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节能减排前处理工艺装备的技术进步(一)

来源:印染在线 发布时间:2010年06月30日

陈立秋 前处理工艺装备近年来节能减排方面有着明显的进步。这是形势所逼,环保法规的严要求,企业生际必须降低生产成本,压力转化为动力,出现了高效的烧毛装备,高给液冷轧堆、轧蒸工艺的应用,各种高效水洗工艺装备,湿布丝光、扎堆丝光工艺的应用,色织布脱色扩散蒸发烧碱回收装置应适而生。

1.节能降耗的烧毛工艺装备 烧毛工艺质量的优劣直接影响纺织品最终外观、实物档次、风格反服用性能。为去除暴露在纱线表面的纤维末端,必须进行烧毛工艺。未烧毛的织物比已烧毛的易沾污,优良的烧毛质量,令布面光洁滑爽。染色色泽鲜艳度高,干、湿摩擦牢度好,正确的烧毛工艺则可有效地改善麻类织物刺痒感;灯芯绒经火焰喷射,圆筒接触烧毛后,既能将沟坑中绒毛去除,又能使条绒顶部圆润。令布面条纹清晰,且带有神秘的光艳:合成纤维经烧毛后,起球现象极大改善;采用先进的接触烧毛机。对小棉结较多的坯布,能提高小棉结的去除率,从而减轻前处理退浆、精练的负担;深色匹染产品的云斑,往往因布面突出的纤维形成漫反散所致,经烧毛工艺后,云斑得以防止;而经烧毛的优质半制品,则是精细印花的前提。上述种种情况表明,烧毛工艺极其重要、不可而缺。 就烧毛工艺而言,节能、降耗、少污染是当前发展的方向。应用高效节能火口和无烟尘污染烧毛单元装置,合理控制火焰幅宽、最佳油气比,是染整企业设备选型、老机改造的首选方案。 1.1高效低成本的电热接触烧毛 接触式烧毛是纯棉、麻类和绒类织物前处理烧毛工序中极为重要的技术方案。 国产铜板烧毛机,技术含量低、耗能高、工人劳动强度大、烟气污染严重,不适应现代清洁生产的需要。引进的日本圆筒接触式烧毛机,其结构是以灼热转动的金属圆筒为主的加工装置,圆筒的一端有一个轴向喷射式燃烧器,其圆形火焰喷射口正对着圆筒内腔,喷射出杏黄色大火焰。圆筒的另一端接连烟囱,其燃烧产物、热烟气从烟囱中排出。该设备喷嘴易堵塞,能耗很大,烟气污染重。从烧毛加工

工艺来看,主要存在的问题是常出现靠燃烧器的一端圆筒表面灼红,而另一端发暗,温差高时达200-42,影响烧毛质量。燃烧嘴柴油8.33~11.9kg/km,烧毛质量3~4级。 JD型及YM-602型电热接触烧毛单元机,皆具有自主知识产权,获国家专利证书。烧毛接99向温度在800~850℃:去除小棉结效果非常明显;单元机具有加工幅向左右加压微调机构,有效调节布面烧毛的均匀度:单元机设有升降式保温装置,使圆筒表面的清洁工作更易操作;加热功率PID控制,动态过程呈平稳升降温;烧毛成本大幅度下降。 电热接触式烧毛符合清洁生产要求。 生产实践表明:每米布烧毛成本,采用汽油0.035元~0.05元;采用天然气约0.025元,而电热烧毛仅需0.002~0.008元。电热接触烧毛质量达4~5级,小棉结、棉籽壳去除率高。 1.2电脑自动控制汽体火焰烧毛宽度 国内对烧毛火口的研究已达到国际先进水平。国产烧毛机的XH型、MJ型火焰喷射式火口,以及FC型复合式烧毛精加工火口、YSC外加热接触式烧毛单元均成绩斐然,皆步入国际尢进行列。然而,在机电一体化技术的应用方面,与国外先进机台相比仍有差距。例如德国奥斯托夫(0sthoffsenge)公司早己开发了计算机程序化烧毛操作装置,该装置采用织物表面茸毛检测器与Seng-matie程序控制器组合。操作者只需设置坯布纤维的成分和组织结构、质量,该系统就可提供一个相应的烧毛程序,对火焰温度、布面温度、烧毛均匀度、烧毛火口位置及布速等参数实施程控。其工艺程控系统排除了人为的随意性,屏幕显示的人机操作界面友善烧毛效果重现性好,火口火焰调幅节能明显。 提高机电一体化的水平。研发实用的在线工艺参数监控,是我国节能型烧毛机进一步发展的方向。 图1是英国ACE公司自动控制火焰高度、幅宽启动流程。图1 自动摔制火焰高唐、幅帘启动流程 扬州志成纺织机械有限公司制造的Y型多混聚喷
燃烧器(火口),系国家专利产品,专利号:ZL20082 0186012.8。是对德国奥斯托夫(Osthoff)、英国ACE、日本山东铁工所等国际产品和国内的狭缝式、口琴式、双喷式及旋混双喷式等火口进行充分分析、研究,总结了长期实践经验的基础上,开发设计的新型火口。 Y型多混聚喷燃器的主要物点: (1)混合充分。三次压缩、三次膨胀、四次混合,以及压力均分。 (2)燃烧完全。 (3)把有限的能量集中在最狭的火焰带中,使火焰带能量摊派达到最高,从而使火焰温度最高,达1300℃,达到最佳烧毛效果。 (4)能量散失或损失最小。 (5)气动调幅,调节火焰宽度。 (6)重量轻,强度高。 期待多年的国产烧毛焰调幅终于面市。

