〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所，河南鄭州450004〕

一、中國棉花加工的四次變革

第一次變革是從1955年開始，“5571”型鋸齒軋花機(jī)的研發(fā)成功使我國棉花工業(yè)從手工作坊邁向工業(yè)化時代。第二次變革始于改革開放后，我國借鑒美國先進(jìn)加工工藝、設(shè)備和管理經(jīng)驗，研制并推廣了“121”軋花新工藝及成套設(shè)備。伴隨著裝備制造企業(yè)的崛起，我國棉花加工設(shè)備和加工水平與國際先進(jìn)水平的差距明顯縮小。第三次變革始于棉花質(zhì)檢體制改革，伴隨儀器化公檢與信息化采集應(yīng)用，棉花加工進(jìn)入規(guī)?；⒁?guī)范化、現(xiàn)代化、國際化時代，能力追趕發(fā)達(dá)國家。第四次變革是伴隨著新疆棉花目標(biāo)價格改革的實施，棉花加工進(jìn)入信息化與數(shù)字化時代，加工信息化與數(shù)字化程度超越大多數(shù)棉花加工國。

二、我國棉花加工行業(yè)產(chǎn)能現(xiàn)狀

2009年質(zhì)檢體制改革結(jié)束，中國的棉花加工規(guī)模、能力已經(jīng)超越了美國，但存在低水平重復(fù)投資嚴(yán)重，加工能力嚴(yán)重過剩的情況。近幾年，伴隨著目標(biāo)價格改革試點的實施，一些貿(mào)易企業(yè)集團(tuán)、紡織企業(yè)集團(tuán)、大型上市公司逐漸涉足棉花加工領(lǐng)域，開始采取收購、兼并、重組的方式整合加工企業(yè)，集團(tuán)化公司對資源掌控能力更強，市場運作和風(fēng)險防控手段更加成熟。集團(tuán)化公司擁有強大資本和技術(shù)實力，迫切需要加工企業(yè)提質(zhì)增效。

三、提高棉花加工企業(yè)加工能力是必然趨勢

當(dāng)前影響國內(nèi)棉花加工行業(yè)發(fā)展的主要問題是產(chǎn)能普遍較低，我國棉花加工生產(chǎn)線經(jīng)過三十多年的發(fā)展，單條生產(chǎn)線平均產(chǎn)能接近30包/h左右，加工周期一般為80天～100天，而國外已經(jīng)達(dá)到50包/h～60包/h。國內(nèi)棉花主要產(chǎn)區(qū)新疆尤其在北疆，加工中后期氣溫驟降雨雪增多，生產(chǎn)線加工效率、加工質(zhì)量大大降低，同時能耗增大、工人工作環(huán)境惡劣，影響了國內(nèi)棉花加工行業(yè)的健康發(fā)展。如果大幅提高加工能力，假如提高到國外50包/h～60包/h的水平，那我們的加工周期長會縮短至40天～50天，也就避免了上述問題。

以集團(tuán)公司運營的棉花加工龍頭骨干企業(yè)，也迫切需要提高產(chǎn)能，提升企業(yè)的市場競爭力。在目前設(shè)備的加工產(chǎn)能一定的情況下，主要以新建、兼并其它棉花企業(yè)的產(chǎn)能實現(xiàn)擴(kuò)張。棉花加工設(shè)備大型化能有效提高產(chǎn)能，實現(xiàn)棉花加工業(yè)由數(shù)量型向質(zhì)量型的轉(zhuǎn)變，棉花加工設(shè)備大型化變革是必然趨勢。實現(xiàn)棉花加工設(shè)備大型化變革要通過棉花行業(yè)政策的引導(dǎo)、扶持，鼓勵棉機(jī)廠家設(shè)計、制造大產(chǎn)能新型棉花加工設(shè)備，促進(jìn)我國從棉花大國向棉花強國轉(zhuǎn)變。

