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【技术】涡流纺纱车间能耗分析与节能措施

        摘要:
  为了做好涡流纺车间的能耗分析与节能措施,文章对每个生产工序、每一台单机都进行了单独测试,找出了车间能耗高的根源。通过分析论证,提出了工艺优化、采用节能设备等有针对性的节能措施,回收利用废弃热源使其变废为宝,提高了能源利用率,将涡流纺纱车间的节能环保工作提升到了一个新高度。
  涡流纺纱技术凭借自动化程度高、流程短、节能效果好、产品质量稳定等优势,近年来颇受纺纱企业青睐,市场份额增长迅速。山东阳谷顺达纺织有限公司经过充分的市场调研及能耗、发展前景等方面的研究分析后,分期新上64台涡流纺纱机项目,分为两个独立的生产车间,每个车间32台,总占地120亩,全部投产后可达年产3万t优质高级涡流纺纱线的生产能力。
  纺织厂车间日常运行能耗主要分为两部分:生产用电和辅助生产用电。其中,生产用电主要是生产设备用电,辅助生产用电主要包括照明系统、空调系统、空压机、滤尘机、制冷系统和其他部分用电。本文以先期4条生产线、14台涡流纺纱机及其配套设施为分析对象,结合厂房设计、设备选型、设备布局、生产管理等多方面运行情况进行了详细的能耗分析,并从设备选型、照明设施、空调系统和空压机等4个方面提出了降低涡流纺生产车间能耗的有效措施。
  1能耗分析
  涡流纺生产车间的耗电系统主要包括主机设备清梳联、并条、涡流纺、包装等4个工序用电及照明系统、空调系统、空压机系统用电。2017年全年耗电量为1 340.454万kW·h,其中生产用电量占全年总耗电量的比例为50.6%,辅助生产用电量占到了46.7%,具体如表1所示。
  表1月平均耗电量
  主机设备用电量取决于纺纱工艺流程、设备选型、生产品种及其产量,在以上因素固定及月平均产量不变的前提下,该分析对象主机设备的月均耗电量占总耗电量的50.6%。利用科学的管理方法、合理的设备选型及流程配置,同时合理利用峰、谷、平用电,合理地设置工艺参数,可较大限度地节省耗电量。
  照明系统的用电量取决于车间环境及光亮要求,该分析对象照明系统的月均耗电量为0.387万kW·h,据此按照式(1)可以算出车间单位面积的照明功率为0.663 6W/m2,并且照明系统1年之中的耗电量变化基本不大。
  (1)
  因此,结合厂房条件对光源进行合理设计和布局,选用新型节能光源,利用科学的自控手段等措施,可减少照明耗电量。
  空调系统是纺织企业重要的能耗系统之一,可占纺织厂能耗的25%以上。从表1可以看出,空调系统是辅助生产用电中仅次于空压机用电的又一主要耗能设备,但月均耗电量只占月均总耗电量的8.97%,并未达到常规用电的25%以上,这主要是由于车间合理利用了二次回风,保证车间温湿度稳定,采用自控系统变频技术节约了用电,使整个系统发挥了较大效能。
  空压机系统耗电方面,涡流纺的纺纱原理决定了生产过程需要大量的压缩空气,每台车每小时耗气量约9 m3,该分析对象使用了1台每小时产气量为90 m3的高压离心机及3台每小时产气量各为20 m3的螺杆式空压机。7~9月气温高,空气稀薄,导致空压机压缩效率较低,耗电量增加。同时空气质量也对空压机耗电量有一定影响,随着空气质量下降,空压机耗电量的占比也会进一步
  加大,因此,空压机耗电也是需要重点关注的一个环节。
  2涡流纺车间的节能措施
  根据以上的计算、分析可以发现耗电的关键环节,以下将从设备选型、照明设施、空调系统和空压机系统等4个方面提出切实可行的节能措施。
  2.1设备选型、工艺流程等硬件设施
  首先,厂房设计采用大跨度钢架结构,房顶采用美国欧文斯康宁新塑节能防火材料,阻燃保温性能俱佳,冬季无滴露,降噪天花板吊顶装修,既美观又能充分利用空间,上走空调、消防管道,下装照明灯,减少了光源的浪费。其次,设备排列整齐、紧凑,既不会造成空间的浪费,还满足了产品多品种、小批量生产的设计要求,每条生产线纵向可单独隔离为若干个小生产单元,确保了不同品种相互之间互不影响,杜绝了相互错混和异纤的附入。另外,根据涡流纺纱机对半成品的质量要求及产品的市场定位,工艺流程选用一抓、一混、一开的紧凑型、短流程清梳联工艺(图1、图2),为确保混合均匀和不匀整效果采用三道并合加自调匀整的并条工艺。
  图1金坛FA003型抓棉机
  图2特吕茨勒MX-116型多仓混棉机
  生产设备的选型及配置是确保产品质量、降低能耗的基础保障,各个工序的每台单机均进行了充分的调查研究,对比生产厂家、机型配置等技术参数,最终确定了德国Trützschler(特吕茨勒)的清梳联、高产高 效梳棉机(图3)、高产高 效自调匀整并条机(图4)作为第三道并合,确保半成品质量。
