①推廣短流程工藝
i退煮漂汽蒸一步法工藝將前處理退漿、煮練、漂白三步常規工藝,改為高效短流程一步法工藝。此工藝適用于輕漿、含雜少的純棉輕薄織物和滌棉混紡織物。
ii退煮漂汽蒸一步半工藝 先軋退漿液,卷裝堆置,然后軋堿氧液、汽蒸、高效水洗(堆置后一步完成,故稱一步半工藝)。對有漿布采用軋氧化劑堆置,對輕漿輕薄織物則采用軋淡堿堆置。
iii退漿+煮漂堿氧一浴的二步法工藝浸軋退漿液,卷裝堆置,高效水洗→浸軋堿氧液、汽蒸(100℃×45~60 min),高效水洗。也可軋堆退漿,高效水洗→高給液浸軋堿氧液(提高軋余率),高效汽蒸(102℃ X2—4 min),高效水洗。此工藝適用于重漿厚重織物。
iv退煮+常規漂白的二步法工藝 浸軋堿氧漂液及精練助劑,汽蒸(100℃×50~60 min),高效水洗→浸軋雙氧水常規漂白,汽蒸(100℃X50~60 min),高效水洗。此工藝適用于輕漿、輕薄、白度要求較高的織物。
以上短流程工藝可節約水、電、汽能耗30%~50%。
②采用冷軋堆工藝
浸軋堿氧工作液(多浸多軋,常溫),大卷裝保溫堆置16—24 h(高給液)→高溫(100~102℃)熱堿處理→短蒸2—4 min×102℃→強力沖洗→高效水洗。冷堆工藝不僅流程大大縮短,設備簡單,而且產品質量提高。某印染廠采用冷堆工藝,每年節約水、電、汽等能耗費用達40多萬元。
③推廣濕-濕工藝,濕布絲光
可減少一道烘燥工序而節約能源,但需掌握下列幾點:織物軋余率必須穩定在60%以下,前后要保證一致,加工液的施加量要有調=審控制措施,必須配備織物濕度測定儀。
④推廣松堆絲光新工藝
傳統緊式絲光工藝存在諸多問題,如浸軋堿液透芯度差,溶脹僅為1/5—1/3纖維面積,織物尺寸穩定性差,燒堿耗量高,拉幅易破邊,上染率低,工藝再現性差等。松堆絲光工藝通過技術創新,對傳統工藝進行了優化,縮短了流程,合理組合單元設備,達到節水節電節汽節堿的目的,降低了成本,F行松堆絲光工藝將設計理念“恒堆置時間”及“恒張力控制”更新為“恒堆置縮率控制”及“定長控制”,解決了以前松堆絲光工藝未能解決的如經向縮水率大及短碼等技術問題。理論和生產實踐證明,松堆絲光工藝在燒堿濃度較常規工藝降低1/3條件下,纖維能“透而勻”地溶脹,既提高了染色得色率和勻染性(尤其是低級棉),又降低了纖維的內應力,使織物門幅容易擴展,相應降低了縮水率。據報道,以兩臺絲光機日產12萬米織物計算,每年可節約燒堿225 t,節約蒸汽2 000 t。
⑤改進燒毛機
推廣采用濟南燎遠節能新技術開發公司研發的XH型旋風預混噴射式火口及新一代Fc復合式精加工火口,或采用JNA013系列JD型內加熱燒毛機。這些新型燒毛機采用功能性陶瓷材料為發熱體和載熱主體,克服了以金屬材料為載熱體的諸多弊端。改進后的燒毛機集噴射式、接觸式燒毛于一體,實現了噴射-接觸-噴射三合一燒毛加工方式的創新。另外,其應用智能化控制系統,可有效控制工藝溫度。山東華紡公司的運行實踐表明,這類改進的燒毛機操作方便,自動化程度高,溫度分布均勻,工藝重演性好,燒毛質量好,節能效果顯著。該公司引進一臺燃油圓筒燒毛機年耗柴油合169萬元,而該機兩只電熱瓷管火口接觸燒毛,耗電費僅為28萬元/年,且改善了生產環境。
⑥利用電子計算機控制工藝參數
用電子計算機控制燒毛機對火焰溫度、布面溫度、布速、燒毛位置等四項參數進行測控。如布面溫度升高,火焰能自動減弱;也可按測得的火焰溫度調節燃氣中油氣比例,以確保燃氣充分燃燒,并產生較高溫度。對于不同織物,通過測定布面溫度,在一定范圍內調節布速,避免過燒或燒毛不勻,從而達到節能目的。
采用洗液監控系統,即采用感應器跟蹤整個洗滌過程,探測洗滌液的污垢及洗滌劑的含量。洗滌液的清潔度可通過監測其電導率、渾濁度、溫度及pH值等而得到控制。一旦排液口排出的洗滌液達到清水標準,沖洗便自動停止。經測算,采用水洗監控系統可節約25%的用水量和20%的加工時間。
