CN115511681A - 丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，包括建立了工厂全年总电量在各个品种织物、各品种织物的各个工序间分配的算法，从而构建了丝织物捻线与织造阶段电量分配与电力碳足迹核算体系与方法。首先通过计算各品种织物在各个工序的实际加工时长，再结合各工序设备额定功率，列出含单一变量“运行效率”的全年总用电量方程，从而计算出工业设备运行效率。再将工业设备运行效率回代到各品种织物的各工序时长运算公式中完成电力共生共用数据在各品种的各个工序间的分配，最后即可计算出任一品种织物各个生产工序的电力碳足迹分布。本发明计算准确度高，有利于明确各品种织物在各个工序的碳足迹情况。

Description

丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法

技术领域

本发明涉及碳足迹计算技术领域，特别涉及一种丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法。

背景技术

纺织业一直属于高能耗高碳排放的行业，其生产与使用阶段的温室气体排放占全球温室气体排放的3％。而丝绸行业在缫丝、印染过程也同样需要消耗大量的水资源，在缫丝、织造、废水处理过程中也会消耗大量的电力能源，从而产生大量的温室气体排放。但是目前关于丝织物的碳足迹评价研究却屈指可数。对丝织物全生命周期进行科学客观公正的评价无论从方法论、数据收集、生命周期清单(LCI)、供应链物料GHG排放系数数据库建设等诸多方面都处于极度空白的状态。但是在这样的可持续发展背景下，丝绸行业进行碳足迹核算研究又势在必行。

丝织物在织造阶段主要涉及生丝原料检验、浸渍(着色)、脱水、干燥、并丝、捻丝、定形、络筒、整经、穿结经、织机准备、织造、坯绸检验等单元过程。这些过程中的投入主要是电力，仅在浸渍工序需要水，和少量的着色剂、浸泡助剂。但是丝绸织造企业目前并没有三级计量，无法直接获得被调研产品在各个工序的用电量。同时某一丝织物的总用电量也无法直接获得，因为同一丝织物在各个工序的加工时长是不一致的，导致不可能一段时间同一车间只生产同一品种坯绸。导致目前没有有效的丝织物织造阶段电力碳足迹计算方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可行性高、精确度高的丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其包括以下步骤：

S1、计算工厂全年所生产的各品种丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量、经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度、经丝的总长度和纬丝的总长度；

S2、根据计算的各品种丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量、经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度、经丝的总长度和纬丝的总长度计算各品种丝织物在各个生产工序的用工时长；

S3、根据S2中算得的各个生产工序的用工时长，结合设备额定功率、运行效率参数建立各工序用电量计算公式，并构建含单一变量“运行效率”的全年用电量方程，并计算出工业设备运行效率；

S4、将工业设备运行效率代入各工序用电量公式中，算得各品种丝织物在各自生产工序中的的用电量，及相应的电力碳足迹分布。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中，丝织物在各个工序的用电量按照生产中照明、风扇、空调、工业设备共四个类别的用电量计算，相应的含单一变量“运行效率”的全年用电量方程如下：

其中，E_light，E_fan，E_air，E_equipmet分别为工厂全年生产所有丝织物的照明、风扇、空调、主设备用电总量；E_total为工厂全年总生产用电量；η为设备运行效率；t_i,j(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,15)为第i个品种丝织物在其第j个生产工序的生产时长；W_j,light为第j个生产工序的照明总功率；W_j,fan为第j个生产工序的风扇总功率；d_fan为全年使用风扇的天数；D_annual为全年总的工作日；W_j,air为第j 个生产工序的空调总功率；d_air为全年使用空调的天数；W_j,equip为第j个生产工序的主设备总功率；Q_c,i(i＝1,2,…,m)为第i个品种丝织物在浸渍工序中水升温所需的电量；由此方程可求出工业设备在该基准年的运行效率η。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中，计算各品种丝织物各个生产工序的各类电力碳足迹，如下：

CFP_i,j,k＝100E_i,j,k×f_electricity/L_fabric,i

其中，E_i,j,k(i＝1,…,m；j＝1,…,15；k＝1,…,4)为第i个品种丝织物在其第j个生产工序的第k种用电类别，所述用电类别分别指照明、风扇、空调、主设备四类用电；CFP_i,j,k(i＝1,…,m；j＝1,…,15；k＝1,…,4)为第i个品种丝织物在其第j 个生产工序第k种电力的碳足迹，f_electricity为电力排放因子；L_fabric,i为第i个品种丝织物的坯绸总长。

