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干洗機的原理是什么「干洗原理是什么」


干洗,通俗地講就是用化學溶劑來洗滌布草織物。上一期與大家共同探討了干洗溶劑的風險與設備對策,這一期主要就干洗機的原理與大家交流分享。

01

干洗機的主要功能

干洗溶劑是一種被禁止排放的有毒有害物質,溶劑價格又比較昂貴,所以,干洗后的溶劑是不能隨意自行處理排放的。這就決定了干洗設備除了應該具有最基本的洗滌功能外,還必須具有以下一些主要功能:

●為了保證有毒有害溶劑不對外排放和泄漏,干洗的整個工作過程都必須在可靠封閉的狀態下來實現。

●必須具有高效的自動烘干功能。即干洗機應該能對洗滌后的布草織物進行徹底地自動烘干。

●由于溶劑不能對外排放,因此必須具有安全、可靠、高效的對臟污溶劑的回收和再生處理功能。

●對于可能發生的溶劑滴漏、滲漏,干洗機必須有安全、可靠的防護措施。

●易燃性溶劑干洗機,由于溶劑的閃點低,具有易燃易爆的風險,因此還必須具有可靠的防爆措施。

......


圖1 干洗機正面圖

02

干洗機概貌

1、干洗機正面圖

●正面有干洗機的面板。

●右上部位是干洗機的控制電腦。

●中間,透過裝衣門, 可以看到干洗機的轉籠。

●下面是用于裝不同清潔程度洗滌溶劑的三個液箱(一個臟污溶劑箱、一個工作溶劑箱、還有一個清潔溶劑箱)。

●底部黑色部分是干洗機的安全托盤,防止干洗溶劑滴漏,向地面沉降。

2、干洗機背面圖


圖2 干洗機背面


●機器背面眾多的部件見圖2引出標注。

●有的部件還是被阻擋了,看不見或看不清。比如:溶劑冷卻器、排氣炭罐。

●炭吸附器也被擋住了,看不清。圖2右邊引出標注了“炭吸附”部件,并非指右邊那根銀色的粗管子,而是被粗管子遮住的深顏色部位,那是炭吸附器的位置。粗管子是底下的捕集器與上面的回收系統相連接的風道,風道下面有一條管路,向右、再向下、再向前拐,就是與炭吸附器聯通的。


圖3 干洗機背面


圖3是另一臺干洗機的背面。

●左邊豎著布置的那個黑色的大圓筒形部件是炭吸附器。

●右上角那個黑色的小圓筒形部件是排氣炭罐。

03

干洗機的循環過程

干洗機一個基本的循環過程應該是這樣的:裝衣——洗滌——高脫(回收溶劑)——烘干(同時制冷回收溶劑)——冷卻除臭——炭吸附殘留溶劑——開門取衣。

目前使用的干洗機,絕大多數工序過程都是通過電腦來實現自動控制的。操作者下達運行指令后,電腦采集各個速度、位置、溫度、壓力、時間、液位等信號,對電機、閥類等等這些執行器作不同的切換,啟/停、開/閉、或調節都可以按照不同工序的功能要求自動運行。


圖4 干洗機原理示意圖

1.洗滌與脫液過程

圖4是干洗機原理示意圖。洗滌時,底部液泵將干洗溶劑從指定液箱抽出,沿箭頭指向向右,再向上經過過濾器組件(干凈溶劑也可以繞過過濾器),再沿上面大箭頭向左、向下經過垂直布置的溶劑冷卻器,溶劑就加入了轉籠,對衣物沖洗。這時候,轉籠是間歇性地低速正反轉的,轉籠內壁上的三角筋帶動衣物摩擦、揉搓、翻轉、拋落、摔打,這些機械力能有效增強洗滌效果。

當充入轉籠里面的溶劑液位達到設定值時,液箱出液閥關閉,左邊捕集器下面的閥打開,靠液泵維持溶劑進入轉籠沖洗衣物,持續這一循環。當然,也可以設置停止液泵運轉,衣物只是靠轉籠里的溶劑來洗滌,不用循環沖洗。

