翟鴻衛(wèi)

(四川意龍科紡集團有限公司,四川 樂山613100)

我國紡織產(chǎn)品在國際市場具有較大優(yōu)勢,在國內(nèi)市場也還有很大潛力,紡織工業(yè)發(fā)展具有廣闊的市場空間。印染行業(yè)作為紡織工業(yè)的重要組成部分,在提升面料品質(zhì)、增加產(chǎn)品附加值等方面發(fā)揮著重要作用。為了促進(jìn)紡織工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展,應(yīng)采取有效措施,建設(shè)和運行節(jié)能型印染廠。根據(jù)參與印染工廠建設(shè)和運行的經(jīng)驗和教訓(xùn),從工藝設(shè)計、設(shè)備選型、建筑設(shè)計、配套公用工程設(shè)計和建設(shè)等方面分析,總結(jié)了印染工廠建設(shè)和運行階段應(yīng)注意的事項,提出了節(jié)能降耗措施[1-3]。

1 工廠建設(shè)過程中的節(jié)能措施

1.1 總平面布置

在對印染廠進(jìn)行總體布局時,根據(jù)印染生產(chǎn)性質(zhì)和防火衛(wèi)生要求,進(jìn)行功能分區(qū)。各種輔助和附屬設(shè)施比如堿回收站、染料調(diào)配色間等應(yīng)靠近服務(wù)的車間。各種動力供應(yīng)設(shè)施應(yīng)盡量接近負(fù)荷中心,如鍋爐房盡量靠近負(fù)荷中心,供熱管線短,能源損耗小。變配電站應(yīng)布置在高壓線進(jìn)線方向,并接近車間用電負(fù)荷中心。生產(chǎn)車間布置應(yīng)結(jié)合廠區(qū)總體規(guī)劃,確保工藝路線的連續(xù)性,使生產(chǎn)作業(yè)線最短,并避免往返運輸和作業(yè)交叉。生產(chǎn)車間的入口應(yīng)靠近廠區(qū)坯布倉庫,成品出口應(yīng)靠近成品倉庫,減少運輸路線,節(jié)能降耗[4-5]。

1.2 節(jié)能設(shè)備

工藝設(shè)備是印染業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵。印染設(shè)備種類多,耗電量大,因此要選擇高效、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)備,以降低能源消耗。近年來,國產(chǎn)印染設(shè)備自動化水平、節(jié)能減排效果和制造質(zhì)量穩(wěn)步提高,很多新型數(shù)控印染設(shè)備達(dá)到國際先進(jìn)水平。在選擇工藝設(shè)備時,退煮漂設(shè)備、絲光機和連續(xù)軋染設(shè)備應(yīng)配備數(shù)控裝置,精確控制織物張力,對水電汽消耗進(jìn)行精確監(jiān)控;盡量采用設(shè)備工藝參數(shù)在線檢測與控制技術(shù),如濃堿及雙氧水濃度在線檢測及自動配送系統(tǒng);采用廢水、余熱回收設(shè)備,采用保溫效果好的汽蒸、水洗、烘燥等設(shè)備;定形機烘房內(nèi)配備溫濕度監(jiān)控儀器,使定形工藝得到優(yōu)化,能耗降低,廢氣排放量減少;印染設(shè)備配置應(yīng)采取長車、短車相結(jié)合的方式。積極采用中國印染行業(yè)協(xié)會發(fā)布的十一批《中國印染行業(yè)節(jié)能減排先進(jìn)技術(shù)推薦目錄》,采用節(jié)能減排先進(jìn)技術(shù),確保項目建設(shè)的先進(jìn)性。

1.3 車間布置

在生產(chǎn)車間布置主要工藝設(shè)備時,應(yīng)充分考慮中間半制品的運輸和存放,合理優(yōu)化車弄寬度,在確保正常操作和安全檢修的情況下,便于上下工序的連接,盡量采用連續(xù)化運行,減少再制品的堆放,提高工作效率。各生產(chǎn)車間應(yīng)考慮工藝線路的順暢,保證生產(chǎn)中制品盡可能直線前進(jìn),使運輸路線縮短,避免迂回交叉,減少運輸消耗。各車間應(yīng)分區(qū)管理,干濕車間分隔布置,散發(fā)有毒氣體的車間分隔布置,腐蝕嚴(yán)重的車間盡量集中布置,統(tǒng)一采取防腐措施,以便于達(dá)到安全防火等生產(chǎn)要求。蒸汽散發(fā)較多的車間應(yīng)設(shè)置在易透風(fēng)的位置。

