CN1646738A - 用于在纺丝过程中控制室内空气条件的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制厂房(40)内的室内空气条件的方法及装置，其中进行一种自包含水、纤维素及叔胺氧化物的纺丝物质挤压出无边模制品(11)的纺丝过程。在此纺丝过程中，纺丝物质经挤压以形成无边模制品，并经过气隙(12)，之后浸入一种沉淀浴(17)中。在气隙(12)中利用气态物质流(16)对该无边模制品进行空气淬冷，由此该气态物质流逸入纺丝过程周围的纺丝区域(20)内并使用于操作人员的室内空气恶化。此外，空气经加热并富含来自纺丝过程的成分，这愈加使得对纺丝区域内适当纺丝条件的维护更加困难。为避免这种情况，提供装置(25)，利用该装置(25)把纺丝区域以及用于操作人员维护并监查防丝车间(14)的停留区域(22，23，24)内的室内空气条件调节至预期值。

Description

用于在纺丝过程中控制室内空气条件的方法及装置
发明领域
本发明涉及用于在纺丝过程中控制室内空气条件的方法及装置，该纺丝过程在相对于厂房开放的纺丝区域内执行，在该纺丝区域内利用该纺丝过程自包含纤维素、水以及叔胺氧化物的纺丝物质挤压出无边模制品，利用气相空气喷射对挤压出的无边模制品进行空气淬冷，之后浸入沉淀浴，由位于纺丝区域附近的停留区域内的操作人员监查并维护纺丝车间。
背景技术
自包含纤维素、水以及叔胺氧化物的纺丝物质制造无边模制品主要有三个加工步骤：挤压、牵伸和沉淀。N-甲基-吗啉-N-氧化物(NMMNO)用作叔胺氧化物。
为进行挤压，受热纺丝物质经过纺丝车间的挤压孔，并经挤压形成无边模制品。气隙直接位于挤压孔或者挤压或纺丝喷头的附近。在该气隙内，给无边模制品施加牵引力并牵引该无边模制品。利用该牵引力调节无边模制品的厚度例如纺织纤维的纤度。此外，利用该牵引力影响无边模制品内的分子取向，从而增大其机械稳定性。随后，无边模制品浸入沉淀浴内，仍然容纳在该无边模制品内的溶剂在该沉淀浴内沉淀。工业实践中，纺丝过程在基本封闭的厂房内进行，该厂房通常是车间、纺丝厂等。
一方面，自包含纤维素、水以及叔胺氧化物的纺丝物质制造无边模制品涉及无边模制品的表面粘着性或粘附性在紧接挤压之后相当高的问题。另一方面，为使纤维制造过程经济化，不得不采用具有高纺丝密度、即每单位表面积具有大量挤压孔的喷丝头。这不可避免地导致单个挤压孔之间以及气隙内的无边模制品之间距离较小，于是对挤压和牵伸区域内的热平衡产生负面影响。因此，产生的高温会使挤压出的无边模制品的纺丝或牵伸粘度降低至纤维断裂的程度。
为降低气隙内无边模制品的表面粘度和温度，现有技术已经提出了一些方案。
文件US4,246,221描述了纤维素纤维和单纤维的制造，其在挤压之后向气隙内喷射一种非溶剂例如水，以降低单纤维的表面粘度。
由于喷射非溶剂比较复杂，依照现有技术已通常采用在气隙内利用空气或气体混合物对无边模制品进行空气淬冷。
在文件WO93/19230中，其首次描述了根据NMMNO过程来制造纤维素纤维，在单纤维刚离开喷孔之后，利用空气或气态介质对该离开喷孔的单纤维进行冷却，以获得较高产量。
根据WO96/21758的教导，如果把气隙的两部分内的空气湿度调节至不同水平，可改进纺丝性能并减少纤维性颤动的趋势。
在根据WO95/01470和WO95/01473的两种装置中，采用环形纺丝喷头来制造纤维，允许给单纤维束供应持续层流方式的冷却气体流。
文件WO96/17118描述了一种方法，依照该方法，利用经调节温湿度的空气冷却新纺成的单纤维。换句话说，喷射相对空气湿度高达85％的空气。DE19717257A1描述了一种改进措施，其中，采用14至25℃之间的空气进行空气淬冷。
文件WO96/07777描述了一种制造纤维素纤维、借此制造纤维性颤动减少的纤维的方法，其中，引入呈气态的脂肪醇例如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇，以对经挤压的单纤维进行空气淬冷。
根据前述现有技术文件的所有装置和方法普遍描述了以相当低的速率进行空气淬冷，这样淬冷空气流基本上是层流。层流是为了避免该空气流对无边模制品的机械负载过强。根据文件WO94/28218和WO98/18983中描述的装置，在气隙内相对的一侧上经由吸嘴吸取空气喷流，以稳定空气淬冷方向。
