織物含濕率是烘干過程中的一項重要指標,過度干燥會浪費能源和時間,而未充分干燥又會對織物品質造成影響。因此,精確檢測和控制織物的含濕率,是保證產品質量和產能最大化的有效方法。此外,對于潮交聯等特殊工藝,準確控制織物出布時的濕度非常重要。
4.1檢測原理
通過測量織物的導電性來測定其含水率是最有效的方法,并可進行即時和連續測量。織物導電性與剩余含水率的關系最為密切,即使是百分之幾含水率的差異,也可以反映出十倍數量級的導電性能的變化。
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纖維的含水率和導電性能之間存在著指數函數關系(見圖4),且織物的克重和厚度、水的性質及整理液組分等因素不會影響其導電性和測得的含水率,所以可以將測得的織物導電率轉化為衡量其含水率的指標。對于導電性相同的不同織物,因實際含水率不盡相同,故該檢測系統儲存了大部分織物的修正曲線。
4.2檢測方法
通常,織物含水率檢測裝置采用模塊化設計,以被測量織物的導電性為基礎,測量傳感器間的織物電阻值,由電腦計算并直接顯示出該織物的即時相對濕度百分比。該模塊可以在線檢測織物的即時濕度,并可按照用戶的設定對生產線車速進行自動控制,使布面濕度保持穩定一致。
4.3界面控制
采用觸控屏幕,集顯示與控制功能于一體。可以設定織物種類及各種纖維含量的百分值,最多可選定三種纖維混紡比例,纖維含量百分比的最小單位為1%。彩色屏幕可以顯示當前織物材料的纖維種類、目標濕度值和實際濕度值、織物左中右濕度差值,能夠顯示并記錄過去一段時間或長度內的織物濕度及車速。
5廢氣濕度控制
織物的烘干實際是一個水分蒸發過程,為保證這個過程能夠持續進行,必須排除廢氣中過多的蒸汽含量,否則會降低車速,延長烘干時間。相反,如果排出的廢氣中蒸汽含量太少,說明熱能在烘房內的時間過短,不僅浪費能源,而且降低生產效率。因此,對廢氣的含濕率進行在線實時檢測,利用變頻電機自動控制排氣風機的風量,可以使烘干過程達到合適的廢氣含濕率,至少能節省20%的能耗。
在設定的烘干時間內,烘房內水分蒸發量與織物材料、克重、幅寬、烘干能力以及烘干前后的織物含水率有關。圖5給出了新鮮空氣用量、水蒸發效率與加工成本的關系。蒸發能量曲線A較為平緩,而新鮮空氣消耗量(與成本有關)曲線B則較為陡峭。當廢氣排放閥門始終全開時,所排出廢氣中的水蒸氣含量非常少,這意味著烘干效率很低。因此,為了提高烘干效率,減少能耗,必須在保證生產效率的同時,盡可能提高排放廢氣中水蒸氣含量。
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該控制也采用模塊化設計,可以在線實時檢測排放廢氣中的含濕率,測量的結果以體積百分比0—100%表示。檢測傳感器采用兩個氧化鋯電偶,其中的一個檢測水蒸氣和氧的含量,另~個檢測純氧的含量。利用電壓使氧離子電離化并與水蒸氣混合,再通過檢測電流值即可得到氧離子與水蒸氣的含量。檢測傳感器一般安裝在蒸發量最大時的位置。控制界面可以顯示不同烘房單元中廢氣中的含濕量,并以數字或柱形圖顯示廢氣中含濕量的目標值和實際值,同時反映出排風機的狀況。此外,控制界面還能夠顯示過去一段時間或長度內的含濕率及車速狀態。
有研究表明,在沒有廢氣濕度排放控制的情況下,定形機熱能的分配比例關系為:65%用于烘干織物的水分,26%被排風機抽出排放,9%被織物帶走和烘房散發。也就是說,定形機的有效熱能僅為總熱量的65%,其余大多被廢氣帶走。當定形機對廢氣濕度排放進行控制時,其熱能的分配比例關系為:8l%用于烘干織物的水分,11%被排風機抽出排放,8%被織物帶走與烘房散發。由此可見,對廢氣濕度排放進行控制的節能效果是非常顯著的。
6熱回收和廢氣凈化系統
定形機在廢氣排放和烘房表面散熱上消耗了大量的熱能,其中排放廢氣帶走了35%以上的熱量。利用排廢氣的熱能,加熱自然空氣回送定形機烘房或加熱水進行能量回用,一方面可以減少新鮮冷空氣的升溫時間,節省一部分加熱能耗,另一方面還可以減少廢氣余熱對大氣的溫室效應。采用廢氣濕度排放自動控制裝置,自動控制排放廢氣風機電機的轉速,可最大限度控制排廢氣所帶走的熱量。此外,在排廢氣風機出口增加熱能回收裝置,可將回收的熱能送回烘房加以利用或加熱水。
針織物坯布在預定形過程中,因編織加工中所帶油劑會在高溫下揮發,并隨廢氣排出。為減少油煙對環境的污染,可在廢氣的出口處設置除油煙裝置,將廢油與廢氣分離并加以回收再利用。德國布魯克納的定形機安裝了一套旋風式洗滌裝置,從烘房中排出的廢氣直接進入該裝置,以旋轉的水/空氣所形成的渦流產生細小的浪花而被清洗凈化。為防止氣流將水帶走,在定形機后面設置了一個水霧消除器。排出的廢氣經冷卻后,溫度可降至65℃,并將所回收的熱量用于蒸發水分,而廢氣的臭味也可被吸收。污液沉淀在旋風洗滌裝置底部的污液儲存槽內,達到預定濃度時再傳送到薄膜式蒸發器中。可氣化物重新進入旋風洗滌裝置,而殘渣作為固體污染物被排放。該機有多級熱回收和整體式熱回收兩套系統(見圖6)可供選用。多級熱回收系統采用模塊化結構設計,可逐級擴展,熱能轉換好,生產效率高,節能最高可達35%(取決于具體工藝)。整體式熱回收系統也采用模塊化設計,清潔方便,操作簡便。采用鋁制翅片熱交換器,并有防黏涂層,可不停機進行清潔。熱回收裝置與烘房連為整體,省去額外安裝空間,可為大多數主機配置。
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7結語
通過在線檢測和相應的工藝參數控制,在保證織物品質的前提下,實現拉幅定形機的節能減排。隨著相關技術的發展,通過對各工藝參數的協調控制,以獲得最佳工藝過程,已成為新型拉幅定形機的發展趨勢。
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