染整节能减排新技术
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第一节 染整加工所面临的形势

纺织品的传统染整加工过程需要消耗大量的水和热能,经使用后的水中含有大量的化学残留物,必须经过处理,达标后才能够排放。这种以消耗有限资源并对环境产生影响为前提的加工方式,显然要受到当今节能减排形势的约束和限制。除此之外,纺织品在染整加工中为满足使用要求,需要接触许多化学品。在这些化学品中现已查明有些是对人体健康以及环境产生危害的,并有明文规定禁止使用或限量使用。因而,染整加工面临着资源、环保、加工成本以及产业政策限制的压力,要求在未来的发展中,采用环保型的加工方法和化学品。

一、资源消耗和污染控制

纺织品的发展日趋高档化,一方面是人们消费水平的提高,另一方面是纺织品功能性的增强。染色加工要满足这种发展趋势,就必须不断提高产品加工附加值。这不仅能够为加工企业自身带来经济利益,同时还可为社会减少资源的浪费,让有限的资源变成物有所值的产品。

染整加工过程中,为满足工艺要求,需要消耗大量的水和热能。而水是地球上所有生命体赖以生存的源泉,产生热能需要消耗燃烧物质(如煤炭)。水和煤都是地球上有限的资源,而且随着工业化的进程,这种资源已经趋于枯竭。因此,人们必须寻找新的能源,并且通过工艺流程的改进,消耗更低或更少的能源。水作为染整加工的主要消耗资源,在传统的染整加工中占有很大比例,只有采用新的工艺流程,提高设备使用性能,才能够减少水资源的消耗。

传统染整加工过程中,一方面要消耗大量的新鲜水,另一方面使用后的水产生了一定的污染。如何在染整发展中,既能满足人类对纺织品的需求,又能消耗最少的资源,对环境产生最小的污染,是节能减排形势下所必须考虑的问题。根据环保要求,染整过程中产生的废水会对环境造成污染,必须经过处理,达到国家规定的排放标准后才能排放。由于废水处理需要投资建立一定规模的设施,费用较高,因此许多中小印染厂试图偷着排放,甚至有靠近海边的印染厂偷着排放到大海里,通过退潮将废水带入深海,给海洋中的鱼类生物造成危害。对此,已经引起了环保部门的重视。

从发展的观点来看,必须对染整过程建立一个有效的全过程控制措施。从染化料、染整工艺和设备上,提供具有保护生态环境的特性和功能。染化料必须采用环保型的,对环境和人体健康不产生危害。染整工艺应以消耗最少水和化学品,并以天然或者可以降解的染化料作为主要媒介。染整设备不仅要满足工艺要求,还应具备低能耗和短流程工艺的功能。特别是在清洁化生产过程中,要求设备能够结合染化料和工艺,成为真正具有显著节能减排效果的加工手段或方法。

二、染整加工成本

传统的染整加工属于劳动密集型,通过消耗大量的人力和物力来获取所需的使用价值。在科学技术以及生产力高速发展的今天,人们的劳动价值观以及对环境资源的态度发生了很大变化,传统的染整加工已越来越不相适应了。主要表现在生产效率、加工品质要求、原材料消耗和劳动力短缺等方面。

1.生产效率提高 纺织品市场具有较大的波动性,尤其是染整行业受到市场的影响最大。最大特点是:品种繁多、时尚化、小批量多品种以及加工周期短。为了满足这种市场需求,染整加工必须采用先进的工艺和设备,以提高生产效率。工艺和设备技术水平的提升,再加上科学规范的管理制度,是提高生产效率的重要手段。在企业产品的经营过程中,没有附加值高的产品占领市场,必然会不断增加企业的运行成本,最终被市场所淘汰。

2.加工品质提升 随着人们物质生活水平的不断提高,对纺织品的品质要求也越来越高。这不仅加剧了市场的竞争力,而且还增加了加工成本。而传统的加工工艺和设备,除了对产品质量的稳定性以及质量的提升具有一定的局限性外,所消耗的能源及排污处理费用,也大大增加了企业加工成本。

如今,纺织品不仅是满足服饰外观色彩的需求,更重要的是对人体健康和使用后废弃对环境产生的影响。这里既需要加工过程采用对环境友好的化学品,同时还要求在使用过程中不产生对人体有危害的物质。这种具有环保型的纺织品,首先是纺织材料,然后是使用的化学品以及加工过程。天然纤维以及天然染料不仅具有一定的环保性,而且还有许多具有一定的保健功能,关键是加工过程如何采用具有环保性的手段,不破坏纤维原有的环保性能。

3.原材料成本增加 染整加工的原材料一方面取决于市场,另一方面与企业自身的技术和生产管理有关。市场的原材料受到石油和煤炭价格的影响,企业一般是无法掌控的。但是,企业内部的原材料消耗,却可以在自己的掌控之中。显然,提高工艺和设备技术水平,采用合理的科学化管理,可以减少原材料的浪费和消耗。

