紡紗節(jié)能增效新技術的探討

繆定蜀 劉國衛(wèi)

我國棉紡環(huán)錠紡紗設備擁有的紗錠數(shù)已達 1 億多枚,超過世界擁有量的 1/3。棉紡行業(yè)雖經(jīng)過近幾年快速發(fā)展,但總體技術裝備水平不高。有不少設備是國家規(guī)定的淘汰設備,單位能耗高,噪聲大,斷頭高,質(zhì)量差,生產(chǎn)效率低下。所以要通過思維創(chuàng)新、戰(zhàn)略決策和技術創(chuàng)新,形成低投入、低消耗、低排放和高效率、高效益的節(jié)約型高增長發(fā)展模式。

1節(jié)能增效新思維

(1)棉紡企業(yè)要從長遠的戰(zhàn)略眼光規(guī)劃,由政府統(tǒng)一安排,破除地方、行業(yè)壁壘,通過兼并、轉(zhuǎn)制、控股、參股、拍賣等手段,淘汰耗能的落后設備,查處以破壞環(huán)境、坑害消費者利益的企業(yè),使我國棉紡織單位耗能水平盡早與國際接軌。要全方位,各行各業(yè)通力協(xié)作,整體治理,措施有力,才能有突破。

(2)節(jié)能減排不僅達到降低成本、改善環(huán)境,對企業(yè)來講還要增加效益、提高競爭力。綠色紡紗技術旨在走出低水平、高成本、流程長、用工多、耗電耗料高的思路,代之根據(jù)市場營銷信息系統(tǒng)提供的產(chǎn)品信息、價格信息、原料信息、對手的商業(yè)秘密信息、客戶的質(zhì)量要求信息等,從而確定企業(yè)生產(chǎn)該產(chǎn)品最佳、最低原料成本、加工生產(chǎn)成本,并制定產(chǎn)品促銷和價格等策略,獲取最大利益。

(3)如何提高我國棉紡企業(yè)紡紗的質(zhì)量水平、生產(chǎn)水平,改善用工水平、消耗水平,如何根據(jù)我國國情,走自己發(fā)展棉紡織技術水平獨特道路,不僅依賴引進先進設備,更主要引進核心技術、消化吸收。從仿制到自我設計創(chuàng)新,研制出能耗低、單產(chǎn)水平高、性能可靠、質(zhì)量上乘的新一代機電化一體的各類設備,創(chuàng)造自主品牌產(chǎn)品才是長久之計。

2節(jié)能增效新技術的應用

2.1前紡

2.1.1糾正購棉、配棉不當造成的能耗

按技術配棉或電腦配棉獲取最大性價比,要充分利用技術配棉降低產(chǎn)品成本,可利用新棉資源優(yōu)勢,利用特定行情下美棉等進口棉,利用不同性能纖維取長補短、科學回用回花,再用棉可在同等級配棉中有效提升紗線質(zhì)量,并降低消耗。

2.1.2利用新技術降低配棉等級

我國目前廣泛采用賽絡紡、緊密紡等紡紗技術可降低 0.5 ～ 1 個等級配棉,賽絡紡在紡 40S 以下品種更具優(yōu)勢,毛羽 3 mm可降 60% 左右,強力增加 10% 以上,并具股線結構,在某些品種上運用相當于減少了絡筒、并捻等工序,節(jié)能明顯,值得提倡。

2.1.3加快發(fā)展人造纖維及再生纖維

我國棉花資源有限,年產(chǎn) 600 多萬t,按平均短絨 12%,約有 70 萬t左右,除用于造紙外可生產(chǎn)粘膠纖維,對資源利用再生有利。

2.1.4清梳聯(lián)還應在可靠性及器材上下功夫

(1)國產(chǎn)清梳聯(lián)磨合期較長

國產(chǎn)清梳聯(lián)往往在半年內(nèi)就發(fā)生故障較多的現(xiàn)象,據(jù)了解多半是軸承損壞、輸送帶不明原因斷裂、電氣故障等。有些廠因前紡配制較緊,1 臺抓棉機供細紗 6 萬 ～ 7 萬紗錠,一旦壞車造成整個細紗脫節(jié),由此造成能耗浪費十分驚人。因此,機械廠必須通過棉紡行業(yè)的出廠相關技術指標加以約束規(guī)范,有利于紡機良性發(fā)展。

