煤灰紗的形成與分析

衛(wèi)潤虎

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

1 煤灰紗的形成

1.1 煤灰紗的概念

煤灰紗是指被空氣中煤煙塵污染的細(xì)紗。由于煙塵型污染，空氣進(jìn)入紡紗車間后，生產(chǎn)出來的潔白管紗會變成灰黑色，在管紗下部猶為嚴(yán)重。用煤灰紗織出的白坯布面上形成有不規(guī)則的黑條，不能用于漂白和淺色加工。煤灰紗的發(fā)生具有以下特點(diǎn)：

（1）時(shí)間長，春秋季節(jié)會不同程度地發(fā)生，霉雨天氣，霧天最為厲害。

（2）影響面積大，如不采取有效防治措施，往往會出現(xiàn)大量的煤灰紗。

（3）產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜，影響因素多，至今還無十分有效的防治措施。

1.2 室內(nèi)空氣中煙塵顆粒的存在

室內(nèi)空氣中存在的煙塵顆粒由室內(nèi)外兩個(gè)污染源產(chǎn)生，即侵入室內(nèi)的室外空氣中煙塵顆粒和紡織機(jī)械滋生的油煙顆粒。室外空氣中的煙塵顆粒未經(jīng)有效過濾即進(jìn)入車間是煤灰紗的形成的條件之一。侵入途徑有：當(dāng)室外新風(fēng)進(jìn)入空調(diào)間時(shí)，大氣中的煙塵在沒有經(jīng)過有效過濾的情況下就與回風(fēng)混合進(jìn)入車間；由于風(fēng)壓和熱壓的作用使車間呈負(fù)壓，室外含煙塵空氣經(jīng)過門窗縫隙直接滲透進(jìn)入車間。處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的紡織機(jī)械零件所產(chǎn)生的高溫，會使機(jī)油析出細(xì)小顆粒甚至炭黑，造成室內(nèi)環(huán)境污染。

1.3 靜電吸附作用

被排放出來的煤煙灰，在其產(chǎn)生和運(yùn)動過程中，由于相互摩擦、碰撞、接觸帶電體等原因，幾乎總帶有一定的電荷。另一方面，由于紡織纖維均為不良導(dǎo)體，在牽伸、卷繞過程中，纖維與纖維之間、纖維與皮輥之間、纖維與鋼絲圈之間的摩擦極易產(chǎn)生靜電。再則，紗穗在細(xì)紗機(jī)上，由于加捻和纏繞的需要，線速度很高，與空氣形成一對等值的反向摩擦力，它的荷電性和粘附性更強(qiáng)。正負(fù)電荷相互作用形成煤灰紗。紗的支數(shù)越高，紗穗在機(jī)上與空氣接觸的時(shí)間愈長，線速度愈大，因而煤灰紗現(xiàn)象也愈嚴(yán)重。一般紡40 支以上產(chǎn)品時(shí)，容易產(chǎn)生煤灰紗[1]。

總之，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。

2 煤灰紗成因的分析

2.1 環(huán)境空氣狀況及車間衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對空氣的污染也日趨嚴(yán)重。我國的大氣污染以煤煙型為主，少數(shù)城市為煤煙型與汽車尾氣污染并重。北方城市大氣污染程度高于南方，冬季高于夏季，早晚高于中午和下午，產(chǎn)煤區(qū)及重工業(yè)區(qū)、化工區(qū)更為嚴(yán)重。大顆粒的煤塵為降塵，微細(xì)的油煙和碳黑顆粒則會長時(shí)間懸浮在空中，這些顆粒會隨空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)或經(jīng)門、窗縫隙進(jìn)入細(xì)紗車間，被吸附在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的管紗表面，達(dá)到一定量時(shí)就會形成煤灰紗。我們應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，改善能源結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格執(zhí)行室外環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，以從環(huán)境根源上防治煤灰紗[2]。

我國現(xiàn)行《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的工作地點(diǎn)生產(chǎn)性粉塵的最高容許濃度中，紡織車間空氣最高容許濃度按“含10%以下游離SiO2的無毒性礦物性與動植物性粉塵（最高容許濃度10mg/m3）”執(zhí)行。但近年來測試發(fā)現(xiàn)車間SiO2含量有的已達(dá)到20%～30%，遠(yuǎn)在10%以上。所以棉紡織廠空氣含塵濃度應(yīng)按中國紡織工程學(xué)會召開的除塵會議上建議采用的含塵濃度（老廠3.5mg/m3，新廠2.5mg/m3）。