在烘燥機上采用排氣濕度的自控裝置。當織物吸收熱量后,水分蒸發,若將排氣門打開,排放蒸發的水分,不斷補入干熱空氣,織物就能迅速烘干。但補人干熱空氣能耗較大,并且當排氣門開足時,在最大限度地排放水蒸汽的同時,還有大量的熱空氣也被排出,因此,必須選擇一個排氣濕度的最佳值。烘燥機在不同排氣濕度情況下,其蒸發效率和能耗的變化是非線性的。當排氣濕度低于20%時,能耗急劇增加,而蒸發效率變化很小。據測試,當排氣濕度從20%降至10%和5%時,蒸發效率可提高10%和18%,而能耗卻要增加250%和475%。因此,若要進一步節能,排氣濕度還應略高于20%。但濕度過高易產生滴水,會影響產品質量。實踐證明,烘燥機的排氣濕度以20%為最佳,因此,必須配備排氣濕度連續測量以及織物回潮率測定的自控裝置,以準確調節烘房的排氣量。
⑦重視疏水閥的選用和安裝
前文1.8.6節中已有詳述,此處不再贅述。
⑧廢熱排液的回收利用
染整廠排液,僅熱量損失就占供給熱量的65%左右,其中最有回收價值的為冷凝水。青島金色陽光環保節能設備公司研發的新型高效換熱器可把地下水(15℃)、自來水(8—20℃)加熱到70—80℃(排放的污水溫度為85—90℃),這樣就解決了大量洗凈用水的加熱問題。既節省了大量蒸汽,又縮短了加熱時間,并把排放的污水由原來的85~90℃降低到35℃以下,有利于污水處理的順利進行。
例如,張家港三得利染整廠回用高溫冷凝水,每年可節約費用23.25萬元。該廠在快速練漂機上安裝熱能交換器后,一年節約用煤成本16萬元;在烘燥機上安裝美濕卡MOISKA測溫儀,一臺烘干機一年可節約蒸汽近百噸;在烘干機前安裝高效軋車,軋余率可降至50%,全年可降低成本43.56萬元;將所有水洗槽都實現逐格倒流、低水位、循環利用,全年節水12萬元,節煤38.4萬元,節約污水處理費用12.5萬元。
⑨采用節能儀表
除一般溫度、濕度、壓力、流量等儀表外,盡量采用節能監控儀表,如織物濕度控制儀(美濕卡)、排氣濕度控制儀、紅外織物溫度控制儀等,通過優化工藝參數,可節約大量能源。
⑩采用節能新技術
i低溫等離子體技術
該技術僅對纖維材料表面改性,對材料本體不產生破壞,也不會造成污染,且耗能少,幾乎不用水,是一種節能節水的新技術。例如,棉織物經等離子體處理后,一方面親水性提高,另一方面漿料被氧化分解,溶解性提高,從而改善前處理效果。如天津工業大學采用微波低溫等離子體技術處理純棉織物,其半制品的毛效、白度、強力、染色K/S值等均達到或超過常規前處理工藝水平。低溫等離子體是在2.5 AGHz的微波高頻率下放電得到的,其電子密度高、能量大、易于引發相關的物理化學反應。
又如日本山東鐵工所研發的低溫等離子體織物干燥式連續退漿精練裝置,無需水蒸汽,只用電、氣體等在真空中連續加工,就能進行退漿精練,簡化了工藝,大大節約了能源。該工藝先用等離子體轟擊織物表面,使表面雜質在多次碰撞下脫落,或使雜質與纖維的黏附變得疏松或被氣化,從而大大縮短工藝流程和加工時間,提高處理效果。東華大學采用氧氣/空氣/氮氣常壓等離子體處理棉織物來去除PVA漿料,結果表明,等離子體處理8 min,可使PVA漿料氧化降解,再經冷水洗滌,達到退漿要求,且節水節能,不損傷纖維。
ii超臨界二氧化碳無水處理新工藝
傳統的退漿工藝要消耗大量能源,并產生大量污水。目前國內外已在研究超臨界二氧化碳退漿工藝,該工藝可顯著降低能耗和污水排放量。由于傳統的漿料不能直接溶于超臨界二氧化碳介質中,因而開發了氟化物漿料。這種漿料使滌棉混紡紗的耐磨性高于傳統的淀粉/PVA漿料。通過超臨界二氧化碳萃取,可去除織物上的漿料。四川成都紡織?茖W校利用超臨界二氧化碳流體在不同溫度、壓力條件下的膨化溶解能力,使苧麻纖維所含雜質(漿料、油蠟、殘膠等)與纖維大分子之間的黏附疏松,再用多元醚醇酮類化合物作為膨化劑,雜質膨化溶解萃取而去除。該法對木質素的去除尤為有效。另外,超臨界二氧化碳流體的物理機械作用,還可使苧麻纖維的物理結構發生改變,取向度提高,天然結晶的缺陷得到修復,從而使苧麻纖維的耐熱性穩定性提高。
