陜西煤灰紗出現(xiàn)的特征性規(guī)律與防治

衛(wèi)潤(rùn)虎

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712000）

煤灰紗的產(chǎn)生是煙塵顆粒存在和靜電吸附共同作用的結(jié)果,煤灰紗嚴(yán)重影響紡織產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也是難以解決的技術(shù)問(wèn)題。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)煤灰紗產(chǎn)生有一些特征性規(guī)律，并試圖找到了防治煤灰紗的措施。

1 煤灰紗出現(xiàn)的特征性規(guī)律

1.1 區(qū)域特征

在城市中心區(qū)、重工業(yè)區(qū)、緊靠交通樞紐的地區(qū)極易產(chǎn)生煤灰紗。

(1)因?yàn)槌鞘兄行木用穸?，廠區(qū)周?chē)木用裨O(shè)施多，有不少以燃煤為主；工廠、機(jī)關(guān)單位生活取暖、茶爐、鍋爐燃煤；都要產(chǎn)生大量煤煙排入空中，這一點(diǎn)在我國(guó)西北地區(qū)尤為突出。加之馬路上的細(xì)小塵埃，經(jīng)車(chē)輛行駛后飛起，也漂浮在低空中，進(jìn)入冬天。天冷氣壓低，這些黑灰大都在空氣的低層，形成了煤灰紗的污染源。

(2)在重工業(yè)區(qū)，由于動(dòng)力和工藝的要求，絕大部分地方都是煙囪林立。尤其是火力發(fā)電廠、煉鋼廠的周?chē)諝馕廴緲O其嚴(yán)重。

(3)交通樞紐是物資周轉(zhuǎn)的中心，車(chē)船來(lái)往頻繁，由車(chē)船行駛散發(fā)和卷?yè)P(yáng)起的粉塵包括煙煤灰濃度極高，空氣污染情況嚴(yán)重，極易產(chǎn)生煤灰紗。

1.2 季節(jié)特征

產(chǎn)生煤灰紗機(jī)布較多的季節(jié)為l 季度和4 季度，即每年的10月初到次年的3月初，中國(guó)南方的梅雨季節(jié)。因?yàn)槊磕甑?0月初到次年的3月初，室外氣溫一般在 0～l0 ℃或更低，相對(duì)濕度在85%～100%的條件下，而且這種氣候氣壓更低，風(fēng)速0～0.2 m/s，空氣處于基本無(wú)流動(dòng)狀態(tài)，大氣中的細(xì)小塵埃都分散在下層空間。形成煤灰紗污染源。同時(shí)，九月下旬至十月上旬，由于農(nóng)民焚燒秸桿造成空氣污染也不容忽視。

1.3日周期變化特征

煤灰紗并非全天侯出現(xiàn)，在晴朗的白天，陽(yáng)光充足，地面溫度較高；而到夜晚靜風(fēng)無(wú)云，晝夜溫度變化較大時(shí)，易產(chǎn)生煤灰紗。總的來(lái)說(shuō)，一般產(chǎn)生于夜晚至清晨10 時(shí)之前，究其原因，與大氣對(duì)流層出現(xiàn)逆溫層有關(guān)。清晨，陽(yáng)光照射地面，地面吸收太陽(yáng)輻射能，溫度上升。但近地面一部分空氣溫度低于地表溫度，煙囪口上部仍為逆溫層，煙氣不能擴(kuò)散，往下沉，產(chǎn)生漫煙型煙流，污染周?chē)諝庾顬閲?yán)重。及至上午9～10 時(shí)以后，煙囪口的上空逆溫層逐漸消失，排出的煙又可充分向上擴(kuò)散，煤灰紗因此亦可消失。

