服裝工廠蒸汽節能解決方案淺析
中國紡織經濟研究中心提供的一份最新研究報告顯示,目前,中國紡織工業總耗能占全國工業總耗能的4.3%,規模以上企業用水量占全國工業企業的8.51%,廢水排放量占全國工業廢水排放總量的10%。總體來看,多數紡織服裝企業節能減排投入不足,先進工藝裝備采用率較低,行業節能減排整體工作依然任重道遠。
在國家采取各種措施力促節能減排的同時,丹麥、荷蘭、芬蘭、瑞典、挪威等國家已經開始實施碳關稅或者能源稅。中國紡織工業面臨嚴峻的低碳考驗。中國紡織工業協會副會長孫瑞哲在之前舉行的中國紡織服裝行業節能減排績效評價活動啟動儀式上說:“現在對紡織產業來說,一個重大的挑戰就是我們怎么擺脫這種能源消耗型和污染型歷史的帽子,走向綠色產業之路。”
就服裝企業而言,除了從源頭上——面料采購把控污染、排放等問題外,還需從生產角度出發,衡量企業對環境的影響。以一條400克的滌綸褲為例,如果壽命為2年,洗滌、烘干、熨燙會產生二氧化碳排放47千克。為實現紡織服裝行業的可持續發展,企業要大力發展低碳工藝、清潔生產工藝、環境治理技術、節約資源和資源循環技術。
本文以蒸汽節能為切入點,淺析了服裝工廠蒸汽產生及使用過程中存在的問題,并提出了幾點蒸汽節能的解決方案。
1 存在的問題
1.1 蒸汽的產生與質量
目前,中國仍有90%的服裝企業使用燒煤鍋爐來產生蒸汽。這種蒸汽產生方式采用鍋爐、燙臺、熨斗分體模式,易產生污染、浪費、安全等問題。這種蒸汽產生方式還易使蒸汽的質量不高,具體表現在:含水量太高,易造成熨斗漏水;出口蒸汽壓力和溫度低,這是造成漏水現象的根本原因。
1.2 管道工程設計與施工
從目前服裝企業的管道工程設計來看,普遍存在管道工程設計不重視、不專業、不規范等現象,如管道口徑偏大、管道施工不強調坡度設計等,有些管道坡度不僅偏小,甚至還低于零水位,造成倒回水。這些問題易造成蒸汽浪費、漏水等現象,如漏水嚴重還會影響整燙品的質量。有些企業甚至還在使用鍍鋅管,存在安全隱患。
此外,絕大部分管道沒有安裝或部分安裝相關配件,如汽水分離器、減壓閥、疏水閥等。這些配件對蒸汽都有很好的節能作用,但很多企業不重視。管道保溫與絕熱也十分重要,很多服裝廠不注重,增加了蒸汽損耗(圖1)。
圖1 汽水分離器在蒸汽管道中的應用
1.3 尾氣浪費嚴重
目前服裝行業在用的熨斗多未經改造,由主管道直接供應蒸汽,熨斗排出的尾汽經回水管道直接排放到工作車間外,這種做法對蒸汽及其熱量的浪費相當嚴重。服裝工廠一般有兩種傳統的安裝法:尾氣直接排放安裝法和終端冷凝水回收安裝法。前者的燙斗都由主管道直接供汽,所有燙斗排出的尾汽經回水管直接排放到工作車間外。據測算,該安裝法能量和水的浪費率高達30%~45%。 后者的熨斗也是由主管道直接供汽,只是在鍋爐房旁邊增加了一個回水箱,尾汽經回水管送到回水箱,這種方法可回收冷凝水25%~45%,但實際熱能的回收利用卻非常少。
2.1 高質量蒸汽是關鍵
業內專家黃國平認為,很多熨斗漏水問題的產生都是由于蒸汽品質不佳引起,高品質蒸汽應具有穩定和正確的壓力與溫度,高品質蒸汽應干燥,不含水分(冷凝水和鍋爐鹵水),高品質蒸汽應潔凈、無色、無味,不含水垢、焊渣、鐵銹及其它固體雜質,高品質蒸汽中不含空氣和其它不凝性氣體。
他認為,穩定而正確的壓力控制是確保整燙設備、全蒸汽熨斗使用溫度的首要條件。為此,首先應根據服裝企業熨燙工藝流程及設備平面布置要求,按照整熨設備、全蒸汽熨斗包括電加熱蒸汽熨斗配置數量來計算確定選擇蒸汽鍋爐的容量及壓力。很多服裝企業喜歡在鍋爐房內對蒸汽進行集中減壓,或鍋爐在低壓下運行,認為這樣可以降低成本、節約能源。但實際情況卻恰恰相反,選擇高壓輸送,首先鍋爐在更高的壓力下運行,可以提高鍋爐的蓄熱能力,應付負載突變。而低壓運行的鍋爐對峰值負荷的應變能力弱,容易產生汽水共騰現象。
2.2 蒸汽節能從源頭開始
廣州立本電器有限公司董事長陳高永曾在接受某媒體采訪時指出,可利用變頻電加熱蒸汽發生器實現對生產線的靈活編排,真正實現流水線作業。他以傳統燃油鍋爐或煤鍋爐為例,一個大鍋爐產生的蒸汽可供50個或100個燙工用,但如果只有25個燙工工作,也需照常供汽,而變頻電加熱蒸汽發生器可以精確到每個人、每一臺機器。目前,小規格、小功率的電加熱蒸汽發生器在服裝企業使用較多,如3千瓦1拖1、6千瓦1拖2型的電加熱蒸汽發生器。有關專家建議,企業在選用此類設備時,應首選直本、威士等知名企業產品,既可省電,又能節約蒸汽。黃國平認為,要想延長電加熱蒸汽發生器的使用壽命,必須每天堅持帶壓排污,放空爐膽內的冷凝水,使電加熱管處于干燥狀態。不少懂行的服裝企業會在電加熱蒸汽發生器后布置回水排污管道。
