棉纺织企业清洁生产审核案例分析

原文刊自：2023年4月

第51卷（总第618期）

摘 要

为了实现棉纺织企业节能、降耗、减污、增效的目的，以某棉纺织生产企业实施清洁生产审核为实例，重点分析了生产中物料、水资源、能源消耗结构，对标《棉纺织行业绿色工厂评价要求》中的相关指标，找出物耗高、能耗高的原因。从原料、设备、过程控制等方面出发，提出技术可行、经济合算的方案。方案实施后，企业单位产品的原料、水耗、能耗明显下降，各项指标均处于行业先进值范围。认为：加强原料管理，提高原料利用率；加强水资源、能源监测，完善企业计量体系；提高资源、能源利用效率；更新、应用和改造节能设备，可提升棉纺织企业整体清洁生产的水平。

关键词

棉纺织企业；清洁生产；节能降耗；标准；设备更新

2020年，我国规模棉纺织企业的主营业务收入达到1.2万亿元，约占纺织行业整体的26.4%。棉纺织行业的绿色发展对我国纺织工业如期实现碳达峰碳中和目标起着举足轻重的作用。在棉纺织企业的直接生产成本中，用能成本是仅次于原料成本的主要成本要素。在实现双碳目标和应对疫情变化的双重压力下，清洁生产已成为棉纺织企业节能减碳、降本增效、提升竞争力的必经之路。《“十四五”全国清洁生产推行方案》指出，到2025年工业领域清洁生产全面推行，工业能效、水效较2020年大幅提升。棉纺织企业具有劳动密集、工序繁杂、设备多、能耗高等特点，如何快速有效提升清洁生产水平成为其长期面临的主要挑战。

1 审核方法

审核企业为南方一家以特色纱线、高档服装面料、家纺面料及产业用面料为主的棉纺织生产企业，设计生产能力为年产1.8万t的JC 14.6 tex纱线，2 200万m纯棉坯布。审核范围包括纺纱车间、织布车间、空压机房、污水处理站、制冷间。审核基准期为2020年1月—12月，审核期为2017年—2020年。

根据《清洁生产审核暂行办法》和《重点企业清洁生产审核程序的规定》文件要求，按照清洁生产审核的方法论，分为7个阶段、35个步骤开展，并结合T/CNTAC 85—2021《棉纺织行业绿色工厂评价要求》中的部分绩效指标进行对标分析，查找不足，提出改善方案并对方案实施效果进行评价。

1.1　生产工艺分析

1.1.1　主体生产工艺

纺纱工艺流程：原料→清棉→梳棉→预并→条并卷→精梳→并条→粗纱→细纱→络筒→成品。

织造工艺流程：经纱→无结头筒子纱→整经→浆纱→分绞→穿经（纬纱→无结头筒子纱）→织造→验布→修织→折布→入库。

1.1.2　辅助生产工艺

蒸汽。企业生产所用蒸汽来自阳逻热电厂余热蒸汽，其本身无锅炉。

空气压缩。企业采用4台AA6⁃160L⁃D型螺杆空压机压缩空气，供给车间生产使用。

1.2　物料、资源、能源消耗分析及建议

1.2.1　原料消耗分析

（1）棉花为纺纱原材料，棉纱为织造生产原料，年产棉纱1万t~1.3万t，坯布1 500万m左右。

（2）棉花是纺纱的主要原材料，根据4年的统计结果显示，原料消耗比率约为1.07，年产生短绒棉、回丝等废棉1 000 t左右。棉纱是坯布的主要原材料，根据4年的统计结果显示，年均生产坯布1 500万m，年均用纱量约6 300 t，原料消耗比率为1.01，年均产生废边纱等30 t左右。对照T/CNTAC 85—2021，纺纱生产中单位产品主要原材料消耗比率行业先进值（精梳纱）不大于1.36，行业平均值（精梳纱）不大于1.38；织造生产中单位产品主要原材料消耗比率行业先进值不大于1.03，行业平均值不大于1.08。可以看出，该企业纺纱、织布原料消耗处于行业先进值水平。

由以上分析可知，在主体生产工艺中，原料消耗量的控制是降低成本的核心。一方面要从工艺上，综合利用废棉，提高原料利用率，以实现增效；另一方面，通过加强制度管理，实施更加完善的采购措施，确保棉花采购质量，提高棉花利用率。

1.2.2　水资源消耗分析

（1）根据企业4年的生产用水统计数据，水资源消耗在生产用水及生活用水2个方面，分别占水资源消耗的16%和84%。生活用水主要用于食堂、厕所冲洗、保洁及绿化等，人均日用水量约0.1 t，处于合理区间。生产环节的水耗分为3部分：用于生产中设备冷却、空调制冷系统的循环，占生产用水的65%；浆纱工艺用水占30%；按照生产工艺要求，为保证车间的温湿度，用于车间喷淋加湿，占生产用水的5%。

（2）通过水平衡测试和统计分析，企业日均取水量约1 100 t，而污水处理站日均处理300 t，剩余800 t水未回到污水处理厂，给排水系统管网存在跑冒滴漏点位。