四、提高棉花加工企業(yè)加工能力的探討

提高棉花加工企業(yè)加工能力的關(guān)鍵是提高設(shè)備的加工能力，本文對關(guān)鍵設(shè)備在設(shè)計、工藝、制造方面進(jìn)行探討，提出提高設(shè)備產(chǎn)能的觀點或設(shè)計思路。

（一）鋸齒軋花機(jī)

目前，機(jī)采棉加工模式在新疆得到推廣普及，棉花加工中生產(chǎn)線中一般都采用適合機(jī)采棉加工量大的鋸齒軋花機(jī)做為主機(jī)。鋸齒軋花機(jī)是決定生產(chǎn)線皮棉質(zhì)量和產(chǎn)量最關(guān)鍵的設(shè)備。為了適應(yīng)機(jī)采棉生產(chǎn)線，兵團(tuán)企業(yè)的鋸齒軋花機(jī)基本是以100片以上的大型機(jī)為主，一般一條15 t生產(chǎn)線配4臺171、168、158等機(jī)型，私人企業(yè)為了適應(yīng)機(jī)采棉的產(chǎn)能，也有配置6臺96型的軋花機(jī)。

提高棉花加工企業(yè)加工能力，不能單純靠增加軋花機(jī)機(jī)臺數(shù)量進(jìn)行低層次的產(chǎn)量疊加，關(guān)鍵要在軋花機(jī)的單機(jī)產(chǎn)量上有重大突破。

對比美國切諾基公司的244片軋花機(jī)（圖1、2、3），其單臺產(chǎn)量每小時達(dá)到30多包，是目前世界上產(chǎn)量最高的鋸齒軋花機(jī)。其鋸軸、給棉輥、刮雜板都實現(xiàn)了變頻直聯(lián)的形式。變頻電機(jī)直聯(lián)能精確控制各輥轉(zhuǎn)速，精確配比各輥之間的相對速度，從而達(dá)到高質(zhì)、高產(chǎn)、節(jié)能的目的。

圖1 切諾基公司244片大型軋花機(jī)

圖2 切諾基公司244片大型軋花機(jī)的軋花部分

圖3 軋花機(jī)剖面圖

我國目前的鋸齒軋花機(jī)還是以大電機(jī)帶大皮帶輪的形式（圖4），皮帶的拉力和大皮帶輪的重力在高速旋轉(zhuǎn)時，對鋸軸徑進(jìn)行了不斷地交變載荷的沖擊，經(jīng)常發(fā)生主軸疲勞斷裂的事故（圖5、6）。

圖4 鋸軸皮帶傳動圖

圖5 鋸軸斷軸（1）

圖6 鋸軸斷軸（2）

我國鋸齒軋花機(jī)鋸軸大皮帶輪通過不同皮帶輪的配比傳動刮雜板、給棉輥、毛刷輥，這些輥子之間的速率是靠皮帶輪配置好的，在生產(chǎn)中不能根據(jù)情況進(jìn)行單獨或幾個輥子之間的速度比調(diào)節(jié)。另外皮帶傳動除了對軸有較大彎矩力外，還存在傳動效率低、噪音大、工人維護(hù)不安全的因素。軋花機(jī)的片數(shù)和產(chǎn)量成正比例關(guān)系，增加片數(shù)能直接增加產(chǎn)量。我國目前市場最常用的是168片和171片軋花機(jī)。若要達(dá)到切諾基公司的244片軋花機(jī)水平，不是單純地加長鋸軸長度和所有墻板之間件號長度就能解決的。做超大型軋花機(jī)關(guān)鍵要著力解決好鋸軸的強度、剛度問題，從材料、熱處理工藝、加工工藝方面都要精益求精。切諾基公司的244片軋花機(jī)使用了全弓肋條，這種肋條由于上下兩端固定，強度較高，適合超大型軋花機(jī)使用。

