【技术】棉纺厂加湿与空调器材的选型优化
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探讨棉纺厂加湿与空调器材选型的优化问题。阐述了加湿对纱线质量的重要性，介绍了棉纺厂加湿的方式和特点以及空调器材选型优化要点；总结了棉纺厂各工序过程加湿实践的效果。指出：加湿可有效改善纤维强力和抱合力。认为：根据工序特点采取合理的加湿方式可提高成纱强力；对空调加湿关键器材进行优化，可使车间加湿效果达到最优化。
纱线强力；加湿方式；空调器材；工艺优选；回潮率
目前对于纱线质量除以条干四项值等内在指标来衡量外，更直观的是以纱线下游用户对纱线使用加工性能及后续设备停台次数来评价纱线的质量。提高纱线质量，可以从采用好的原材料、对生产线进行技术改造或是购买先进的纺纱设备等入手，所有这些都意味着昂贵的投资。棉纺厂加湿是一种极具成本效益的办法，对于提高纱线质量可达到事半功倍的效果。在纱线的生产过程中，由原料到筒子纱其回潮率累计减少超过3％。纱线的加湿处理已经成为纺织工艺的重要组成部分，它能补偿纱线强力的损失和改进纱线内在的质量。机器内部的高温和摩擦会造成纱线内水分的散失以及纱线内在质量的降低，不利于后道加工工序，而加湿处理恰好能解决此类问题。通常情况下纺纱厂各工序在制品回潮率见表1。
表1数据显示，原棉采用机采棉，棉花回潮率偏低，如果前纺车间相对湿度过大，易造成缠罗拉、缠胶辊现象；如果前纺车间相对湿度偏低，各工序在制品回潮率均偏低，最终成纱回潮率也较低。试验证明，棉纤维在相对湿度60%～70%的环境下，纤维的强力较干燥状态可以提高30%～50%，这是因为吸湿后的棉纤维分子间距增加，在外力的作用下会产生相对位移，所以纤维的伸长率会增加。同时，纤维吸湿后，纤维长链分子的整齐度也增加，纤维断裂比强度增加，纤维的柔软性大为改善，提高了纤维间的抱合力，从而提高纱线强力。
棉纺织厂加湿方式主要有以下几种：传统中央空调喷淋室加湿、局部加湿和筒子纱蒸纱加湿3种，下面就各加湿方式的优缺点及使用范围作以概述。
这种方式是大多数纺纱厂采用的加湿控制方式，是利用水泵压力通过喷排喷水形成细小的水雾粒子，与流动着的空气进行热湿交换，吸收空气中的热量，产生汽化、蒸发，使空气的湿度增加，实现对空气的加湿处理。采用中央空调喷淋室加湿，可根据车间实际条件实现加热加湿、加热减湿、降温减湿等各种不同的空气调节要求。
2.2.1 离心式加湿
利用电机带动吸水器和雾化盘高速旋转，将水不断地从储水盘中吸出，在离心力作用下，水被破碎成小颗粒水珠，然后水珠高速碰撞雾化格栅，得到二次破碎，形成水雾，水雾在风诱导下涌出加湿器进入加湿空间，达到加湿目的。该方式属于等焓加湿。此种加湿器采用人工加水，较费工，有固定式和移动式两种，其结构简单，对水质无特殊要求，但水雾颗粒较大，降温加湿效果稍差。
2.2.2 气水混合加湿
将自来水接入有压缩空气的管路中，经过调压处理后供给特制的喷头，利用空化效应使水雾化后喷出。该方式属于等焓加湿。雾化效果好坏取决于喷头质量。另外，该加湿方式需要单独配置空压机，否则将影响空压系统的气压稳定性，造成络筒捻接质量下降。该方式能耗大，目前已趋于淘汰。
2.2.3 高压微雾加湿