(2)關鍵器材限制能耗進一步降低

我國尚有約 2/3 的梳棉機為單機梳棉機,產(chǎn)量多數(shù)為 20 ～ 25 kg/臺?h。產(chǎn)量低的原因除梳棉機結構設計因素外,主要是針布性能達不到優(yōu)質(zhì)低耗的指標。據(jù)筆者觀察,國產(chǎn)中最好針布在半年后生條棉結會明顯上升 20% 以上,而進口針布可保持一年半以上的穩(wěn)定,且產(chǎn)量可達到 50 kg/臺?h時,其生條棉結指標明顯好于產(chǎn)量 40 kg/臺?h的國產(chǎn)機。

從精梳機的針布上也同樣驗證,進口德國精梳錫林,頂梳針布在高產(chǎn) 350 鉗次/min下可用 3 ～ 4 年以上,而國產(chǎn)針布使用 9 個月就明顯衰退。

2.1.5前紡各工序工藝優(yōu)化

(1)AFIS儀器不僅在技術配棉上做到精準,更主要可全面分析從清梳聯(lián)至粗紗各道工藝中棉結和短絨增長及纖維長度有效利用,像并條專家系統(tǒng)推薦拉大隔距,保證不牽斷纖維打破傳統(tǒng)小隔距,保本工序條干理念,使纖維整體有效利用,節(jié)約用棉、降低單耗,效果顯著。以上措施可比正常同等情況下,尤其紡制高檔精梳紗時可降低一個配棉等級或 2% 左右用棉量。

(2)清梳打手型式如改為梳針打手及打手速度降低,既可對棉花較柔和開松打擊,減少纖維損傷,有利減少棉結,又可柔性梳理,滿足質(zhì)量指標完成,對降低用電、節(jié)約用棉效果更好。

2.1.6其它措施

(1)粗紗綻翼減輕重量達到減負荷節(jié)電:采用新材料新結構整臺車可減輕近 100 kg重量,節(jié)電 3% 左右。

(2)清花的節(jié)能:我國仍有大量清花成卷機設備,如采用合理補氣,減少 90°彎管,改為大S大弧度管道,每個 90°彎管相當于增加 10 ～ 15 m管道阻力,減少氣流輸棉阻力,節(jié)能潛力很大。

2.2細紗

2.2.1牽伸部分

(1)減小回轉(zhuǎn)阻力方式

如采用軸承或張力輥解決下膠圈內(nèi)層磨損替代部件,下圈使用壽命延長1倍左右,由于動摩擦系數(shù)較小,臺時電耗可下降 0.5°左右,按 10 萬錠計,年節(jié)約近 50 萬元左右。

(2)減小工藝加壓

①利用壓強與面積、壓力關系,通過減小皮輥總長度,雖總壓力減小但面積縮小后工藝壓力未變,達到羅拉回轉(zhuǎn)負荷減輕,節(jié)約用電,經(jīng)過加壓工藝調(diào)整整機測試電流由 22.5 A下降為調(diào)整后的 21.7 A。

②氣動加壓采用整體加壓分配型時,總壓力往往偏大,且不穩(wěn)定,工藝壓力前檔只需 160 N即可,實際測試時高達 200 N以上,最高 300 N,如恢復較低工藝壓力,經(jīng)測定每臺車可節(jié)電 2.5% ～ 3.5%。

(3)牽伸型式間接降耗

用V型曲線牽伸代替平面牽伸,喂入粗紗定量即使增加 25% 左右,成紗條干均勻度不僅未惡化,反而使條干CV值下降 0.3 個百分點。

(4)改變上下銷結構或材料

如專利下銷及碳纖、尼龍上銷推廣應用,成紗指標無大差異情況下,精梳純棉品種精梳落棉可減少 2% 左右或配棉降低一個等級,噸紗用棉費用可節(jié)約 350 元以上。

(5)新型紡紗ROCOS磁性緊密紡紗運用為同類機構中消耗最低

ROCOS裝置通過纖維集聚由機械一磁鐵機構完成,結構簡單,無須吸風、網(wǎng)格圈,不多耗能源,真正實現(xiàn)能耗低、維修成本低。

2.2.2卷繞部分

(1)采用小錠盤、平底結構錠子節(jié)電顯著

例:TDH03–19(錠盤直徑 19 mm)在錠速 16 042 r/min時測滿管大紗耗電比TD3203 – 22(錠盤直徑中 22 mm,平底結構)節(jié)電 1 147 W/臺,每噸紗節(jié)電 131 W?h,節(jié)電達9.42%。

