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技术 纺织企业空调除尘节能降耗误区的探讨

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文/陈玉峰 光山白鲨针布有限公司

摘要:分析了空调除尘工程中容易出现的高耗能、高成本、忽视质量和生产管理现象的原因,对典型的案例进行了探讨,提出了解决问题的思路和途径,对纺纱工程节能降耗提供一定的参考依据。


关键词:纺纱;空调;除尘;节能;降耗;分析;控制;质量

 

纺纱过程中,车间为保持一定的温湿度、降低车间含尘量,需要配备空调和除尘系统。空调系统包括夏季降温(冷源为冷冻水)、冬季采暖(热源为蒸汽)、车间加湿和车间换气。除尘系统包括吸落棉、尘杂,送、回风过滤。目前在生产中出现高耗能高质量、低耗能低质量、只注重节能忽视质量和生产状态的误区,造成成本增加,生活难做,成纱质量低下等问题。加强对这些问题的分析与研究,对空调除尘节能降耗具有积极的作用。

1、空调除尘节能降耗要求和存在的问题

1.1 空调除尘在纺纱工艺流程中的耗能情况分析

空调和除尘设备在整个纺纱工程中的投资比例虽然较小(见表1),但是运行过程中的能耗比例却较大(见表2),是节能降耗的重点。


表1 工艺设备及工器具投资估算表

表2 纺纱工程设备能耗运行所占比例


从表1、表2的数据可以看出,空调除尘设备在整个纺纱工程中的投资比例只有5.48%,但电耗却占到17.97%,在加上制冷设备的能耗,预计会占到纺织厂总电耗的25%左右。


1.2 空调除尘的控制标准

空调除尘选用标准:选择空调、滤尘设备时,应选择节能高效的产品,确保空调运行可靠、管理方便,达到规范要求,满足质量和生产的需求。


空调除尘运行标准:清花、络筒和废棉处理车间空气含尘量不大于3mg/m³,其他车间不大于1mg/m³。排出的过滤空气含尘量小于1mg/m³时,可直接回入车间。


1.3 空调除尘节能降耗存在问题的原因

企业在基础建设时缺乏预见性,过于强调节约而造成后期空调除尘功能缺失;管理中细节的控制不到位,造成空调失控;重使用轻管理,造成资源浪费;节能降耗技术研究滞后,出现纺机的发展与现代空调除尘技术滞后之间的矛盾,造成基础设施无法适应新设备、新工艺、新技术的需求;管理水平低,产品质量低端,工作环境差,造成恶性循环。

2、纺纱工艺流程中空调除尘的节能工作存在的误区实例分析和控制

2.1 基础投资少,依靠自然资源进行空气调节,产品质量波动大

重点反映在以下几个方面:基础设施舍不得投资,没有配置空调设施;厂房设计时没有安排吊顶,造成空气调节困难;基础设施配置不完善,所谓的空调设备只有几个简单的风扇、喷头和回风窗,造成调节手段匮乏,生活难做,产品质量波动大;认为生产新型纤维,无需排除杂质,故而不使用除尘空调。


案例:空调缺乏基础管理的投资,清棉不用空调、不用除尘,除尘风直接外排,不但污染环境,而且生产纯棉时生活难做,生产化纤时成卷不匀率很难控制;梳棉梳理质量下降,生活难做,纯棉含杂大,化纤静电高;细纱温湿度控制难度大,高温高湿季节温度高达40℃,工人工作环境差,劳动强度大;自络加湿困难,回潮率忽大忽小,不易控制。冬季车间温度差异大,出现出硬头等,影响生活和质量。具体见图1-图4。


图1 细纱车间不吊顶造成车间温度高达40℃

图2 细纱车间空调依靠回风扇控制

 图3 简单的加湿设置造成加湿不稳定

图4 细纱车间加湿不当造成的夹皮圈


分析:以上简陋的设施,虽然可以节省资金投入,但是从质量和生产控制的角度上分析,企业的管理成本、运行成本都很高,产品质量很难保证稳定性。这类企业的产品质量缺乏竞争力,很难维系可持续性发展。目前这种情况在一些管理水平较差的中小企业中很常见。


2.2 在空气调节过程中不按照客观规律进行给湿,顾此失彼

重点反映在以下几个方面:只注重对成纱的加湿,忽略生产过程中回潮率的调控;送风方式不考虑基础设施的配置情况,造成生活不好做;只注重送风,不注意回风的利用,造成资源浪费。同时在细纱个别加湿送风口,送风量过大造成出硬头现象。


案例:空调给湿不按照客观规律办事,直接在某一点进行加湿,如图5、图6所示,虽然能够缓解半制品回潮率偏低或者车间相对湿度偏低的问题,但是从生产过程和质量控制方面分析,加湿不匀会造成生活难做,棉结增加,回潮率不稳定成纱质量差异会增大等,给生产带来诸多附面影响。