作为本发明的进一步改进，所述浸渍工序中水升温所需的电量，计算如下：

其中，c为水的比热容；λ为丝线浸渍的浴比；M_warp为经丝的总重量；M_weft为纬丝的总重量；t_final为水的最终加热温度；

为水的平均初始温度。

作为本发明的进一步改进，步骤S1包括：

S11、通过以下公式计算丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量：

M_warp＝L_fabric×m_warp/1000，M_weft＝L_fabric×m_weft/1000

其中，L_fabric为丝织物的坯绸总长；m_warp为坯绸的每米经丝定量；m_weft为坯绸的每米纬丝定量；

S12、通过以下公式计算经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度：

L_warp-rawSilk＝9000L_fabric×m_warp/Size_rawSilk

L_weft-rawSilk＝9000L_fabric×m_weft/Size_rawSilk

其中，L_warp-rawSilk为经丝的原料生丝总长度；L_weft-rawSilk为纬丝的原料生丝总长度；Size_rawSilk是原料生丝的纤度；

S13、通过以下公式计算经丝的总长度和纬丝的总长度：

L_warp＝L_warp-rawSilk(1-λ_{warpShrinkage})/n_warpDoubling

L_weft＝L_weft-rawSilk(1-λ_{weftShrinkage})/n_weftDoubling

其中，L_warp为经丝的总长度；L_weft是纬丝的总长度；n_warpDoubling为经丝并丝根数；n_warpDoubling为纬丝的并丝根数；λ_{warpshrinkage}为经丝捻缩率，λ_{weftshrinkage}为纬丝捻缩率。

作为本发明的进一步改进，浸渍工序的用工时长计算如下：

其中，n_barrel为浸渍缸总数；t₂为浸渍工序时间；Stime_warp为经丝的原料生丝浸泡时长；Stime_weft为纬丝的原料生丝浸泡时长；W_soaking为一次浸泡的生丝重量。

作为本发明的进一步改进，络丝工序的用工时长计算如下：

t₅＝(M_warp+M_weft)/(Y_silk×n_winding)

其中，t₅为络丝工序时间；Y_silk为络丝机的台时产量；n_winding为络丝机台数；

并丝工序的用工时长计算如下：

其中，t₆为并丝工序时间；V_doubling为并丝机线速度；n_doubling为并丝机台数； n_spindle为并丝机的锭数。

捻丝工序的用工时长计算如下：

其中，t₇为捻丝工序时间；V_{warp-twisting}为经丝加捻时线速度；V_{weft-twisting}为纬丝加捻时线速度。

作为本发明的进一步改进，整经工序的用工时长计算如下：

式中，t₁₀为整经工序工作时长，单位h；V_warping为整经机线速度，单位m/min；n_warping为整经机台数；f_weave为基本组织系数；weft_count为纬密，单位根/cm；r_crepe为绉线增加率；r_warp-weft为经纬原料条分不等差率。

作为本发明的进一步改进，所述生产工序包括原料检验工序、浸渍工序、脱水工序、干燥工序、络丝工序、并丝工序、捻丝工序、定形工序、倒筒工序、整经工序、穿结经工序、织机准备工序、织造工序、坯布检验工序、设计工序共十五个生产工序。

本发明的有益效果：

本发明丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法首先计算丝织物的经丝和纬丝用量，然后根据经丝和纬丝用量计算各个生产工序的用工时长，再根据各个生产工序的用工时长和各工序设备额定功率、运行效率参数建立各工序用电量计算公式，并构建含单一变量“运行效率”的全年用电量方程，并计算出工业设备运行效率，再将工业设备运行效率代入各工序用电量公式中，算得各品种丝织物在各自生产工序序列中的的用电量，及相应的电力碳足迹分布，计算准确度高。计算结果有利于明确各部分碳释放情况，便于在实际生产中采取相应的措施降低碳排放。本发明建立了工厂全年总电量在各个品种织物、每个品种织物的各个工序间分配的算法，从而构建了丝织物捻线与织造阶段电量分配与电力碳足迹核算体系与方法。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明优选实施例中丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1所示，为本发明优选实施例中丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，包括以下步骤：

S1、计算工厂全年所生产的各品种丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量、经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度、经丝的总长度和纬丝的总长度；

为计算各生产工序加工的时长，则需首先根据织造工艺参数与所调研产品的产量计算经丝与纬丝的用量，包括总重量与总长度。步骤S1具体包括：

S11、通过以下公式计算丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量：

M_warp＝L_fabric×m_warp/1000 (1)