(2)減小錠帶張力

18 tex以下紗錠帶張力 0.3 daN,18 tex以上 0.4 daN,節(jié)電率 1.1%。

(3)新材料錠帶

如錠帶內(nèi)層設計增加摩擦系數(shù)材料及用高效節(jié)電型橡膠膠帶CNG取代傳統(tǒng)棉錠帶,傳動效能提高,壽命增加 1 倍以上,節(jié)電 3% 左右,降低噪音 2 ～ 3 dB。

(4)新材料滾盤

利用ABS抗靜電滾盤替代傳統(tǒng)馬口鐵滾盤,按每臺 420 錠 105 個盤頭,總共減輕重量 61 kg,經(jīng)測定紡 32S 每天每臺節(jié)能 24°,噪聲降低 6 ～ 10 dB。

(5)環(huán)保錠子護理液

新型錠子液可使加油次數(shù)減少一半,綜合測評節(jié)電達 3% ～ 5%。

2.2.3動力部分

(1)變頻調(diào)速。可在提高產(chǎn)量基礎上減少斷頭,或同等斷頭率水平上產(chǎn)量可增加 5% 以上。工藝上無需更換皮帶盤,減少翻改停機時間,主電機功率因素從 80% 左右提高到 90% 左右。

(2)高效電機驅(qū)動器和控制器。按細紗紡紗運行特點實行專用控制系統(tǒng),不僅做到紡紗全過程最佳節(jié)能電機高效運轉(zhuǎn)輸出,而且減少斷頭,提高車速和生產(chǎn)效率。

(3)高效永磁同步電機。電機夕鋼片選用硼鐵釹磁性稀有材料,保證輸出高功率因素,電機效率可高達 96.4% (普通 87% ～ 90%),功率因素 0.99,輸出功率提高 1 ～ 2 等級,過載能力 100% ～ 150%,電機節(jié)能 10% ～ 15%,1.5 ～ 2 年回收成本。

(4)電機冷卻降溫。現(xiàn)國內(nèi)外有 2 種。一種是瑞士Rieter(立達)公司G33細紗機上采用空氣冷卻方式將所有電機變頻器產(chǎn)生的熱量通過冷卻罩吸走,并通過導向熱交換器直接排向空調(diào)系統(tǒng)排氣管,使空調(diào)熱負荷大幅度降低。另一種是我國研制的水冷方式,電機外層有密封水冷卻裝置并經(jīng)冷卻塔冷卻循環(huán)使用。

2.2.4輔機部分

(1)細紗巡回式吹吸風裝置節(jié)電措施

①不少企業(yè) 1 臺細紗機 1 套吹吸風裝置,如合理安排 2 臺細紗機配 1 套吹吸風裝置完全可滿足清潔需要,既節(jié)電又減少投入,一舉兩得,改造后 1 臺細紗機節(jié)約有功功率消耗 0.6 kW,改造 10 萬錠可以節(jié)約有功功率消耗 130 kW,年節(jié)約電能消耗 48 萬元左右,同時可以降低吹吸清潔器的備件消耗量。

②有些企業(yè)因機臺排列及空間問題上述方案不易實施,但可將巡回運行連續(xù)走動改為每運行 6 min一個來回,設定等待時間 2 min,不要小看這 2 min,一天下來電機運行時間減少 5.75 h(23 h計),每臺一天節(jié)電 6.325 kW,1 年 1 臺車節(jié)電 2 214 kW,再次證明節(jié)電要從一點一滴抓起,效果顯著。

(2)細紗機吸棉風機改造

JGXM – 2細紗機節(jié)能專用風機是山東金光集團今年新推出的,主要用于細紗機吸棉,由于風機的葉輪優(yōu)化設計、風機結構改變(采用帶蝸殼結構),大大提高了風機的負壓利用率,在保證負壓值的前提下標配吸風電機功率從 2.2 kW減小到 1.1 kW。該吸棉風機具有空氣動力性能良好、運行平穩(wěn)可靠、裝卸方便、耗能低等特點。根據(jù)測試結果,使用JGXM型細紗機節(jié)能專用風機每小時節(jié)電 0.6 kW?h。

(3)照明節(jié)能燈。國家政府鼓勵使用節(jié)能電燈,可通過相關部門咨詢優(yōu)惠政策,LD半導體晶體長壽節(jié)能燈是未來的經(jīng)濟照明燈,每套節(jié)能型熒光燈可節(jié)約電能 9 W(改造前每套功率 36+8 W,改造后 30+5 W)。

