度，断头率增加；当温度超过27 ℃时，棉蜡开始熔化，棉纤维间发生粘着，影响纺纱的牵伸效能，同时也会产生静电。

2.1.5纺部或织部在冬天开冷车时，普遍会感到生产秩序及生产操作困难，因此各工厂均在开冷车前进行预加热，使生产车间达到一定温度后再开车。

2.2 相对湿度与纤维性能及工艺

2.2.1 相对湿度与纤维性能

各生产工序相对湿度的控制，往往与原料纤维及产品回潮率的控制相结合。空气的相对湿度增大，纤维的回潮率亦增大，反之则减少。当纤维的回潮率与空气的湿度达到平衡时，纤维不再吸湿或放湿，即达到平衡回潮率[3]。

2.2.1.1相对湿度与纤维的强力关系密切。受纤维分子结构中长链分子长度影响，相对湿度对纤维强力的影响不同。当相对湿度增大时，部分纤维会促使长链分子间产生滑移使纤维强力降低，部分纤维能增加长链分子的整列度使纤维强力增加。

2.2.1.2相对湿度与纤维伸长度关系较大。当相对湿度增大时，纤维吸湿后分子间的距离将增大，在外力的作用下易产生相对位移，导致纤维的伸长度会不同程度地增大。

2.2.1.3相对湿度与纤维柔软性有一定关系。当相对湿度增大时，纤维的硬度和脆性将会降低，使纤维的柔软性大为改善，主要是由于相对湿度增大后纤维的吸湿性提高，使分子间的距离增大。

2.2.1.4相对湿度与纤维导电性也有一定关系。纤维属于不良导体，在棉纺织生产过程中，纤维与其他物体接触摩擦易产生静电，会不同程度地影响纺织生产。相对湿度增大，纤维的回潮率增大，使纤维的导电性能增加，有利于减少或消除静电。

2.2.2 相对湿度与各工序生产工艺

围绕纺纱生产可纺性和产品质量的稳定控制和提高，应合理有效地控制好空气的温度和相对湿度，掌握好各工序回潮率及其对吸湿、放湿的不同要求。

2.2.2.1 相对湿度与纺纱工序

2.2.2.1.1清花工序属于放湿过程，要求相对湿度较小。清花将棉块开松并除去杂质，如果原棉的回潮率较小，则棉块易开松、利于除杂，棉卷较均匀；回潮率太小，棉纤维易脆断、落棉增多，影响成纱强力，空中飞花亦多，制成的棉卷太膨松。若原棉回潮率过大，则棉块不易开松，杂质难以清除，棉卷易粘层造成棉卷不匀，纤维经多次打击易产生束丝。因此，纺棉的清花车间相对湿度不宜过大。

2.2.2.1.2梳棉工序应处于放湿状态，纤维内湿外干，外面干燥有利于梳理成单纤维状和除杂；内湿可增加纤维强力和延伸性，纤维不易损伤，可减少静电。该工序相对湿度波动要小；相对湿度较大，纤维粘附易造成棉结增加、杂质不易清除；相对湿度较小易产生静电，致使短纤维飞散、落棉和飞花增多。

2.2.2.1.3并粗工序属于吸湿过程，在确保可纺性的条件下，要求相对湿度偏大控制，条子、粗纱回潮率偏大掌握。并粗工序处于吸湿状态，能增加纤维的柔软性和抱合力，有利于牵伸过程中罗拉对纤维的控制以及纤维的伸直、平行，也利于粗纱获得稳定、均匀的捻度。

适度偏大的粗纱回潮率，利于细纱工序的放湿，也使半制品强力提高，对稳定和提高细纱工序的可纺性和质量都有益。但当相对湿度过大时，会发生粘缠胶辊、绕罗拉问题，使纤维牵伸困难，粗纱出“硬头”，影响条干均匀；会因机件发涩引发并条机涌条和粗纱机锭翼发涩，使粗纱通过锭翼时摩擦增加，易造成卷绕困难、粗纱松弛下垂、捻度不匀和断头增多。相对湿度过小，并条机易产生静电，造成棉条蓬松、棉网破裂、纤维飞散和缠绕胶辊严重；粗纱机上纱条纤维间抱合力减小，造成纱条松散、飞花多，影响粗纱强力和断头。