1.4 紡紗的品種特征

所紡產(chǎn)品不同，煤灰紗疵布也不同，一般在滌棉、純滌品種上最為多見(jiàn)。而在純棉、純粘膠產(chǎn)品上則基本無(wú)煤灰紗。因?yàn)闇炀]產(chǎn)品易產(chǎn)生靜電，其可紡比電阻值應(yīng)是105Ωcm，但因?yàn)闇炀]生產(chǎn)廠家不同，此比電阻值有變化。細(xì)紗錠子在高速回轉(zhuǎn)時(shí)，管紗與車(chē)間空氣摩擦而產(chǎn)生靜電，其周?chē)纬伸o電場(chǎng)，在靜電的作用下，管紗對(duì)其周?chē)諝庵械拿夯矣形Γ煌瑫r(shí)管紗在高速回轉(zhuǎn)中對(duì)灰粒產(chǎn)生離心力?；伊Ｔ陟o電和離心力的同時(shí)作用下，就依附在管紗表面的毛羽尖端上，并逐步形成積聚，時(shí)間越長(zhǎng)，空氣中灰粒越多，煤灰微粒積聚也愈嚴(yán)重，最終形成煤灰紗。另外，紗的支數(shù)越高，紗線在細(xì)紗機(jī)上與空氣接觸的時(shí)間愈長(zhǎng)，線速度愈大，煤灰紗現(xiàn)象愈嚴(yán)重。一般紡40 支以上產(chǎn)品時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生煤灰紗。如紡14.6tex 及以上產(chǎn)品時(shí)，100%會(huì)產(chǎn)生煤灰紗。

2 煤灰紗的防治措施

環(huán)境空氣未經(jīng)有效過(guò)濾即進(jìn)入細(xì)紗車(chē)間，是形成“煤灰紗”的主要原因，另外在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電吸附也是一個(gè)不容忽視的原因。因此，防治煤灰紗我們需要從防止煙塵顆粒進(jìn)入細(xì)紗車(chē)間和從工藝設(shè)計(jì)上這兩方面考慮。只有將二者結(jié)合，才能比較有效地消除煤灰紗的現(xiàn)象。

2.1 防止煙塵顆粒的侵入

從煙囪或汽車(chē)尾氣中大量排出未經(jīng)完全燃燒的碳黑及油煙顆粒很難用單一的除塵機(jī)理加以清除。由于油煙粒徑在0.03μm～1.0μm 之間。而碳黑粒徑在 0.01μm～0.2μm 之間，在此粒徑范圍內(nèi)塵埃和水滴表面存在一層氣膜。很難被水潤(rùn)濕洗滌沉降，也就是說(shuō)空調(diào)用淋水室失效。又因?yàn)榱椒秶苄。贸Ｒ?guī)的過(guò)濾方法也無(wú)能為力，所以必須層層設(shè)防，采用復(fù)合機(jī)理的方法加以有效清除。

(1)廠址、廠房形式的選擇

紡織廠的廠址應(yīng)選在城市郊區(qū)，遠(yuǎn)離重工業(yè)帶和交通樞紐，并應(yīng)盡量處于上風(fēng)區(qū)（風(fēng)向資料可由當(dāng)?shù)貧庀笳?、臺(tái)提供）。如果條件不允許，也要偏離主風(fēng)帶，以避免風(fēng)力輸運(yùn)作用。在廠區(qū)周?chē)蛢?nèi)部的綠化工作不容忽視，自然或人工植被是一道良好的污染物阻擋屏障?？紤]到風(fēng)壓和熱壓的作用，廠房以新式封閉廠房為宜。舊廠房的改造因地制宜，各有特點(diǎn)，但一般采取增設(shè)過(guò)濾裝置（同時(shí)應(yīng)調(diào)整風(fēng)機(jī)負(fù)荷），加強(qiáng)門(mén)窗的密封性等做法，但效果不盡人意?，F(xiàn)在出現(xiàn)的某些新方法也用于舊廠房的改造，效果有待檢驗(yàn)。