  图5原料直接加湿差异大

图6 细纱地面直接加湿


目前两种加湿措施,一是点加湿,清棉,粗纱,自络吸湿点加湿,保证7%回潮率;二是线加湿,清棉一次充分,然后自然放湿,到自络再加;建议采用综合加湿,坚持线加湿,点控制,保证纤维生产需要。具体加湿示意图见图7、图8。

图7 线加湿示意图

图8 点线加湿结合示意图


分析:实际生产中采取点线结合的加湿控制措施,满足了流程需要,同时也保证了质量稳定。实际成纱回潮率控制在6.5%,质量水平由乌斯特公报2013年50%的水平提升到25%的水平。


2.3 设备在高耗能状态下运行,为保证质量不计成本

主要体现在两点:一是配置大风量大除尘机组,但生产过程中的实际处理风量偏小,造成资源浪费;二是除尘机组不按照经济风速进行工艺设置,造成大马拉小车现象,造成资源的浪费。


案例:部分清梳联在吸落杂设计中,采用了开清落杂和精清机落杂分开的吸落杂设计, FC468-5.5风机一台配用11kW的电机,配用纤维压紧器的电机功率为0.37kW。每年电量消耗计算为360天×11.37kW×24小时×0.71元/kW=69748元。综合考虑后,将FC468-5.5风机和纤维压紧器去掉,将吸落杂管道采用等风速设计直接引入一级过滤室内,在不影响质量的情况下,每年降低消耗近6万元。改造后后的效果见表3。


表3 清梳联经济风速改造后的具体节能效果


从表3可以看出:通过经济风速的设定和改造,总风量从421520m³/h降到381760m³/h,车间运行正常,质量无波动,节能效果显著。


2.4 注重整体忽视局域细节造成耗能增加

主要体现在两点:一是送风管道管网直角弯头过多,压降损失多,耗能大;二是空调送风布局不合理,造成区域性温度差、湿度差过大,生活难做,特别是通道旁边、加湿空调送风口下面等部位的机台,生产中经常存在出硬头等诸多问题,影响生产和质量。


案例:高效能精梳机采用集体吸落棉,吸风配置是1×8,采用SFF232-9E风机配用Y180M-6-18.5kW电机,设计风量在30000m³/h以上,根据设计完全可以满足吸风量的需要,但在管道设计时采用了三个90°弯头,出现了吸风不正常的涡流现象(见图9),将电机增加到22kW仍不能解决问题,采取了将管道弯头减少到2个的措施(见图10),吸落棉正常,质量得到了稳定。主要原因仍是弯管造成流程阻力增大,无法满足吸落棉的需要。

图9 管道走向图涡流区

图10 减少涡流区管道走向图

 图 11 改造前实物图

 图12  改造后实物图


案例:管道采用变截面设计,以满足在负压750-850Pa的情况下的风量和输送棉流的要求,如图13所示,风道内的速度是变化的,开始是20米,最后是15米,再小就不能满足输送棉流和杂质的需要了。如果采取等截面的设计,则风量要增加很多,因此采取变截面的设计对节能有利。

图13  变截面管道设计图


案例:某清梳联设计时的管网系统,采用的是等风速的设计,梳棉机按1×8配置,开清配置为1×16,采用SFF232-11.2(10)E风机,配Y2-200L-4-30kW电机,由于采用了多处90°弯头,除尘的耗电量过大,对风机的影响较为明显,由于外排风较多,车间形成负压,温湿度不易控制,增加送风又会造成双重消耗。并且每套清梳联管网采用了4处90°弯管,梳棉机上实测负压只要700Pa,经常出现粉碎辊噎死、损坏现象,梳棉机内的吸杂受到了严重的影响。后根据测算,进行了改造,将90°的弯头由4处减少到2处,合理设计管网的走向,减少了涡流现象,采取了经济风速与安全风速相结合的原则,取得了明显的效果。


分析:以上案例都是管网设计不注重耗能所致,从整体上达到了要求,但是局部影响了整体。通过改进能够减少不利影响,但是事后补救不如设计时提前预防。


2.5 不注重空调送风组织的运行方式,造成质量差异过大

合理使用回风,不仅对稳定车间的温湿度、减少生产波动、提高产质量有利,还可大幅度降低空调能耗。即使在春夏和秋冬过渡期,只要调控好新、回风比例和使用循环水喷淋洗涤空气,也可达到提高送风质量、节省能源的效果。回风有上送下回、上送侧回、下送侧回等方式。


案例:目前,棉纺厂钢构厂房较多,厂房跨度大,一般采用上送下回较为有利,如果采用侧回(见图14),不仅不利于生产控制,同时也会造成耗能的增加。主要原因是侧回会产生横向气流,影响局域相对湿度的调节,造成局域温差大,不仅耗能增加,也会造成生活难做。特别是在细纱紧密纺区域,利用这种送风组织方式,边车机台和内部机台局域温差和相对湿度差异在5%,在同样的工艺条件下,容易造成局部出硬头、生活难做的问题。针对这种情况,采取上送下回的送风组织,问题得到了缓解。特别是在精并粗工序和细纱紧密纺车间,更容易造成横向气流运动,对生产产生的不利影响更为明显。