iii超聲波退漿、漂白和水洗
采用超聲波退漿,可加速織物上漿膜的膨化和脫離,提高退漿效率,特別是一些難膨化的漿膜,如淀粉漿等。張家港市沙州工學院和蘇州大學材料工程學院對超聲波在棉織物退漿中的應用進行了研究和實踐,認為超聲波技術能大大提高退漿效率,縮短工藝流程,減少能耗、水耗和污水排放量。由于超聲波的“空化作用”受液體粘滯系數、表面張力、蒸汽壓力、溫度、聲波頻率、強度體系的結構及環境壓力等因素影響,其對不同退漿工藝的作用效果也有差異。經實踐認為,超聲波對棉織物淀粉酶退漿工藝的效果較為突出,最佳工藝條件為:淀粉酶用量5 g/L,50℃處理10~15 min。其對熱水退漿、堿退漿的作用不太顯著,對淀粉和PVA的去除有一定作用,但不明顯。
采用20 kHz頻率的超聲波應用于棉織物雙氧水漂白,可加快漂白速度,其效率超過常規漂白工藝,并減少雙氧水用量。福建晉江風竹漂染公司將超聲波技術應用于亞麻織物的漂白,雙氧水用量減少,反應速度加快,亞麻的剛性得到改善,且無需添加助劑,有利于染色。該工藝特別適合紗線漂白。沙洲工學院采用超聲波技術輔助過醋酸漂白,在較低溫度下處理純棉織物,提高了醋酸利用率,取得較好效果。又如江南大學紡織服裝學院利用超聲波在液體中的“空化效應”所產生的沖擊波,達到清洗物體內外表面的目的,可實現印染水洗中節水節能的目標。經實踐證明,水洗工藝中采用超聲波技術(55℃×30 s)可明顯提高棉織物中殘留雜質的去除率,達到常規水洗三次的效果(溫度90℃)。
綜上所述,采用超聲波技術進行一次水洗就可達到常規水洗3—4次的效果,大大縮短了工藝時間,節約了水和能源,并提高了織物的毛效和白度等質量指標。只要在水洗設備上加裝超聲波發生器,采用頻率40 kHz,就可進行超聲波水洗工藝,目前存在的主要問題是噪聲太大。
iv光照漂白新技術
日本京都產業技術研究所與日清紡織株式會社聯合開發了棉漂白新技術——光照漂白。將棉纖維吸收光后活化,其含有的色素在室溫條件下與較溫和的化學品反應而被分解,而纖維素并不受損傷。這種非氯漂白工藝(光漂白工藝)可達到亞氯漂、氧漂的效果,并大幅節省能源、降低成本,且不影響環境。目前該技術還處于進一步研究中,很有發展前途。
3 解決好前處理工序的環保問題
目前與染整企業相關的環保標準有三個:Oeko-Tex標準100、GB 18401--2003和Eco-Label新標準。達不到上述標準,企業將難以生存。染整環保的壓力大部分來自前處理工序。
3.1影響環;那疤幚硪蛩
染整企業是用水大戶,其廢水排放量占整個紡織行業的80%,而前處理工序廢水排放量占染整企業總排放量60%以上,其廢水組成復雜,處理難度大,其中大量污染物主要來自各種纖維材料的雜質和加工時所用的各種染化料助劑。
3.1.1 影響污水排放環保化的因素
(1)退漿工段其廢水含堿、酶等退漿劑,以及各種漿料如淀粉、PVA、CMC等,污染物和總固體懸浮物較多,COD、BOD值很高,對染整廢水指標的影響很大。
(2)煮練工段其廢水中含堿、表面活性劑、精練劑、乳化劑、洗滌劑等助劑及各種原棉雜質,污染物多,用水量大,色深,堿性強,總固體懸浮物也較多,COD、BOD值也較高。
(3)漂白工段 其廢水中含雙氧水、次氯酸鈉等漂白劑,COD、BOD值雖不高,但如采用氯漂工藝,則廢水中含有毒性很大的可吸附有機鹵化物(AOX)。但目前全棉織物的前處理不論是傳統的退煮漂工藝還是短流程工藝,都要在高溫條件下采用燒堿、表面活性劑及其它助劑。短流程冷軋堆工藝雖是低溫,但采用的燒堿濃度很高,較難處理。
(4)絲光工段其從織物上洗下來的燒堿濃度很高,大多數企業都進行燒堿回收,也有部分企業排入廢水,污染嚴重。
(5)化纖織物堿減量工藝其廢水pH值>12,有機物濃度極高,COD值可高達9×10 4 mg/L,廢水中的高分子有機物很難被降解。
