筒子紗染色節(jié)能減排功效的優(yōu)化設(shè)計(jì)初探

吳建中

摘要：本文針對(duì)如何提高筒子紗染色節(jié)能減排的功效進(jìn)行分析和探究，從筒子紗的染色工藝參數(shù)、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、染色同步，筒子紗絡(luò)筒密度和質(zhì)量上的影響，對(duì)其中的主要染色工藝參數(shù)和設(shè)備結(jié)構(gòu)提出了優(yōu)化改革方案，實(shí)現(xiàn)了在保障筒子紗染色品質(zhì)不變的條件下，既能提高生產(chǎn)效率、降低能耗，又能減少污水的排放的目的。

關(guān)鍵詞：筒子紗；染色；節(jié)能減排；優(yōu)化設(shè)計(jì)

0.前言

筒子紗染色是高污染和高耗能的產(chǎn)業(yè)之一，所以節(jié)能減排必須作為未來(lái)發(fā)展的重要目標(biāo)。通過(guò)優(yōu)化染色工藝參數(shù)和設(shè)備結(jié)構(gòu)，減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的水、蒸氣、電和染料的消耗，降低污水的排放是一條可持續(xù)發(fā)展的途徑。

1.優(yōu)化染色參數(shù)

1.1小浴比染色

（一）小浴比的概念

筒子紗染色浴比小于1：4稱為小浴比。小浴比的實(shí)現(xiàn)必須在一定的工藝和設(shè)備的條件下。筒子紗染色是以水作為染色介質(zhì)，小浴比意味著染色過(guò)程中用更少的水，再結(jié)合特殊的筒子紗染色工藝，小浴比的確是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排最重要的方法；同時(shí)小浴比在染色工藝的升溫時(shí)間上、能耗和排污上都起到到了立竿見(jiàn)影的作用。

（二）小浴比的作用

小浴比染色的實(shí)現(xiàn)，必須充分了解水介質(zhì)在整個(gè)染色工藝中起到的作用：首先，小浴比可以降低助劑用量，一般助劑都是按克/升計(jì)算，在活性染料染色過(guò)程中，也可以適當(dāng)降低活性染料的用量，因?yàn)樗鉁p少，同時(shí)浴比降低，染料的直接性也提高了，得色率、固色率也會(huì)相對(duì)提高；其次，小浴比快速染色還減少了蒸汽用量，因?yàn)樗倭耍郎氐酵瑯訙囟龋瑹崃恳蚕鄳?yīng)減少；再次，浴比小排污也少了，染色重現(xiàn)性也會(huì)提高。

（1）減少染料、助劑的使用

在相同數(shù)量的同種染料情況下，隨著染浴中水的重量的不同，染液的濃度是有較大差別，顏色深的染液浴比低，顏色淺的染液浴比高。如果保持染浴中燃料濃度相等的前提條件下，比如，1000KG缸染黑色，隨著浴比的不同，浴比大的所需染料就多，相反，如果小浴比，所需染料就少，這是必然存在的情況。在不同浴比的情況下，與染料的直接性存在必然直接的聯(lián)系，同時(shí)還與染料的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，在低浴比的條件下，活性染料的直接性就會(huì)有所升高，就意味著上染率也會(huì)跟著升高。

在堿性環(huán)境的前提下，活性染料和織物纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成固定的化學(xué)鍵。染料水解也在此堿性條件下。同時(shí)染浴PH值的控制也是由堿來(lái)完成，堿對(duì)浴比的提高有著直接的影響，染浴中堿的濃度比較高而活性染料直接性又比較低，這樣會(huì)產(chǎn)生非常多的染料被水解，想要染上色彩比較深的是非常不容易。實(shí)驗(yàn)表明，在堿性濃度相同的條件下，小浴比將染料的直接性提高，同時(shí)還使堿的消耗量和水解程度都得到下降，因此，在節(jié)省染料的同時(shí)提高深色的上染。

（2）染液和紗線頻率交換

實(shí)驗(yàn)表明，染液、紗線、溫度、浴比等因素的變化，對(duì)染色、固色所用時(shí)間都是有影響。其中主要影響因素是染液和紗線的頻率交換，二者是建立在相對(duì)運(yùn)動(dòng)上。一般來(lái)說(shuō)染液與紗線互換次數(shù)的呈現(xiàn)，直接影響著染料的上料和固定色澤，因此，一次的交換頻率所用時(shí)間就是染色和固色的用時(shí)。由此可見(jiàn)，交換頻率高的比低的用時(shí)要短很多。根據(jù)染液與紗線互換次數(shù)，知道每個(gè)環(huán)節(jié)所用的時(shí)間，這就是小浴比的染色過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)，并且節(jié)約設(shè)備能力。

1.2比流量的選取

相對(duì)于傳統(tǒng)的筒子染色機(jī)設(shè)計(jì)，染液流量循環(huán)和比流量選擇相對(duì)較大的、并不看重?fù)P程的選擇，是直接影響紗線和染液的互換頻率原因。依據(jù)傳統(tǒng)互換頻率的選擇要求，一般情況下都會(huì)選擇流量多，且揚(yáng)程低的混流泵。但實(shí)質(zhì)上，傳統(tǒng)設(shè)備都會(huì)存在一定的弊病，如頂鎖和換向裝置等問(wèn)題，都會(huì)產(chǎn)生大量泄漏的情況，從而造成染液在循環(huán)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)局部筒子被阻塞的情況，所以每次都要將總流量的30%-40%的流量填補(bǔ)被阻塞的流量，保證染液滲透紗層。筒子染色機(jī)改造結(jié)構(gòu)提高染液循環(huán)的利用率，提高系統(tǒng)所需要的揚(yáng)程，這樣可以減少管路循環(huán)空間，保證循環(huán)系統(tǒng)有效率的染液循環(huán)。