完成設定的洗滌時間后,結束洗滌,洗滌溶劑自動排入指定的液箱。接著運行高脫程序甩出衣物里大部分的溶劑,排入指定的液箱。

至此,洗滌、脫干程序就相繼完成了。

干洗時,也分預洗、標準洗、漂洗等工序,過程類似。主要差異在于:從哪個液箱里抽溶劑?洗多長時間?洗完以后排到哪個液箱/蒸餾箱?這些既可以自動運行,也可以自行手動設置。


圖5 尼龍過濾器

2、臟污溶劑的處理

干洗溶劑會越洗越臟。對臟溶劑,有兩種處理方式,第一種方式是過濾,經過過濾器組件循環過濾溶劑。圖5是一種常見的尼龍過濾器,用多組細密的尼龍網盤將臟溶劑中的毛絨類、顆粒狀雜物截流下來。還有一種炭過濾器,可依靠活性炭截留更細微的色素類臟污。

過濾,可以使得洗滌溶劑維持一個相對干凈的狀態。過濾時間長了,過濾器的過濾效果和過濾速率會降低,這時需要對過濾器做專門的清潔維護。

另一種對臟污溶劑的處理方式是把臟溶劑泵到蒸餾箱里去,對溶劑作加熱蒸餾。溶劑液體被汽化,經過干洗機的冷凝、分離裝置,提取出純凈的洗滌溶劑存放在清潔液箱。而那些不能汽化的贓物,就殘存在蒸餾箱里了。蒸餾次數多了,蒸餾箱里面的臟污累積會增加,影響蒸餾效果,這時需要對蒸餾箱做專門的清潔維護和殘留臟污處理。

易燃性溶劑干洗機,由于溶劑具有低閃點的風險,易燃易爆。干洗溶劑蒸餾時,受熱溫度很高,對易燃性溶劑來說,是不安全的,必須采取措施。

大家知道,燃爆必須同時具備三個條件:第一要有足夠濃度的易燃物質,第二要有足夠高的溫度,第三要有足夠濃度的氧氣。

而易燃性溶劑蒸餾時,易燃性物質的濃度沒法降低,因為蒸餾箱里都是易燃溶劑;溫度也不能降低,因為溫度低了便不能蒸餾,就沒法再生出純凈溶劑。我們可以控制的是降低系統的氧氣濃度,通常采取的措施,就是蒸餾時抽真空,極大地降低氧氣濃度,防止燃爆。

3、烘干過程


圖6 烘干過程

從圖6看,右上部的風機連續轉動維持烘干循環。風機持續將被加熱器加熱的高溫氣流吹入轉籠,把轉籠里翻動著的潮濕衣物加熱到設定的溫度(比如70 ℃)。衣物上的殘留干洗溶劑就逐漸被循環的熱風帶走,經過左下部的捕集器,再向上從風道進入回收系統筒體內。含有大量干洗溶劑的熱氣體從左向右,按箭頭方向從筒體內部快速通過。

最先經過毛絨捕集網罩,也就是那個側放著的梯形部件,毛絨被截留下來。

含有大量溶劑的熱氣體快速向右走,經過綠色箭頭所在的位置(即制冷系統的蒸發器,具有強勁的冷卻作用),熱的溶劑氣體在這里被強制冷卻,大量的氣態溶劑被迅速冷凝成液體,排入液水分離器進行溶劑與水的分離,純凈溶劑排入潔凈液箱,極少量的水分用專門的排污箱收集。

被強行冷卻的溫濕氣體繼續快速向右走,經過藍色箭頭所在的位置(即制冷系統的冷凝器,具有強勁的加熱作用),把剛剛沒來得及被冷凝收集的溫濕的溶劑氣體加熱。

加熱后的氣體繼續快速向右走,經過紅色的箭頭所在的位置(一組輔助加熱器,可以是蒸汽/電加熱),將濕熱氣體進一步加熱。

然后,熱態氣體被風機吹進轉籠,再去烘熱衣物,進一步逼走衣物上的溶劑殘留,持續烘干循環。

整個烘干循環靠風機維持。烘干監測裝置持續地監控衣物是否已被烘干。自動監測達到烘干要求了,便停止供熱,結束烘干過程。也就是說,烘干結束時,回收系統筒體里面的藍色箭頭位置(制冷機組的冷凝器),這時被切換不再供熱;紅色箭頭位置(輔助加熱器)這時也停止加熱。

