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  • 滚筒烘干机蒸汽节能新技术开发和应用

    发布时间:2016-01-11 点击:
    印染厂迫切需要节能降耗技术,以降低生产成本,减少环境污染。在这种市场需求之下,设备研发单位也在不断推陈出新。在2011年上海纺机展中,拉幅定型机废热回收技术设备和水洗工序的废水热能回收技术设备成为普遍的应用技术,各印染设备制造公司都展出了研发的热能回收设备。对于印染工艺中通用的烘筒烘干机蒸汽节能技术,目前只有德国玛诺公司对此技术进行了展示和介绍,这个技术在我国还是个空白。德国玛诺公司开发的烘筒烘干机蒸汽用量优化系统Atmoset SMT-12,在中国广东的一家印染厂应用中表明可节省蒸汽20%以上。

    1、棉织物连续印染工艺

    一般棉织物的印染工艺采用两浴法前处理工艺,具体工艺路线为:

    烧毛一碱(酶)退浆一氧漂一烘筒烘干机烘干一布夹丝光一烘筒烘干机烘干一染色(印花)一皂洗一烘筒烘干机烘干一浸轧柔软剂一烘筒烘干机烘干一热风拉幅机拉幅。

    其中一般有4次烘筒烘干机烘干,以1600 mm幅宽的印染布为例,计算各道工序的蒸汽消耗如表1所示。

    由表1可看出,一条染色生产线每小时消耗7 610kg蒸汽,其中烘筒烘干机消耗2 050 kg蒸汽,占总消耗量的26.94%。

    在印染厂节能降耗研究中,有不少工厂采用一浴法工艺、湿一湿工艺、冷堆工艺等技术,但是,常规工艺仍然采用两浴法工艺,不论哪种工艺,都需要采用烘筒烘干机。德国玛诺公司针对这种现实进行了烘筒烘干机节能技术开发。

    2、烘筒烘干机节能技术开发的关键

    (1)烘干机设计时以确保厚重织物在特定处理时间(车速)下得到有效烘干,而湿处理过程也常常不能藉由改变车速去得到适当烘干程度,因此导致了在产品较轻薄或车速较慢时,产品会被过度烘干。此过度烘干同时造成产品质量降级与能源的浪费。采用什么方式防止这种情况的发生就很关键。

    (2)烘筒烘干机由多个钢制烘筒组成,内用蒸汽加热,对包覆在烘筒表面的湿织物进行烘干,这种方式也叫接触式烘干。由此形成的烘筒烘干机是一个反应非常滞后的系统。如果织物需要烘得干一点,就必须先增加蒸汽量去加热烘筒的金属,再通过烘筒的金属表面传热到织物。当织物不需要烘得这么干,又必须先要通过织物来冷却烘筒的金属表面。这个过程比较慢,而且,如果加工的织物越厚重,就会越加剧这种滞后性。因此怎么加快温度调节的速度也是很重要的问题。

    (3)印染在线检测控制技术是我国印染机械制造行业的薄弱环节,其关键技术是传感器制造技术。在这项节能技术中,需要织物经过烘干以后的含水率检测及控制,需要有蒸汽对烘筒作用以后的温度检测及控制。这里需要两种传感器及检测与控制系统。我国印染布生产能力在上个世纪90年代初是纺织工业发展的瓶颈,于是,印染机械厂快速增加了设备的供应,但是,对于印染设备的自动化控制技术却没有受到足够的重视。印染设备的关键部件仍然需要大量进口,一直到纺织工业十一五发展规划印染在线检测及数字化技术才开始受到重视,并且成为十二五的发展重点攻关和产业化项目。

    国际电工委员会(IEC: International Electrotech-nical Committee)对传感器及系统的定义为:传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号。传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件,而传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统,传感器是传感系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。而这个第一关口,我国的研发力度太小了。在上海国际纺机展中,我们看到只有9家供应商可以提供有关技术,其中有6家是发达国家的公司,我国的这3家公司起步也较晚,能够检测控制的参数也比较少。

