喷染，随后通过染液喷嘴将染液通过染液流道喷向蓬松的织物获得处染。气液分流的染布

技术，实现了低耗能、低排放的先进染色技术，大幅提高了纱线染色的经济效益，满足了国家对纺织工业节能减排的要求。

    关键词：气液分流  喷染技术  节能减排

1        引言

    染整行业属于高耗能、高耗水、高污染的机械装备制造行业。在当今能源紧张、水资源日益短缺、环境污染不断恶化的形势下，开发研制环保节能一体化的小浴比染整设备是

当务之急。染整设备应积极推广新工艺、新技术、新设备，重视实现小浴比染色，加强对水、汽等可循环资源的再利用和对能耗的管理，促进整个染整设备行业的节能效果和替代

旧染整设备，提升市场竞争力。

    当前广泛使用的织物染色机根据染色的原理主要有两种类型：溢流染色机和气流雾化

染色机。溢流染色机存在浴比大、耗电大、用染化料助剂多、工艺时间长等缺点，并且染色质量也存在固布面的折痕、管差等问题。气流雾化染色机采用空气动力学原理，利用气

流喷嘴将染液雾化喷到织物上，从而解决溢流染色机存在的各种缺点，逐步成为染色的主

流技术。喷嘴是气流雾化染色机的核心关键部件，其主要作用是利用气流推动织物在喷嘴

管中向前移动，同时将雾化的染液喷向织物而达到染色的目的。

    当前广泛使用的气流雾化染色机存在以下缺点：(1)气流需在混合腔内先把染液进行雾化，然后通过喷嘴将织物吹开的同时进行上染，由于气流与染液在混合前各自的压力、

流向角度不一致等问题使得气流与染液接触雾化时产生大量的紊流，浪费大量的动能使效

率下降，导致能耗急剧上升。(2)气流雾化染色机依赖气流动力拉动织物前进，需要高流量高压力气流才能拉动织物，使得风机能耗高。(3)染液与气流由于是先雾化然后通过喷嘴将织物吹开的同时进行上染，由于织物特性其含水率越高越难蓬松吹开，导致织物经常

还未完全蓬松吹开处染过程就结束，使得染液渗透不彻底，匀染性能较差，得色率低，为解决该问题气流雾化染色机只能延长染色时间、增加助剂、染料的用量及为使布匹蓬松吹

开需加大气流、染液的流量及压力，导致能耗的增加，COD排放总量增加。

    本文介绍了一种能够解决气流雾化染色机上述缺点的新型染色机及其喷嘴结构，以使染色机达到提升了染色的匀染性能、得色率，缩短染色时间，降低助剂、染料的使用总量，有效降低COD 总量，达到节能降耗，低碳环保的目的。

    2 气液分流染色技术

    气液分流织物染色技术装备，通常包括布缸体、气流喷嘴、染液喷嘴、热交换器、储布槽、主泵、及风机组件等主要部件。其中，提布轮通过织物管道与布缸、气流喷嘴和染液喷嘴连接共同构成一组染色单元，待染色的织物可通过气流喷嘴所喷射的气流推力及染液喷嘴推力的作用而稳步运行；并且布缸上可根据具体实际工作需要，布置多组染色单元，从而可以同时对多组织物进行染色。来自风机机组的高速气流通过气流管道分流到每个染色单元中的气体腔，高速气体通过气流喷嘴的锥形气流喷射流道吹向织物，使得织物蓬松吹开并向前运动。染缸底部中的染液通过集液回流管流向主泵，在主泵加压后流入热交换器，在加热后通过染液管道进入染液喷嘴腔体，最后通过染液喷嘴的锥形染液喷射流道喷向织物。喷嘴系统中，气流喷嘴与染液喷嘴相互独立，并且气流喷嘴的气流应该先于染液喷嘴的染液喷向染色织物。

    气液分流织物染色技术主要通过三个内部运动实现织物的染色过程，其示意图如图1 所示。首先是气流运动，具体是风机在变频器的作用下以所设定的风量恒定地输出高速气流，高速气流通过气流喷嘴喷向织物，从而带动织物运行。第二是染液喷射，染缸底部的染液或者清水，经过主泵加压通过染液管道输送到染液喷嘴中，由于织物已经被前面的气流喷嘴蓬松打开并被气流拖动，在同通过染液喷嘴时只需喷射少量的染液即可均匀的穿透织物，并进一步加速拖动织物运行，从而实现染色过程；而未吸附在布匹上的染液则回流到染缸底部，并通过回流管及过滤器流回主泵，而实现染液的循环利用。第三个运动是待染织物的循环运动，具体是经过染液喷嘴待染的织物落在U型储布槽内，在自身的重量下织物由U型储布槽的一端滑向另一端，再通过提布轮的带动下进入喷嘴系统，在喷嘴系统中气流和染液的带动下快速运行，循环喷染，直至喷染周期完成。

