低碳城市寻宝记【以技术为依托,,以低碳为方向(I)】

　　当前,温室气体的大量排放引起的全球气候变化,直接导致了地球环境的恶化,进而影响到人与自然、人与社会、人与环境的和谐发展。在这样的形势下,2009年12月7日,联合国气候变化大会在丹麦首都哥本哈根开幕,以此推动世界走向低碳经济。
　　党中央、国务院十分重视应对气候变化问题。从我国经济发展的实际情况来看,发展低碳经济迫切而必要。
　　低碳经济是以低能耗、低污染和低排放为基础的经济发展模式。其核心是能源技术和减排技术的创新,是产业结构和制度的创新,是人类生存发展观念的根本转变。目前国家发改委已要求碳强度(单位GDP二氧化碳排放量)纳入“十二五”、“十三五”发展规划。要求到2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降 40% ～ 50%,这个规划是应对气候变化的一项重要的战略举措,同时也给染整行业产业升级提出了很大的挑战。
　　
　　1气候变化的影响、产生原因以及我国面临严 峻形势
　　
　　1.1气候变化给人类和自然环境造成的危害
　　据有关资料,近 100 年(1906 ― 2005年)全球平均地表温度上升了 0.74 ℃(全年气温平均值),特别是最近 20 年比前 50 年平均地表温度又升了 1 ℃左右。新中国成立 60 年来,我国气温变化也呈上升趋势,仅两个时期气温是下降的:一是三年自然灾害时期,工厂停产所致;二是文化大革命时期,大部分工厂停产所致。这符合当时的客观现实,也如实地反映了气候变化与人类经济活动的关系。
　　按气候变化和气温周期性规律,气候应该是向冷的方向发展。但近几十年,由于工业的飞速发展,二氧化碳的排放量大增,到2007年二氧化碳的排放量已达到 370ppm。到2050年要求二氧化碳排放量能控制在 500ppm以内,即气温的上升要控制在 2 ℃以内。但由于过去的 50 年里气温上升了 1 ℃左右,就导致了喜马拉雅山冰川缩小了 21%,并正以每年 10% ～ 15% 的速度减退,照此计算,到2050年,我国西部冰川将减少 27%。这样发展下去,亚洲水塔将无水供应!(喜马拉雅山是亚洲水塔,也是供应我国的水塔,黄河、长江、澜沧江、雅鲁藏布江都是喜马拉雅山冰雪融化形成的。)
　　由于气温上升,冬天的冰雪将大大减少。科学家预计地表温度到22世纪(2100年)将提高 1.8 ～ 6.4 ℃。温度升高 1.8 ℃,海平面将增高 20 cm;升高 6.4 ℃则海平面就要增高 60 cm左右。届时很多陆地和岛国将要沉没,高纬度地区的冰川将会溶化,南北极冰川就要消融,生物链遭到破坏,人类和生物的生存将受到严重威胁,人类将受到灾难性打击。气温上升所引起的温室效应还将破坏农业和自然生态系统,增加植物的光合作用延长其生长季节。全球气温和降雨形态的迅速变化,会使世界很多地区的农业和自然生态系统因无法适应这种变化而遭受很大的破坏。气候变暖还将导致气候灾害的增加,如过多的降雨、大范围的干旱和持续高温等。科学家依据气候变化的历史数据推测出气候变暖可能会破坏海洋环境,从而引发新的冰河期给高纬度地区带来可怕的气候灾难,严重的会影响人类健康。气候变暖会加大疾病危险和死亡率,高温会给人类的循环系统增加负担,热浪会引起死亡率增加。随着温度升高,可能使很多国家的疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、黑热病、登革热、脑炎等传染病的发病率增加或再次发生。尤其在高纬度地区,传播危险会更大。
　　1.2温室效应产生的主要原因
　　大气中自然或人力产生的二氧化碳能吸收地球表面的大气和云层发出的热红外辐射光谱内特定波长的辐射,导致气温升高,地球变暖,形成温室效应。如无温室效应则地表平均温度应为 18 ℃。温室效应的产生原因主要有两个 方面。
　　一是自然因素,如火山活动、地壳活动和太阳活动。
　　二是人为因素,社会经济的快速发展,导致温室气体的排放总量和气溶胶的大量增加(气溶胶是工业锅炉、汽车尾气、化学燃料燃烧后产生的碳氢化合物,没有燃尽的气体上升到 800 ～ 900 m 的空气中变成固体。由于比重轻,下雨时由上升的气流拉升,从而飘至空中形成气溶胶。)另外,随着城市化进程的加快,原有的草地、森林变成了农用地、工业园区及大城市,导致地面的硬化,造成地表温度上升。
