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奥特发 引领水刺节能生产

2 / 奥特发 引领水刺节能生产 背景 水刺法是无纺布标准缠结工艺之一.

与针刺法等其他机械缠结工艺相比,水刺法的生产速度 可超过300米/分.虽然热粘合工艺也许可得到更快的生产速度,但水刺法依然有高出一筹 的优势,主要表现在于用水刺法生产无纺布时无需添加任何低熔点纤维.此外,水刺产品的 柔软度等产品特性也是其他工艺加工出的产品无法企及的.因此,对于快速发展的擦拭布或 化妆棉市场,水刺法是理想的无纺布生产方法. 尽管如此,水刺法也有一个最大的缺点:能耗巨大.水刺法所需的高压泵和抽吸风机功率高 达数百千瓦.烘干系统的热功率可能需以兆瓦计.总之,水刺法生产无纺布时,仅生产线水 刺加固段的能耗一般都在1.2kWh/kg和2.5kWh/kg间.尽管纤维成本依然在无纺布产品总 成本中占大头,但是水刺法工艺的能耗成本在一条生产线的其他费用(能源成本、折旧、贷 款费用、保养费用等)中占比达到40~50%.以一条每小时产能2000kg的无纺布生产线为 例,水刺法工艺的能耗成本合计达到150~250万欧元/年,具体视产品而定.为此,降低这 些能耗成本可以显著节省水刺法加工无纺布的生产成本. 奥特发解决方案 奥特发首先分析水刺法工艺的成本结构,决定重点关注水刺缠结(高压)部件和烘干系统. /

3 水刺 分析系统的能量平衡时,可确定总共六个高能耗方面: 1. 泵:泵的效率一般在90%以上,这方面没有很大的改进空间. 2. 管路:长管和弯头会造成较大的压降.这可通过详细设计进行管路改进,这方面也已是 最先进的水平. 3. 脉冲过滤器:这种过滤系统始终会产生的一定的压降,因为导致压降和过滤效率的机理 类似.尽管如此,可以通过足够的过滤器细度和过滤面积实现优化. 4. 水刺头:水刺头内水流需均匀分布,喷水装置会造成压降.尽管如此,与水刺头的内部 结构相比,喷水孔的表面太小了,所以主要由水针板内的喷水孔喷水,水刺头的压降可 忽略不计. 5. 喷水孔:消耗能源最多的是水针板上的喷水孔.典型的倒圆锥形喷水孔的能耗约占50% .采用正圆锥形喷水孔后,能耗占比可降至20%.尽管如此,倒圆锥形喷水孔在水流聚 集方面的表现远优于正圆锥形喷水孔,因此,虽然能耗极高,但其水刺缠结效果也好得 多.对此,目前尚无合理的节能方法. 6. 射流:在射流中,空气和水流之间存在摩擦,射流分散.前者降低了射流力度,后者严 重影响射流与纤维间的相互作用.总的来说,射流集中可得到较好的水刺缠结效果. 分析了上述方面后,奥特发认为,最具改进潜力的是 射流 .显然,射流必须覆盖水刺头 内的一定距离.因为水刺头内压很高,所以壁厚应达到15~25mm.覆盖了这样一段距离 时,因为与空气的摩擦,射流丧失一定的能量,开始出现分散.此外,在水刺头狭窄的开口 区还可能存在一定的空气湍流,进一步降低水针的能量.这些因素综合作用的结果是削弱水 刺缠结效果.反之,缩短喷水孔出口和水刺头底部间距,则可改善水刺缠结效果.