M_weft＝L_fabric×m_weft/1000 (2)

其中，M_warp为经丝的总重量，单位kg；M_weft为纬丝的总重量，单位kg； L_fabric为丝织物的坯绸总长，单位m；m_warp为丝织物的经丝定量，单位g/m；m_weft为丝织物的纬丝定量；经丝与纬丝定量可以根据织物品号查询1992年中国丝绸工业总公司出版的织物规格本获得，如采用剑杆织机，则布边用纬丝按长度比例加到纬丝定量上。

因络丝、并丝工序中还需根据原料生丝的长度来估算络丝时长，所以还需计算分别用作经丝与纬丝的原料生丝的长度。根据经丝定量与纬丝定量、坯绸总长度，可分别计算得到用于经丝与纬丝的原料生丝总长度，具体地：

S12、通过以下公式计算经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度：

L_warp-rawSilk＝9000L_fabric×m_warp/Size_rawSilk (3)

L_weft-rawSilk＝9000L_fabric×m_weft/Size_rawSilk (4)

其中，L_warp-rawSilk为经丝的原料生丝总长度，单位m；L_weft-rawSilk为纬丝的原料生丝总长度，单位m；Size_rawSilk是原料生丝的纤度，单位denier。

丝织物织造中，织物的经丝与纬丝一般都是采用捻线丝，即多根生丝通过并丝加捻加工制成。在倍捻工序，需按捻线丝长度计算工作时长，故需根据捻线丝的单丝根数来估算总经丝长与总纬丝长，具体地：

S13、通过以下公式计算经丝的总长度和纬丝的总长度：

L_warp＝L_warp-rawSilk(1-λ_{warpShrinkage})/n_warpDoubling (5)

L_weft＝L_weft-rawSilk(1-λ_{weftShrinkage})/n_weftDoubling (6)

其中，L_warp为经丝的总长度，单位m；L_weft是纬丝的总长度，单位m； n_warpDoubling为经丝并丝根数；n_warpDoubling为纬丝的并丝根数；λ_{warpshrinkage}为经丝捻缩率，λ_{weftshrinkage}为纬丝捻缩率。

S2、根据计算的各品种丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量、经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度、经丝的总长度和纬丝的总长度计算各品种丝织物在各个生产工序的用工时长；

在本实施例中，所述生产工序包括原料检验工序、浸渍工序、脱水工序、干燥工序、络丝工序、并丝工序、捻丝工序、定形工序、倒筒工序、整经工序、穿结经工序、织机准备工序、织造工序、坯布检验工序、设计工序共15个生产工序。各个生产工序的具体计算如下：

(1)原料检验工序

原料检验阶段，是采用抽检的方式，一般每60kg原料丝进行一次抽检，令每次抽检所涉及的原料总量为W_inspecting，kg。每次抽检的时间平均为 Stime_inspecting，h。则原料检验阶段用时的计算方法采用下式：

式中，t₁为原料检验阶段的时间，单位h。

(2)浸渍工序

浸渍用时的计算主要是用来计算照明与风扇用电量。泡丝加热水的用电量按另外的方法计算。若企业采用浸渍缸总数为n_barrel个，则估算时长时应全部用上。并且经丝与纬丝浸泡时长存在差异，应分开计算。计算方法采用下式：

式中，t₂为浸渍工序工作时间，单位h；Stime_warp为经丝的原料生丝浸泡时长，单位h；Stime_weft为纬丝的原料生丝浸泡时长，单位h；W_soaking为一次浸泡的生丝重量，单位kg。

(3)脱水工序

泡丝完成后需要对织物进行脱水，脱水时采用的设备一般是离心式脱水机。其工作时长采用下式进行计算：

t₃＝Stime_drying(M_warp+M_weft)/(W_drying×n_drying) (9)

式中，t₃为脱水工序工作时间，单位h；W_drying为每台脱水机每次脱水的生丝质量，单位kg；n_drying为脱水机台数。

(4)干燥工序

生丝脱水后一般自然晾干，无需照明用电、风扇用电。但是每年最潮湿闷热的季节，则需要使用空调降温调湿，有些地区梅雨季节，则需要外加抽湿机配合空调使用。这时就需要计算工作时长。虽然仅部分品种生产过程中需要使用外加设备(空调、抽湿机等)，但是仍需将这部分工作时长按织物产量分摊到每个品种织物上。设所调研工厂一年内使用外加设备进行干燥的天数为n_hotDay，则该品种织物干燥阶段的用时为：

t₄＝24n_hotDay×L_fabric/L_Tfabric (10)

