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摘要:分析服装企业生产流程,总结每一个流程中产生污染的环节,从主体生产活动污染物和辅助生产活动污染物两方面阐述污染物的利用途径,并提出烟尘、二氧化硫等污染物排放控制方法。文章表明,企业通过采购低硫低灰煤炭、改进燃烧方式、余热回收利用、废物综合利用等方式,可做到低消耗、低排放、低污染,为节能减排绿色化工厂建设提出有力的途径和方法。
关键词:服装生产;绿色;污染物;节能降耗;废能回收;利用途径;排放控制
随着我国改革开放政策的实施,我国工业进入了飞速发展阶段,由于社会各方对工业飞速发展的负面影响预测不足、预防不力、治理不够,导致我国出现3大环保问题,即资源短缺、环境污染、生态破坏。祖国各地在经历了河流污染、江河干枯、雾霾肆虐、垃圾泛滥的发展之痛后,已经意识到构建环境友好、资源节约型社会对提高国家整体形象、提升区域竞争实力、改善居民生活质量的重要意义,加大污染治理力度,改善区域环境质量已经成为全社会的共同呼声。工业企业作为经济活动的主体,一方面创造了社会财富、提供了就业岗位,另一方面也消耗了大量的自然资源、产生了惊人的工业废物,是消耗资源、破坏生态、污染环境的主体。根据我国谁污染谁治理的污染防治政策,工业企业必须承担保护环境、治理污染的责任,从物料采购、生产管理、工艺改进、装备水平、能源利用、废物排放、污染治理等方面入手,全力构建低消耗、低排放、低污染的绿色环保型工厂。际华三五零二职业装有限公司主营服装,每年消耗大量的布匹、煤炭以及水电等自然资源,排放大量的布渣、炉渣、粉煤灰等工业固体,通过采购低硫低灰煤炭、优化管理方式、改进燃烧方式、余热回收利用、废物综合利用等方式打造了低消耗、低排放、低污染的企业,为构建资源节约、环保低碳的社会做出了一份贡献。
1服装生产流程及产污环节
1.1服装企业生产流程
服装生产是将服装裁片进行缝合形成成衣的过程[1]。其生产流程主要包括人体数据采集、量体数据处理、布匹裁剪、裁片缝合、成衣整烫、成品检验、包装入库、成品发运等过程。
1.2服装企业产污环节分析
所有的工业活动需要生产原料、生产工具,也需要一定的能源作为动力来源。服装生产的主要原料是布匹,生产所需能源主要为蒸汽及电力。国内评价国家及地区能耗水平的指标万元产值综合能耗,该指标是一定时期内企业综合能耗消费量与工业总产值的比值,是反映企业能源经济效益高低的综合指标,常以吨标准煤/万元表示。2015年我国万元产值综合能耗为0.635t标准煤,服装行业万元产值综合能耗约为0.100t标准煤,也就是说,与其他行业相比,服装行业属于低能耗、低污染行业。但这并不意味着服装行业就没有节能降耗、清洁生产的空间。因此,分析产污环节、明确污染来源,确定利用途径对构建环保型社会依然具有十分重要的现实意义。在我国工业企业当中,各行各业的产污环节无外乎主体活动、辅助活动两个方面。服装生产主体活动产污环节主要来自服装裁剪工段,该工段是按照排版系统形成排料图进行裁剪,经裁剪后裁片进入后序进行缝合,下脚料布渣属于固态废弃物;辅助生产活动产污环节主要来自锅炉,锅炉一方面为服装熨烫工序输送蒸汽,另一方面产生大量的粉煤灰、炉渣及大量的气态污染物。
2污染物利用途径
从某种意义上说,污染物是放错了位置的资源,是具有利用价值的生产原料[2]。随着污染的加剧,世界各国都在积极探索污染物的利用方法和途径,实现废物再利用。
2.1主体生产活动污染物