2.2.2.1.4细纱工序应保持放湿状态，利于粗纱中的纤维保持内湿外干。内湿能使纤维柔软、静电易散逸，外干使摩擦及粘着力小。细纱工序相对湿度过大，牵伸过程易出现胶辊、胶圈、罗拉缠绕纤维、粘花，更易产生纱疵，同时易造成纱线与钢丝圈、钢领与钢丝圈间的摩擦力增加，影响细纱断头；相对湿度过小，造成牵伸、卷绕过程中静电产生，影响纤维伸直平行和紧密抱合，使纤维飞散，飞花和毛羽增加，同时影响细纱强力和断头。因此，细纱工序相对湿度应比并粗工序略小，使细纱保持适当的回潮率。

2.2.2.1.5络筒工序应保持一定的相对湿度，保证并增加纱线的强力，清除纱疵及控制毛羽增长，减少卷绕过程对纱线质量指标的影响。相对湿度过大，影响筒纱的正常卷绕和清纱系统有效地清除纱疵；相对湿度过小，纱线强力降低，造成筒纱蓬松、松驰、成形不良、毛羽增加。络筒工序卷绕的管纱已经加捻成形，内部纤维不易吸湿，为增加纱线的强力和控制毛羽增长，络筒工序相对湿度应高于细纱工序。

2.2.2.2 相对湿度与织造工序

因为织造生产的整经、浆纱、穿综穿筘、织造、整理等工序要求纱线强力好、断头少，以提高效率和质量，因此，织造车间的相对湿度宜偏大掌握。但相对湿度过大易使机件生锈，人体亦感到不舒适，特别是整理车间，湿度过大易使织物发霉。

2.2.2.2.1整经过程中，每根纱都与空气有较长时间接触，车间的相对湿度对纱线的回潮率和强力等有较大影响。整经工序要求保持一定的相对湿度，可使一定根数和规定长度的纱线平行地卷绕在一定宽度的经轴或织轴上，使经纱张力均匀。

若相对湿度过大，易使筒纱质量增加、纱线产生一定伸长，同时使筒脚纱增加，机件表面粘附飞花且容易生锈，在整经车间造成经轴卷绕过紧，使浆纱了机回丝增多。若相对湿度过小，会造成纱线强力降低、断头多，筒子松散使经轴卷绕松弛出现浪纹和张力不匀。整经工序纱线已经过加捻成形，内部纤维不易吸湿，其相对湿度要求比细纱工序大。

2.2.2.2.2浆纱工序控制好浆纱回潮率，是充分发挥浆膜作用的重要环节。浆纱工序的相对湿度稳定，有利于控制浆纱的回潮率与上浆率。当相对湿度过大时，浆纱烘干效力下降，影响浆膜及上浆效果；当相对湿度过小时，张力易松弛而产生不匀。

2.2.2.2.3织造工序生产环境中相对湿度的控制，应以减少纱线的断头和疵点、提高织造效率、稳定织物的质量为标准。相对湿度过大，易造成纱线粘连、开口不清，产生跳花等疵点，造成织物长度及幅宽的波动变化；相对湿度控制不当，还易产生织物霉斑及冬季生产车间滴水。

2.2.2.2.4整理工序主要是修补织物疵点，将织物打包入库，只要整理车间的相对湿度符合织物达到规定的回潮率即可。

3 空气环境的控制和管理

棉纺织生产中对空气环境的控制和管理，就是要使生产车间空气的“五度”不受室内外各种条件变化的影响，满足棉纺织生产质量要求和员工劳动保护要求。车间的设计配置和日常控制管理是关键：在实现合理的空气环境设施配置的基础上，加强日常控制管理成为重点，应从日常控制调节、全年性控制调节、特殊情况的控制调节等方面把握[4]。