(4)空壓機。通常企業(yè)空壓機采取混網(wǎng)供氣,管道錯綜復雜,不僅氣耗大,漏氣點多且生產(chǎn)設備壓力得不到保障。如改為分網(wǎng),有針對性科學供氣則可克服上述缺點。

(5)空調(diào)采用綜合技術節(jié)電。空調(diào)設備用電量約占企業(yè)總用電量的 20% 左右,總用水量 80%。空調(diào)節(jié)電潛力較大,以下節(jié)電措施可考慮選用:

①空調(diào)送風系統(tǒng)將傳統(tǒng)上送下回改為下送上回,可使處理后空氣不必克服車間上部相對高溫區(qū)而直接送至設備底部進入工作面,使參數(shù)得到保證。據(jù)綜合測試節(jié)能可達到 30% 以上。

②我國尚有大量老型號風機、離心泵,耗能大、效率低,應盡快淘汰這些老產(chǎn)品,采用高效噴霧風機,具“低水氣化、高飽和度、小風量”技術特點,霧化好,霧水量僅為噴淋水的 1/10,處理風量減小 1/3,較傳統(tǒng)節(jié)電 20% 以上,適合水少地區(qū)推廣。

③風機變頻調(diào)速節(jié)電 30% 左右。

④低淡水與循環(huán)水合理使用。

⑤回風綜合使用,重視前紡清梳設備工藝排風利用。

3對紡織節(jié)能減排的展望

(1)紡機廠新機設計重點要考慮低能耗先決條件,紡機行業(yè)推出設備要求應做到三高兩低,即高質(zhì)量、高效率、高產(chǎn)量;低(原料、材料、物料)消耗、低能耗。通過優(yōu)化設計,優(yōu)選器材,廣泛運用節(jié)能高效電機和變頻器。

(2)紡紗環(huán)錠紡技術如何解決單產(chǎn)高、質(zhì)量品質(zhì)好、能耗性價比好,引起當前紡紗同仁高度關注。緊密紡紗質(zhì)量指標上乘但單錠能耗偏高,制約了一些企業(yè)望而生畏;而高效工藝在一些中支紗要求不算高的質(zhì)量上效果不錯,如何減少前紡設備配制,細紗上除毛羽外其他質(zhì)量指標均較好,但重定量紡細支紗牽伸倍數(shù)過大,毛羽及紗疵增加機會較多;目前中高檔精梳紗對毛羽、紗疵要求則達到十分苛刻的程度。當然,有人提出可用緊密紡相結合,但在重定量、重加壓、大牽伸條件下,現(xiàn)階段紡紗器材長期穩(wěn)定可靠性、成本投入性價比、質(zhì)量綜合指標與客戶實物質(zhì)量要求、品種適應性等還需探索。

(3)紡紗單機臺設備多、流程長,縮短流程為聯(lián)合一體化是紡紗科技人員的心愿。轉(zhuǎn)杯紡流程比環(huán)錠紗率先縮短,對原材料要求降到最低,只要環(huán)錠紡不可用的棉花,在轉(zhuǎn)杯紡上找到可用之處,節(jié)能降耗明顯。而環(huán)錠紗上紡精梳產(chǎn)品時由原二道減為一道,質(zhì)量并未影響,能否再減?國外超大牽伸已產(chǎn)業(yè)化,RingCan的出現(xiàn)拋掉了粗紗機,但在我國卻未有市場。粗細絡聯(lián)成為當今時髦,但粗細聯(lián)仍過復雜,投資不少。細絡聯(lián)雖容易上馬,但也有一些品種翻改頻繁,并不很適宜。并捻聯(lián)合機對一些產(chǎn)品要求不高的廠倒是不錯的選擇。賽絡紡、賽絡菲爾紡具有股線特性,用于一些產(chǎn)品上,其性價比也是不錯的選擇。

(4)節(jié)能技術的研發(fā)、創(chuàng)新。各專業(yè)高等院校作為帶頭人,與節(jié)能產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、使用企業(yè)形成產(chǎn)學研一體,高校成果產(chǎn)業(yè)化,是衡量高校績效主要評判,促進高校參與市場,參與國家大型節(jié)能項目。

(5)國家對節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)予以免稅及授予國家相應榮譽稱號。

(6)我國中科院及高校密切跟蹤國際先進節(jié)能與能源開發(fā)新技術,把納米技術、微電子技術、稀土應用、熱處理技術及其他邊緣學科交融一起,盡早形成自身的核心技術造福人類。