(2)新風(fēng)的處理

新風(fēng)口直接從室外吸入空氣，是防止煙塵顆粒入侵的關(guān)鍵部位，必須加強(qiáng)防治工作。目前加設(shè)8mm 厚過(guò)濾海綿窗或長(zhǎng)毛絨過(guò)濾材料，以及在鐵絲網(wǎng)或尼龍網(wǎng)框架涂副一層粘性較大機(jī)油的作法效果并不理想。有關(guān)資料提出靜電-纖維過(guò)濾方法。也就是，讓新風(fēng)在高壓電暈線和接地極板之間通過(guò)，使粉塵粒子荷電(或通過(guò)X 射線，放射線輻射使粒子荷電)。荷電粒子隨氣流進(jìn)入過(guò)濾段，在纖維過(guò)濾層發(fā)生粉塵沉積。目前公認(rèn)的粉塵粒子荷電基本機(jī)理是：a 離子碰撞，即離子與粉塵粒子發(fā)生碰撞，離子被粉塵粒子俘獲，使粉塵荷電；b 離子擴(kuò)散，即離子濃度差引起離子擴(kuò)散，在此過(guò)程中，把電荷傳給粉塵粒子。雖然負(fù)電暈放電比正電暈放電效果好，但負(fù)電暈放電會(huì)產(chǎn)生比正電暈多得多的臭氧(03)和氮氧化物(N0x)，故采用正電暈。在這種過(guò)濾器中，纖維濾料應(yīng)當(dāng)具有高比電阻和低吸濕性，以保持其中的電場(chǎng)?？梢杂媚纠w維、玻璃纖維、各種合成纖維以及石棉做過(guò)濾層，且氣流通過(guò)濾料必須保持低速度，因?yàn)殪o電作用對(duì)速度是敏感的。但低氣流速度，勢(shì)必造成設(shè)備投資增加，空調(diào)室占地面過(guò)大(這一點(diǎn)尤其不利于舊廠房的技術(shù)改造)，同時(shí)加大了維修保養(yǎng)的難度。采用新型自荷電過(guò)濾材料，可以彌補(bǔ)靜電-纖維過(guò)濾方法的不足。自荷電過(guò)濾材料的纖維本身帶有靜電，當(dāng)煙塵顆粒隨氣流通過(guò)濾料層時(shí)，隨即荷電被捕捉。此方法不僅省卻了荷電段減少了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，而且維修保養(yǎng)極其方便，只須定期更換濾料即可。對(duì)于舊廠房改造有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

(3)回風(fēng)的處理

實(shí)踐中往往只注意新風(fēng)口，而忽略回風(fēng)口的空氣過(guò)濾作用。其實(shí)室內(nèi)空氣污染也是形成煤灰紗的因素之一，這只有靠回風(fēng)過(guò)濾段來(lái)解決。紡織機(jī)械很多零件處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，機(jī)油吸收摩擦熱后，會(huì)釋出細(xì)小的機(jī)油顆粒，如果溫度過(guò)高還會(huì)產(chǎn)生炭黑。若回風(fēng)未設(shè)過(guò)濾段，當(dāng)室內(nèi)污染物濃度達(dá)到一定濃度時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生煤灰紗。建議在回風(fēng)處加設(shè)過(guò)濾裝置。

(4)噴水室的改進(jìn)

如果在新風(fēng)口只是設(shè)置了簡(jiǎn)單的過(guò)濾網(wǎng)而不是高效濾料，則可與皂化噴水室聯(lián)合使用，以達(dá)到凈化空氣的作用。這是一種空塔洗滌裝置，它借助于水滴及溶解其中的洗滌劑的共同作用，來(lái)達(dá)到凈化空氣的目的。當(dāng)氣流與水接觸時(shí)，除了塵粒的慣性碰撞、擴(kuò)散、凝聚等凈化機(jī)理外，還由于洗滌劑溶液降低了水的表面張力，并發(fā)生潤(rùn)濕、乳化、分散、起泡等作用，有較強(qiáng)的去污能力，使細(xì)小塵粒得以除去。水滴的霧化情況關(guān)系到除塵效果，為了增加氣液兩相的接觸面積，要求噴出的水滴細(xì)小；但過(guò)細(xì)的霧化增加了脫水和除沫的困難，且在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)易造成噴嘴堵塞，故宜選用中噴型噴嘴。但噴水室皂化對(duì)空氣的熱濕處理是否有影響，未除凈的泡沫對(duì)工藝和設(shè)備是否有影響，還有待商榷。筆者傾向于采用高效濾料，噴水室專(zhuān)職熱濕處理的結(jié)合。