将自来水接入管路中，采用增压泵提供动力，通过特别的喷头将水雾化后高速喷出，细小的水雾颗粒与空气进行热湿交换，达到降温加湿的目的。该方式属于等焓加湿。该方式技术成熟可靠，能耗低，加湿效果好，特制的喷头内安装限压启动阀能避免不喷雾时的滴水问题，但采用此方式时必须注意水的洁净度，一般在出水管处安装6组～8组水过滤器，同时设备人员必须对管路、喷头进行日常检查，防止漏气和喷头堵塞。
筒子纱经过蒸纱处理，回潮率增加1.5%～3.0%，纱线捻缩改善明显，纱线弱环处的强度也得到改善，可提高断裂伸长及断裂强力15%，纱线强力均匀性得到提高，毛羽降低20%。经过蒸纱处理的筒子纱在做纬纱织布时，织机的停台数会大大降低。此外，纱线的强度和断裂伸长率得到提高，毛羽减少，织机效率因而可提高2％，成品的大小尺寸稳定，减少棉绒和纤维飞花30%～45%，使织物更柔软。
分级室高空安装钢丝绳并以此固定气管，气管上按照1.5 m间距安装喷嘴，加湿时间10 s，停止30 s。
清棉往复抓棉机外侧高空安装钢丝绳并以此固定气管，气管上按照1 m间距安装喷嘴，湿度传感器设定相对湿度为85%。表2为实施加湿前后相对湿度和原棉回潮率对比。
由于机采棉加工中增加了烘干机，机采棉回潮率一般在4.5%～6%，棉花比较干燥，纤维在加工时易受到损伤，产生短绒和棉结。通过对分级室及清棉工序安装高压微雾局部加湿装置，原棉及筵棉回潮率得到明显增加，纤维强力提高，短绒增加幅度及产生的棉结减少，为后道纺纱奠定基础。
3.2.1 梳棉工序
此工序相对湿度由原来的55%提高到75%，为防止出现因湿度过大而造成的“噎车”现象，需要做好梳棉滤尘系统的主风机风量、除尘机组过滤风量和梳棉系统含尘排风量三者之间的设计平衡，确定梳棉机各吸点的排风量，检查各吸点处是否存在挂花现象，加强滤尘日常清洁与维护，更换适合规格的滤网，一般选用120目，以改善纤维梳理、转移和凝聚的效果。经过调整，梳棉生条回潮率由6.5%提高到8.0%，纤维抱合力增强，生条条干 CV 值由4.8%降低到4.3%。
3.2.2 精梳工序
此工序相对湿度由原来的60%提高到68%，将精梳机上方出风口部分完全封闭，消除由于加湿量过大造成的黏卷、缠牵伸罗拉现象，对分离胶辊进行回磨，并按1∶2涂料比例进行处理，将给棉方式由后退4.7 mm改为前进5.2 mm，调整圆弧板到菱形体的隔距，保持棉卷到给棉罗拉之间的棉层平整，加强钳板对棉卷的握持力控制，保证棉网清晰。经过调整，精梳条回潮率由6.0%提高到7.2%，落棉率由16.5%降低到15.1%。
3.2.3 粗纱工序
此工序相对湿度由原来62%提高到70%，对粗纱胶辊做1∶8涂料比例处理，调整摇架加压，确保各锭加压一致，中上铁辊更换为碳纤铁辊，提高上胶圈灵活度，调整大小纱卷绕张力，确保不飘头、不冒纱，粗纱卷绕硬度适中。经过调整，粗纱回潮率由5.7%提高到7.0%，粗纱条干 CV 值由4.3%降低到3.9%。
蒸纱工艺温度一般设定为75 ℃～85 ℃，蒸纱时间在45 min～75 min。蒸纱过程中需要注意以下几方面：蒸纱前机身预热，防止机器内壁上有冷凝水滴落在纱线上，水珠斑点会引起染色以及后道工序的其他问题。蒸纱机内抽真空，降低水的沸点，以便产生所需的低温饱和蒸汽。 加热蒸汽使低温饱和蒸汽充分渗透到筒子纱里。由真空转变为低温饱和蒸汽状态,保持温度一定时间，使整个筒子纱包括包装材料完全得到处理。JC 9.7 tex 集聚纱蒸纱前后指标对比如下。