　　1.3我国气候变化的严峻形势
　　我国气候变化面临的形势是十分严峻的。在2003 ― 2006年的 4 年中,工业发展飞快。4 年总能耗超过以前 25 年的总和。2007年我国二氧化碳排放了 59.6 亿t,超过美国的 58.2 亿t,居世界第一。全球碳排放总量在过去的 8 年里增长了 1/3,增长部分有 2/3 就来自中国。
　　就地方而言,如江苏省,随着经济发展,工业化、现代化、城市化的进程不断加快,对能源的需求也不断增加,直接导致二氧化碳的排放量大幅增加。2007年江苏省温室气体排放总量达 8.24 亿t二氧化碳当量,占全国排放量的 7% ～ 8%;人均排放量达 2.95 t,已接近国际及全国平均水平的 2 倍。2008年单位GDP能耗虽已下降 0.803 t标煤/万元,却仍高于北京、广东、上海及浙江的水平。
　　
　　2印染及整理生产环节的节能减排技术
　　
　　(1)前处理环节
　　前处理方面的环保技术有:节能降耗烧毛工艺装备,短流程退煮漂工艺的更新,生物酶处理技术,湿布丝光工艺,节能降耗减排的松堆丝光工艺。
　　(2)染色环节
　　染色方面的环保技术有:小浴比染色装备的技术进步,环保节能的气流染色,活性染料冷轧堆染色技术,活性染料湿短蒸染色技术,活性染料低盐和无盐染色工艺,织物变性涂料连续染色新技术,连续轧染互线工艺变量的侧接反集散控制系统的应用。
　　(3)印花环节
　　印花方面的环保技术有:还原染料二相法印花工艺,活性染料高效快蒸两相法印花工艺,泡沫涂料印花工艺,树脂预处理棉转移印花工艺,活性染料棉织物湿转移印花工艺,树脂预处理棉转移印花工艺,涤棉织物分散/活性两相法印花工艺。
　　(4)后整理环节
　　后整理方面的环保技术有:织物含水率及排气温度的节能控制,后整理工艺液施加技术控制,烘燥落布回潮率的控制等。
　　(5)其他方面
　　其他方面的环保技术有:高效水洗(逆流水洗、振荡水洗),变频调速技术应用,太阳能在染整厂的应用,蒸汽供热系统的节能(蒸汽的输送、蒸汽蓄热器的应用、供汽用汽的保温等),节能管理系统的加强。
　　
　　3印染及后整理节能减排新技术的应用
　　
　　3.1生物酶技术的开发应用
　　抓紧生物酶技术的开发应用,以替代传统的碱氧工艺。2000年5月在葡萄牙召开的生物技术在纺织工业中的应用国际论坛会议上,有专家提出了采用生物酶对棉织物进行前处理以替代传统的碱氧工艺,从而实现清洁生产这一课题。但生物酶的核心生产技术主要集中在国外几家大公司(诺维信、拜耳、杰能科等)手中。我国生物酶技术的研发能力和国外还有差距,应用力度也不够。所以,必须加快步伐,研发符合我国国情并拥有自主知识产权的生物酶生产技术。当前急需开发能去除棉籽壳、麻皮、PVA浆料及漂白用酶制剂。希望助剂行业能加强与生化部门的合作,在开发生物酶品种、降低酶制剂成本、稳定酶制剂质量等方面做出贡献,尽可能提高酶制剂在印染行业中的应用率。
　　3.2氧漂活化剂的开发应用
　　当前已开发的氧漂活化剂是对双氧水漂白工艺的一次重大革新和发展。国内已有不少染整企业在应用这项新技术并取得成就。氧漂活化剂可以降低漂白温度、缩短冷却时间、提高产品质量、降低纤维强力损伤,并且在工艺过程中少用甚至不用烧碱和稳定剂。使用氧漂活化剂有利于节能降耗,是实现清洁生产的有效方法,应加大宣传推广力度。目前国内已有生产(TAED已在浙江上虞染料化工厂生产,NBOS在广东中山汉科精细化工公司生产),但价格较高,为更好地推广这一新工艺新助剂,希望生产单位进一步扩大产能,降低价格,以保证这项新技术的实现和清洁生产的实施。
　　3.3清洁生产工艺的应用
　　鼓励采用茶皂素进行退煮漂一浴法的清洁生产工艺;采用宽温酶DL,复合助剂欧诺兰CO,进行二步处理的欧诺兰清洁生产工艺。目前,我国山西彩佳印染有限公司开发的酶氧前处理设备在生产上虽已取得一定成效,但在理论上还有欠缺,建议对上述工艺和设备进行专家论证,并积极有效地推广。
　　3.4环保高效助剂的开发