據有關專家測算,國內中小型燃油、燃汽鍋爐蒸汽的含水量平均在10%~15%,尤其在管道下游蒸汽負荷不穩定、鍋爐運行壓力偏低時,容易產生汽水共騰現象。大量鹵水的存在嚴重影響蒸汽品質,降低蒸汽熱量輸出,更嚴重的是由于鹵水中含有很高的氯離子,會使用氣設備出現苛性脆化現象,造成設備損壞,危及生產和人員安全。
2.3 重視蒸汽管道口徑選擇
上海青木實業發展有限公司為日本青木在中國的分公司,主要銷售特殊設備和專用的自動化設備,為服裝生產企業提供整體蒸汽節能解決方案及設備。該公司副總經理蔣濤悅認為,目前很多服裝工廠的管道口徑(直徑)都偏大。以27.6毫米內徑為例,在0.5兆帕時,蒸汽流量在230千克,而一臺壓機的每小時連續消耗量約為20千克,實際約為12千克(60%),所以最少能使用11臺壓機。同等條件下,如果用35.7毫米內徑,在0.5兆帕時,蒸汽流量在310千克,蒸汽富裕量為每小時80千克,這就是浪費,所以管徑選擇越大浪費就更大,熨斗、壓機漏水的現象也就更嚴重。
黃國平認為,選擇蒸汽管道口徑應適中。口徑選擇越大,蒸汽流速越低,管網費用增加,散熱損失和冷凝水相應增多;口徑選擇偏小,蒸汽流速過高,易造成高壓降、用汽點壓力不足或蒸汽量不夠,且易產生管道沖擊和水錘現象。據其介紹,目前中小型服裝企業一般從鍋爐房分汽包輸入口開始選用的蒸汽管道口徑最小為40毫米,最大為50毫米,室外蒸汽管道多選用Φ45×3.5毫米或Φ57×3.5毫米無縫鋼管為輸送主道,室內蒸汽管道多選用Φ32×3毫米無縫鋼管,室內蒸汽疏水裝置主配管多選用Φ38×3.5毫米無縫管。
某服裝工廠鍋爐房供汽管道至車間約200米,管徑DN50,車間共3層樓用汽,每層配置一條DN50母管、DN25冷凝水回水管,每層管長約40多米,每層蒸汽干管坡度0.003,末端設了一個疏水閥,鍋爐房至車間管道上設了2個疏水閥。因為熨斗用汽壓力有限制,所以鍋爐出口蒸汽壓力不能太高,管道沒裝減壓閥。目前在使用的熨斗只是干管前端10只(共25只),用熨斗時帶水嚴重。
業內專家指出,在氣壓不高,且沒有過熱的情況下,該廠設計的坡度明顯偏小,至少要0.005。蔣濤悅認為,蒸汽管道設計最佳的坡度應為100:1,以加快管道內水的流動。而目前絕大部分工廠設計的蒸汽管道與地面平行,回水的排出速度過于緩慢,而水和蒸汽混在一起時水會逐漸吃掉一部分蒸汽。這不但會造成很大的浪費,還會嚴重影響到整燙產品的質量。黃國平則指出,要緩解水錘現象、防止管道破裂,需重視管道坡度設計,一律傾向疏水旁通裝置,建議每隔30~50米安裝一個疏水旁通裝置,同時在管道向上拔高時在底部安裝疏水閥。管道坡度傾向與蒸汽流動方向相同時,一般采用0.003坡度;坡道傾向與蒸汽流動方向相反時,應采用0.005坡度(圖2)。
圖2 蒸汽管道走向應合理
蔣濤悅指出,蒸汽管道的走向合理也很重要。首先總蒸汽進管應為低,支管應為高,原理為蒸汽向上走、水往低處流,所以支管才能夠獲得比較干燥的蒸汽,減少蒸汽的損失。而很多工廠安裝的情況正好相反,容易積水且增加了蒸汽的損耗。正如黃國平所言,輸送蒸汽支管應從主管道的上方拔高取汽,從主管道底部或側部鏈接,雖然焊接簡單,但冷凝水也會隨之進入支管道。
此外,蔣濤悅建議:壓機管道與熨斗管道、壓機回水管與熨斗回水管分開。其實也就是高壓管道(0.5兆帕)與低壓管道(0.3兆帕)的分開,如果不分開,容易造成熨斗損壞,而且容易漏水,同時還會造成面料表面的損傷(如極光等),增加蒸汽的消耗。
2.5 安裝相關配件
上面服裝企業的蒸汽管道之所以出現嚴重的帶水問題,還有一個原因——每層主管太長。需要在主管中部增加疏水閥。青木公司設計的管末疏水閥系統由過濾網(管道過濾器)、疏水閥、觀察器(窺視鏡)、單向閥(止回閥)組成,能夠直觀地了解疏水閥的工作情況。而現在大部分工廠現有的管道只安裝了疏水閥,不能及時了解疏水閥的工作情況,容易產生問題。因為一旦疏水閥工作不正常,就會增加蒸汽的消耗量,熨斗和壓機的漏水概率也會隨之增加,造成不必要的浪費。
此外,還可增設汽水分離器。根據青木公司提供的資料顯示:管線長度一般為40米左右,根據蒸汽管道壓力損失的情況,以27.6毫米內徑為例,在0.5兆帕時,20米左右處蒸汽管道的管損為0.024兆帕,管損造成壓力下降,20米左右處管內的水分就會增加。所以,如在此位置加裝汽水分離器,就可減少蒸汽的損耗。