式中，L_Tfabric为所调研工厂的全年所有品种织物的坯绸总长。

(5)络丝工序

完成泡丝过程后，需要对丝进行络丝，因为一个工厂生丝的规格一般是固定的，所以络丝车速一般也是不变的。即使有不同规格原料丝，对于同一规格原料丝络丝速度也是一定的。所以台时产量也是基本差不多的。为此主设备是络丝机，其耗电按以下公式计算：

t₅＝(M_warp+M_weft)/(Y_silk×n_winding) (11)

式中，t₅为络丝工序时间，单位h；Y_silk为络丝机的台时产量，单位kg/h；n_winding为络丝机台数。

(6)并丝工序

并丝工序的工作时长，可以根据经丝与纬丝的并丝速度、并丝根数、原料生丝总长度进行计算，如下式所示：

式中，t₆为并丝工序工作时间，单位h；V_doubling为并丝机线速度，单位m/min；n_doubling为并丝机台数；n_spindle并丝机的锭数。

(7)捻丝工序

捻线丝阶段的主设备为捻丝机，其工作时长计算方法采用下式：

式中，t₇为捻丝工序工作时间，单位h；V_{warp-twisting}为经丝加捻时线速度，单位m/min；V_{weft-twisting}为纬丝加捻时线速度，单位m/min；n_doubling为捻丝机台数； n_spindle为捻丝机的锭数。

(8)定形工序

捻线丝加捻后需经过湿热定形，固定捻度。纬丝一般捻度高于经丝，定型时间会长。具体的定型时间是由捻度决定的。湿热定形工序的工作时长t₈可根据采用下式进行计算：

t₈＝(M_warpt_{warp-steaming}+M_weftt_{weft-steaming})/m_steaming (14)

式中，t_{warp-steaming}为经丝热定形时间，单位h；t_{weft-steaming}为纬丝热定形时间，单位h；m_steaming为定形设备一次可加工纱线重量，单位kg。

(9)倒筒工序

倒筒工序的主设备为倒筒机，其工作时长t₉计算公式如下：

式中，t₉为倒筒工序工作时间，单位h；V_rewinding为倒筒机线速度，单位m/min；n_rewinding为倒筒机台数；n_spindle为倒筒机的锭数。

(10)整经工序

由整经工序的整经速度、整机台数、通过织物总长、经向织缩率可估算整经总长，再与整经速度相比，可得整经工序的工作时长：

式中，t₁₀为整经工序工作时长，单位h；V_warping为整经机线速度，单位m/min；n_warping为整经机台数；f_weave为基本组织系数；weft_count为纬密，单位根/cm；r_crepe为绉线增加率；r_warp-weft为经纬原料条分不等差率。

(11)织造前准备

织造前准备主要包括穿结经工序和织机准备关系。这两个工序的工作时长可直接调研得到，可分别设为t₁₁和t₁₂。

(12)织造工序

织造工序的主设备可分为多臂织机与大提花织机。这两种织机所适应的织物品种是完全不一样的。可根据织物品种进行选择。织造工序的工作时长计算公式如下：

式中，t₁₃为织造工序工作时间，单位h；V_weaving为织机速度，单位r/min；η_weaving为织造效率；n_weaving为织机台数。

(13)坯布检验工序

坯布检验工序的主要设备为检验机，但是验布机不是恒定速度运行的。工人验布时如无疵点则坯布可快速通过，有疵点则慢，特别是部分疵点需要修检，则需时较长。一般来说织造厂检验车间是8小时工作时间，织造工序是24小时运行。基本上每个品种的检验时长与织造时长是匹配的。则坯布检验工序的工作时长可按计算公式如下：

t₁₄＝t_insepction×t₁₃/24 (18)

式中，t₁₄为检验工序工作时间，单位h；t_inspection为检验部门的每24小时工作时长，单位h。

(14)设计工序

设计部门主要电耗是电脑、打印机、照明等。设计部门在某一品种织物上的工作时长可按全年织物总产量进行分摊：

t₁₅＝D_annual×t_design×L_fabric/L_{annual-fabric} (19)

式中，t₁₅为设计工序工作时长，单位h；t_design为设计部门的每24小时工作时长，单位h；D_annual为该工厂全年开工天数；L_{annual-fabric}为该工厂全年织物总产量，单位m。

