1 煤灰紗形成的影響因素

    1.1 環(huán)境空氣狀況及車間衛(wèi)生標準

    隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對空氣的污染也日趨嚴重。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)更為嚴重。大顆粒的煤塵為降塵，微細的油煙和碳黑顆粒則會長時間的懸浮在空中，這些顆粒會隨空調(diào)系統(tǒng)的新風或經(jīng)門、窗縫隙進入細紗車間，被吸附在高速運轉(zhuǎn)的管紗表面，達到一定量時就會形成煤灰紗。我們應(yīng)加強環(huán)境保護，改善能源結(jié)構(gòu)，嚴格執(zhí)行室外環(huán)境空氣質(zhì)量控制標準，以從環(huán)境根源上防治煤灰紗。

    我國現(xiàn)行《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》所規(guī)定的工作地點生產(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含量有的已達到20％～30％，遠在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]。

    1.2 室外氣象條件的影響

    煤灰紗一般產(chǎn)生于夜晚或早晨10點以前，或某些氣候條件變化時。從煤煙灰排放到降落，要經(jīng)過大氣的傳輸擴散。這種擴散與稀釋能力主要與風和湍流有關(guān)[3]，另外還與大氣對流層出現(xiàn)逆溫層有關(guān)。

    1.2.1 風力輸運與湍流作用

    風對煙塵顆粒的輸運作用主要是將與空氣密度大體相近的煙塵輸送到遠方。風向決定了被煤煙灰污染的區(qū)域。若紡織廠的細紗車間在污染源的下風向，煤灰紗現(xiàn)象會更嚴重。風亦有對污染煙塵的沖淡、稀釋作用，煙塵濃度與風速成反比。風向、風速變化形成大氣湍流運動，造成流場各部分之間強烈的混合。風速愈大，湍流愈強，煤煙灰擴散的速度就越快，稀釋就愈好，空氣中的濃度也就愈低，煤灰紗現(xiàn)象也就越不明顯。其它氣象因子都是通過風和湍流的作用問接影響空氣污染的。凡是有利于增大風速，加強湍流的氣象條件都有利于煙塵的擴散稀釋。

    1.2.2 逆溫層作用

    在晴朗的白天，大氣溫度呈干絕熱遞減狀態(tài)，而煙氣內(nèi)含有水汽，上升發(fā)生濕絕熱膨脹，溫降小于大氣，故較周圍大氣溫度高，煙氣會繼續(xù)膨脹上升，形成不穩(wěn)定湍流流向高空。這樣污染物擴散效果良好，附近紡織廠紡紗過程中形成煤灰紗的幾率不大。

    在晴朗無云或少云、風速不大的夜晚，地面輻射冷卻快，較高氣層溫降慢，地表溫度低于其上面空氣的溫度。出現(xiàn)離地高度愈高，溫度亦愈高的現(xiàn)象，形成所謂逆溫層，即輻射逆溫[3]。一旦逆溫層高于煙囪排氣口一定距離，逆溫層阻礙著氣流的垂直運動，則煙囪排出的煙氣不能很好的擴散，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重，易發(fā)生煤灰紗。日落前1小時逆溫開始形成并逐漸擴展，黎明時逆溫最強。日出后太陽輻射增強，地面溫度上升，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，煙氣不能擴散，往下沉，產(chǎn)生漫煙型煙流，使近地面處污染最為嚴重，此時最易形成煤灰紗。上午10時左右，逆溫層完全消失，排煙又可充分向上擴散，煤灰紗亦可消失。

    另外，在氣候惡劣時，如冷空氣與熱濕空氣交鋒時，熱濕空氣爬到上方亦會形成鋒面逆溫層。在這種情況下，也易形成煤灰紗。當冬季中緯度沿海地區(qū)海上暖空氣流到大陸上，以及暖空氣平流到低地、盆地內(nèi)積聚的冷空氣上面時，會形成平流逆溫[3]。

    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時期。

    實踐證明，大霧天和室外氣溫在0～1O℃，相對濕度在85～100％的條件下，極易產(chǎn)生煤灰紗[4]。北方干燥多風的天氣，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。

    1.3 工藝有害物的產(chǎn)生

    紡織設(shè)備連續(xù)24小時運轉(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)當注意的是，當錠子加油不當或鋼鈴回磨時不注意，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。

    1.4 靜電作用

    被排放出來的煤煙灰，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。而紡織纖維均為不良導(dǎo)體，在牽伸、卷繞過程中，相互之間的摩擦極易產(chǎn)生靜電，加上煤煙灰的粘附性，紗線極易吸附夾帶在空氣中的煤煙灰。尤其是化纖滌綸電阻高，回潮率小，產(chǎn)生的靜電更為嚴重。再則，紗穗在細紗機上，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，因而煤灰紗現(xiàn)象也愈嚴重。