2.2 工藝措施抑制煤灰紗

煤灰紗產(chǎn)生的條件之一是細(xì)紗機(jī)紡紗過(guò)程中產(chǎn)生靜電而吸附上煙塵，用抗靜電劑處理消除紗線上的靜電,必會(huì)減少甚至消除“煤灰紗”的出現(xiàn)?？轨o電劑是化學(xué)藥劑，具有較好的導(dǎo)電性和較強(qiáng)的吸濕性。在容易產(chǎn)生靜電的紡織材料中加入抗靜電劑后，能降低材料肋體積電阻或表面電阻，加速靜電泄漏，消除靜電?？轨o電劑是消除紡織靜電最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的方法。抗靜電劑是通過(guò)減少靜電的發(fā)生，加快靜電的逸散，或通過(guò)兩者相結(jié)合的方式而起到消電作用的?？轨o電劑在纖維表面形成了一層柔軟滑爽的親水性高聚物覆蓋膜，增大了纖維與摩擦物之間的接觸間隙，減小了接觸面積，減少了摩擦，起到了抑制靜電積累的作用。加快材料上靜電的散失速度是大多數(shù)抗靜電劑發(fā)揮作用的主要方式?？轨o電劑的分子由兩個(gè)基團(tuán)組成，一個(gè)是電子分布比較均勻?qū)ΨQ(chēng)而無(wú)極性的基團(tuán)R，另一個(gè)是有極性的基團(tuán)X。對(duì)極性物質(zhì)水來(lái)說(shuō)，基團(tuán)R 很難與水分子結(jié)合，稱(chēng)疏水基；基團(tuán)X 則易與水分子結(jié)合，稱(chēng)親水基。當(dāng)抗靜電劑涂敷于纖維表面時(shí)，由于抗靜電劑的極性親水基團(tuán)與纖維極性基團(tuán)的相互作用，使抗靜電劑分子在纖維界面上形成定向排列，其疏水基向著纖維，而親水基朝向空氣，從而在纖維面上形成連續(xù)的親水表層，有利于吸收水分而使纖維的電阻值下降，加快材料上靜電的散失速度?？轨o電劑起作用的另一種方式是離子化。離子性的抗靜電劑本身具有良好的導(dǎo)電性，這種抗靜電劑分子在表層水分作用下發(fā)生電離，顯著提高了纖維表面的導(dǎo)電性。此外，離子性抗靜電劑還可通過(guò)中和表層電荷的方式消除帶電。雖然生產(chǎn)過(guò)程中一般都會(huì)用抗靜電劑進(jìn)行處理,但到細(xì)紗工序時(shí)抗靜電劑的性能已經(jīng)明顯下降。因此,需研究在細(xì)紗工序前粗紗的抗靜電劑處理及其劑量、針對(duì)不同纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇陽(yáng)(陰)離子型抗靜電劑等問(wèn)題,使這種投資少且處理方法極為簡(jiǎn)單的治理煤灰紗方法,能盡快在紡織廠推廣使用。

減少靜電產(chǎn)生的另一種方法就是要打破工藝上形成的氣圈空氣附面層。如引用外部氣流或利于空調(diào)送、回風(fēng)氣流組織來(lái)干擾和破壞氣圈。改變紗管周?chē)諝飧矫鎸拥臍饬鬟\(yùn)行規(guī)律,從紡織氣流的研究入手,尋求減少靜電產(chǎn)生的方法,破壞“煤灰紗”形成的條件。

此外，為了減少煤灰紗的產(chǎn)生，在紡織工藝上可采取：①安裝高壓吹管,利用高壓吹氣的辦法清潔煤灰紗；②在細(xì)紗工序操作上,提高紗底高度,減輕紗底部污染程度；③縮短細(xì)紗紡紗時(shí)間；④根據(jù)細(xì)紗機(jī)實(shí)際情況,制作手推小車(chē),推動(dòng)小車(chē)?yán)蒙厦嫜b的兩把毛刷把附在紗表面的少量油灰清除掉。

3 結(jié)語(yǔ)

煤灰紗不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，更是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，是社會(huì)整體生產(chǎn)背景惡化的產(chǎn)物。從社會(huì)角度來(lái)說(shuō)，只有動(dòng)員社會(huì)的力量，改善能源結(jié)構(gòu)，對(duì)排放煤煙灰的工廠進(jìn)行綜合治理，才能收到事半功倍的效果。從過(guò)濾凈化技術(shù)上講，必須采用多種除塵機(jī)理相結(jié)合的方法。保證細(xì)紗車(chē)間的微正壓，提高新風(fēng)凈化設(shè)備的過(guò)濾效率，同時(shí)降低系統(tǒng)的阻力，是有效地治理“煤灰紗”的重要途徑。因此，研發(fā)高效低阻的過(guò)濾材料并采用合理的正壓凈化設(shè)備是非常必要的?？照{(diào)噴淋室能實(shí)現(xiàn)多種熱、濕處理，并能洗滌凈化空氣，在紡織廠大量使用。應(yīng)充分利用原有設(shè)施，加強(qiáng)噴淋室在治理煤灰紗方面的研究。

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