生產(chǎn)的輔助設(shè)施應(yīng)盡量靠近相關(guān)的生產(chǎn)車間和使用的機臺。堿回收站應(yīng)靠近練漂車間,調(diào)配色間應(yīng)盡量靠近染色車間,雕刻間應(yīng)靠近印花車間,以便于縮短管線,節(jié)約能源。輸電線路的短捷便利與車間的綜合節(jié)能關(guān)系重大,因此配電室、熱力站靠近負(fù)荷中心,減少電能和熱能的損失。

1.4 工藝設(shè)計

在工藝流程滿足產(chǎn)品生產(chǎn)需求的同時,宜選用優(yōu)質(zhì)高效、短捷、連續(xù)化、自動化和易操作的工藝技術(shù)。印染工藝流程和設(shè)備配臺布置與所生產(chǎn)的產(chǎn)品密切相關(guān),需要根據(jù)坯布特性、產(chǎn)品規(guī)格、最終面料性能、面料質(zhì)量與數(shù)量、技術(shù)條件和設(shè)備性能等進(jìn)行綜合考慮。

印染工藝設(shè)計、設(shè)備選擇與設(shè)備布置是決定車間建筑面積、建設(shè)投資、運營費用的關(guān)鍵,是印染工廠設(shè)計的核心。在工藝設(shè)計時,為了滿足產(chǎn)品生產(chǎn)加工制造,需要對各種生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)產(chǎn)品特征和設(shè)備性能,合理設(shè)計計算各工序生產(chǎn)工藝參數(shù),按照選定的工藝流程和產(chǎn)品規(guī)模,確定合理的設(shè)備配臺,以實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源的目的。

1.5 廠房建筑

印染工廠漂練、染色、印花等車間氣溫高,濕度大,冬季凝霧及滴水嚴(yán)重,夏季氣溫非常高,在建筑節(jié)能方面應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)條件,合理確定廠房結(jié)構(gòu)形式、柱網(wǎng)、跨度和高度,考慮通風(fēng)排氣好的廠房形式。要考慮廠房屋頂和外墻保溫、隔濕,對屋頂和外墻進(jìn)行防結(jié)露設(shè)計和屋頂隔濕設(shè)計,以利于消凝排霧。在設(shè)備排列時,不僅要考慮設(shè)備布置、車弄寬度的合理性,也要兼顧車間柱網(wǎng)、跨度的合理設(shè)置,在滿足工藝布置的同時,應(yīng)合理設(shè)計車間柱網(wǎng)、跨度,減少構(gòu)建類型,便于施工,節(jié)省工程造價。

在設(shè)計中,應(yīng)充分利用自然光以節(jié)省電能,可針對性地在屋頂設(shè)置采光帶,將局部采光和自然光相結(jié)合。印染主廠房采光窗最佳位置為南偏東15°左右,排窗高度不高于1.5 m,在滿足生產(chǎn)操作照明的前提下,節(jié)約能源。新建廠房考慮到長期效益和節(jié)能,在屋面上安置固定式屋頂光伏陣列的太陽能發(fā)電極板,具有成本低、安裝簡單方便、便于維護的特點,為建設(shè)節(jié)能和綠色企業(yè)創(chuàng)造條件。

1.6 輔助工程

印染廠應(yīng)利用坡地和高差,結(jié)合工藝、污水、節(jié)能回收系統(tǒng)的要求,盡量采用重力回水,減少能源消耗。如：染化液調(diào)配系統(tǒng)、淡堿回收系統(tǒng)、中水回用系統(tǒng)、軟水處理系統(tǒng)可設(shè)置在車間內(nèi),靠近服務(wù)設(shè)施。

對生產(chǎn)工序中的耗堿量進(jìn)行正確的估算,使各主要用堿工段在濃度、堿量達(dá)到平衡,前段沖吸堿與后段水洗堿分別回收。堿回收裝置應(yīng)距絲光機越近越好。做到重力回收淡堿,集中配堿供堿。