4 / 为此,奥特发开发出专利V形水刺头.与常规水刺系统相比,V形水刺头将喷水孔与水刺头 底的间距从原先的15~25mm缩短为现在的0.5mm,从而最大限度控制了因与空气摩擦导 致的力度降低、空气湍流和喷水分散情况.在第一次现场试验中,在相同的缠结水压下,V 形水刺头得出的抗拉强度比标准水刺头高的多.换言之,在较低的水压下即可获得相同的抗 拉强度.水压可降低约20%左右.此外,使用相同口径和间距的喷水孔时,可节水10%.因此,采用V形水刺头后,总节能达到30%. 烘干 当今,水刺无纺布最常用的烘干方式是转鼓烘干机.虽然近几十年来,已经优化了该系统的 能效,但是总体而言转鼓烘干机依然逊色于网帘式烘干机.转鼓烘干机只有一个干燥区,所 以潮湿产品和近干产品处于相同的烘干条件下,无法在最佳热动力条件下进行烘干.与转鼓 烘干机相比,网帘式烘干机可分成多个加热区,每个加热区都能在最优烘干条件下工作.网 帘式烘干机的缺点是占地面积过大,这是造成其无法用于水刺生产的主因. 标准水刺头 奥特发V形水刺头 /

5 奥特发SQ-V门式烘干机 为了在一个系统中融合上述两种烘干机的优点,奥特发开发出了SQ-V门式烘干机,这款烘 干机结合了鼓式烘干机占地面积小以及网帘式烘干机性能高的优点. SQ-V门式烘干机中的喷气孔在整个工作宽度范围内等温匀速喷气,带来最佳的水刺网和最 优的表面质量.每小时水蒸发量2.5吨时,SQ-V门式烘干机使用4个干燥室,每个干燥室内 的温度、气流和湿度均可单独调节控制.SQ-V门式烘干机的模块化设计还可方便升级至每 小时水蒸发量4.2吨. 热电联供机组(CHPP) 采用一套热电联供机组可显著降低系统的能源成本. 例如,一台水刺设备配套的CHPP可输出: ・ ・1200kW电能,满足泵、风机等的需求 ・ ・866kW高温排汽,用于烘干机 ・ ・630kW热水,冷却电机时产生,可用于其他工序 即便不考虑热水的能量,根据德国能源成本,一套热电联供机组比采用购电及通过天然气获 得热能的方式可节省成本32%. 总结 奥特发水刺缠结系统包括V形水刺头、SQ-V门式烘干机和热电联供机组CHPP,大大降低能 耗,节省成本,可媲美任何先进的生产线. V形水刺头带来耗能降低30%.凭借SQ-V门式烘干机,节省烘干能源30~40%.CHPP还可 节省能源成本32%. 这些装置的组合致使节省能源成本超50%――具体由生产线的配置决定――节省费用高达每 年100多万欧元. 可以在现有奥特发和其他品牌生产线上进行改造升级: ・ ・V形水刺头采用标准尺寸,可方便地融入现有生产线;

・ ・SQ-V门式烘干机的占地面积比转鼓烘干机更小,可替代现有生产线上的转鼓烘干机;

・ ・如空间足够,可改造升级热电联供机组CHPP 采用这些技术的投资回报年限一般在1年到最多不超过2年.奥特发为客户提供详细的水刺生 产线节能潜力成本节省计算,为用户提供科学决策依据.奥特发还为客户的现有运行中的水 刺生产线提供相同的服务. SQ-V门式烘干机 /

7 CL

4004 SL交叉铺网机和射流梳理机 Injection Cards SL CL

4004 SL交叉铺网机的特点是高达130m/min的喂入速度以及精准的重量分布.在水刺生产 低克重产品应用中,这些优点尤为重要.监测网层的铺叠,最大限度减少次品,节约原材料.除 此以外,奥特发还为水刺生产设备市场提供唯一真正采用上世纪最新梳理理念的射流梳理机,这 款梳理机从投放面世后即取得巨大成功.射流梳理机将空气动力原理运用于轻柔纤维处理,这一 梳理理念综合了梳棉和传统罗拉梳理的部分优点.普遍认为射流梳理机是直铺水刺无纺布生产的 最佳梳理机,成网质量最好,产能最高,MD/CD比较低. 目前正在运行的第一批生产线证明了奥特发――引领水刺技术. 联系方式: AUTEFA SOLUTIONS GERMANY GMBH Paul-Lenz-Str.

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