（3）该企业纺纱生产年均单位产品可比取水量为8 t/t，织造生产年均单位产品可比取水量为0.09 t/hm。对照T/CNTAC 85—2021，纺纱生产中，单位产品可比取水量行业先进值不大于7 t/t，行业平均值不大于10 t/t；织造生产中，单位产品可比取水量行业先进值不大于0.08 t/hm，行业平均值不大于0.1 t/hm。可以看出，该企业水资源消耗优于行业平均值水平，但未达到先进值。

由以上分析可知，棉纺织行业水资源消耗可通过水平衡测试结果进行验证，重点生产环节增加计量装置，可保证水资源消耗的准确监测；定期对给排水系统管网进行检查，查找漏水部位和环节，优化整个给排水系统，减少给水损耗，降低污水漏损进入地下水带来的环境风险问题；利用制度约束，加强管理，实现节约用水，提高水资源的利用率，降低单位产品水消耗量。

1.2.3　能源消耗分析

（1）根据企业4年的能耗统计数据，企业年均消耗标煤8 500 t~10 000 t，属于高耗能企业。企业的能源消耗种类为电力和蒸汽，分别占能源消耗的88%和12%。电力包括生产用电和生活用电，分别占总用电量的90%和10%；蒸汽主要用于浆纱和溴化锂空调制冷，分别占蒸汽总用量的80%和20%。

（2）企业共配备电表198块，重要环节和核心机台均安装了电表，做到了3级计量，可实时准确监控车间及机台的电耗情况。在生产用电中，主要包括纺纱、织布等专用用能设备和变压器、风机、空压机等通用用能设备。

（3）根据电能平衡测试分析，高压端约有2 000 kvar的缺亏电容需补偿，低压端有1 200 kvar的缺亏电容需补偿；几个低压供电系统谐波含量较高，最高达到70%~80%，部分只有20%~30%；部分系统无功功率较低，功率因数为0.62左右。

（4）在审核中发现，企业生产用二级能效以下的电机若干；6台空压机、6套除尘设备属于高能耗淘汰设备，电耗较高；细纱空调室2个风机的叶轮磨损大，能耗较高；织造车间部分区域采用普通照明灯，照度不够；现有疏水阀影响了浆纱用汽质量和浆轴质量，降低了蒸汽含水处理能力。

（5）通过对标分析，该企业纺纱生产年均单位产品可比综合能耗为530千克标准煤/吨纱（kgce/t），织造生产年均单位产品可比综合能耗为11千克标准煤/百米（kgce/hm）。对照T/CNTAC 85—2021，纺纱生产中，单位产品可比综合能耗行业先进值（精梳纱）不大于510 kgce/t，行业平均值（精梳纱）不大于550 kgce/t；织造生产中，单位产品可比综合能耗行业先进值不大于12 kgce/hm，行业平均值不大于15 kgce/hm。可见，该企业纺纱生产能效优于行业平均值水平，未达到先进值；织造生产能效达到行业先进值水平。

由以上分析可知，企业建立3级能源计量有利于节能管理和监控。通过配电谐波改善、淘汰落后电机设备、重点耗能设备变频改造、细纱车间空调叶轮节能改造、车间LED灯更换等措施，可有效提高生产用能效率，降低单位产品综合能耗。

1.3　确定审核重点和方案

企业主要功能单位可分为纺纱车间（含其所属原材料库、成品库等）、织造车间、生产辅助（蒸汽站、空压机房、空调设备、污水处理站）及办公生活（办公室、员工宿舍、科技楼、食堂等），根据其特点，从清洁生产潜力、能源及资源消耗、工艺设备先进性等方面，将纺纱车间作为清洁生产审核重点。

1.3.1　无低费方案

无低费方案即无费与低费方案的统称，一般投资金额在0元~2万元。本轮审核产生的无低费方案共计17项，包括更换蒸汽疏水阀、喷气织机节能嘴改造、细纱车间空调叶轮改造、喷气织机改造、压浆辊维修再利用、购置废物打包机、加装空调除湿降温、新增吸尘机等8项提升设备效率方案；车间更换LED灯、淘汰落后电机设备、更换保温材料、中央空调冷气供给改善、车间照明分区控制等5项降低能耗方案；加强能源计量管理、新建危废仓库、污水站改善、加大清洁生产宣传培训等4项改进管理效能方案。

1.3.2　中高费方案

本轮审核共产生中高费方案6项。以审核目标为牵引，在总结职工合理化建议、平衡测试结果的基础上，通过国内外先进案例分析、专家咨询、设备供应商对比，确定拟实施的中高费方案。

（1）配电谐波改善（60万）。解决高压端和低压端的缺亏电容需补偿，几个低压供电系统谐波含量较高，部分系统无功功率较低等问题。具体措施：改造5套配电系统，对高压端和低压端进行电容无功补偿，提高功率因数到0.95。

（2）改善集落方式（120万）。解决老式细纱集中落纱系统抓管和插管效率低，漏抓和漏插管比较多，影响生产效率的问题。具体措施：采用新的集中落纱工艺设备，改换落纱联动机构与抓管器，以及集落控制系统。