4.劳动力短缺 染整加工企业的劳动环境相对较差,尤其是夏天的高温作业,对人的体能消耗以及精神状况影响很大。另外,由于染整企业大多建在远离城镇的地方,所以给职工生活造成了一定程度的不便。除此之外,其他产业的兴起,扩大了劳动就业面,而大多数染整企业的加工产品附加值不高,很难提高劳动报酬。正因为这些诸多的影响因素,使得近几年染整企业出现了招工难的局面。

三、相关产业政策

由环保部和国家质量监督检验检疫总局发布的GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》已于2013年1月1日起正式实施,新标准对染整水污染物的排放提出了更高要求。这也是为了进一步保护环境和资源,实现国家“节能减排‘十二五’规划”目标的需要。同时还提出了“十二五”时期淘汰落后产能的印染设备,主要包括:未经改造的74型染整生产线,使用年限超过15年的国产和使用年限超过20年的进口前处理设备、拉幅和定形设备、圆网和平网印花机、连续染色机,使用年限超过15年的浴比大于1∶10的棉及化纤间歇式染色设备等。如何满足这一新形势下的要求,染整工艺和设备都在采取积极的应对措施。

1.染整准入条件 根据节能减排形势的需要,国家在颁布《纺织染整工业水污染物排放标准》之前,还公布了《印染行业准入条件》,对印染企业也提出了准入要求,染整加工企业若达不到标准和条件的要求,只能被关闭或转行。在标准和准入条件实施之前,印染行业带动了一些地方或区域的经济发展,甚至是支柱产业。但是,这种经济发展或经济效益,往往是以牺牲环境和资源为代价而换来的,是一种短期经济效益。因而,国家和一些地区已经意识到这种经济发展所带来的后果,要求限制或迁出染整加工业。纺织加工业既然是关系到民生的产业,就应该在满足人们物质生活需求的同时,减少加工过程的能源消耗及污染排放。严格执行国家的相关标准和规定,以节能减排为目标经营和发展企业。

2.淘汰落后产能 纺织“十二五”发展规划中,要求染整行业在提高工艺水平和装备技术性能的同时,淘汰落后产能的技术装备。目前国内有相当一部分印染企业的技术装备,与染整机械的发展水平不协调。这里既有企业自身工艺水平和产品结构的原因,也有企业经营者对工艺和设备技术更新的观念问题。情愿以高薪聘用工艺人员,去弥补落后装备缺陷,而不愿意通过技术改造,改变现有的落后工艺路线和方法。产品质量完全依赖于人的技能来保证,仅仅考核产品的质量指标,而忽略生产加工过程中的能耗和排污。以牺牲较大能源资源和污水处理费用,换取质量不稳定的产品。企业总是在微薄利润或者亏损的环境下生存,阻碍了企业的发展和进步。

四、清洁生产

清洁生产是指对生产过程和产品采取整体预防的环境策略,减少或者消除对人类及环境的可能危害,并充分满足人类需要,使社会经济效益最大化的一种生产模式。简单地说,就是对生产全过程和产品周期全过程的控制。其中生产过程要求节约原材料和能源,淘汰有毒有害的原材料,并尽最大可能地减少生产过程中的废物排放量。产品周期全过程则要求从原料的提取到产品的最终处置过程中,对人类和环境产生的影响最小。

由此可见,清洁生产是生产与治理相结合,强调的是减少污染物的产生,而不是污染物产生之后的处理。对染整加工的清洁生产而言,则要求对生产原料、生产过程、工艺路线以及设备进行全过程控制。

对于生产原料,必须改变传统按织物类别、染色和后整理的品质要求以及成本等技术经济指标来选用染化料,确定工艺路线的方法,而应该根据产品质量的生态性和长期连贯稳定性来决定原材料的选取。首先应优先选用可再生材料,并且尽可能使用回收材料,提高资源的利用率;其次是节省能源及减少原材料投入;第三是应该使用环境兼容性好的低污染、低毒性的材料和染化料,并且所用的材料应易于再回收、重复利用、再加工或者容易被降解。例如天然彩棉,无甲醛、无磷助剂,禁用染料的取代品及可降解的高分子材料等。

对于生产全过程控制,主要是针对生产各工序中所产生的污染和废水而提出的。要求各生产工序减少污染和废水,对产品的生产链采用具体防止污染和节约资源的措施,对末端废水进行总量控制,将污染降低至最低程度。这一过程实际上涉及两个方面,一是生产全过程采用无污染、少污染的工艺和装备进行现代化加工;二是产品的整个生命周期要求从原材料的选用到使用后的处理,对人类健康和环境不产生危害。

工艺路线要求采用高效短流程、优化工艺结构以及工艺参数在线检测等。与其对应的设备应具备先进的控制方式和显著的节能减排功效,可对工艺过程进行实时控制。特别是中控系统,能够将生产过程、质量控制、染化料配送以及计划管理整合起来,以提高生产效率和产品质量,并且减少能耗和加工成本。