S3、根据S2中算得的各个生产工序的用工时长，结合设备额定功率、设备运行效率参数建立各工序用电量计算公式，并构建含单一变量“运行效率”的全年用电量方程，并计算出工业设备运行效率；具体地，步骤S3中，丝织物在各个工序的用电量按照生产中照明、风扇、空调、工业设备共四个类别的用电量计算，相应的含单一变量“运行效率”的全年用电量方程如下：

其中，E_light，E_fan，E_air，E_equipmet分别为工厂全年生产所有丝织物的照明、风扇、空调、主设备用电总量；E_total为工厂全年总生产用电量；η为设备运行效率；t_i,j(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,15)为第i个品种丝织物在其第j个生产工序的生产时长；W_j,light为第j个生产工序的照明总功率；W_j,fan为第j个生产工序的风扇总功率；d_fan为全年使用风扇的天数；D_annual为全年总的工作日；W_j,air为第j 个生产工序的空调总功率；d_air为全年使用空调的天数；W_j,equip为第j个生产工序的工业设备总功率；Q_c,i(i＝1,2,…,m)为第i个品种丝织物在浸渍工序中水升温所需的电量；

由此方程可求出工业设备在该基准年的运行效率η。

S4、将工业设备运行效率代入各工序用电量公式中，可算得各品种丝织物在各自生产工序中的的用电量，及相应的电力碳足迹分布丝织物。

其中，根据各类丝织物在各个生产工序的包括照明、风扇、空调、工业设备共四个类别的用电量计算相应的电力碳足迹，如下：

CFP_i,j,k＝100E_i,j,k×f_electricity/L_fabric,i (21)

其中，E_i,j,k(i＝1,…,m；j＝1,…,15；k＝1,…,4)为第i个品种丝织物在其第j个生产工序的第k种用电类别，所述用电类别分别指照明、风扇、空调、主设备四类用电；CFP_i,j,k(i＝1,…,m；j＝1,…,15；k＝1,…,4)为第i个品种丝织物在其第j 个生产工序第k种电力的碳足迹，f_electricity为电力排放因子；L_fabric,i为第i个品种丝织物的坯绸总长。

本发明丝织物丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法首先计算丝织物的经丝和纬丝用量，然后根据经丝和纬丝用量计算各个生产工序的用工时长，再根据各个生产工序的用工时长和设备运行效率分别计算丝织物生产中各个类别的用电量，最后根据各个类别的用电量计算各个类别的电力碳足迹，并计算各个生产工序的电力碳足迹，计算准确度高。计算结果有利于明确各部分碳释放情况，便于在实际生产中采取相应的措施降低碳排放。

实施例二

在该实施例中，利用本发明丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法计算碳足迹，如下：

调研浙江省某桑蚕丝织物织造工厂，核算该企业一类主要品种织物在织造阶段的碳足迹分布，该主要品种为双绉织物。

企业概况：2020年总产量110.3万米织物，2020年总用电量为130.2万kW，平均每米织物用电量为1.18kW·h，共有八个品种规格的面料，每种品种规格面料的基本规格参数与加工工艺参数均调研记录，其中示例中所需核算的双绉织物的基本规格参数与加工工艺参数如表1所示。

表1双绉织物基本规格参数与加工工艺参数

1、经丝与纬丝用量的计算

根据表1中经丝定量、纬丝定量、织物长度，由公式(1)和公式(2)，可计算得到该品种物的经丝与纬丝总用量分别为7894.9kg和8402.6kg。

由表1中织物长度、经纬丝定量、生线纤度可求出经丝与纬丝的原料生丝总长度分别为338352.5万米和360110.4万米。

由经纬丝原料生丝总长度、经丝并丝根数、纬丝的并丝根数、经丝捻缩率、纬丝捻缩率可计算得到经丝与纬丝的总长度分别为112615.0万米和71990.1万米。

2、设备运行效率估算

根据各品种规格面料的基本规格参数与加工工艺参数，列出如公式(20) 所示的变量为“设备运行效率”的电量方程，计算可得到2020年该企业工业设备的运行效率为40％。

3、各工序用工时长计算

(1)原料检验工序

原料检验阶段，是采用抽检的方式，此实例中是每60kg原料丝进行一次抽检，每次抽检平均用时为0.32小时，则根据经丝与纬丝总重量，可计算得到该工序总用时为86.9198h。