2.優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)

2.1主結(jié)構(gòu)設(shè)備

目前主結(jié)構(gòu)設(shè)備常見(jiàn)以下四種優(yōu)化設(shè)計(jì)：第一種是將直聯(lián)于換向裝置的換熱器和主循環(huán)泵設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，減少主循環(huán)路和儲(chǔ)藏液，同時(shí)可以減少浴比，發(fā)揮良好的工藝性；第二種是采用小螺旋管的盤管式換熱器，將其設(shè)備安裝在主缸體下部封頭內(nèi)心；第三種是管式筒體，是將各自的簡(jiǎn)體通過(guò)并聯(lián)的方式，并連成不同容量的組合，促進(jìn)節(jié)能減排，加快生產(chǎn)效率；第四種是染籠紗桿，用分布不等的量的同心圓，在容積相同的條件下，減少紗柱之間的重合，增加容紗量，減少浴比。這四種設(shè)計(jì)各有優(yōu)缺點(diǎn)。

2.2輔助功能

目前輔助功能常見(jiàn)以下四種優(yōu)化設(shè)計(jì)：一是高效換熱，高效換熱主要是采用外質(zhì)管殼式換熱器，目的是為了提高換熱率。要換熱效率快速提高同時(shí)減少浪費(fèi)蒸氣，可以把換熱器放置主循環(huán)管路中通過(guò)提高中低溫流體的速度實(shí)現(xiàn)。要獲得比較高的主循環(huán)染液在列管中的流速，就利用縮小換熱列管的通徑，加快傳熱強(qiáng)化；二是水洗受控，水洗效果是小浴比染色的技術(shù)關(guān)鍵，就是通過(guò)控制水，進(jìn)行不間斷的沖洗，水洗過(guò)程受主要受到水流速度和水流溫度影響，通過(guò)兩者的變化的不同，采取組合控制，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最佳的水洗效果；三是壓力脫水，壓力脫水就是筒子紗經(jīng)過(guò)壓縮空氣的數(shù)次擠壓，分離出所含的液體，脫水效果具有節(jié)能減排的效果；四是余熱回用，要有效地利用余熱，就需要利用相關(guān)的輔助裝置，例如：利用熱交換器的同步降溫作用，可以有效地降低保溫過(guò)后的水和廢液的余熱互換后用于染色過(guò)程中的水沖洗工序，減少了廢液降溫后排入污水處理池的降溫過(guò)程。

3.染色的同步

3.1染色過(guò)程中流量起到的作用

在同一染色過(guò)程中，固定的染液循環(huán)流量，會(huì)直接影響染色的最佳效果，在聚酯纖維玻璃溫度的條件下，分散的染料多數(shù)是染不上，染液的劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生凝聚現(xiàn)象，導(dǎo)致色彩淺在保溫和固色的時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有多余的染料上染，并且染液總是不變的循環(huán)流量在不停的浪費(fèi)功率。同時(shí)，高支紗的過(guò)度滲透紗線表面會(huì)出現(xiàn)羽毛。另一方面，在染色過(guò)程中經(jīng)軸紗、溶脹性比較大的纖維、收縮性大的長(zhǎng)絲因?yàn)槊芏葧?huì)發(fā)生變化，從而影響到染液循環(huán)流量，此過(guò)程假如出現(xiàn)在上染最快的階段，會(huì)導(dǎo)致上染不均勻的現(xiàn)象，所以同步控制染色是必要。

3.2同步染色的控制

同步染色控制是關(guān)于流量對(duì)染色過(guò)程的影響，可以按照溫度和密度都不相同的上染規(guī)律進(jìn)行染色，相對(duì)控制染液的循環(huán)流量。要節(jié)能就必須在既能夠保證紗線上色的品質(zhì)，在染料上染快和慢的時(shí)間內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行增加或者減少染液的循環(huán)流量。在設(shè)備上，主循環(huán)泵的交流變頻控制循環(huán)染液流量實(shí)現(xiàn)的就是同步染色，在這個(gè)過(guò)程中最好有流量計(jì)進(jìn)行記錄和檢測(cè)，并傳送給電腦，再由電腦進(jìn)行控制。就目前狀況來(lái)看，高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵是最好的選擇，可以提高紗層壓力穩(wěn)定。

4.結(jié)語(yǔ)

筒子紗染色技術(shù)，在染色技術(shù)工藝參數(shù)上、設(shè)備結(jié)構(gòu)性能起到重要作用。但是節(jié)能減排是一項(xiàng)比較全面而復(fù)雜的工作。我們只有不斷改進(jìn)工藝設(shè)備降低耗能，并對(duì)污水進(jìn)行二次利用。由此可見(jiàn)，水作為染色的重要介質(zhì)，只有將設(shè)備結(jié)構(gòu)性能和染色工藝過(guò)程完美結(jié)合，并將每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行優(yōu)化，總結(jié)出更好地改善方案，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，首先制造商不要生產(chǎn)沒(méi)有節(jié)能減排功能的設(shè)備。其次，提高社會(huì)節(jié)能減排責(zé)任感，淘汰高污染、高耗能的設(shè)備，采用先進(jìn)技術(shù)工藝。