　　对不符合生态要求的染整助剂如PVA染料、精练剂、净洗剂、匀染剂、氧漂稳定剂、螯合分散剂、APED等,其代用品性能不如原有助剂,价格还贵。这就需要助剂企业加大研发力度,以解决这个突出矛盾,实现清洁生产。在PVA浆料还未能全部被替代前,还应采用化学凝结法,回收PVA浆料,逐步达到清洁生产的目的。
　　
　　4印染及后整理的新设备
　　
　　4.1国产染整设备的现状
　　众所周知,染整设备对染整工艺的制定以及印染行业的发展都起着十分重要的作用。它是染整工艺制定的基础,决定着工艺过程的稳定性和工艺实施的精确度。因此选用具有高水平的染整新设备,对保证印染产品的质量有着重要意义。
　　染整机械行业和染整行业在纺织产业链中互相依存、密不可分。但是,较之于国外产品,我国的染整设备仍处于竞争劣势状态。中国纺机协会李毅高工在《中国纺织报》上发表的《关于印染机械使用状况问卷调查的分析》一文中指出:国产染整设备存在着稳定性差、能耗高、自动化程度低和跑冒滴漏严重等 4 个方面的老大难问题,与发达国家的产品在创新性、稳定性、自动化程度与制造精度等方面相比还存在一定差距。其制约因素主要是:
　　(1)多年来粗放型的发展、以数量规模为主的增长方式造成高能耗、高污染的产品格局;
　　(2)产品同化导致印染设备制造企业陷入低价格的竞争;
　　(3)较多仿造,缺少创新,用于产品开发和技术创新的资金越来越少;
　　(4)缺乏相关方面的人才。
　　由此导致我国印染设备制造业始终处于产业竞争下游。
　　4.2染整设备的发展方向
　　2009年4月国务院发布了《纺织工业调整和振兴规则》。在染整设备的发展方面强调了,要提高自主创新能力、提高染整装备自主化水平及染整装备的品质和性能。主要表现在以下几方面:
　　(1)满足染整企业能采用现代化机电装备和用高新技术的改造,促使传统染整企业的升级换代和工艺装备的更新升级来提高染整加工的整体化水平,并满足染整企业清洁生产和节能减排的要求。
　　(2)为满足染整企业稳定可靠的生产要求,印染设备必须选用优良的材质、精细的制造加工技术和先进合理的配置,以保证生产稳定可靠,延长设备使用寿命。
　　(3)要推进染整设备机电一体化进程,促进以电子计算机为主体的现代化信息控制技术的应用。
　　从测配色、染整工艺、参数的设定到自动检测与控制,染整设备管理网络的组成和发展将对染整企业带来革命性的变化。这就要求染整机械行业研发更多具有先进技术和高科技含量的新一代节能节水、自动化、数字化设备。
　　4.3染整新设备及应用
　　近年来,国内外染整机械行业通过技术革新,生产制造了一批具有国际先进水平的高效节能减排的染整设备。
　　4.3.1电热接触式烧毛机
　　济南燃烧新技术开发有限公司研发的JD型及YM 602型电热接触式烧毛机,具有自主知识产权,并获得国家专利证书。该设备烧毛接触面温度在 800 ～ 850 ℃之间,拥有加工幅向左右加压微调结构,能有效调节布面烧毛的均匀度。该设备还设有升降式保温装置,可使圆筒表面的清洁工作更易操作,对去除小棉结的效果非常有效。其加热功率由PID控制,故温度升降的动态过程呈平稳状态,特别是能耗和烧毛成本都有大幅度下降,该机完全符合发展低碳经济实现清洁生产的要求。
　　4.3.2节能Y型多混聚喷燃烧器
　　扬州中日合资志成纺机有限公司研发的Y型多混聚喷燃烧器。该设备具有以下特点:
　　(1)该设备重量轻(采用轻质高强铝合金材料,为其他火口的 1/3)、强度高、形态稳定、耐腐蚀性强、适应性广。燃料适应天然气、石油液化气、煤气及汽油气等。
　　(2)燃气与空气混合充分(从开始混合到燃烧共进行 3 次压缩、3 次膨胀、4 次混合,压力均分、燃烧充分、节约能源)。该燃烧器单条节能在 20% 以上,两条燃烧器节能达 50% 以上(可达 4 条燃烧器的功效)。
　　(3)设有气动无级调幅功能,可适应不同幅宽织物的要求,节约能源 10% ～ 20% 以上。
　　(4)火焰动能大、压力高、穿透力强、烧毛等级高,可大于 4 级。
　　(5)可配火焰探测器,实现在线检测火焰燃烧状况。自动熄火、报警,安全性高、车速快、生产效率高。
　　4.3.3前处理与湿布丝光联合机高速高效一步法
　　无锡新联印染机电有限公司与其客户合作,结合当前的高效工艺和高效助剂,共同研发出高速高效一步法前处理与湿布丝光联合机并投入正常生产,取得了良好的社会效益和经济效益。