(2)浸渍工序

该企业共有浸渍缸6个，经丝浸泡1.5h，纬丝浸泡2h，每缸每次浸泡60kg 生丝。则可由经纬丝总重可算得浸渍工序的加工时长为79.5763h

(3)脱水工序

泡丝完成后需要对织物进行脱水，该实例中仅有一台离心式脱水机，脱水时一次可脱60kg，每60kg浸泡丝脱水2次，每次脱水3分钟，由经纬丝重量可计算得到脱水总时长为2.2635h。这个时长是用作主设备使用的。照明不算，因为该工厂脱水与浸泡在一个房间，因浸泡时间长，所以照明不再重复计算。

(4)干燥工序

该该实施例中生丝脱水后为自然晾干，无需照明用电、风扇用电。仅在梅雨季节，约30天采用抽湿机配合空调使用。由该双绉织物长度、全年总产量(所有品种织物的坯绸总长)即可算得该品种织物在原料干燥工序的工作时长为 79.1630h。

(5)络丝工序

由表1中络机台时产量、络丝机台数、经纬丝总重量可算得此工序的用时362.1659h。

(6)并丝工序

由表1中经丝与纬丝的并丝速度、并丝根数、原料生丝总长度、并丝机台数、并丝机锭数等，可算得并丝工序工作时长为220.9278h。

(7)捻丝工序

由经丝与纬丝的加捻线速度、捻丝机台数、捻丝机的锭数、经丝纬丝总长度可计算得到捻丝工序工作时长为619.1687h。

(8)定形工序

该实例中定型是热湿定形，每次可定型60kg丝，根据经纬丝每次定形时间可计算得到定形工序的时长为345.8766h。

(9)倒筒工序

由倒筒机台数、每台锭数、线速度、经丝总长、纬丝总长可计算得到倒筒机工作时长为1077.2940h。

(10)整经工序

整经工序的主设备为整经机，通过织物总长、经向织缩率可估算整经工序的工作时长为52.6926h，其中经向织缩率由基本组织系数、纬密、绉线增加率、经纬原料条分不等差率计算得到。

(11)织造前准备

织造前准备主要包括穿结经工序和织机准备关系。这两个工序的工作时长可直接调研得到，可分别为8h和12h。

(12)织造工序

该实例中织造工序所用设备为剑杆织机，织机效率为95％，再由织机速度、织机台数、纬密、织物长度即可算得织造工序的工作时长为1131.0527h。

(13)坯布检验工序

该实例中织造厂检验车间是8小时工作时间，织造工序是24小时运行。基本上每个品种的检验时长与织造时长是匹配的。则坯布检验工序的工作时长为 377.0176h。

(14)设计工序

设计部门8小时工作制，全年开工天数共280天，由由该品种织物总长占全年织物总长的比例可计算得到该品种织物在设计工序的用时为246.2848h。

4、碳足迹核算

根据公式(21)，则可做算出各类用电，以及各工序的电力碳足迹分布，以其中一处双绉丝织物为例，计算结果如表2所示。

表2各类用电及各工序的电力碳足迹分布数据

实施例三

在该实施例中，利用本发明丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法计算碳足迹，如下：

调研浙江省某桑蚕丝织物织造工厂，核算该企业一类主要品种织物在织造阶段的碳足迹分布，该主要品种为斜纹绸织物。

企业概况：2019年总产量156.9万米织物，2019年总用电量为161.5万kW，平均每米织物用电量为1.029kWh。2019年该工厂共有七个品种规格的面料，每种品种规格面料的基本规格参数与加工工艺参数均调研记录，其中示例中所有核算的斜纹绸织物的基本规格参数与加工工艺参数如表3所示。

表3双绉织物基本规格参数与加工工艺参数

1、经丝与纬丝用量的计算

根据表3中经丝定量、纬丝定量、织物长度，由公式(1)和公式(2)，可计算得到该品种物的经丝与纬丝总用量分别为4956.4kg和5929.3kg。

由表3中织物长度、经纬丝定量、生线纤度可求出经丝与纬丝的原料生丝总长度分别为212416.7万米和254112.9万米。

由经纬丝原料生丝总长度、经丝并丝根数、纬丝的并丝根数、经丝捻缩率、纬丝捻缩率可计算得到经丝与纬丝的总长度分别为70699.4万米和63394.8万米。

2、设备运行效率估算

根据各品种规格面料的基本规格参数与加工工艺参数，列出如公式(20) 所示的变量为“设备运行效率”的电量方程，计算可得到2019年该企业工业设备的运行效率为45％。

3、各工序用工时长计算

(1)原料检验工序

原料检验阶段，是采用抽检的方式，此实例中是每60kg原料丝进行一次抽检，每次抽检平均用时为0.32小时，则根据经丝与纬丝总重量，可计算得到该工序总用时为26.4341h。