    1.5 煤灰紗形成的規(guī)律

    基于以上分析，煤灰紗產(chǎn)生有如下規(guī)律：①周圍有散發(fā)灰塵、油塵、飛塵的場所,如城市中心區(qū)、重工業(yè)區(qū)等，污染嚴重，極易產(chǎn)生煤灰紗。②在整年度中，煤灰紗容易產(chǎn)生在夏秋之交或黃梅季節(jié)和深秋之季。九月下旬至十月上旬，農(nóng)民焚燒秸桿的不良習慣造成空氣污染也是形成煤灰紗的一個污染源。③每天夜晚及清晨10時之前為煤灰產(chǎn)生較多的時間段。

    另外，所紡產(chǎn)品不同，煤灰紗疵布也不同。一般在滌棉、純滌上最為多見，在純棉、純粘膠產(chǎn)品上則基本無煤灰紗。紗的支數(shù)越高，紗線在細紗機上與空氣接觸的時間愈長，線速度愈大，煤灰紗現(xiàn)象愈嚴重。一般紡40支以上產(chǎn)品時，才會產(chǎn)生煤灰紗。如紡14．6tex及以上產(chǎn)品時，100%會產(chǎn)生煤灰紗[1]。

    2 防治措施

    2.1 工藝措施抑制煤灰紗

    煤灰紗產(chǎn)生的條件之一是細紗機紡紗過程中產(chǎn)生靜電而吸附上煙塵，用抗靜電劑處理消除紗線上的靜電,必會減少甚至消除“煤灰紗”的出現(xiàn)?？轨o電劑是通過減少靜電的發(fā)生，加快靜電的逸散，或通過兩者相結(jié)合的方式起到消電作用?？轨o電劑是消除紡織靜電最經(jīng)濟、最實用的方法[5]。雖然生產(chǎn)過程中一般都會用抗靜電劑進行處理,但到細紗工序時抗靜電劑的性能已經(jīng)明顯下降。因此,需研究在細紗工序前粗紗的抗靜電劑處理及其劑量、針對不同纖維的結(jié)構(gòu)特點選擇陽（陰）離子型抗靜電劑等問題,使這種投資少且處理方法極為簡單的治理煤灰紗方法,能盡快在紡織廠推廣使用。

    減少靜電產(chǎn)生的另一種方法就是要打破工藝上形成的氣圈空氣附面層。如引用外部氣流或利于空調(diào)送、回風氣流組織來干擾和破壞氣圈。改變紗管周圍空氣附面層的氣流運行規(guī)律,從紡織氣流的研究入手,尋求減少靜電產(chǎn)生的方法,破壞“煤灰紗”形成的條件[6]。

    此外，為了減少煤灰紗的產(chǎn)生，在紡織工藝上可采?。孩侔惭b高壓吹管,利用高壓吹氣的辦法清潔煤灰紗；②在細紗工序操作上,提高紗底高度,減輕紗底部污染程度；③縮短細紗紡紗時間；④根據(jù)細紗機實際情況,制作手推小車,推動小車利用上面裝的兩把毛刷把附在紗表面的少量油灰清除掉。

    2.2 新（回）風的過濾凈化措施

    環(huán)境空氣未經(jīng)有效過濾即進入細紗車間，是形成“煤灰紗”的主要原因。新風口是防止煙塵顆粒入侵的關(guān)鍵部位。目前加設(shè)8mm厚過濾海綿窗或長毛絨過濾材料，以及油幕法的效果并不理想。
   
    2.2.1 靜電-纖維過濾法

    雙區(qū)靜電除塵在紡織廠用于過濾新風，防治煤灰紗是可行的。但因紡織廠附近有較多的長纖維飛揚，為防止極板間發(fā)生搭橋短路，宜在前面加一初級過濾將長纖維濾去。有關(guān)資料提出靜電-纖維過濾法[7]，即讓新風在高壓電暈線和接地極板之間通過，使粉塵粒子荷電。荷電粒子隨氣流進入過濾段，在纖維過濾層發(fā)生粉塵沉積。在這種過濾器中，纖維濾料應(yīng)當具有高比電阻和低吸濕性，以保持其中的電場，且氣流通過濾料必須保持低速度，因為靜電作用對速度比較敏感。但低氣流速度，勢必造成設(shè)備投資增加，空調(diào)室占地面積過大(這一點尤其不利于舊廠房的技術(shù)改造)，同時加大了維修保養(yǎng)的難度。

    2.2.2 駐極體濾料過濾法

    降低過濾風速或使用高效常規(guī)濾料會使能耗增加或新風量減少，需研究適于煤灰紗的高效低阻的濾料。駐極體是指那些能夠長期儲存空間電荷和偶極電荷的電介質(zhì)材料。駐極體空氣過濾材料的纖維間的靜電排斥作用，使其擴散成網(wǎng)狀孔洞，間隙尺寸遠大于粉塵的尺寸，具有低阻高效的特點[8]?？刹捎萌蹏娋郾┓强椩觳嫉纫噪姇灧烹姺ㄟM行駐極。