案例:在细纱加湿风道区域下面,由于送风风速一定,干风道送风和湿风道送风造成了差异,出现了局域出硬头的问题,主要原因是加湿风道送风造成直接在加捻区加湿,温湿度差异过大。采取局域增加挡板的补救措施虽然能够补救,但是带来了调节和维护的不便。因此新型纺纱形式要特别注意空调除尘的运行方式,以减少生产中的困难。

图14 侧回送风组织示意图


2.6 空调设计缺少前瞻性事后弥补差异大

空调设计时缺少对不同设备运行要求差异的预见性,没有采取隔离措施,造成局域的温差大,产生了局域生活难做的现象。事后采取补救措施往往故此失彼,只能头疼医头,脚疼医脚。


案例:在精梳、预并以及粗纱区域,由于梳棉、精梳准备以及精梳、并粗等工序同在一个车间内排列,造成高温季节生活难做,空调作用发挥有限,局部出现精梳粘卷、粗纱缠挂绕的现象,只好被动地采取机后加烤灯等进行升温去湿(见15、图16),局部补救能够缓和精梳粘卷、粗纱粘缠挂绕的问题,但是管理增加难度,其它工序也受到影响,对生产和耗能非常不利。

图15 精梳工序上方采用高温去湿的措施

图16 夏季高温高湿粗纱机后高温去湿


2.7 标准不高,管理水平低

主要体现在除尘功能发挥不出优势,甚至三危生产;只注重节能,空调不开,小作坊式生产,忽视质量,污染环境,留人困难。如图17、图18。


目前为数不少中小企业小作坊式生产,低水平建设,管理水平底下,设备落后造成了管理和资源的很大的浪费,必将成为被淘汰的对象。

     图17 梳棉不用除尘短绒堆积

图18作坊式生产,管理水平低下

3、关于空调除尘节能降耗的建议

3.1 合理设计空调装备

优选先进的工艺设备和工艺参数,减少单机台电耗。空压机选用节能型的螺杆式空压机并配置变频电机,节能效果显著。如采用新型的送风回风、新型的锥形除尘设备、节能风机、除尘空调变频改造等。


3.2 合理利用自然资源

厂房设计充分利用自然采光、自然通风节能。采用节能建筑设计,根据建筑要求选用合理的建筑围护结构,采用传热系数和性能好的保温材料。合理利用太阳能(见图19)、地下井水等利用自然资源节能降耗。

图19 利用锯齿厂房安装太阳能满足照明需要


3.3 合理降低能耗减少不必要的浪费

选用低损耗节能变压器。车间变配电所安装低压电容器自动补偿,减少无功损耗。变配电所接近负荷中心,减少低压配电网络长度,降低电网损耗。高压及低压每一出线回路都安装电度表进行计量考核。各车间附房内照明灯具采用一灯一控方式,厂区路灯采用集中控制。暖通设备均配用Y系列节能电机,提高设备效率。


3.4 合理利用回风和运行方式节能降耗

合理利用清梳联回风、细纱紧密纺回风、自络筒回风、空调除尘回风。采用节能空调除尘设备,根据各车间要求,采用多风机分区域送风和经济风速。冬季,细纱车间的余热输送至前纺、络筒车间,减少冬季耗汽量,节能效果显著。夏季,细纱车间温度较高的断头吸棉工艺排风单独排至室外,不与地回风混用,可有效降低车间的温度,从而减少喷淋水的用量。采用节能高效纺织轴流风机,效率可达80%以上。采用风机变频自动控制节能。开清棉采用正压运行方式,去掉主风机,能够有效减少能耗,正压运行和负压运行二者的区别见流程图20、图21 。


 图20 除尘机组负压运行工艺流程简图

图21 除尘机组正压运行工艺流程简图


3.5 合理管网布置,减少输送环节造成的能耗

重点减少气路,水路,管路的沿程阻力,保证有效节能降耗。如在纺化纤时,由于化纤经过除尘机组的压实器绞龙反复搅扰,出现了大量索丝,造成浪费。对管网进行合理的改造,去掉压实器,采取输送风机收集落棉(见图22),降低了索丝和能耗。同时在其他工序合理改造气路、管路,减少涡流。

图22 输送风机收集落棉


3.6 投资和效益相结合,注重可持续发展

采用自动化、智能化的变频调节恒温恒湿空调设备,保持车间温湿度的长期恒定,保证产品高品质,换取高效益。图23、图24为某公司采用恒温恒湿空调设备和超声波加湿生产2.9tex纱线的车间现场。

    图23 空调恒温恒湿装置稳定质量

图24 超声波加湿提高质量


3.7 实行精细化管理降低能耗

以经济运行为目的,合理设计送风组织、加湿方式和除尘空调管网,合理利用回风,管理上注重细节管理,注重节约每一滴水、每一度电,加强精细化管理,以有效节能降耗。

4、结语

在实际生产中,结合实际情况采取一定的控制措施,合理设计空调装备和生产工艺,有效利用新能源、新方法、新工艺,做到投资和效益相结合,注重可持续发展,实行精细化管理,有利于节能降耗,清洁生产。



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