（二）籽棉清理設(shè)備

1.國內(nèi)籽棉清理設(shè)備現(xiàn)狀。

相對于鋸齒軋花機(jī)的型號眾多不同，籽棉清理設(shè)備主要參數(shù)是對應(yīng)的加工量，一般是2 t～3 t、4 t～6 t、6 t～8 t、10 t等，工作幅寬一般是1.8 m、2 m、2.5 m、3 m、3.5 m、4 m等。籽棉清理設(shè)備按類型可分為六輥筒籽棉清理機(jī)（圖7）、回收式六輥筒籽棉清理機(jī)（圖8）、提凈清鈴機(jī)等，在生產(chǎn)線中根據(jù)功能和效果常常組合使用，如：六輥筒籽棉+提凈式清鈴機(jī)組合（圖9），六輥筒籽棉清理機(jī)+回收式六輥筒籽棉清理機(jī)組合（圖10）。近幾年還出現(xiàn)了雙層六輥筒式籽棉清理機(jī)和組合式多功能籽棉清理機(jī)。

圖7 六輥筒籽棉清理機(jī)

圖8 回收式六輥筒籽棉清理機(jī)

圖9 六輥筒籽棉+清理機(jī)與清鈴機(jī)組合

圖10 六輥筒籽棉清理機(jī)+回收式六輥筒籽棉清理機(jī)組合

2.籽棉清理設(shè)備大幅度提高產(chǎn)能和工藝優(yōu)化的方法。

籽棉清理設(shè)備在原理和結(jié)構(gòu)上較簡單，產(chǎn)量與幅寬正相關(guān)，若想大幅度提高產(chǎn)能，最直接的辦法是：提高集成化，縮減工藝流程，增加幅寬；改進(jìn)優(yōu)化清理單元，提高除雜效率。20世紀(jì)90年代前，棉紡的前紡工藝要經(jīng)過成卷工藝，需要人工將棉卷推送喂給梳棉機(jī)。20世紀(jì)90年代后，鄭紡機(jī)與德國的特呂茨勒合作，引進(jìn)消化了清梳聯(lián)工藝與設(shè)備，此工藝主要是去除了成卷工藝與設(shè)備，使前方生產(chǎn)的物料直接喂給梳棉機(jī)。這樣也就省去了人工推送再喂給的動作，不但保證了生產(chǎn)線的連續(xù)運轉(zhuǎn)，增加了產(chǎn)量，而且能保證生產(chǎn)質(zhì)量、降低成本。由此筆者認(rèn)為軋花生產(chǎn)線特別是在籽棉清理階段，也可以通過縮減工藝長度，改進(jìn)設(shè)計來提高產(chǎn)量、提高除雜效率、保證質(zhì)量、降低成本。

圖11是筆者設(shè)計的組合式高效籽棉清理機(jī)。將清鈴提凈功能與雙清理機(jī)組合，又增加一大輥清理單元進(jìn)行精細(xì)除雜。從組合式高效籽棉清理機(jī)開松除雜后的籽棉除雜、開松已經(jīng)達(dá)到要求，可不安裝傳統(tǒng)工藝進(jìn)入六輥筒籽棉清理機(jī)+回收式六輥筒籽棉清理機(jī)組合（圖10），從本機(jī)直接通過卸料器進(jìn)入配棉絞龍，供軋花機(jī)進(jìn)行軋花。

圖11 組合式高效籽棉清理機(jī)