蒸纱后，纱线回潮率、平均强力、最低强力明显增加，条干四项值有所恶化，主要是由于纱线回潮率增加，改变条干仪电容极板间导电量所致。由此可见，加湿对提高纱线强力效果明显，对提高织机效率、降低生产成本具有明显效果。蒸纱时需要注意以下两点：在每个筒子纱纱车上盖上塑料薄膜进行防护，防止蒸纱机内壁有冷凝水滴下，造成筒子纱黏连和黄白纱现象；蒸过后的筒子纱需要在常温下平衡2 h后再装纱成包，使筒子纱表层达到吸放湿平衡，防止表层纱回潮率过高而造成的公定重量亏重。
老式风机表面多使用普通油漆喷涂，容易老化生锈，导致风机的送风量小于设计送风量，使车间形成负压。目前新型高效节能轴流风机，均配有导流罩，能有效减少风压损失，风机机壳采用热镀锌一体成型，扇叶采用新型材料设计，风机效率明显提高，可有效降低能耗。另外，风机配有防护网，可保证风机安全运行。
老式挡水板采用玻璃钢材质，带水严重，新水消耗量较大，容易结水垢，固定支架的镀锌角铁容易生锈。选用新型PVR塑料小波纹挡水板，过滤面积增加，可有效起到分离空气和水气的作用，不易结垢，所有支架均为铝合金或不锈钢。
传统空调室为低速喷淋，雾化效果差，影响热湿交换效果，喷嘴直径只有4 mm，容易堵塞。新型喷嘴采用洛瓦技术的 D 6 mm撞击式喷嘴，雾化效果好，水气颗粒小，安装、拆卸也很方便。
传统的喷淋室没有整流格栅，空气进入喷淋室不稳定，气流紊乱。新设计的纺纱厂喷淋室采用硬质聚苯乙烯整流格栅，能够均匀气流，提高喷水室热湿交换效率。
传统的喷淋室仅有简单的金属过滤网，水池内水质较差，容易堵塞喷嘴。目前均采用自动旋转水过滤器，带有自动冲洗装置，定时清洁过滤网效果好。
传统风口未设置挡风板，气流直接吹向棉条、纱线，易造成毛条、断头，影响成纱质量。新设计的纺纱厂采用洛瓦技术的两边辐射型送风口，气流不直接吹向生产区域，气流缓和、均匀，送风区域更大，可调节角度更广。
采用上海凯泉新型水泵，水泵和电机采用紧凑型直接连接，振动小，噪声低，能耗低，效率高。电机由于采用全封闭结构，可有效防止粉尘及水进入，使用寿命长。
针对冬季前纺温度低、湿度不好调节的特点，在空调设计时，预留细纱到前纺的风道，当前纺温度低于设定值时，就可以将细纱工艺排风通过风道送往前纺进行升温处理。
目前很多新设计的纺织厂均配置了空调自动控制系统，通过变频器对风机、水泵的电机速度进行调整，以控制风量、供水量，安装空调风阀，自动调节新风、回风窗开合角度，使车间温湿度达到恒定。同时，降低电机运行时间及负荷，可有效降低能耗达30%以上。
在设备及原材料一定的情况下，提高纱线质量最为明显的指标就是提高纱线强力，那就要改善纤维强力和抱合力，加湿就成为纺纱工艺中尤为重要的一环。采用高压微雾局部加湿，提高原棉回潮率，通过工艺优化，强化前纺车间的空调加湿效果，筒子纱采用蒸纱处理方式，有效提高成纱强力，增加成纱重量并稳定捻度，利于后道织造工序顺利进行。为了最大化利用空调加湿功能，须对空调加湿关键器材进行优选，并强化日常检修和维护，这样才能使车间加湿效果达到最优化。（作者单位为新疆利泰丝路投资有限公司）
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