2.高给液冷轧堆、轧蒸工艺 染整企业水电汽的高消耗,成本飚升,迫使传统的退浆、煮练、漂白冗长复杂的前处理工艺流程更新。短流程必然导致化学品浓度的增加,浓度高将引起溶液发生沉淀和分解,不利于工艺液在织物上渗透、扩散,给织物、机器和操作者本身带来或多或少的危险性。因此,在化学品总量不变,降低浓度,必须提高织物的带液量,而透芯高给液就成为前处理短流程工艺的关键了。 湿-湿加工中给液是完善的前处理的关键,对织物进行最佳的施加溶液是非常重要的,这就是说:将化学品助剂施加到正确的地方,即在织物幅宽上、长度上及横截面上的均匀透芯分布;只施加上必要的量,即织物所能带的最高液量,无工艺溶液从织物上淌滴流失。对一台先进的给液设备应符合:高度的气液交换;小液量浸渍槽;可控制的给液;施加结果的重现性。 高给液装置是前处理短流程工艺条件的核心装备。高给液装置是冷轧堆碱氧一浴工艺、快速高效练漂和酶退浆、煮练工艺的关键单元机。低浓度高液量的工艺液均匀渗透织物,是确保织物装置在反应过程中,能安全地充分完成化学和物理的各项萃取作用,为去杂、净洗奠定基础;是改变“表面文章”的浸渍、轧

液,解决低毛效弊端的重大措施。 2.1 LK-I高给液装置是根据国家专利技术 (ZL200420027792。3)所制作的。见图2所示。1-可调压力加压辊;2-主动辊;3-液下导布辊;4-固定波形槽板;5-可升降活动波形板;6-升降气缸;7-进布辊;8-出布辊;9-回液管;10-进液管;11-刮液器;12-小轧车;13-泵;14-加压汽缸;15-机架;16-液槽;17-清洗排放管路;18-液面 图2 LK-I高给液装置示意 施液特点:①波形狭缝槽在织物通过工艺液时形成湍流,对织物实施搓揉,利于渗透;②创新的液下轧液,令织物中空气压出,出轧点卸压,织物仍在液下进给,织物纤维的回弹,形成一定量的真空区,较长的后续增液槽中工艺液在大气压力下,以及波形板形成的湍流下,逼迫渗入织物的经纬纱线的交织间隙及纤维的毛细管道内,完成透芯施液过程;⑨为提高高给液的均匀度,液下轧车采用中固辊;④气动隔膜泵(13)连接进液管(10)、回液管(9),脉冲输液,有利于透芯施液;⑤根据不同织物组织结构,施液量可调节在100%~150%,织物进给中,表面无滴水、淌水现象。工艺实践佐证:提高织物的反应效果;节省化学品助剂。 2.2某公司采用高给液装置技术改造,打卷采用牛心收卷、堆置,不仅毛效、白度优于传统的两浸两轧被动打卷,而且化学品助剂成本减少了一半,使碉氧一浴法工艺成本下降到退煮漂三步法的45%。 2.3网帘式组合蒸箱由于汽蒸时间长,时有树枝、鸡爪褶皱痕发生,经将进布处浸轧槽、轧车换成高给液后,低浓度大液量的工艺溶液透芯渗入织物,确保织物堆置反应过程中能充分完成化学的和物理的各项萃取作用,为去杂、净洗奠定基础;进入组合蒸箱后,是有效防范风干痕、横档痕、碱斑、褶皱渚多弊端的重大对策。 2.4丝光轧碱采用透芯高给液,有利将黏度大的工艺浓碱液输送至纤维的“无定形区”,为碱水化合物通畅地
进入晶格内(微胞)使纤维素I改性成纤维素II,为纤维获得充分浴胀创造条件,改善丝光工艺质量。这一设想在高效布铗松堆丝光机的研发中,得到充分的肯定。

3.节能减排的水洗工艺技术 高效水洗应符合费克定律的传质要旨水洗物质交换方程式如下: G=(D/H)/(C1-C2) (1) 上式(1)可知,要达到高效水洗的效果,重要我是具有高扩散系数(D);高的浓度梯度(C1-C2),C1是织物上污物浓度、C2是洗液内污物浓度;缩短扩散路程(H)。 3.1提高浓度梯度的逆流水洗 实际洗涤时,从节能的观点出发,也需要尽量减少用水量,但减少用水量,从织物上落入洗涤液的洗除物使洗涤液更污秽,洗涤效果会随之降低。在其他条件完全相同,仅仅改变洗涤液的浓度的情况下,洗除物残留率用式(2)表示: 式中,CL为洗涤液中洗除物的浓度,g/mL;C0为洗涤前织物上洗除物的浓度,g/mL;y0为在同一条件下,采用完全不含洗除物的洗涤液洗涤时,洗除物残留率。 该式是假定洗涤前后织物中的水分不变,纤维不对洗除物选择性吸收的情况下的公式,同实验结果非常一致。 假如使用的洗涤水为织物中所含水分的X倍,由于物质均衡,式(3)便成立,且由式(2)和式(3),可以导出式(9): 图3表示洗涤液中,洗除物浓度为零时残留率为1/2和1/10两种情况,由式(4)计算得出的洗涤,水量同洗除物残留率的关系。 洗涤效果不良的机器(yo=1/2),即使增加用水量,洗涤效果提高也不显著。在这种情况下,常常用提高洗涤温度或延长洗涤时间等方法来提高洗涤效果,而用减少洗涤水量来达到节能的目的。 相反。洗涤效果良好的机器(y0=1/10),多量地使用洗涤水有效果。但在这样的情况下,可以分为几种方式,后述以逆流方式使用洗涤水来节约洗涤水,是其中一种方式。


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