3.組合式高效籽棉清理機(jī)工作過程。

籽棉被負(fù)壓吸入籽棉卸料器1中，通過內(nèi)置的塵籠實現(xiàn)氣纖分離，籽棉落入組合式高效籽棉清理機(jī)2中。在籽棉下落通道上設(shè)置有可調(diào)擋板3，當(dāng)清理手摘棉時，逆時針關(guān)閉，籽棉可不經(jīng)過提凈部分而直接進(jìn)入清理階段。機(jī)采籽棉先經(jīng)過開松刺輥4得到初步開松后進(jìn)入由鋼絲刷5、U形齒輥6、塵棒7組成的鈴殼大雜提凈單元。鋼絲刷5配合U形齒輥6的齒條握持住棉纖維高速旋轉(zhuǎn)，并與塵棒7不斷擊打，將籽棉中的鈴殼等大雜通過離心力甩到第二組提凈單元，籽棉由毛刷輥8剝?nèi)∵M(jìn)入刺釘輥19和塵棒漏底20組成的清理單元。第1組清理單元在清大雜的同時也甩出部分籽棉和帶殼籽棉，在與塵棒7擊打后，帶殼籽棉破碎或裂開，這些含雜籽棉若排掉會造成衣分的巨大損失。第2組提凈單元由U形齒輥9、塵棒10、塵棒漏底11和鋼絲刷5組成。在第2組提凈階段將第1提凈單元輸送的含雜帶殼籽棉繼續(xù)清理，U形齒輥9將能鉤掛到的棉纖維勾起在鋼絲刷5配合下與塵棒10、塵棒漏底11進(jìn)行擊打繼續(xù)除雜，第2組提凈單元的雜質(zhì)被排入第3組提凈單元。第3組提凈單元由U形齒輥12、塵棒13、塵棒漏底14、鋼絲刷5組成。U形齒輥12將能提取的棉纖維盡量提取。鈴殼類大雜通過排雜絞龍18排出本機(jī)。U形齒輥9和U形齒輥12輥面的籽棉被設(shè)置在兩輥之間的毛刷輥8同時剝?nèi)?，排到刺釘?9和塵棒漏底20組成的清理單元。

籽棉清理單元，借用了近幾年市場上新出的雙層清理機(jī)。籽棉清理部分設(shè)置有上回收輥15、中回收輥16、下回收輥17功能原理和提凈類似。被除過鈴殼大雜的籽棉被籽棉刺釘輥20和塵棒漏底21作用，使籽棉不斷與塵棒擊打并震動、松懈，使棉稈、棉葉、土雜類雜質(zhì)從塵棒間排出完成清理。籽棉清理單元設(shè)置了上下兩層各6組的清理單元，設(shè)置了可調(diào)擋板22。清理手摘棉時，如果雜質(zhì)較少，可將可調(diào)擋板22打開，使籽棉只經(jīng)上層的6組的清理單元后即可排入下道工序。

經(jīng)提凈和清理后的籽棉進(jìn)入大輥清理單元。角鋼塵棒22、大輥清理單元由大清理輥23、大清理輥漏底24、出棉管道25、隔斷板26、毛刷輥27組成。大清理輥23上包覆有U形齒條，在高速轉(zhuǎn)動時勾取棉纖維，同時在鋼絲刷5配合下與角鋼塵棒22、大清理輥漏底24進(jìn)行擊打繼續(xù)除雜。在大輥清理單元是精細(xì)除雜，雜質(zhì)通過塵棒之間的間隙落入排雜絞龍18后被排出本機(jī)。除雜后的籽棉通過毛刷輥27將輥面的籽棉剝下，剝下的籽棉通過出棉管道25進(jìn)入軋花工序。隔斷板26的作用是切割大清理輥23表面層氣流，利于負(fù)壓將籽棉抽走。

4.組合式高效籽棉清理機(jī)的優(yōu)點。

組合式高效籽棉清理機(jī)應(yīng)用在目前軋花生產(chǎn)線中，將提凈、清鈴、開松、清理、精細(xì)除雜的功能集于一身，該機(jī)縮短了工藝流程，使工藝更加緊湊順暢。大清理輥23直徑較大，有較大的排雜區(qū)域。大清理輥漏底24是結(jié)合棉紡織技術(shù)的在線可調(diào)三角塵棒，能使排雜達(dá)到最理想狀況。該機(jī)的使用不但降低了工程、電耗、人工的成本，在具有較大幅寬下保證較大產(chǎn)能和清理質(zhì)量，而且更符合將來大產(chǎn)能軋花生產(chǎn)線的應(yīng)用。組合式高效籽棉清理機(jī)的應(yīng)用縮短了工藝流程、工作效率更高、不需要高架、更容易維護(hù)操作，符合將來大產(chǎn)能軋花生產(chǎn)線的應(yīng)用。

