Методы создания комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна на хлопкоочистительных заводах

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Хлопковое волокно является важнейшим стратегическим товаром мировой торговли. По информации международного консультативного комитета по хлопку (ICAC) мировое производство хлопкового волокна в сезоне 2014/15 годов достигло 26,2 млн. тонн1. Высокий уровень конкуренции на мировом хлопковом рынке, появление более современного, технологичного и скоростного текстильного оборудования, необходимость получения высококачественной и конкурентоспособной текстильной продукции приводит к ужесточению требований к качеству хлопкового волокна. В этой связи совершенствование технологии первичной переработки хлопка-сырца и улучшение потребительских свойств хлопкового волокна является одной из актуальных проблем. Рядом развитых зарубежных стран, а именно США, КНР, Индией, Бразилией и другими странами, уделяется пристальное внимание повышению эффективности хлопкоочистительной отрасли и совершенствованию методов управления технологическими процессами, за счет чего был достигнут определенный прогресс в обеспечении конкурентоспособности хлопковой продукции. За счет принимаемых мер по оптимизации технологических процессов, внедрению новых эфффективных технологических устройств обеспечивается улучшение показателей качества хлопкового волокна, обеспечивается снижение производственных затрат на переработку хлопка-сырца. В Республике Узбекистан осуществлены широкомасштабные мероприятия по повышению эффективности производственного процесса первичной переработки хлопка-сырца и внедрению высоко эффективных систем управления технологическим процессом, способствующих улучшению потребительских свойств производимой хлопковой продукции. На хлопкозаводах осуществляются работы по внедрению гибких технологических процессов переработки хлопка-сырца. В частности, уделяется особое значение внедрению технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна, позволяющей в зависимости от исходных характеристик перерабатываемого сырья получать хлопковую продукцию заданного качества, минимизировать потери сырья и потребление энергии. В мире вопросам кондиционирования хлопка-сырца и хлопкового волокна по влажности уделяется пристальное внимание, в особенности аспектам создания новой техники и технологии увлажнения с учетом важных показателей, определяющих прохождение технологических процессов первичной переработки хлопка, начиная от комплектования и хранения заготавливаемого хлопка-сырца, и заканчивая прессованием хлопкового волокна в кипы. В связи с этим осуществляются целенаправленные научные исследования по направлениям, включающим: разработку усовершенство-ванной технологии объемного увлажнения разрыхленной волокнистой массы; разработку комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца перед джинированием и хлопкового волокна перед прессованием; разработку конкурентоспособной ресурсосберегающей технологии увлажнения волокнистых материалов; разработку поэтапных комплексных систем увлажнения, адаптированных к применяемым технологическим схемам и составу оборудования считается актуальной задачей в исследованиях. Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность темы диссертационной работы. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-4761 от 27 октября 2015 года «Об образовании холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт» и Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан №70 от 3 апреля 2007 года «О программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочистительной промышленности на 2007-2011 годы», а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка поэтапной высокоэффективной технологии, оборудования и методов для увлажнения волокнистого материала, обеспечивающих сохранение природных свойств хлопковой продукции. Научная новизна исследования заключается в следующем: разработаны новые устройства увлажнения хлопка-сырца перед джинированием; разработаны новые методы увлажнения хлопкового волокна перед процессом прессования; разработаны методы увлажнения волокнистого материала с применением активированных и солевых растворов; установлены рациональные технологические и конструктивные параметры увлажнителей хлопка-сырца и хлопкового волокна; установлены зависимости изменения показателей качества хлопковой продукции при джинировании хлопка-сырца и прессовании хлопкового волокна с различной исходной влажностью; разработана новая комплексная технология увлажнения хлопка-сырца перед джинированием и хлопкового волокна перед прессованием. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Методы создания комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна на хлопкоочистительных заводах» представлены следующие выводы: 1. Предложена классификация технологических устройств для увлажнения хлопка-сырца перед джинированием и хлопкового волокна перед прессованием. Определен необходимый прирост влажности для выпускаемого хлопкового волокна в диапазоне 1,5-2,0 %. 2. Разработан метод увлажнения хлопка-сырца перед джинированием, предусматривающий интенсивное аэродинамическое взаимодействие агента увлажнения с высоким влагосодержанием и разрыхленного волокнистого материала на выгрузочном лотке агрегата УХК (1 ХК). 3. Предложены алгоритмы решений процесса поглощения влаги в хлопке-сырце, моделируемого капиллярно-пористой средой. Теоретическими решениями определены зависимости распределения параметров потока хлопка-сырца по длине лотка (давления, плотности, скорости и влажности) от производительности агрегата УХК (1ХК) и количества подаваемого влагоагента в зону увлажнения. Разработана математическая модель процесса переноса влаги в движущемся потоке хлопка-сырца в вертикальном трубопроводе, моделируемого двухскоростной сплошной средой. 4. На основе анализа полученных алгоритмов решений разработано устройство для увлажнения хлопка-сырца перед процессом джинирования. Разработан парогенератор, обеспечивающий выработку агента увлажнения с высокой степенью влагосодержания. 5. Увлажнитель хлопка-сырца УХС внедрен в технологическую линию Чиназского хлопкозавода Ташкентской области. По результатам испытаний установлено: - установка обеспечивает прирост влажности хлопка-сырца до 0,5 %; - обеспечивается сохранение природных физико-механических свойств хлопковой продукции. 6. Предложены оптимальные значения показателя массового отношения влаги хлопка-сырца перед джинированием в диапазоне 7,5-8,5 %, обеспечение которых позволит сохранить такие физико-механические и природные свойства хлопкового волокна, как верхняя средняя длина, удельная разрывная нагрузка, индекс коротких волокон, индекс однородности, а также обеспечить наибольший выход хлопкового волокна. 7. Разработан метод увлажнения хлопкового волокна перед прессованием, включающий в себя разделение холста волокна, выходящего из-под рифленых барабанов конденсора, на два потока летучек волокна, их интенсивное увлажнение влагоагентом и последующее обжатие в холст. 8. Предложена математическая модель процесса разделения волокнистой массы на отдельные клочки. Установлен механизм влагопереноса в частицах волокна при их движении от разрыхлительных барабанов до обжимных валиков и последующем их формировании в холст. Разработаны оптимальные технологические и конструктивные параметры предлагаемого устройства для увлажнения хлопкового волокна. 9. По результатам проведенных аналитических, теоретических и экспериментальных исследований разработано несколько вариантов устройств для увлажнения хлопкового волокна перед прессованием. Предложен оптимальный вариант устройства для увлажнения. 10. Устройство для увлажнения волокна УВР внедрено в состав технологической линии Букинского хлопкозавода Ташкентской области. По результатам испытаний установлено: - установка обеспечивает прирост влажности волокна до 1,5 %; - обеспечивается равномерность распределения влаги по всему объему кипы 0,2-0,25 %; - применяемая технология обеспечивает сохранение природных показателей качества волокна. 11. Предложена ограничительная норма влажности хлопкового волокна перед прессованием в 8,5 %. 12. Предложены методы увлажнения волокнистого материала с применением активированных и солевых растворов. 13. Расчеты экономического эффекта от внедрения комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна в хлопкоочистительной промышленности показали, что эффект на один типовой завод в год составит 349,9 млн. сум в год или 43740,67 сум на тонну волокна (в ценах 2016 г.).