染化料調(diào)配裝置為多機臺集中染料、化料分別輸送。工藝布置上應(yīng)以高位自流供給為主,可設(shè)置高位平臺,與染色機臺合理布局。

印染工廠對溫濕度沒有嚴(yán)格要求,夏季以降溫為主,冬季以解決車間內(nèi)防凝消霧為主。因此采取機械送風(fēng)和自然排風(fēng)相結(jié)合的形式,為了節(jié)約能量,根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和生產(chǎn)條件,采用自然排風(fēng)為主最為經(jīng)濟。根據(jù)生產(chǎn)和衛(wèi)生要求,夏季車間以崗位送風(fēng)為主,冬季以自然通風(fēng)為主。夏季冷風(fēng)冷量采用低溫冬灌井水,冬季儲能用作夏季降溫,節(jié)約能源。

2 生產(chǎn)運行中的節(jié)能措施

印染企業(yè)在生產(chǎn)過程中要消耗大量的熱能、電量,為節(jié)能降耗,生產(chǎn)過程中公司采取了很多措施進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。

2.1 高溫廢水余熱回收

印染生產(chǎn)工藝中洗滌、漂白、染色等工序要消耗大量的熱能,其熱能消耗約占整個工藝過程中熱能用量的70%。在染色過程中,蒸汽提供的熱量中約有8%～10%的熱量通過設(shè)備散熱方式損耗,20%的熱量被工藝?yán)鋮s水帶走,而其余的熱量則通過廢水被排放。同時在染色過程中又需要將進(jìn)水用蒸汽加熱,因此如果能把廢水中的熱量進(jìn)行回收,對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)加熱,則可減少蒸汽消耗量。另一方面,排放的廢水送至污水處理廠處理,由于排放的染色廢水溫度較高(平均溫度在50℃以上),對廢水處理質(zhì)量影響較大,特別是生化處理工序,過高的水溫將使生化細(xì)菌死亡,從而影響廢水處理效果,給廢水達(dá)標(biāo)排放或中水回用帶來嚴(yán)重影響[6]。

根據(jù)印染廠廢水溫度高、工藝水溫度低的狀況,通過采用帶有自清潔功能管式熱交換器,將廢水中的熱量傳遞給工藝用水,以達(dá)到節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率的目的。熱量吸收效率按80%計算,則回收熱量=水的比熱×廢水流量×熱量吸收效率×(廢水進(jìn)水溫度-廢水出水溫度)。每年公司廢水量為952 237 t,按回收25%計算,每年回收23.8萬t廢水,則每年可減少蒸汽用量7 242 t,等價折標(biāo)煤量826 t,按每噸蒸汽180元計算,節(jié)約的蒸汽費用可達(dá)130萬元/年。

2.2 堿水回收綜合利用

絲光廢水含有大量的燒堿,p H值高,通過技術(shù)改造將大部分絲光廢水通過堿回收裝置回收。通過蒸汽加熱蒸發(fā)水分、濃縮堿液的方法,回收燒堿用于絲光生產(chǎn)中,蒸出熱水全部回用于絲光水洗。絲光水洗工序采用逐格倒流工藝,最終又回到堿回收裝置參與蒸餾,形成了一個“半閉路的循環(huán)”,堿和水得到了充分的利用。

此技術(shù)改造實現(xiàn)堿回收凝水100 t/日(80℃);回收水量117 t/日,年均節(jié)約用水42 000 t。水常溫按20℃計算,日均回收熱值相當(dāng)于蒸汽10.8 t,年節(jié)約折合標(biāo)準(zhǔn)煤367 t。絲光堿水經(jīng)回收后,絲光水洗槽進(jìn)水水溫由原來的20℃提高至78℃,不但節(jié)約了熱能,還減少了水洗槽升溫的時間,提高了生產(chǎn)效率,同時絲光廢水排放大幅減少,減輕了污水處理負(fù)擔(dān)。通過堿回收的綜合利用,不僅減少了堿液的排放,節(jié)約了能源,并且產(chǎn)生了很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

2.3 鍋爐節(jié)能改造

企業(yè)原有一臺循環(huán)流化床鍋爐,經(jīng)過近幾年的運行,其鍋爐及配套輔機的性能指標(biāo)和質(zhì)量暴露出不足,現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐實際運行能力僅能達(dá)到企業(yè)設(shè)計指標(biāo)的78%,即35 t/h的實際出力,導(dǎo)致爐內(nèi)燃燒工況不理想,燃煤損耗大,其煙氣處理中的粉塵、二氧化硫等指標(biāo)也不甚理想。因此,公司采用高效鍋爐替換舊的低效鍋爐并對相應(yīng)的輔機進(jìn)行改造。