（三）皮棉清理設(shè)備

1.鋸齒皮棉清理機(jī)。

在機(jī)采棉生產(chǎn)線中，從軋花機(jī)排出的皮棉清理主要由鋸齒式皮棉清理機(jī)和氣流式皮棉清理機(jī)來完成。其中鋸齒式皮棉清理機(jī)因其優(yōu)異的除雜能力而擔(dān)負(fù)了主要的除雜任務(wù)，鋸齒輥直徑主要有φ400和φ600等規(guī)格，有效工作寬度為2 000 mm、2 600 mm、3 000 mm等。早幾年，鋸齒式皮棉清理機(jī)都是通過給棉板夾持喂給鋸齒輥的，一般加工機(jī)采棉時要連續(xù)過兩臺皮清機(jī)。由于給棉板對棉纖維的握持較緊，因此，齒條輥對棉纖維的開松、梳理力度較大，雖然最終降低了皮棉的雜質(zhì)，但是棉纖維的長度受到了破壞。目前，一般加工機(jī)采棉時會先過一臺有給棉板的皮棉清理機(jī)，再過一臺沒有給棉板的皮棉清理機(jī)。沒有給棉板的皮棉清理機(jī)對棉纖維是松弛喂給，避免了強力開松帶來的弊端。因為鋸齒輥每100 mm長度清理的皮棉是一定量的，所以目前如果想大幅提高皮棉清理機(jī)的產(chǎn)量最有效的手段就是增加幅寬，增加幅寬的同時刺輥直徑最好選用φ600或以上直徑，大直徑的鋸齒輥筒使排雜區(qū)域更大，排雜刀排布更合理。

2.氣流皮棉清理機(jī)。

氣流皮棉清理機(jī)本機(jī)沒有動力，相當(dāng)于過棉通道，通過通道的急轉(zhuǎn)和收窄提速，利用“附壁”效應(yīng)和慣性原理，將不易改變方向的大、重雜質(zhì)甩出本機(jī)，完成氣流除雜。經(jīng)初步氣流皮清清理的皮棉再進(jìn)入一道或兩道鋸齒皮棉清理機(jī)進(jìn)行強力開松除雜。

目前國內(nèi)外的氣流皮棉清理機(jī)工作原理是相同的，外形也近似，機(jī)幅由1.5 m、1.8 m、2 m、2.2 m、2.5 m、3 m等多種尺寸來搭配不同片數(shù)的軋花機(jī)。

3.多刀組高效氣流皮棉清理機(jī)的設(shè)計與工藝配置。

據(jù)國外研究數(shù)據(jù)表明，一道鋸齒皮棉清理機(jī)將導(dǎo)致棉纖維長度損失約0.25 mm。在機(jī)采棉加工生產(chǎn)線中，皮棉經(jīng)過兩臺鋸齒皮棉清理機(jī)的清理后，經(jīng)檢測后纖維長度損失不是0.5 mm，而是1 mm～1.2 mm。隨著我國棉紡織行業(yè)的提質(zhì)升級，高端產(chǎn)品的高支紗對原棉要求更為嚴(yán)格。在種子、種植、采收條件與工藝一定的情況下，加工環(huán)節(jié)直接影響到皮棉最終品質(zhì)。業(yè)界對保持籽棉原生品質(zhì)的呼聲愈來愈高，保持籽棉原生品質(zhì)就是指在加工過程中盡量少地破壞棉纖維的天然特性。在眾多質(zhì)量指標(biāo)中，長度指標(biāo)極為重要，長度是紡高支紗的最重要條件。在棉花加工中，降低纖維長度損耗的同時，其強度、整齊度等指數(shù)也會有相應(yīng)的提升。筆者根據(jù)棉紡設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計出多刀組高效氣流皮棉清理機(jī)（如圖12所示）。

圖12 多刀組高效氣流皮棉清理機(jī)