  图3特吕茨勒TC5梳棉机
  图4特吕茨勒TD8-600并条机
  第1、2道并条机则选用湖北天门TMFD81S型并条机(图5),该型号并条机结构简单,易于维护,电子断头、同步带传动,电、气结合自动化程度高,节能显著,较市场上同类产品可节能30%~40%,且操作简单、高速高 效。
  图5天门TMFD81S并条机
  涡流纺纱机的自动化、节能性、高 效性更为突出,电机全部变频控制,品种翻改简单易行,接头、落纱采用自动化机械手,高质高 效,平均生产效率全年均稳定在98%以上(图6)。并且,从前到后各工序半成品均采用大卷装连续生产,进一步凸显了高产高 效的优势。
  图6村田VORTEX涡流纺纱机
  2.2照明设施
  涡流纺生产车间是全封闭车间,无自然光照射,需照明灯发光照明,不能让人眼感到有刺亮感和疲劳感。但纺纱车间照明面积大,且需24 h持续照明,为达到节约用电的目的,采取了多种节能措施,主要有以下几个方面。
  (1)采用国家推荐使用的节能环保照明系统,T8 LED节能灯管,节能效果、亮度是白光灯的3倍,寿命达5万~8万h。
  (2)采用照明节电自控系统,通过使用红外传感器、雷达传感器、声控等设备,将普通照明人为的开与关通过适应照明布局进行智能化控制,以达到管理智能化和操作简单化。比如梳棉机后、涡流纺纱机后人员未到达时节能灯自动关闭或降低亮度,当需要操作时,雷达检测,节能灯自动打开,可节电50%以上。
  (3)合理布置照明灯具位置及数量,涡流纺纱机前需人为处理,排除个别故障且纱线线密度较小,亮度不足会使人感觉疲劳,此时可增加灯源密度,机后半成品较粗,处理简单,此时可降低灯源密度。
  (4)交替使用灯源,延长使用寿命,根据厂房设计特点,每天需24 h提供光源,长时间发光发热影响光源使用寿命,故一次投资,将相邻光源分为两个单元,使用定时器交替使用,使光源寿命大大延长。
  2.3空调系统
  涡流纺车间空调系统的循环主要由送风、回风来实现,对于清梳联工序省去回风风机,空调室与滤尘室相连,滤尘风机为生产主机提供必须的负压,车间回风直接进入空调室过滤、净化、加湿后由送风风机送到车间。涡流纺纱机则利用自身工艺回风,稍加接力风机,经过滤后送到空调室处理后送回车间,整个过程送风风机的节能主要体现在变频自控节能上,以及瑞士Luwa(洛瓦)具有突出优势的单风道单风机系统,可灵活掌握,特别是春秋季,完全可以停止部分送风风机,处于运行状态的风机也可低耗运行。当电动机转速降至原转速的80%时,功率降为原功率的51.2%,由此可见采用变频技术有很大的节能潜力。
  2.4空压机系统
  在涡流纺车间的生产系统中,空压机耗电量是仅次于主机设备的第二大耗电系统,约占全车间总耗电量的37.4%,对于空压机的节电主要有以下几个措施。
  (1)离心式空压机较螺杆式空压机在节能方面具有明显优势,因此优先选用高压离心式空压机。根据生产数据,离心式空压机90 m3产气量可拖动10台涡流纺纱机,而3台螺杆式空压机总产气量为60 m3,仅能拖动6台涡流纺纱机;就耗电量而言,螺杆机月均耗电21.17万kW·h,高于高压离心机的20.62万kW·h。
  (2)在满足要求的情况下尽量降低压缩空气压力,压力越大,消耗的电量也越多,易产生过高的热量,造成设备磨损,不利于节能降耗。
  (3)热回收再利用是有效的节能措施。1台产气量为90 m3的高压离心机产生的热量经回收后足以满足3 500 m2办公楼的地暖取暖,在夏天可解决几百人的洗漱问题。空压机在工作过程中,80%的功都转化为了热量,如不合理利用就需采取措施为其降温,因此是一个较大的浪费,极不利于节能减排。空压机余热回收的工作原理就是在保证空压机系统正常运行的情况下,不改变空压机原有工作状态,让高温散热油或高温压缩空气和常温水在热交换器中进行热交换,使空压机中的高温油或高温压缩空气迅速冷却,从而升高水的温度,供生活及生产等使用。同时,因减轻了空压机冷却装置及冷干机的负荷,可达到节能目的。
  3结语
  在能源供给日趋紧张的情况下,重视涡流纺生产车间的节能降耗,对于涡流纺生产企业降低生产成本、提高经济效益具有十分重要的意义。本文对涡流纺生产车间各用电设备的耗能情况进行了详细分析,得出:由于涡流纺的纺纱原理,空压机用电成为仅次于生产设备用电的第二大耗电辅助设备,空调系统及照明用电相对较低,但各生产环节均存在一定的节能措施;对各生产环节要进行合理分析,研究生产用电和辅助生产用电情况,找准漏洞采取有效措施,达到节能减排、降低消耗的目的。
(来源:棉纺织技术新传媒)
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