對于易燃性溶劑干洗機,烘干過程也必須有安全保護措施。這時候的安全措施一般不是抽真空,因為抽真空要求系統非常密閉,不能有泄漏,而烘干時,洗滌室、回收系統的密封性就很難做到,而且,即使能做到密閉,但要考慮承受負壓的機體的強度、剛度影響,經濟上并不可取。所以烘干回收時的安全措施不是抽正空,而是充入惰性氣體,通常是沖入氮氣。這也是通過提高系統內惰性氣體的濃度,來降低氧氣和易燃物質的濃度,排除燃爆風險。

4、冷卻除臭過程


圖7 冷卻除臭過程

烘干結束以后,干洗機運行進入冷卻除臭階段。衣物烘干后很燙,需要通過制冷機組將衣物溫度降低到適宜的溫度,通常在42℃左右。

圖7是冷卻除臭過程示意圖,風道走向與之前的烘干路徑是一樣的。不同的是箭頭顏色都變成了淺藍色,表示這個階段系統不再加熱,而只有制冷機組的蒸發器在起強制冷卻作用,使得系統溫度快速降低。這一過程中,也會有很少量的殘留溶劑被冷凝回收,這些殘留溶劑,可能是衣物上的、也有可能是機器內部的殘留溶劑。

程序運行到這一步,洗滌、烘干、冷卻除臭都已結束,便可以開門取衣了。

5、炭吸附過程


圖8 碳吸附過程

實際上,現在許多的環保型干洗機,運行完冷卻除臭程序以后,并不是直接開門取衣,而是再繼續運行一個程序,也就是更具環保性的炭吸附過程。

圖8是炭吸附過程示意圖。這是另外一路風道走向,配置炭附裝器,靠另一個風機來維持炭吸附循環。目的是利用活性炭優越的吸附性能,將衣物、轉籠里面的溶劑殘留進一步降低。炭吸附后滾筒內的溶劑殘留濃度基本可以穩定在200ppm左右。

易燃性溶劑干洗機,因為對人體、對環境的危害很小,通常不需要考慮衣物、機器里的溶劑殘留,不需要考慮工作環境的溶劑濃度,一般不配置炭吸附器。

6、開門排氣


圖9 開門排氣過程

炭吸附之后,干洗機機體里面、衣物上面的干洗溶劑的殘留會很少,這時候系統也已經冷卻下來,就可以開門取衣了。

圖9是開門排氣示意圖。開門時通過風機抽風,新鮮空氣從裝衣門吸入干洗機轉籠內,防止機器內、衣物上含有的干洗溶劑殘留氣體被操作人員吸入。機體內的殘留干洗溶劑氣體,通過排氣炭罐內的活性炭吸附最后的那一點點干洗溶劑殘留、進一步降低干洗溶劑的排放濃度后排出機器。然后就可以放心地取衣了。

一套完整的工作循環就此結束。

7、炭重生過程


圖10 碳重生過程

雖然活性炭具有極強的吸附性能,但它所能吸收的溶劑量不可能是無窮無盡的。就好比海綿吸水,一旦吸多了之后,再吸水的能力就會大大降低。活性炭也是這樣,經過若干次的炭吸附過程之后,活性炭里面的溶劑會越來越多,趨于飽和,它的吸附性能就會大打折扣。這時候,需要運行另一個程序——炭重生過程。

圖10是炭重生過程示意圖,由風機推動溶劑回收循環。炭吸附器里面的盤管通入蒸汽,對罐體里面的活性炭進行加熱,被吸附在炭粒里面的干洗溶劑就同時被加熱、汽化,炭吸附器(包括排氣炭罐)里面吸附的溶劑就被強行置換出來,通過制冷機組來回收,持續一段時間,以恢復活性炭的吸附性能。

炭重生過程并不是每一次洗滌循環都必須運行的。只有當吸附效果差、檢測到排放濃度大的時候,才有必要運行這一程序。

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