紡紗節能增效新技術的探討

繆定蜀 劉國衛

我國棉紡環錠紡紗設備擁有的紗錠數已達 1 億多枚,超過世界擁有量的 1/3。棉紡行業雖經過近幾年快速發展,但總體技術裝備水平不高。有不少設備是國家規定的淘汰設備,單位能耗高,噪聲大,斷頭高,質量差,生產效率低下。所以要通過思維創新、戰略決策和技術創新,形成低投入、低消耗、低排放和高效率、高效益的節約型高增長發展模式。

1節能增效新思維

(1)棉紡企業要從長遠的戰略眼光規劃,由政府統一安排,破除地方、行業壁壘,通過兼并、轉制、控股、參股、拍賣等手段,淘汰耗能的落后設備,查處以破壞環境、坑害消費者利益的企業,使我國棉紡織單位耗能水平盡早與國際接軌。要全方位,各行各業通力協作,整體治理,措施有力,才能有突破。

(2)節能減排不僅達到降低成本、改善環境,對企業來講還要增加效益、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,代之根據市場營銷信息系統提供的產品信息、價格信息、原料信息、對手的商業秘密信息、客戶的質量要求信息等,從而確定企業生產該產品最佳、最低原料成本、加工生產成本,并制定產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紡紗的質量水平、生產水平,改善用工水平、消耗水平,如何根據我國國情,走自己發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新,研制出能耗低、單產水平高、性能可靠、質量上乘的新一代機電化一體的各類設備,創造自主品牌產品才是長久之計。

2節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品成本,可利用新棉資源優勢,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,節能明顯,值得提倡。

2.1.3加快發展人造纖維及再生纖維

我國棉花資源有限,年產 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粘膠纖維,對資源利用再生有利。

2.1.4清梳聯還應在可靠性及器材上下功夫

(1)國產清梳聯磨合期較長

國產清梳聯往往在半年內就發生故障較多的現象,據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,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的出廠相關技術指標加以約束規范,有利于紡機良性發展。

(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,產量多數為 20 ～ 25 kg/臺?h。產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質低耗的指標。據筆者觀察,國產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定,且產量可達到 50 kg/臺?h時,其生條棉結指標明顯好于產量 40 kg/臺?h的國產機。

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 350 鉗次/min下可用 3 ～ 4 年以上,而國產針布使用 9 個月就明顯衰退。

2.1.5前紡各工序工藝優化

(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,像并條專家系統推薦拉大隔距,保證不牽斷纖維打破傳統小隔距,保本工序條干理念,使纖維整體有效利用,節約用棉、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,滿足質量指標完成,對降低用電、節約用棉效果更好。

2.1.6其它措施

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

(2)清花的節能: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,節能潛力很大。

2.2細紗

2.2.1牽伸部分

(1)減小回轉阻力方式

如采用軸承或張力輥解決下膠圈內層磨損替代部件,下圈使用壽命延長1倍左右,由于動摩擦系數較小,臺時電耗可下降 0.5°左右,按 10 萬錠計,年節約近 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,達到羅拉回轉負荷減輕,節約用電,經過加壓工藝調整整機測試電流由 22.5 A下降為調整后的 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,經測定每臺車可節電 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、網格圈,不多耗能源,真正實現能耗低、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)節電 1 147 W/臺,每噸紗節電 131 W?h,節電達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,節電率 1.1%。

(3)新材料錠帶

如錠帶內層設計增加摩擦系數材料及用高效節電型橡膠膠帶CNG取代傳統棉錠帶,傳動效能提高,壽命增加 1 倍以上,節電 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馬口鐵滾盤,按每臺 420 錠 105 個盤頭,總共減輕重量 61 kg,經測定紡 32S 每天每臺節能 24°,噪聲降低 6 ～ 10 dB。

(5)環保錠子護理液

新型錠子液可使加油次數減少一半,綜合測評節電達 3% ～ 5%。

2.2.3動力部分

(1)變頻調速?？稍谔岣弋a量基礎上減少斷頭,或同等斷頭率水平上產量可增加 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)高效電機驅動器和控制器。按細紗紡紗運行特點實行專用控制系統,不僅做到紡紗全過程最佳節能電機高效運轉輸出,而且減少斷頭,提高車速和生產效率。

(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%,電機節能 10% ～ 15%,1.5 ～ 2 年回收成本。

(4)電機冷卻降溫。現國內外有 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系統排氣管,使空調熱負荷大幅度降低。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冷卻塔冷卻循環使用。

2.2.4輔機部分

(1)細紗巡回式吹吸風裝置節電措施

①不少企業 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,既節電又減少投入,一舉兩得,改造后 1 臺細紗機節約有功功率消耗 0.6 kW,改造 10 萬錠可以節約有功功率消耗 130 kW,年節約電能消耗 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),每臺一天節電 6.325 kW,1 年 1 臺車節電 2 214 kW,再次證明節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、運行平穩可靠、裝卸方便、耗能低等特點。根據測試結果,使用JGXM型細紗機節能專用風機每小時節電 0.6 kW?h。

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

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

(5)空調采用綜合技術節電?？照{設備用電量約占企業總用電量的 20% 左右,總用水量 80%。空調節電潛力較大,以下節電措施可考慮選用:

①空調送風系統將傳統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而直接送至設備底部進入工作面,使參數得到保證。據綜合測試節能可達到 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,較傳統節電 20% 以上,適合水少地區推廣。

③風機變頻調速節電 30% 左右。

④低淡水與循環水合理使用。

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,紡機行業推出設備要求應做到三高兩低,即高質量、高效率、高產量;低(原料、材料、物料)消耗、低能耗。通過優化設計,優選器材,廣泛運用節能高效電機和變頻器。

(2)紡紗環錠紡技術如何解決單產高、質量品質好、能耗性價比好,引起當前紡紗同仁高度關注。緊密紡紗質量指標上乘但單錠能耗偏高,制約了一些企業望而生畏;而高效工藝在一些中支紗要求不算高的質量上效果不錯,如何減少前紡設備配制,細紗上除毛羽外其他質量指標均較好,但重定量紡細支紗牽伸倍數過大,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,現階段紡紗器材長期穩定可靠性、成本投入性價比、質量綜合指標與客戶實物質量要求、品種適應性等還需探索。

(3)紡紗單機臺設備多、流程長,縮短流程為聯合一體化是紡紗科技人員的心愿。轉杯紡流程比環錠紗率先縮短,對原材料要求降到最低,只要環錠紡不可用的棉花,在轉杯紡上找到可用之處,節能降耗明顯。而環錠紗上紡精梳產品時由原二道減為一道,質量并未影響,能否再減?國外超大牽伸已產業化,RingCan的出現拋掉了粗紗機,但在我國卻未有市場。粗細絡聯成為當今時髦,但粗細聯仍過復雜,投資不少。細絡聯雖容易上馬,但也有一些品種翻改頻繁,并不很適宜。并捻聯合機對一些產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,用于一些產品上,其性價比也是不錯的選擇。

(4)節能技術的研發、創新。各專業高等院校作為帶頭人,與節能產品生產企業、使用企業形成產學研一體,高校成果產業化,是衡量高?？冃е饕u判,促進高校參與市場,參與國家大型節能項目。

(5)國家對節能產品研發企業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能與能源開發新技術,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。