4.多刀組高效氣流皮棉清理機(jī)工作過程。

從鋸齒軋花機(jī)軋出的松散纖維被氣流吹、吸送進(jìn)入本機(jī)（圖12）的棉道3，在向上急轉(zhuǎn)折處設(shè)有除雜點4，此段和普通氣流清理機(jī)結(jié)構(gòu)、原理是完全一致的。棉纖被吹、吸入氣流皮棉清理機(jī)的棉道，從入口到轉(zhuǎn)折處氣流速度逐漸加快，在轉(zhuǎn)折處，纖維因質(zhì)量較小隨氣流轉(zhuǎn)彎向上運動；雜質(zhì)的質(zhì)量較大、慣性大，難以改變原有的運動方向而繼續(xù)向前運動，因而雜質(zhì)從可調(diào)縫隙中被拋向擋板，滑出機(jī)外完成氣流皮棉清理機(jī)的除雜任務(wù)。過除雜點4的皮棉沿著本機(jī)的棉道3繼續(xù)上行，與第一排雜刀組5撞擊。第一排雜刀組5是一組可調(diào)三角塵棒，可根據(jù)需要在線調(diào)節(jié)角度，圖中是放平的位置，即形成過棉通道，不除雜。當(dāng)調(diào)節(jié)后，皮棉在負(fù)壓抽吸“附壁”效應(yīng)下，與刀尖作用，將雜質(zhì)甩出。雜質(zhì)從每兩刀之間的縫隙穿過，落入機(jī)體1內(nèi)的排雜絞龍2內(nèi)，排出本機(jī)。同樣原理，籽棉繼續(xù)上行，與第二排雜刀組8作用進(jìn)行除雜。通過觀察窗6可以觀察落雜情況并根據(jù)需要調(diào)節(jié)第一、二排雜刀組。

5.多刀組高效氣流皮棉清理機(jī)的優(yōu)點。

該機(jī)全封閉結(jié)構(gòu)，不會對風(fēng)量有較大的損失。占地面積、位置與普通氣流皮棉清理機(jī)沒大的區(qū)別，便于老廠改造。該機(jī)除雜點4已經(jīng)和普通氣流皮棉清理機(jī)除雜效率持平，再加上排雜刀組的連續(xù)應(yīng)用，除雜量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過只有一個排雜點的普通氣流皮棉清理機(jī)。通過增加幅寬來增加產(chǎn)量，通過多刀組大量增加排雜點來提高除雜效率。除雜量大和對纖維幾乎沒有損傷是本機(jī)最大的優(yōu)點。經(jīng)過實踐，多刀組高效氣流皮棉清理機(jī)和一臺鋸齒式皮棉清理機(jī)聯(lián)合使用，最終皮棉雜質(zhì)≤2.5%時，就可以避免使用兩臺鋸齒式皮棉清理機(jī)，降低對棉纖長度的損傷。

（四）打包及附屬設(shè)備

大幅提高生產(chǎn)線產(chǎn)能，提高打包機(jī)速度及壓力是最后的關(guān)鍵一環(huán)。增加速度可滿足生產(chǎn)線產(chǎn)量大幅提高的需要，增加壓力可使包型穩(wěn)定、膨脹率降低、增加裝載率、降低崩包的情況，目前國內(nèi)500 t快速打包機(jī)已有初步嘗試。若打包速度大幅提高，原來靠人工完成的穿帶打扣、刷嘜工序則必須改成自動化。貨場自動碼包系統(tǒng)在大產(chǎn)能生產(chǎn)線實現(xiàn)后也會迅速發(fā)展。

（五）應(yīng)對大產(chǎn)量的烘干、加濕設(shè)備

機(jī)采籽棉是接近成熟時噴灑脫葉劑，籽棉中尚含有較多水分，采摘時的環(huán)境天氣情況對籽棉中水分影響也很關(guān)鍵，比如早上結(jié)露時和中午采摘的籽棉水分就相差很大。因為機(jī)采棉在采摘時將大量的棉桃、棉稈、葉屑與籽棉混合在一起收回，所以機(jī)采棉比手摘棉有較多的雜質(zhì)，正常含雜率在8%～16%。機(jī)采棉回潮率一般在9%～16%。當(dāng)籽棉回潮率大于9%時，雜質(zhì)和棉纖維的附著力會隨著水分的增加而加大，使之很難被清除，軋出的皮棉含雜量也隨之增加。保證機(jī)采棉加工質(zhì)量控制籽棉回潮率是關(guān)鍵因素之一。在加工量大幅提高的情況下，提高烘干設(shè)備的產(chǎn)量和效能非常關(guān)鍵。