服装主要生产原料为布匹,通常服装行业布匹利用率为85%~92%,意味着5%~8%的布匹将成废物,废弃布匹俗称布渣。根据废弃布匹的长短可分为布条和布渣两种。布条是指裁剪工序产生的宽度为0.5~1.5cm、长度为50.0cm以上的下脚料,而布渣是指裁剪工段产生的除布条以外的废弃物。际华三五零二职业装有限公司年产服装1500万套,按照单套服装消耗2.5~3.0m布料计算,年产布渣总量300~675万米,排放量相当大。布条约占布渣总量的10%左右,因其宽度、长度均符合制作墩布的要求,所以主要利用方式是作为墩布的原材料,实现了布条变废为宝。十年前布渣尚无变废为宝的途径和方法,几乎全部作为固体废弃物排放到环境中。近年来随着无纺布的兴起,为实现布渣的综合利用、变废为宝开辟了路径和方法。无纺布属非织造布,是新兴的纤维产品。无纺布是将高聚物切片、短纤维或长丝等纤维进行定向或随机排列,通过气流或机械成网,然后经过水刺、针刺或热轧加固,并经过后整理形成的无编织布料。无纺布改变了传统的纺织原理,具有工艺流程短、生产速度快、产量高、成本低、用途广、来源多等特点,产品具有柔软、透气,强韧、耐用、无屑的优点,市场前景十分广阔。将布渣作为无纺布的原料,降低了废物的排放量、减少侵占土地面积、实现了废物综合利用。
2.2辅助生产活动污染物
服装制作讲究4大功夫,即刀功、手功、车功、烫功。刀功(裁剪)是基础,手功难度最大,车功最为关键,烫功造型效果最为明显。整烫是服装后期整理的重要环节,主要利用高温蒸汽进行服装定形,对于服装造型、保型具有十分重要的作用。业内广为流传三分做七分烫的说法,足见熨烫对服装生产的重要作用[3]。通常服装企业高温蒸汽主要来自锅炉。锅炉是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量为燃料中的化学能、电能,锅炉输出的是具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体[4]。锅炉包括锅和炉两大部分,锅是指在火上加热的盛水容器,炉指燃料燃烧的场所,锅炉产生的热水或蒸汽可为工业生产、居民生活提供热能。水进入锅炉以后,在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水,使水加热成一定温度和压力的热水或蒸汽,并通过管道输送至用热端。在燃烧设备部分,燃料燃烧不断放出热量,燃烧产生的高温烟气通过热的传播,将热量传递给锅炉受热面,而本身温度逐渐降低,最后由烟囱排出[5]。锅炉工作原理如图2所示。
2.2.1固态污染物
a.粉煤灰利用途径。目前已经实现粉煤灰综合利用,其主要利用方式是作为混凝土、水泥等建材的原料,以及用于筑路回填等[6]。b.煤渣利用途径。炉渣的主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁等,主要用途是制作建筑材料。炉渣中的含碳可燃物具有一定的热值,将含碳量高的炉渣制成煤砖,使其再次燃烧利用,即可充分回收煤炭热能,又可使炉渣得到充分利用。炉渣是碱性多孔物质,因此还能作为废水预处理系统中的过滤材料,用于废水除油、去除固体杂质等过程。
2.2.2余热
余热是指企业生产过程中释放出来的副产热能,这些副产热能在一定的经济技术条件下可以回收利用。余热回收利用主要来自高温气体、液体、固体的热能和化学反应产生的热能。充分利用工业的余热,是减少热污染的最主要措施。服装行业生产过程中产生的余热主要来自高温烟气余热,是可以利用的二次能源。余热利用的途径主要是通过热交换器吸收高温烟气热能,并用于预热锅炉空气、供应职工浴室热水等。
3污染物排放控制
3.1烟尘
际华三五零二职业装有限公司位于河北省西部边陲井陉县境内,太行山脉东麓,地形以山区为主。县域内燃气管网建设不完善,熨烫所需蒸汽主要由公司燃煤锅炉供应。燃煤锅炉在为工业生产及居民生活供应热源的同时也产生的大量的固态废弃物及气态污染物。固态污染物主要粉煤灰、炉渣,气态污染物主要是烟尘、二氧化硫。由式(1)可知,锅炉是利用燃料的热量进行能源转换,主要遵循能量守恒定律。同一锅炉当煤炭发热量、燃烧情况、除尘效率一定,且供应的蒸汽温度、压力、数量相同时,锅炉的耗煤量也相同,此时决定烟尘排放量的主要因素就是煤炭灰分含量,采购低灰分煤炭就显得尤为重要。此外,也可以通过安装除尘装置降低烟气中烟尘的排放量。除尘装置是把烟尘从烟气中分离出来的设备。需要指出的是,除尘装置并不能降低烟尘排放量,仅能把烟尘从气态排放转变为固态排放。烟尘的主要利用途径是作为建材生产原料。