    传统的气流雾化染布技术，其气流和染液流是混合在一起，而无法实现气流推进速度和染液用量两个参数的独立控制。本文开发了气液分流染色机的气流与染液流分离，且可以根据待染织物的特性而方便快捷地独立控制气流与染液流参数的技术。气流喷射流道位于染液喷射流道之前，使得高压气流可以首先将缠绕的织物蓬松吹开，之后再进行高速溢流染液喷射，从而大大提高了染液的穿透渗透上染性能，提升了染色的匀染性能，得色率、缩短染色时间、降低助剂、染料的使用总量，并能降低所需染液的流量从而降低浴比；气流喷射流道与染液喷射流道共同斜向喷向织物，不但可以防止织物的褶皱而出现染色不均匀，还可以充分利用染液喷射的冲力共同与气流一起拉动织物前进，解决了当前气流雾化染色机单纯依赖气流动力拉动织物前进，需要高流量高压力的问题，从而降风机的功率，降低了染色机的能耗。

    本文开发的气液分流织物染色技术，属于小浴比染色技术，浴比最低达到1：2.8，相对于传统溢流染色技术的1：6以上的浴比，可以极大程度的降低能耗，节省助剂，减少排污成本。

    3 气液分流的喷嘴系统

    气液分流的喷嘴系统是高温气流染布染色机的核心部件，其功能是通过气流通道利用

高速气流将缠绕的布匹吹蓬松，并推动布匹前进，继而通过染液通道将雾化的染液喷向织

物实现染色的目的。传统的气流雾化染色机喷嘴系统采用气液混合的形式，将气流与雾化

的染液在混合腔中混合，共同喷向织物，在将织物吹开的同时进行上染。这种传统的喷染

方式，气流与染液在混合前各自的压力、流向角度不一致等问题，使得气流与染液接触雾化时产生大量的紊流，浪费大量的动能使效率下降，导致能耗急剧上升。染液与气流由于是先雾化，然后通过喷嘴将织物吹开的同时进行上染，由于织物特性其含水率越高越难蓬松吹开，导致织物经常还未完全蓬松吹开上染过程就结束，使得染液渗透不彻底，匀染性能较差，得色率低，为解决该问题气流雾化染色机只能延长染色时间、增加助剂、染料的用量，以及为使布匹蓬松吹开需加大气流、染液的流量及压力，导致能耗的增加，COD排放总量增加。

    为了解决上述问题，通过大量实验，提出了一种气液分流染色机的气液分流喷嘴，主

要包括喷嘴体、外壳气流入口管、染液入口管、气流喷射流道、染液喷射流道等部件。气流喷射流道与染液喷射流道均与织物前进方向形成小于90度的夹角，共同驱动织物向前运动。气流环形腔与气流入口管连接，使得高压气流在环形腔中得到缓冲和均匀，并通过

气流喷射流道高速、稳定地喷向织物。染液环形腔与染液入口管连接，使得染液在环形腔

中得到缓冲和均匀，并通过染液喷射流道持续、稳定地喷向织物，完成处染。该喷嘴系统利用气流、染液分流且先气流、后染液流的方法，在喷嘴前端利用气流对织物进行蓬松吹

开，在喷嘴后端对利用高速溢流染液对织物进行穿透染色，气流喷射流道与染液喷射流道

均为倾斜布置且同向使得气流与染液流均可以同时拉动织物前进，从而解决了目前气流雾

化染色机所存在的问题。

    4 节能环保及经济效益分析

    气液分流织物染色技术，采用特殊设计的喷嘴系统，可分别独立控制气流压力及速度、染液压力等参数，能够提高染色效率，缩短染色时间及减少染色用水，适染织物范围广泛，均染性能极佳。采用了独特设计的缸底回流管及过滤网，使得实际生产中浴比可以达到1：2.8，与传统染布技术相比可大幅降低能耗、节省助剂，以及大幅减少排污成本，是一种环境优化型的环保染色设备。与传统气流雾化染色机相比可大幅降低电耗，气液分流织物染

色机风机功率比气流雾化染色机电耗大幅降低1/3-1/2。气液分流的染色技术，提升了染

整设备的科技含量与产业竞争力，对整个染整行业的技术进步将有巨大的推动作用，符合

国家“十二五”规划提出的节能减排方针政策，对我国染整装备的发展有着深远意义。。

    5 结论

    本文介绍了气液分流的染色技术，其染色浴比达到l：2.8，可满足棉、化纤等各种布匹的染整需求，所需的染料、助剂、水电汽等直接消耗材料均大幅下降，排放的废液也大幅减少，染色工艺效率得到大幅提升，具有明显的经济效益。在现今强调高效、节能环保的印染行业中，气液分流的染色技术，不仅能够降低染色浴比，缩短染色周期，提高生产效率，染色折痕减少，提高染色均匀性，织物表面损伤小，提高染色质量，而且能够大大地降低水和蒸汽的消耗，提高染色“一次成功率”，减少废液排放量，赋予气流染色机高效节能环保的优点。