3.1.2影響成品面料環保化的因素
(1)纖維原料
①纖維原料生產過程中含有有害殘留物和環境污染物。
②紡織過程中,所用材料不具環保性。
(2)助劑
助劑的環保性主要考慮其生物降解性、毒性、致畸變性、致癌性、環境激素(與染整助劑有關的有10種左右,如烷基酚、多氯聯苯、五氯苯酚等)、AOX和可萃取重金屬等。
①淀粉漿料、PVA等化學漿料難以生物降解。
②滲透、精練劑等大多含有APEO等難生物降解的有害物質。
③漂白助劑,以前大多用有機螯合劑,穩定性雖好,但生物降解性很差;現在大多采用無機磷酸鹽類產品,但磷污染嚴重。使用聚羧酸鹽類化合物,也存在生物降解問題。
3.1.3前處理生產環保化存在的主要問題
(1)前處理配套助劑的質量不夠穩定,特別是低溫節水型和節能型環保助劑。漂白用酶制劑,去除PVA漿料、棉籽殼、麻皮等酶制劑及APEO代用品的開發,滿足不了染整企業清潔生產的要求。某些環保型助劑的性能還達不到被替代品的性能,不能同時滿足質量和環保要求。染整企業缺乏有效的測試手段,難以及時發現問題。
(2)前處理設備改造力度還跟不上清潔生產的要求,與國際先進水平仍有相當差距。特別是在自動化控制和程序控制方面,在線監控沒有真正實現,程序監控、故障診斷技術更是匱乏,滴定計量裝置、自動加料設備鮮有配套。總之,助劑設備的開發未能與工藝品種的開發同步進行。
(3)在生產管理上,還存在不少問題。如前處理工序安排不合理,前處理車間泄漏率還十分嚴重(有的高達20%),沒有建立信息化管理,人為差錯和浪費嚴重。
3.2前處理工序環保問題解決方法
3.2.1 確定成品需達到的指標
(1)嚴格按照Oeko-Tex標準100、GB 18401--2003{國家紡織產品基本安全技術規范》和Eco-Label新標準來組織生產。
(2)加工出口的染整產品要注意各國客商的不同環保要求。
3.2.2 源頭控制和末端治理并行,按高標準排放
(1)纖維原料要求環保,按Eco-Label標準實行“三個限定”,即纖維原料出廠時限定有害殘留物不超標,生產纖維時限定環境污染物必須達標,紡織過程中限定使用的物質必須具有環保性。
(2)前處理助劑要環保,助劑的生物降解性要好,無毒、不致畸變,無環境激素,無AOX和可萃取重金屬。
(3)加強前處理的合理化,優化工藝條件,提倡以節能降耗、減污增效為目標的清潔生產。
(4)采用合理的廢水處理方法,排查源頭、控制總量、降低濃度,實現達標排放。
3.2.3加強生產管理
杜絕生產過程中的“跑、冒、滴、漏”,力爭把泄漏率降到2‰以下。合理安排前處理工序,減少更換工藝時的放料次數,建立信息化管理,減少人為差錯和浪費。進行清潔生產的審核,制定企業實施清潔生產的相關細則。
3.2.4不斷開發新型前處理助劑和設備
(1)要求助劑行業以工藝為中心,及時采用高新技術開發出適用的、環保型助劑,保證產品的穩定性、先進性、成熟性和延續性。加強試化驗檢測工作,制訂出試化驗檢測標準與程序,準確反映助劑、半制品、成品的各項指標和應用性能。尤其是APEO的使用問題,要認真對待,采取有效措施,尋找合適的替代品。另外,還要多開發適應新纖維和新技術的專用助劑。
(2)前處理設備要向環境保護、節能降耗、少時高效、短流程、自動化方向發展,力爭工藝參數在線監控、遠程監控和故障診斷,實現工藝參數快速變化時對參數信號的檢測、轉換,并能及時控制處理,使生產穩定可靠地進行。前處理設備的開發要與工藝、以及助劑的發展緊密配合,要采用高效單元和熱量回收等措施,以解決節能降耗問題,應對愈來愈高的環保要求。印染機械行業還應借鑒采用國外新技術,如現場總線通信技術、多電機同步技術、新型可編程計算機控制技術,及分時多任務操作的工控機控制技術,以進一步提高我國設備的整體水平。
(完)
來源: 印染在線 作者:徐谷倉(中國紡織工程學會染整專業委員會)
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