(2)浸渍工序

该企业共有浸渍缸6个，经丝浸泡1.5h，纬丝浸泡2h，每缸每次浸泡60kg 生丝。则可由经纬丝总重可算得浸渍工序的加工时长为53.5922h

(3)脱水工序

泡丝完成后需要对织物进行脱水，该实例中仅有一台离心式脱水机，脱水时一次可脱60kg，每60kg浸泡丝脱水2次，每次脱水3分钟，由经纬丝重量可计算得到脱水总时长为1.5119h。这个时长是用作主设备使用的。照明不算，因为该工厂脱水与浸泡在一个房间，因浸泡时间长，所以照明不再重复计算。

(4)干燥工序

该实施例中生丝脱水后为自然晾干，无需照明用电、风扇用电。仅在梅雨季节，约30天采用抽湿机配合空调使用。由该双绉织物长度、全年总产量(所有品种织物的坯绸总长)即可算得该品种织物在原料干燥工序的工作时长为 58.3684h。

(5)络丝工序

由表1中络机台时产量、络丝机台数、经纬丝总重量可算得此工序的用时241.9042h。

(6)并丝工序

由表3中经丝与纬丝的并丝速度、并丝根数、原料生丝总长度、并丝机台数、并丝机锭数等，可算得并丝工序工作时长为241.9042h。

(7)捻丝工序

由经丝与纬丝的加捻线速度、捻丝机台数、捻丝机的锭数、经丝纬丝总长度可计算得到捻丝工序工作时长为129.3347h。

(8)定形工序

该实例中定型是热湿定形，每次可定型60kg丝，根据经纬丝每次定形时间可计算得到定形工序的时长为90.7141h。

(9)倒筒工序

由倒筒机台数、每台锭数、线速度、经丝总长、纬丝总长可计算得到倒筒机工作时长为782.5290h。

(10)整经工序

整经工序的主设备为整经机，通过织物总长、经向织缩率可估算整经工序的工作时长为38.9019h，其中经向织缩率由基本组织系数、纬密、绉线增加率、经纬原料条分不等差率计算得到。

(11)织造前准备

织造前准备主要包括穿结经工序和织机准备工序。这两个工序的工作时长可直接调研得到，可分别为8h和12h。

(12)织造工序

该实例中织造工序所用设备为剑杆织机，织机效率为95％，再由织机速度、织机台数、纬密、织物长度即可算得织造工序的工作时长为878.3204h。

(13)坯布检验工序

该实例中织造厂检验车间是8小时工作时间，织造工序是24小时运行。基本上每个品种的检验时长与织造时长是匹配的。则坯布检验工序的工作时长为 292.7735h。

(14)设计工序

设计部门8小时工作制，全年开工天数共280天，由由该品种织物总长占全年织物总长的比例可计算得到该品种织物在设计工序的用时为181.5905h。

3、设备运行效率估算

由上一步中各工序用时，及各工序中照明、风扇、空调、主生产设备的总功率可列出理论用电量公式，实际用电量可采用全年平均每米织物用电量与该品种织物长度相乘，从而得到运行效率为45％。

4、碳足迹核算

根据公式(21)，则可做算出各类用电，以及各工序的电力碳足迹分布，分别如表4所示。

表4各类用电及各工序的电力碳足迹分布数据

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、计算工厂全年所生产的各品种丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量、经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度、经丝的总长度和纬丝的总长度；

S2、根据计算的各品种丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量、经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度、经丝的总长度和纬丝的总长度计算各品种丝织物在各个生产工序的用工时长；

S3、根据S2中算得的各个生产工序的用工时长，结合设备额定功率、运行效率参数建立各工序用电量计算公式，并构建含单一变量“运行效率”的全年用电量方程，并计算出工业设备运行效率；

S4、将工业设备运行效率代入各工序用电量公式中，算得各品种丝织物在各自生产工序中的的用电量，及相应的电力碳足迹分布。

2.如权利要求1所述的丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，步骤S3中，丝织物在各个工序的用电量按照生产中照明、风扇、空调、主设备共四个类别的用电量计算，相应的含单一变量“运行效率”的全年用电量方程如下：

