煤灰纱的形成与分析

卫润虎

（陕西工业职业技术学院，陕西咸阳 712000）

1 煤灰纱的形成

1.1 煤灰纱的概念

煤灰纱是指被空气中煤烟尘污染的细纱。由于烟尘型污染，空气进入纺纱车间后，生产出来的洁白管纱会变成灰黑色，在管纱下部犹为严重。用煤灰纱织出的白坯布面上形成有不规则的黑条，不能用于漂白和浅色加工。煤灰纱的发生具有以下特点：

（1）时间长，春秋季节会不同程度地发生，霉雨天气，雾天最为厉害。

（2）影响面积大，如不采取有效防治措施，往往会出现大量的煤灰纱。

（3）产生机理复杂，影响因素多，至今还无十分有效的防治措施。

1.2 室内空气中烟尘颗粒的存在

室内空气中存在的烟尘颗粒由室内外两个污染源产生，即侵入室内的室外空气中烟尘颗粒和纺织机械滋生的油烟颗粒。室外空气中的烟尘颗粒未经有效过滤即进入车间是煤灰纱的形成的条件之一。侵入途径有：当室外新风进入空调间时，大气中的烟尘在没有经过有效过滤的情况下就与回风混合进入车间；由于风压和热压的作用使车间呈负压，室外含烟尘空气经过门窗缝隙直接渗透进入车间。处于高速旋转状态的纺织机械零件所产生的高温，会使机油析出细小颗粒甚至炭黑，造成室内环境污染。

1.3 静电吸附作用

被排放出来的煤烟灰，在其产生和运动过程中，由于相互摩擦、碰撞、接触带电体等原因，几乎总带有一定的电荷。另一方面，由于纺织纤维均为不良导体，在牵伸、卷绕过程中，纤维与纤维之间、纤维与皮辊之间、纤维与钢丝圈之间的摩擦极易产生静电。再则，纱穗在细纱机上，由于加捻和缠绕的需要，线速度很高，与空气形成一对等值的反向摩擦力，它的荷电性和粘附性更强。正负电荷相互作用形成煤灰纱。纱的支数越高，纱穗在机上与空气接触的时间愈长，线速度愈大，因而煤灰纱现象也愈严重。一般纺40 支以上产品时，容易产生煤灰纱[1]。

总之，煤灰纱的产生是烟尘颗粒存在和静电吸附共同作用的结果。

2 煤灰纱成因的分析

2.1 环境空气状况及车间卫生标准

随着现代工业的迅猛发展，对空气的污染也日趋严重。我国的大气污染以煤烟型为主，少数城市为煤烟型与汽车尾气污染并重。北方城市大气污染程度高于南方，冬季高于夏季，早晚高于中午和下午，产煤区及重工业区、化工区更为严重。大颗粒的煤尘为降尘，微细的油烟和碳黑颗粒则会长时间悬浮在空中，这些颗粒会随空调系统的新风或经门、窗缝隙进入细纱车间，被吸附在高速运转的管纱表面，达到一定量时就会形成煤灰纱。我们应加强环境保护，改善能源结构，严格执行室外环境空气质量控制标准，以从环境根源上防治煤灰纱[2]。

我国现行《工业企业设计卫生标准》所规定的工作地点生产性粉尘的最高容许浓度中，纺织车间空气最高容许浓度按“含10%以下游离SiO2的无毒性矿物性与动植物性粉尘（最高容许浓度10mg/m3）”执行。但近年来测试发现车间SiO2含量有的已达到20%～30%，远在10%以上。所以棉纺织厂空气含尘浓度应按中国纺织工程学会召开的除尘会议上建议采用的含尘浓度（老厂3.5mg/m3，新厂2.5mg/m3）。