1.大產(chǎn)量烘干清理一體機(jī)簡介。

美國切諾基公司生產(chǎn)了目前世界最大產(chǎn)量的244片軋花機(jī)，在機(jī)采棉生產(chǎn)中為了給大型軋花機(jī)配套，必須有相應(yīng)的大型籽棉烘干設(shè)備。圖13、14是諾基公司生產(chǎn)的大型烘干清理一體機(jī)。籽棉通過豎向放置的箱體，箱體內(nèi)有多根葉片輥，葉片輥轉(zhuǎn)動既阻礙籽棉的流速又避免堵車，使熱空氣能快速多次穿過籽棉層達(dá)到烘干作用。烘干后，熱氣流繼續(xù)伴隨籽棉增強烘干效果。籽棉進(jìn)入到由大腔體和15根輥組成的籽棉清理單元。由于資料不全，照片模糊，因此，圖中15根輥有無相對應(yīng)的塵格漏底還需資料的進(jìn)一步證明。若大幅或翻倍提高機(jī)采棉生產(chǎn)線產(chǎn)量，國外已經(jīng)應(yīng)用的這種大型烘干設(shè)備值得分析探討（參看本人論文“大型機(jī)采棉生產(chǎn)線開松烘干一體機(jī)的設(shè)計”）。

圖13 烘干清理一體機(jī)側(cè)視截圖

圖14 烘干清理一體機(jī)斜側(cè)截圖

2.籽棉加濕設(shè)備。

通過烘干后籽棉含水率大都在3.5%～6.0%，過低的回潮率會使棉纖維剛性和強度下降而變得脆弱。為此在充分落雜后要進(jìn)行人工強制干預(yù)，提高籽棉的回潮率，使其增加纖維強度與剛度，在接下來的軋花和皮清階段更能抵抗機(jī)械沖擊，降低對纖維品質(zhì)的破壞。

圖15是國外的籽棉加濕設(shè)備，圖16為籽棉加濕設(shè)備在線應(yīng)用情況。此設(shè)備在國外有應(yīng)用，但不普及。國內(nèi)按此原理制造后也在生產(chǎn)線應(yīng)用過，效果也不是很理想。主要原因分析如下：1.目前軋花廠大部分是承包加工，承包商主要是以產(chǎn)量拿承包費，雖然也有棉花加工的質(zhì)量意識，但是主動提高棉花加工質(zhì)量的意識不強，并且棉花質(zhì)量提高帶來的效益沒有產(chǎn)量提高帶來的多；2.現(xiàn)在為了加強環(huán)保措施，很多地方已經(jīng)禁用燃煤的方式提供熱能，很多企業(yè)被動地接受使用電能，電能的使用成本較高，抑制了用戶對需要大量熱能的籽棉加濕的應(yīng)用；3.大部分加工者對棉花的雜質(zhì)、色澤等表面問題比較關(guān)注，對直接影響紡織成紗的長度、長度整齊度等關(guān)注不夠；4.國內(nèi)設(shè)計制造的類似設(shè)備技術(shù)性能不過關(guān)，達(dá)不到預(yù)期，抑制了市場需求。

圖15 籽棉加濕設(shè)備

圖16 籽棉加濕設(shè)備在線應(yīng)用

筆者認(rèn)為，按國外的原理設(shè)計出的籽棉加濕效果不理想主要是系統(tǒng)問題。主要是目前持續(xù)的、大量的、經(jīng)濟(jì)的供熱還有很大困難。其它如水的霧化、凈化也有一定因素。