其中，E_light，E_fan，E_air，E_equipmet分别为工厂全年生产所有丝织物的照明、风扇、空调、工业设备用电总量；E_total为工厂全年总生产用电量；η为设备运行效率；t_i,j(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,15)为第i个品种丝织物在其第j个生产工序的生产时长；W_j,light为第j个生产工序的照明总功率；W_j,fan为第j个生产工序的风扇总功率；d_fan为全年使用风扇的天数；D_annual为全年总的工作日；W_j,air为第j个生产工序的空调总功率；d_air为全年使用空调的天数；W_j,equip为第j个生产工序的工业设备总功率；Q_c,i(i＝1,2,…,m)为第i个品种丝织物在浸渍工序中水升温所需的电量；由此方程可求出工业设备在基准年的运行效率η。

3.如权利要求2所述丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，步骤S4中，计算各品种丝织物各个生产工序的各类电力碳足迹，如下：

CFP_i,j,k＝100E_i,j,k×f_electricity/L_fabric,i

其中，E_i,j,k(i＝1,…,m；j＝1,…,15；k＝1,…,4)为第i个品种丝织物在其第j个生产工序的第k种用电类别，所述用电类别分别指照明、风扇、空调、工业设备四类用电；CFP_i,j,k(i＝1,…,m；j＝1,…,15；k＝1,…,4)为第i个品种丝织物在其第j个生产工序第k种电力的碳足迹，f_electricity为电力排放因子；L_fabric,i为第i个品种丝织物的坯绸总长。

4.如权利要求3所述丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，所述浸渍工序中水升温所需的电量，计算如下：

其中，c为水的比热容；λ为丝线浸渍的浴比；M_warp为经丝的总重量；M_weft为纬丝的总重量；t_final为水的最终加热温度；

为水的平均初始温度。

5.如权利要求1所述丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11、通过以下公式计算丝织物的经丝的总重量、纬丝的总重量：

M_warp＝L_fabric×m_warp/1000，M_weft＝L_fabric×m_weft/1000

其中，L_fabric为丝织物的坯绸总长；m_warp为坯绸的每米经丝定量；m_weft为坯绸的每米纬丝定量；

S12、通过以下公式计算经丝的原料生丝总长度、纬丝的原料生丝总长度：

L_warp-rawSilk＝9000L_fabric×m_warp/Size_rawSilk

L_weft-rawSilk＝9000L_fabric×m_weft/Size_rawSilk

其中，L_warp-rawSilk为经丝的原料生丝总长度；L_weft-rawSilk为纬丝的原料生丝总长度；Size_rawSilk是原料生丝的纤度；

S13、通过以下公式计算经丝的总长度和纬丝的总长度：

L_warp＝L_warp-rawSilk(1-λ_{warpShrinkage})/n_warpDoubling

L_weft＝L_weft-rawSilk(1-λ_{weftShrinkage})/n_weftDoubling

其中，L_warp为经丝的总长度；L_weft是纬丝的总长度；n_warpDoubling为经丝并丝根数；n_warpDoubling为纬丝的并丝根数；λ_{warpShrinkage}为经丝捻缩率，λ_{weftShrinkage}为纬丝捻缩率。

6.如权利要求2所述丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，浸渍工序的用工时长计算如下：

其中，n_barrel为浸渍缸总数；t₂为浸渍工序时间；Stime_warp为经丝的原料生丝浸泡时长；Stime_weft为纬丝的原料生丝浸泡时长；W_soaking为浸渍缸一次可浸泡的生丝重量。

7.如权利要求2所述的丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，络丝工序的用工时长计算如下：

t₅＝(M_warp+M_weft)/(Y_silk×n_winding)

其中，t₅为络丝工序时间；Y_silk为络丝机的台时产量；n_winding为络丝机台数；

并丝工序的用工时长计算如下：

其中，t₆为并丝工序时间；V_doubling为并丝机线速度；n_doubling为并丝机台数；n_spindle为并丝机的锭数。

捻丝工序的用工时长计算如下：

其中，t₇为捻丝工序时间；V_{warp-twisting}为经丝加捻时线速度；V_{weft-twisting}为纬丝加捻时线速度。

8.如权利要求2所述的丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，整经工序的用工时长计算如下：

其中，t₁₀为整经工序工作时长，单位h；V_warping为整经机线速度，单位m/min；n_warping为整经机台数；f_weave为基本组织系数；weft_count为纬密，单位根/cm；r_crepe为绉线增加率；r_warp-weft为经纬原料条分不等差率。

9.如权利要求1所述的丝织物捻线与织造阶段电力碳足迹核算方法，其特征在于，所述生产工序包括原料检验工序、浸渍工序、脱水工序、干燥工序、络丝工序、并丝工序、捻丝工序、定形工序、倒筒工序、整经工序、穿结经工序、织机准备工序、织造工序、坯布检验工序、设计工序共15个生产工序。

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