2.2 室外气象条件的影响

（1）逆温层中的热涌作用

由于烟气内含有水汽，属湿绝热膨胀，有汽化热放出，并继续上升，以湍流形式流向高空。这样烟尘颗粒扩散良好，附近纺织工厂纺纱过程中形成煤灰纱的几率不大。若至夜晚，由于地面不再受到阳光照射，地表温度逐渐下降，而地面上空的空气由于接近完全透明体，没有多少辐射能散失，这样会形成地表温降快，而高空温降慢，地表温度低于其上面空气的温度。所以在晴朗的夜晚，会形成离地高度愈高，温度亦愈高的现象，即形成逆温层。一旦逆温层高于烟囱排气口一定距离，因为烟囱排出烟气绝热膨胀发生温降，而其上空气温度比烟囱烟气温度高，则烟囱排出的烟气不能很好的扩散，由于热泳作用温度较低的烟气发生下沉。加上未燃尽的炭粒和煤灰较空气重，亦向下沉，故烟囱附近空气污染严重，易发生煤灰纱。在气候恶劣时，如冷空气与热湿空气交锋时，热湿空气爬到上方亦会形成逆温层。在这种情况下，也易形成煤灰纱。清晨时，阳光照射地面，地面吸收太阳辐射能温度上升，但近地面一部分空气温度低于地表面温度，烟囱口上部仍为逆温层，烟气不能扩散，往下沉，产生漫烟流，对周围空气的污染最为严重，纺织工厂此时煤灰纱亦最严重。因此，要消除煤灰纱，在逆温层形成到消失的阶段是防治的重点时期。

（2）风力输运作用

风对烟尘颗粒有极强的裹挟输运作用，总是将与空气密度大体相近的烟尘输送到远方。风向决定了被煤烟灰污染的区域（总是在污染源的下风方向）。风向是忽上忽下、忽左忽右的，风速也是时强时弱的，这种大气湍流运动的结果，造成流场各部分之间强烈的混合。风速愈大，湍流愈强，煤烟灰扩散的速度就越快，稀释的就愈好，空气中的浓度也就愈低。但本地区空气中煤烟灰的浓度低，即有可能造成其它地区煤烟灰的浓度升高。反之，即使本地区空气质量良好，也有可能由于风力输入了其它地区的烟尘，从而形成煤灰纱[2]。

（3）气压分布的作用效应

空气污染还与大气压有着密切的关系，低气压域内，空气有上升运动，而且通常风速较大，大气处于不稳定状态，有利于煤烟灰的扩散稀释；相反，在较高的大气压域内，天气晴朗，风速较小，空气有较大范围的下沉运动，形成逆温，阻止向上湍流空气的扩散。如果有连续几天的微风和逆温，便呈现“空气停滞”现象，使大气对煤烟灰的扩散能力下降，从而出现较大范围和较长时间的污染危害。

实践证明，大雾天和室外气温在0～10℃，相对湿度在85%～100%的条件下，极易产生煤灰纱。北方干燥多风的天气，飞尘大量增加也易形成煤灰纱。简言之，气象条件对煤灰纱的影响都是通过风和湍流作用的，自然现象从某种意义上讲是无法抗拒与改变的，但我们可以探索并掌握其规律，加以防备和改善现有的生产条件，减轻甚至避免煤灰纱的产生[3]。

2.3 工艺有害物的产生

纺织设备连续24 小时运转，很多零件处于高速旋转状态，摩擦所产生的高温，致使各种润滑、减磨、降温的油类挥发析出细小颗粒，如果温度过高还会产生炭黑，这些油烟颗粒的滋生造成室内环境恶化。应当注意的是，当锭子加油不当或钢铃回磨时不注意，也会形成一种类似的油污纱，较煤灰纱稍黑些，这是保全、保养工应注意的问题，不属于煤灰纱。

3 结语

煤灰纱不仅仅是技术问题，更是一个社会问题，是社会整体生产背景恶化的产物。煤灰纱的发生具有时间长、影响面积大（有时只能落半纱甚至更少）、产生机理复杂、影响因素众多的特点，由于不能有效预见煤灰纱的出现，并无十分有效的防治措施。从社会角度来说，只有动员社会的力量，改善能源结构，对排放煤烟灰的工厂进行综合治理，才能收到事半功倍的效果。从过滤净化技术上讲，必须采用多种除尘机理相结合的方法。保证细纱车间的微正压，提高新风净化设备的过滤效率，同时降低系统的阻力，是有效地治理“煤灰纱”的重要途径。因此，研发高效低阻的过滤材料并采用合理的正压净化设备是非常必要的。驻极体空气过滤材料等多机理空气滤料有一定的发展前景。空调喷淋室能实现多种热、湿处理，并能洗涤净化空气，在纺织厂大量使用。应充分利用原有设施，加强喷淋室在治理煤灰纱方面的研究。

[1]杨公利，肖琪，等. 纺纱车间防治煤灰纱空调改造[J]. 山东纺织科技，2000（5）：36-38.

[2]赵荣义，等. 空气调节[M]. 北京：中国建筑业出版社，1994.

[3]黄翔. 纺织空调除尘技术手册[M]. 北京：中国纺织出版社，2003.