3.1 日常控制调节

日常控制调节应重点关注室外气候的变化。如温度、湿球温度、风向、风速、大气压、晴雨天等。室外空气的温湿度不仅随季节变化，而且随昼夜变化，温度一般在13点～14点时最高，在凌晨4点～5点时最低；湿度变化则为中午较低，晚上至早晨较高。纺织生产能耗中，空调能耗占比较大，适当放宽空调标准就意味着节能。夏季纺织企业按常规标准，生产车间温度每降低1 ℃，就需多耗10%的冷量。充分利用外风调节车间温湿度是节能的好措施，因纺纱工序余热较大，送风量可随室外空气变化进行调节。在车间内部，生产品种、机器运转率、人员数量、照明等因素，也会使车间内部热量、相对湿度发生变化。

全年性控制中，尤其冬夏两季，为降低热量和冷量消耗，应充分利用空调、滤尘回风。过渡季节尽量利用室外空气，调节送风量和滤尘回风量。

3.2 加强各工序的温湿度控制

生产的可纺性和生产秩序的持续稳定，是产品质量稳定和员工操作稳定与否的重要因素，因此要结合各工序的回潮率，进行温湿度控制管理，合理有效地掌握好各工序回潮率和吸湿、放湿的不同要求，以提高生产的可纺性和产品质量的稳定控制。

表1列出了棉纺织各工序产品要求控制的回潮率及生产中吸湿、放湿工艺要求。

表1 棉纺织各工序回潮率及吸放湿工艺要求

在环境温湿度控制中，还须考虑原料、产品、地区的气象条件等因素。如：细纤维的柔软度比粗纤维好，纺细纤维纱时的相对湿度可比纺粗纤维纱小些，纺低号纱的相对湿度可比纺高号纱的低些，线织物的相对湿度要比纱织物小些，化学浆料轻浆织物的相对湿度要比淀粉浆料重浆织物小些，这都是在确定温湿度控制标准时应注意的问题。

3.3 特殊情况的控制调节

特殊情况的控制调节管理，应关注梅雨季节、开冷车等特殊季节、特殊情况下的环境变化。在南方特别是江南地区的梅雨季节，可利用冷冻水进行小风量、低露点的调节，保证纺纱生产的可纺性和良好的生产秩序。这是因为空调室露点在饱和状态下，加大风量会增加湿度、降低温度；在同等条件下，增加喷水量会增加湿度，降低水温会降低湿度，提高水温会提高湿度。

夏季开冷车时，应先使用冷源能正常供应低温水，然后使空调室送风系统适当提前投入运行。在冬季开冷车时，应密切关注生产车间温湿度情况：温度偏低、湿度偏大时，集中人力，逐台开车；温度逐渐上升，开动送风机先送干回风，然后随着开车台数逐渐增加，使送风量和喷水量由小到大逐渐增加。

老旧企业或需要技术改造的企业，还面临解决冬季风管内滴水的问题，可以从以下方面重点管理：① 温度低时，新风和潜热器不能同时开；② 充分利用过滤后的回风；③ 不采用过饱和送风；④ 加大送风量；⑤ 温度低时增开预热器。

4 结语

空气环境管理是棉纺织生产中重要的基础管理之一。空气环境影响产品质量及职工的身心健康，特别是温湿度对棉纺织产品回潮率影响最为密切，应加强空气环境对原料纤维性能的影响及各工序工艺要求的分析和控制。在空气环境的控制和管理中，车间的设计配置和日常控制管理是2个关键。在实现空气环境设施合理配置的基础上，加强日常控制管理将成为重点，应建立四季综合管理要求，综合考虑原料、工艺、设备、品种和环境能力，实现空气环境与生产过程及产品质量的管理控制。