2.2 室外氣象條件的影響

（1）逆溫層中的熱涌作用

由于煙氣內(nèi)含有水汽，屬濕絕熱膨脹，有汽化熱放出，并繼續(xù)上升，以湍流形式流向高空。這樣煙塵顆粒擴(kuò)散良好，附近紡織工廠紡紗過程中形成煤灰紗的幾率不大。若至夜晚，由于地面不再受到陽光照射，地表溫度逐漸下降，而地面上空的空氣由于接近完全透明體，沒有多少輻射能散失，這樣會形成地表溫降快，而高空溫降慢，地表溫度低于其上面空氣的溫度。所以在晴朗的夜晚，會形成離地高度愈高，溫度亦愈高的現(xiàn)象，即形成逆溫層。一旦逆溫層高于煙囪排氣口一定距離，因?yàn)闊焽枧懦鰺煔饨^熱膨脹發(fā)生溫降，而其上空氣溫度比煙囪煙氣溫度高，則煙囪排出的煙氣不能很好的擴(kuò)散，由于熱泳作用溫度較低的煙氣發(fā)生下沉。加上未燃盡的炭粒和煤灰較空氣重，亦向下沉，故煙囪附近空氣污染嚴(yán)重，易發(fā)生煤灰紗。在氣候惡劣時(shí)，如冷空氣與熱濕空氣交鋒時(shí)，熱濕空氣爬到上方亦會形成逆溫層。在這種情況下，也易形成煤灰紗。清晨時(shí)，陽光照射地面，地面吸收太陽輻射能溫度上升，但近地面一部分空氣溫度低于地表面溫度，煙囪口上部仍為逆溫層，煙氣不能擴(kuò)散，往下沉，產(chǎn)生漫煙流，對周圍空氣的污染最為嚴(yán)重，紡織工廠此時(shí)煤灰紗亦最嚴(yán)重。因此，要消除煤灰紗，在逆溫層形成到消失的階段是防治的重點(diǎn)時(shí)期。

（2）風(fēng)力輸運(yùn)作用

風(fēng)對煙塵顆粒有極強(qiáng)的裹挾輸運(yùn)作用，總是將與空氣密度大體相近的煙塵輸送到遠(yuǎn)方。風(fēng)向決定了被煤煙灰污染的區(qū)域（總是在污染源的下風(fēng)方向）。風(fēng)向是忽上忽下、忽左忽右的，風(fēng)速也是時(shí)強(qiáng)時(shí)弱的，這種大氣湍流運(yùn)動的結(jié)果，造成流場各部分之間強(qiáng)烈的混合。風(fēng)速愈大，湍流愈強(qiáng)，煤煙灰擴(kuò)散的速度就越快，稀釋的就愈好，空氣中的濃度也就愈低。但本地區(qū)空氣中煤煙灰的濃度低，即有可能造成其它地區(qū)煤煙灰的濃度升高。反之，即使本地區(qū)空氣質(zhì)量良好，也有可能由于風(fēng)力輸入了其它地區(qū)的煙塵，從而形成煤灰紗[2]。

（3）氣壓分布的作用效應(yīng)

空氣污染還與大氣壓有著密切的關(guān)系，低氣壓域內(nèi)，空氣有上升運(yùn)動，而且通常風(fēng)速較大，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于煤煙灰的擴(kuò)散稀釋；相反，在較高的大氣壓域內(nèi)，天氣晴朗，風(fēng)速較小，空氣有較大范圍的下沉運(yùn)動，形成逆溫，阻止向上湍流空氣的擴(kuò)散。如果有連續(xù)幾天的微風(fēng)和逆溫，便呈現(xiàn)“空氣停滯”現(xiàn)象，使大氣對煤煙灰的擴(kuò)散能力下降，從而出現(xiàn)較大范圍和較長時(shí)間的污染危害。

實(shí)踐證明，大霧天和室外氣溫在0～10℃，相對濕度在85%～100%的條件下，極易產(chǎn)生煤灰紗。北方干燥多風(fēng)的天氣，飛塵大量增加也易形成煤灰紗。簡言之，氣象條件對煤灰紗的影響都是通過風(fēng)和湍流作用的，自然現(xiàn)象從某種意義上講是無法抗拒與改變的，但我們可以探索并掌握其規(guī)律，加以防備和改善現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，減輕甚至避免煤灰紗的產(chǎn)生[3]。

2.3 工藝有害物的產(chǎn)生

紡織設(shè)備連續(xù)24 小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，很多零件處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，摩擦所產(chǎn)生的高溫，致使各種潤滑、減磨、降溫的油類揮發(fā)析出細(xì)小顆粒，如果溫度過高還會產(chǎn)生炭黑，這些油煙顆粒的滋生造成室內(nèi)環(huán)境惡化。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)錠子加油不當(dāng)或鋼鈴回磨時(shí)不注意，也會形成一種類似的油污紗，較煤灰紗稍黑些，這是保全、保養(yǎng)工應(yīng)注意的問題，不屬于煤灰紗。

3 結(jié)語

煤灰紗不僅僅是技術(shù)問題，更是一個(gè)社會問題，是社會整體生產(chǎn)背景惡化的產(chǎn)物。煤灰紗的發(fā)生具有時(shí)間長、影響面積大（有時(shí)只能落半紗甚至更少）、產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜、影響因素眾多的特點(diǎn)，由于不能有效預(yù)見煤灰紗的出現(xiàn)，并無十分有效的防治措施。從社會角度來說，只有動員社會的力量，改善能源結(jié)構(gòu)，對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)紗車間的微正壓，提高新風(fēng)凈化設(shè)備的過濾效率，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)高效低阻的過濾材料并采用合理的正壓凈化設(shè)備是非常必要的。駐極體空氣過濾材料等多機(jī)理空氣濾料有一定的發(fā)展前景?？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。

[1]楊公利，肖琪，等. 紡紗車間防治煤灰紗空調(diào)改造[J]. 山東紡織科技，2000（5）：36-38.

[2]趙榮義，等. 空氣調(diào)節(jié)[M]. 北京：中國建筑業(yè)出版社，1994.

[3]黃翔. 紡織空調(diào)除塵技術(shù)手冊[M]. 北京：中國紡織出版社，2003.