（3）重点耗能设备变频改造（135万）。解决空压机能耗高，除尘设备电机功率大、启动时耗能大，不能调速的问题。具体措施：一是淘汰老旧高耗能空压机6台（总功率406 kW），更新3台（单台110 kW）高效节能型永磁空压机，并配备变频控制；二是对6套除尘设备各自加装45 kW变频器6台。

（4）环锭纺改造（510万）。解决梳棉产能不足、棉花消耗高，不满足环锭纺产纱量要求的问题。具体措施：调整梳棉产能，将环锭纺改为集聚纺。

（5）改造给排水管网（25万）。解决日均消耗电厂脱盐水量较高、损耗较高的问题。具体措施：一是对给排水系统管网进行检查，查找漏水部位和环节；二是对污水收集管道进行修缮。

（6）新建自动侦测防火系统（30万）。解决清棉过程火灾隐患缺少监控的问题。具体措施：在纺纱车间新建自动火星侦测系统有效控制火情。

1.4　方案的实施效果

清洁生产方案实施后，预审核阶段设置的3项清洁生产指标均得到有效提升。审核后纺纱生产单位产品原料消耗比率1.06（目标设置1.06）、织造生产单位产品原料消耗比率1.003（目标设置1.008）、纺纱生产单位产品取水量4 t/t（目标设置6 t/t）、织造生产单位产品取水量0.05 t/hm（目标设置0.08 t/hm）、纺纱生产单位产品综合能耗509 kgce/t（目标设置510 kgce/t）、织造生产单位产品综合能耗9 kgce/hm（目标设置10 kgce/hm）。以上指标均处于行业先进值。

通过本轮清洁生产审核，实施方案共投资949.05万元，其中无低费方案投资62.05万元、中高费方案投资887万元。2021年较2020年，节电4.456×106 kW·h、节水62 733 t、节约蒸汽2 330 t，折合节约725.10 t标准煤，节约棉花等纤维276.91 t，综合节约生产成本733.97万元。减排废水16 867 t，废水中化学需氧量减排0.374 t、氨氮减排0.004 t，劣质棉/边纱/碎布减少23.03 t、棉尘和棉渣减少13.91 t。

2 棉纺织行业开展清洁生产的要点和方法

通过系统分析，解决棉纺织行业纺纱车间、织造车间能耗、水耗高的问题是提升企业整体清洁生产水平的关键，这也是棉纺织行业绿色发展面临的共性问题和难题。同时原料质量、员工意识、管理水平等企业的个性问题，需要针对性解决。

（1）加强原料管理，提高原料利用率。棉纺织行业的原料成本约占生产成本的70%左右，一方面从工艺上，加强废棉的综合利用，提高原料的利用率，可以实现增效；另一方面，通过制度管理，实施更加完善的采购等措施，确保棉花采购质量，实现棉花更高的利用率。

（2）加强水资源、能源监测，完善企业计量体系。棉纺织行业的水资源主要用于设备冷却、空调制冷系统的循环和浆纱工序，与纺织染整行业相比，用水量较小，容易成为企业忽视的环节。能源消耗种类主要为电能和蒸汽，用于设备的驱动和浆纱工艺。企业建立3级能源计量，完善计量管理，有利于公司的水资源节能管理和监控，定期通过水平衡、能源平衡测试，保证水资源、能源的消耗在合理区间。

（3）提高资源、能源利用效率。例如配电系统改造，该项改造能对高压端和低压端进行电容无功补偿；提高功率因数、提升用电水平、改善电能质量、减少谐波发生，保障企业用电质量。安装智能恒压供水一体机，利用变频器实时改变电动机电源频率，自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，从而调节水泵转速改变水泵出口压力，降低管道阻力，大大减少截流损失的效能，增加公共建筑感应式水龙头和冲水装置。同时利用制度约束，加强管理，实现节约用水，提高水资源的利用率，从而降低单位产品的水消耗量。

（4）节能设备的更新、应用和改造。建立用能设备台账和设备维护措施，淘汰能效等级较低的重点用能设备，优先选择能效等级较高的通用用能设备。例如，选用比功率符合GB 19153—2019《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》标准里一级能效指标要求的空压机，广泛使用一级能效变频电机，保证通用设备或其系统的实际运行效率、主要运行参数符合该设备经济运行要求。通过车间空调叶轮节能改造，更换LED灯具等，降低企业综合能耗。

3 结语

清洁生产技术作为棉纺织技术的重要组成部分，是棉纺织行业实现绿色低碳循环发展的必然选择。本轮清洁生产审核，该企业通过运用清洁生产方法论，对近4年物料、资源、能源消耗情况进行全面分析，确定物耗高、水耗高、能耗高、污染物排放问题突出的关键环节，针对性实施无功补偿、变频改造等共性清洁生产技术和环锭纺改造等个性清洁生产技术，实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。棉纺织企业在持续推行清洁生产，实践连续化、自动化、信息化的过程中，应充分应用绿色化、智能化清洁生产技术，贯穿原料开发到产品供应的全产业链。

资料来源：《棉纺织技术》