　　该设备有以下优点:
　　(1)设备占地面积节约土地 50%,缩短生产时间 70%,降低成本约 20%,污水排放量从 6 000 t/天降为 3 000 t/天;
　　(2)能耗方面,每天可节约资金 5 000 元;
　　(3)湿布丝光纤维膨化足、浸碱均匀、产品匀染性好、布面质量高、提高了产品合格率;
　　(4)湿布丝光不产生破边、落布门幅宽、高速高效,生产效率提高 40%,比干布丝光降低成本约 15%;
　　(5)该设备合并了从退煮到丝光多道工序,减少了中间环节,缩短了生产周期,提高了生产效率。
　　4.3.4YF 1098 � 180型高效布铗松堆丝光机
　　由上海高等纺织专科学校陶乃杰教授发明,江苏常州纺织机械厂陈立秋高工和山东源丰印染机械有限公司共同研发的YF 1098 � 180型高效布铗松堆丝光机已通过国家鉴定,目前该成果已进入实用阶段实现了产业化。该设备采用多项新型专利技术,为国际首创,综合技术达国际先进水平,具有以下突出特点:
　　(1)可干湿两用进布,节约蒸汽;
　　(2)烧碱浓度比传统丝光机降低约 1/3,降低废弃烧碱的排放;
　　(3)具有“恒堆置缩率控制”及“定长控制”功能;
　　(4)在定长牵伸阶段,设置热淡碱预洗,可提高丝光光泽,降低织物含碱量,有利于后续布铗拉幅,防止破边破肚;
　　(5)改进布铗拉幅单元,提高产品质量,降低产品成本。
　　4.3.5小浴比的匀流染色机
　　由意大利BRAZZOL Ispa(巴佐尼)有限公司研发生产的INNOFLOW EXL匀流染色机为超低浴比溢流染色机。该设备不使用气流输送织物,整个绳状染色处理过程(包括前处理染色及后续水洗工艺)均由浴液完成。相较于同浴比的气流染色机,该设备水洗效率高,耗水少,既达到了节能减排的目的,又成功避免了使用气流机对织物造成的布面起毛严重、高电耗、高噪音等问题。该设备具有以下特点。
　　(1)采用新型摆布装置和新型织物运送系统,可以开幅形式来处理弹性织物。
　　(2)采用平衡和控制每个布环的新型系统,保证所有布环都拥有相同的运行速度。虽然织物是在不同时间内接受染色处理,但却总能保证相同的浴液与织物的交换次数。因而保证了染色的重现性。
　　(3)采用新型的储布槽,并结合新型的提布轮和胶条。以此保证织物能更顺利地在布槽中运行,减少织物所受张力。
　　(4)大孔径的快闭门易于接触设备底部,便于各种维护和染色过程中的处理(垫圈可更换)。
　　(5)采用新型机器内壁清洗系统,即使在有沉淀物和织物残留的情况下也能保证理想的清洁效果。
　　(6)采用新型模块式生产、已预安装和预布线的设备在客户现场安装速度非常迅速。
　　4.3.6节能减排的湿短蒸染色工艺设备
　　由于湿短蒸染色是系统工程,所以针对优化的湿短蒸染色工艺,还需有符合该技术的对应设备。目前我国国产湿短蒸染色反应箱是通过引进Eco � steam系统的装备设计制造的,但没有引进Econtrol工艺(湿蒸染色法)的设备。而国产的联合机仅简单地由湿短蒸反应箱取代了传统的还原蒸箱,没有实质性的改进,仍需加大研发力度。在这个领域,德国Monforts(门富士)公司创新的湿短蒸联合机就很有特色,值得借鉴。
　　4.3.7节能减排的数码喷墨印花机
　　数码喷墨印花是一项系统工程,关键是对设备、软件和墨水的研发,涉及数码喷印设备和制作方法工艺,是软硬件的结合体。软件部分包括纺织品图案网上协同设备技术,适合多种纺织品的专用RIP控制技术等。硬件部分包括数码喷印机电结构。
　　由杭州宏华数码科技股份有限公司研发的VEGA系列高速导带式数码喷墨印花机。由于拥有 16 只 256 个喷嘴的工业级喷头及超凡的控制系统,该设备最高印花速度为140 m2/h(360 dpi,4 色),最高喷印精度 1 080 dpi,可通过软件和硬件控制技术来控制墨滴的大小和速度,真正实现了工业化数码喷墨印花生产。
　　4.3.8高效节能的预缩整理机
　　德国门富士公司新开发的橡胶毯预缩整理设备,可达到更高的生产效率和利用率、更低的耗水量以及更长的橡胶毯使用寿命。经该高效预缩设备整理后的织物,即使频繁水洗也可保证良好的尺寸稳定性。