    3、Atmoset SMT-12系统的技术原理

    烘筒烘干机Atmoset SMT-12系统如图1所示,使用了布面含水率检测控制模块和烘筒冷凝水温度检测控制模块。Textometer RMS织物含水率模块,用来检测织物出烘筒烘干机以后的剩余含水率,用于控制系统的运行结果符合印染工艺确定的织物最佳含水率。当采用这个检测及控制技术用于拉幅定型机的时候,它可以根据需要的织物含潮率来影响拉幅定型机的车速,在拉幅定型机的温度和排放量一定的时候,车速决定了出布的含水率,目前这个技术应用很成功。

    但是,由于烘筒烘干机热能控制具有滞后性,而且烘筒烘干机一般与染色机相连,不宜以烘干的结果决定车速,这样可能影响染色的质量,只能够改变烘筒烘干机的温度来改变烘干效果。烘筒表面的温度与冷凝水的水温相关度较大,冷凝水温度低时,烘筒表面的温度也随之降低。为此,在烘筒烘干机上设计了检测蒸汽冷凝水的温度,并由冷凝水温度的设定来改变蒸汽阀门的开启大小,从而尽快改变烘筒效果。

    在烘干机出口处尚未检测到含水率有所改变前,而烘干机蒸汽能源需求量已改变时,则冷凝水温度立即跟着改变。通常冷凝水温度过低代表能源需求量要增加。相反地,冷凝水温度过高代表能源需求量要降低。把烘筒烘干机分成几个烘筒组,可以使反应时间更短。每组烘筒的冷凝水温度的检测,以及每组烘筒的加热,都可以分别进行。

    织物剩余含水率在这个系统中被控制在工艺要求的范围。首先,设定每个烘筒组的冷凝水温度。如果按照以前生产经验总结出的工艺,把这些温度值设定成预期烘干效果所需的冷凝水温度,会使所需的织物剩余含水率很快地达至稳定。然后开动烘干机,需要开始加热,冷凝水温度传感器检测到这点,系统控制蒸汽输入量会相应地提高。接着Textometer RMS织物含水率模块开始检测并参与控制。这主要是检测织物的实际剩余含水率是否达到设定值,并相应地改变冷凝水温度的设定值。控制过程中蒸汽输入量会一直改变,以保证出烘筒以后的织物实际剩余含水率达到想要的设定值。

    4、烘筒烘干机蒸汽用量优化系统效果

    经过实际使用玛诺Mahlo烘筒烘干蒸汽优化系统机控制系统Atmoset SMT-12的统计表明,对于不同的品种蒸汽用量降低了20%~30%。按照前述的一条染色线中的烘筒烘干机蒸汽用量每小时2. 05 t,目前蒸汽价格210元/t,节省蒸汽25%计算,一年200个工作日可降低蒸汽费用51. 66万元。

    使用蒸汽量的减少,意味着减少了对环境空气的污染,产生蒸汽的煤或者其他热能同时减少25%。

    由于加工以后的布面含水率一般采用其自然含水率,而且前后、左中右一致,重演性良好,在各工序之间堆放时,堆放的织物内外、前后、左中右的含水率差异较小,当经过丝光或者染色工序时,相同含水率的织物就会获得较均匀的碱液浓度或者染液浓度,这样就会减小织物的前后或者左中右色差。

    如果在单独的轧水烘筒烘干机上采用节能技术时,只需要采用该系统中的RMS织物含水率模块,即通过检测烘筒烘干机落布的含水率来控制烘干机的车速,可以达到降低蒸汽用量的效果。

    玛诺Mahlo烘筒烘干蒸汽优化系统机控制系统Atmoset SMT-12采用触摸式屏幕进行操作,显示屏可以显示当前织物原料的种类,过去一段时间或者长度内织物剩余湿度及车速的运行记录,可设定织物种类及纤维百分比含量,便于管理。


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