    此方法優(yōu)點：①與同類效率的機械過濾器相比，壓力損失小。②與同類效率的靜電過濾器相比，減少了設(shè)備投資和運行費用，耗能少，操作簡單。③容塵量大，維修保養(yǎng)方便，只須定期更換濾料即可，龍其適于舊廠房改造。④駐極體的強電場和微電流可以導(dǎo)致細菌死亡，強電場亦可抑制細菌的繁殖。
此外，室內(nèi)空氣污染也是形成煤灰紗的因素之一，在回風處應(yīng)加設(shè)過濾裝置。

    2.3 空調(diào)噴淋室的改進

    據(jù)相關(guān)探討，造成煤灰紗現(xiàn)象的粉塵粒度在2μm及以下，而中位徑5μm以下，特別是lμm以下的塵埃，由于和水滴表面存在著一層氣膜，很難被水潤濕洗滌沉降，常規(guī)空調(diào)噴淋室無法將其洗滌除掉。

    2.3.1 皂洗法

    若在新風口只設(shè)置簡單的過濾網(wǎng)而不是高效濾料，則可采用皂洗法與噴淋室聯(lián)合使用，借助于水滴及溶解其中的洗滌劑的共同作用，增加粉塵與水之間的潤濕性，達到凈化空氣的的目的。當含塵氣流與水接觸時，除慣性碰撞、擴散、凝聚等凈化機理，洗滌劑溶液亦降低了水的表面張力，并發(fā)生潤濕、乳化、分散、起泡等作用，有較強的去污能力，使細小塵粒得以去除。采用皂洗法對清除空氣中的細小灰塵有較明顯的效果,只要選擇合適的洗滌劑,在0.5‰～1‰濃度下即能較有效地防治“煤灰紗”[9]。

    采用皂洗法會消耗大量的洗滌劑，增加清潔工作量，設(shè)備的使用也受到一定的限制，且空調(diào)回水會污染環(huán)境。對空氣的熱濕處理是否有影響，未除凈的泡沫對人體以及工藝設(shè)備是否有影響，還有待研究。

    2.3.2 超聲波法

    為提高噴淋室除塵效率，須打破細粉塵表面的氣膜。破壞氣膜的方法有增加空氣側(cè)水蒸氣分壓力和物理破壞。流體動力式超聲波凝聚噴淋室綜合運用超聲波凝聚、蒸氣凝結(jié)凝聚、碰撞阻留作用來破壞細粉塵表面的氣膜以增加粉塵與水滴之間的潤濕性[10]。該法不改變常規(guī)噴淋室結(jié)構(gòu)，只在原有基礎(chǔ)上增加一排蒸汽噴排，上裝蒸汽源流體動力式超聲波噴嘴?？衫眉徔棌S原有蒸汽源，改造方便。

    2.4 其它措施

    以往的作法是大量使用回風，盡量少用新風。但由于濾塵系統(tǒng)的部分排風導(dǎo)致車間內(nèi)呈負壓，仍有許多室外含塵空氣進入車間，也會產(chǎn)生煤灰紗，只是程度有所減輕。有條件的紡織廠可考慮另設(shè)新風進風道，并加裝防煤灰過濾裝置，以供0～10時或氣候惡劣時使用。既不影響空調(diào)室正常供風，又可降低日常運行費用。

    要健全各項規(guī)章制度，值班人員應(yīng)勤巡回、巡察，掌握天氣變化情況，及時采取預(yù)防措施。當天氣條件不利，有可能產(chǎn)生煤灰紗時，空調(diào)室要少用新風，所進新風要通過過濾，同時車間必須保持正壓。待天氣轉(zhuǎn)變?yōu)椴粫a(chǎn)生煤灰紗的條件時，空調(diào)室使用新風即可不經(jīng)過過濾器而直接進入空調(diào)室，以延長過濾器的使用壽命。還要與氣象部門掛鉤,提供產(chǎn)生煤灰紗的有關(guān)資料，與氣象臺提供歷年氣象資料綜合分析，摸索大環(huán)境與企業(yè)小氣候?qū)γ夯壹喅霈F(xiàn)的影響，積極做好“煤灰紗”的預(yù)報防灰工作。

    3 結(jié)語

    煤灰紗不僅僅是技術(shù)問題，更是一個社會問題，是社會整體生產(chǎn)背景惡化的產(chǎn)物。煤灰紗的發(fā)生具有時間長、影響面積大（有時只能落半紗甚至更少）、產(chǎn)生機理復(fù)雜、影響因素眾多的特點，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，要改善能源結(jié)構(gòu)，對排放煤煙灰的工廠進行綜合治理，加強衛(wèi)生及排放標準的執(zhí)行。從紡織工藝上講，要加強紡織靜電及紡織氣流的研究。從過濾凈化技術(shù)上講，必須采用多種除塵機理相結(jié)合的方法。保證細紗車間的微正壓，提高新風凈化設(shè)備的過濾效率，同時降低系統(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理空氣濾料有一定的發(fā)展前景。空調(diào)噴淋室能實現(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，加強噴淋室在治理煤灰紗方面的研究。