購置并安裝1臺45 t單床循環(huán)流化床鍋爐,替代現(xiàn)有鍋爐。鍋爐型號為：ZG-45/3.82-M。輔機改造主要是：(1)對風(fēng)機系統(tǒng)進(jìn)行改造：增加一次風(fēng)機1臺,二次風(fēng)機1臺,返料風(fēng)機2臺,引風(fēng)機1臺,布袋除塵器1臺,脫硫塔1臺,鍋爐給水泵1臺;(2)輸煤線改造：更換1#輸煤皮帶及皮帶橋架,現(xiàn)有推拉式給料機改為振動給料機,對來煤進(jìn)行徹底粗細(xì)分離,降低破碎機負(fù)荷。新購置安裝PLC1010破碎機1臺,破碎機基礎(chǔ)由鋼架結(jié)構(gòu)改為混凝土澆筑結(jié)構(gòu)。破碎機后輸煤皮帶改為大傾角皮帶直接連接到煤倉頂部,并在大傾角皮帶橋架兩邊安裝梯部,方便檢修。拆除輸煤提升機;(3)水處理設(shè)備改造：新購2臺160 t/h軟化器,改建2臺共70 t/h反滲透處理器,改建2臺共120 t/h鋼體結(jié)構(gòu)混床水處理器,新建4 000 m3水池1個;(4)電氣設(shè)備及DCS控制系統(tǒng)改造：新購置安裝配電房電氣、儀表、變壓器、變頻器、閘門、DCS自動化控制設(shè)備各1臺(套)。表1為改造前后能耗變化統(tǒng)計。

表1 改造前后能耗變化統(tǒng)計表

2.4 印染節(jié)水工藝技術(shù)的應(yīng)用

印染工藝的節(jié)水措施主要圍繞以高效和少污染為特征展開,可選用行業(yè)推崇的“短、冷、低、濕、小、涂”等新工藝、新技術(shù)來合并縮短流程及節(jié)能。本項目在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下進(jìn)行工藝過程的優(yōu)化,通過高效前處理和染色等清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用,提高印染生產(chǎn)過程的用水效率,減少廢水的排放。

傳統(tǒng)平幅前處理工藝大多沿用退漿→煮練→漂白傳統(tǒng)三步法,其工藝雖能達(dá)到半制品質(zhì)量要求,但冗長復(fù)雜的工藝流程費工費時,占用設(shè)備多,前處理工序的水、電、氣、化工料消耗及污染物排放約占印染企業(yè)總消耗的50%以上,近年來逐步向短流程、低能耗、低堿或無堿方向發(fā)展。四川意龍印染公司針對聚酯纖維與棉混紡織物,利用自制低溫練漂劑YLLP,采用堿氧一浴一步法,在70℃條件下低溫練漂55 min,得到的半制品無堆置壓印,白度、毛效、強力均符合染色的要求。該工藝完全可以取代傳統(tǒng)的堿氧兩步法100℃高溫練漂工藝,且流程短、質(zhì)量高,節(jié)能減排。與常規(guī)工藝相比,采用短流程前處理工藝用水量節(jié)省25%～40%。該成果已經(jīng)通過中試、大試,技術(shù)成熟可靠。

通過本項目的節(jié)能技術(shù)改造后,在同樣的蒸汽產(chǎn)能情況下,高效節(jié)能的循環(huán)流化床鍋爐比原有的低效鍋爐每年節(jié)約原煤12 771 t,折合標(biāo)準(zhǔn)煤5 473.7 t;通過配套升級煙氣處理系統(tǒng)(除塵、脫硫)將直接減少二氧化硫排放量111 t/a,煙氣中的粉塵含量將會由原來的45 mg/m3降低至20 mg/m3,直接減少PM2.5對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響,有巨大的經(jīng)濟效益和社會環(huán)境效益。

3 結(jié)語

節(jié)能措施是印染工廠建設(shè)和運行中的一項重要內(nèi)容,涉及到工藝技術(shù)、廠房建設(shè)、輔助工程設(shè)置、運營中技術(shù)的不斷改進(jìn)等各個方面,是各學(xué)科綜合運用的成果。做好印染工廠建設(shè)和運行中的各項技術(shù)措施,可為印染工廠節(jié)能打下堅實的基礎(chǔ),為印染企業(yè)綜合節(jié)能、綠色可持續(xù)發(fā)展提供條件。