筆者認(rèn)為，必須立足國情，用較少的熱能完成籽棉加濕，可以利用設(shè)計來提高熱能的利用率。主要改進(jìn)和設(shè)計特點：1.籽棉由不確定的被動加濕改進(jìn)為強制穿透式主動加濕。強力穿透式加濕不會產(chǎn)生緊靠兩側(cè)壁的籽棉表面濕，而中間層加不上的情況；強力穿透式加濕均勻，加濕量大且可靠；2.強制穿透式主動加濕由負(fù)壓吸引導(dǎo)向，氣流方向可控，不會產(chǎn)生大量冷凝水黏附到兩側(cè)箱壁上或流到軋花機(jī)內(nèi)；3.由于負(fù)壓吸引導(dǎo)向，熱濕氣流不再向上“頂出”，避免了落棉不順堵塞輸送機(jī)的情況。本設(shè)計加濕箱在上，抽吸箱在對側(cè)下方，增加了加濕的路線和時間，氣流斜向下的方向與籽棉運動方向基本一致，不會產(chǎn)生阻力發(fā)生堵車現(xiàn)象；4.原設(shè)計的尾氣排放到大氣，尾氣帶有一定的溫度，直接排放造成了能源浪費。強制穿透式主動加濕能將排出帶有一定溫度的尾氣被風(fēng)機(jī)負(fù)壓抽吸送到熱源重新加熱，形成了閉環(huán)系統(tǒng)，初步估算可節(jié)約能源20%～30%。閉環(huán)系統(tǒng)使得自動控制能順利實現(xiàn)。

（六）除塵設(shè)備

未來棉花加工的大趨勢除了大產(chǎn)量、高質(zhì)量是其特征外，環(huán)保也是一大亮點。目前針對軋花生產(chǎn)線，除塵器主要沿用傳統(tǒng)的沙克籠除塵器（圖17）。由于棉花加工風(fēng)量大、工況不穩(wěn)定、雜質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜導(dǎo)致沙克籠除塵器效果較差，從排風(fēng)筒出來的大量灰塵隨風(fēng)飄蕩，污染環(huán)境，危害人員健康，許多棉花加工企業(yè)經(jīng)常被環(huán)保部門勒令停工整改。隨著人們環(huán)保意識的加強和環(huán)保法規(guī)的不斷完善，努力降低棉花加工企業(yè)的排塵已經(jīng)成為共識。鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所開發(fā)的多級復(fù)合圓籠除塵機(jī)組（圖18）在新疆機(jī)采棉生產(chǎn)線得到了應(yīng)用并通過環(huán)保檢測。

圖17 傳統(tǒng)沙克籠除塵器

圖18 新型多層圓籠除塵器

五、總結(jié)

大幅提高棉花加工生產(chǎn)線的產(chǎn)能并且保證質(zhì)量，需要對生產(chǎn)線所有設(shè)備進(jìn)行升級改造或重新設(shè)計。這對設(shè)計水平、材料、加工工藝、加工設(shè)備、生產(chǎn)組織、人員素質(zhì)都是較大的挑戰(zhàn)。

我國的棉花加工行業(yè)的四次變革是由引進(jìn)驅(qū)動、跟隨模仿驅(qū)動、改革驅(qū)動、政策驅(qū)動完成的。歷經(jīng)四次變革后，我國棉花加工行業(yè)水平已經(jīng)達(dá)到了國際水準(zhǔn)，在棉花加工信息化與數(shù)字化程度超越大多數(shù)棉花加工國，在生產(chǎn)線產(chǎn)能、單機(jī)產(chǎn)能、加工質(zhì)量方面還弱于最先進(jìn)國家。根據(jù)行業(yè)及市場形勢綜合分析，筆者認(rèn)為，第五次變革應(yīng)是市場驅(qū)動，核心是保證質(zhì)量、大幅提高產(chǎn)量，同時完善信息化與數(shù)字化，其最明顯特征是大幅提高產(chǎn)量。第五次變革可能不會像以往歷次變革有比較清晰的階段或時間點，第五次變革可能正在醞釀發(fā)生，邊界比較模糊，是由量變慢慢積聚成質(zhì)變的過程?！?/p>