3.2二氧化硫
二氧化硫排放量可从源头控制、燃烧控制、烟气脱硫3个方面入手。
3.2.1源头控制
燃煤锅炉二氧化硫排放量计算公式如(2)所示:由公式(2)可知,在用煤量及脱硫效率相同的情况下,二氧化硫排放量主要煤炭受含硫量影响。因此,在采购时应选择低硫煤,表1为我国各地区煤炭含硫量,由表1可以看出我国低硫煤主要分布在东三省及华北地区。
3.2.2燃烧控制
煤炭燃烧过程中加入石灰石或白云石作脱硫剂,碳酸钙、碳酸镁受热分解生成氧化钙、氧化镁,与烟气中二氧化硫反应生成硫酸盐,随灰分排出[7]。我国燃烧过程中采用的脱硫技术主要有两种,型煤固硫和流化床燃烧脱硫技术。a.型煤固硫技术。将不同的原料筛分后按一定比例配煤,粉碎后同经预处理的黏结剂和固硫剂混合,经机械设备挤压成形及干燥,即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。固硫剂主要有石灰石、大理石、电石渣等,其加入量视含硫量而定。b.流化床燃烧脱硫技术。把煤和吸附剂加入燃烧室的床层中,从炉底鼓风使床层悬浮进行流化燃烧,形成湍流混合条件,延长煤炭在炉膛的停留时间,提高燃烧效率。煤中硫燃烧生成二氧化硫,石灰石煅烧分解为多孔状氧化钙,二氧化硫到达吸附剂表面并反应,从而达到脱硫效果。
3.2.3烟气脱硫
烟气脱硫是利用二氧化硫的酸性,通过与碱性物质发生反应生成亚硫酸盐或硫酸盐,从而将烟气中的二氧化硫脱除。最常用的碱性物质是石灰石、生石灰和熟石灰,也可用氨等其他碱性物质。根据烟气状态可分为以下3类。a.湿法烟气脱硫技术。湿法烟气脱硫是指吸收剂为液体或浆液。由于是气液之间发生反应,因此具有反应速度快、效率高、脱硫剂利用率高的特点,缺点是系统易结垢腐蚀,投资运行费用高。b.半干法烟气脱硫技术。旋转喷雾干燥法是美国和丹麦联合研制。该法具有设备简单,投资和运行费用低,占地面积小等特点,烟气脱硫率可达75%~90%。该法是将吸收剂浆液雾化喷入吸收塔,吸收剂在与烟气中的二氧化硫发生化学反应的同时,吸收烟气中的热量使吸收剂中的水分蒸发干燥,完成脱硫反应后的废渣以干态形式排出。c.干法烟气脱硫技术。干法脱硫采用固体粉末或颗粒为吸附剂,主要包括炉内喷钙法和活性炭法。炉内喷钙法的吸收剂及反应原理与湿法形同。活性炭是一种多孔物质,具有较大的比表面积,是常用吸附材料。吸附法利用活性炭良好的吸附性能,二氧化硫在活性炭表面上与氧及水蒸气反应生成硫酸而被吸附。吸附过的活性炭经再生,可以获得硫酸、液体二氧化硫、单质硫等产品。该法不仅可以控制二氧化硫的排放,还能回收硫资源,是一种发展前景较好的脱硫工艺。
4效果及分析
际华三五零二职业装有限公司通过采购低硫低灰煤炭、改进燃烧方式、余热回收利用、废物综合利用等方式打造了低消耗、低排放、低污染的企业,为减少占用土地资源、改善当地环境质量、构建资源节约、环保低碳的社会做出了一份贡献。
5结束语
随着制造业的迅速崛起,工业活动十分活跃,资源消耗增速惊人,废物排放明显增加,环境质量不断恶化。建设低消耗、低排放、低污染的企业已经成为构建可持续发展社会的时代要求。工业企业作为消耗资源、破坏生态、排放污染的主体,有义务、有责任使用无毒低毒原料、优化生产工艺、提高资源利用效率、减少废物排放、合理利用废物,为全力打造绿色环保节能的社会做出应有的贡献。
作者:宋勇林 郭宝忠 李慧峰 闫学军 吴彦君 单位:际华三五零二职业装有限公司 长春际华三五零四职业装有限公司 际华集团股份有限公司