由于空气淬冷速率低，这些传统的气隙内空气淬冷方法的冷却效果不足以在提高质量的同时获取高生产率的无边模制品，所以依照本申请人提交的文件DE10200406的教导，在气隙内把气态物质湍流引向无边模制品，本说明书引入该文件DE10200406的全部内容以供参考。这种冷却气体湍流实现更有效的冷却、在无边模制品区域内更好的相互混合以及更好的热补偿。DE10200406中描述的空气供应方式使纺丝过程稳定，该空气供应方式优选不紧接单纤维离开喷头之后且不紧接其浸入沉淀浴内之前。一方面，可在具有高孔密度的同时，在挤压作用中提供足够的牵引力。另一方面，当无边模制品在气隙内相互接触时，它们不再相互粘附，若相互粘附，则容易导致单个无边模制品被扯裂或者最终无边模制品内存在未牵伸部分。如果发生扯裂，就不得不中止及重新启动挤压过程。未牵伸部分或者增厚部分使得纤维质量降低以及废品增多。
但由于这种冷却气体湍流内的强湍流混合，来自纺丝过程的溶剂物质和降解产物更多地被冷却气体流带走，并输送给纺丝车间的环境大气。
由于冷却气体流的高速率，如WO94/28218或WO98/18983中所述的紧邻无边模制品附近的吸气移除不再可能，因为强吸气作用会施加给无边模制品。此外，因为冷却气体湍流的高速率使得其更容易经由无边模制品深深地渗入纺丝区域或停留区域内，所以冷却气体湍流会影响进行纺丝过程的厂房内的室内空气状态。
由前述利用气态物质流进行空气淬冷的方法及装置来看，基本问题是由气态物质流输送的降解产物给车间环境内的室内空气状态带来负担，由此操作人员不得不承受不利工作条件。
由现有技术例如自US3,924,984和US4,477,951中已知的人造纤维生产来看，气密性地封闭纺丝区域，并把纺丝过程中释放的降解产物自封闭部分抽入环境大气中。副产品例如二硫化碳和硫化氢被抽出该气密性纺丝区域，因为所述气体对健康有害且不能释放到工作环境中。所述文件还公开了给纺丝点(spinning points)施加蒸汽以调节纺丝环境温度和湿度，因为室内空气条件对纤维质量而言非常重要。
但是，这种隔离或封闭的纺丝区域是不利的，因为其相当不利于车间的操作性能：如果进行维护或维修工作，那么位于保护盖下方的纺丝区域的气密封将出现问题，因为从位于停留区域内的监查区域监查纺丝车间和纺丝过程的操作人员不能或者难以经由所述保护盖注意到纺丝过程的故障。此外，如果在纺丝区域内进行维护工作，则需要麻烦地首先移除气密性盖。提供保护盖还对更换喷头带来负面影响。
本申请人的文件DE10204381中描述了一种便于维护和监查纺丝车间的方案，在此引入该文件的全部内容以供参考。依照DE10204381的纺丝车间包括操作人员自监查区域能够自由看见且与此同时维护区域内的操作人员基本上能够以一种姿势接近的纺丝装置，该监查区域是停留区域的一部分，该维护区域位于监查区域与纺丝车间之间且同样形成停留区域的一部分。
结果，一方面为获取能够提高所纺成无边模制品质量的有效空气淬冷，另一方面为易于监查和维护纺丝车间，相应地有必要使纺丝区域相对于纺丝区域所处的或者进行纺丝过程的厂房敞开。
若气隙内的空气淬冷以高速率进行，如用于织造纤维素纤维所通常需要的，就会出现纺丝区域及用于操作人员的停留区域内的室内空气条件恶化的问题。纺丝区域内的室内空气条件恶化、特别是湿度和温度增大就需要更强的空气淬冷来维持恒定的纺丝质量。这一方面导致维护区域内的室内空气条件或者厂房大气环境的进一步恶化，另一方面导致作用于无边模制品的机械应力增大至单纤维断裂。
发明概述
因此，本发明目的是提供一种允许使用有效空气淬冷、纺丝车间具有人机同时控制构造、且有必要根据操作技术方面调节室内空气条件的方法及装置。
依照本发明，通过考虑气态物质流，控制自厂房排出的废气以及供应给该厂房的额外空气，以把纺丝区域和/或维护区域调节至预定室内空气条件来解决上述方法目的。
此方案简单且不同于传统空调设备之处在于，为调节室内空气条件，气态物质流被明确地看作用于控制室内空气条件的平衡量。
带有在纺丝过程中所形成成分的空气以下将称为处理空气，该处理空气包括来自高温纺丝物质及沉淀浴的蒸汽、来自气隙环境的气态物质流及受热空气。
进行纺丝过程的厂房内的空气通道的综合平衡以及鉴于有利操作环境所需要的条件而调节厂房内用于加工过程的空气条件从现有技术看来是未知的。
因此，依照本发明的方案允许在对良好纤维质量而言必要的纺丝区域内空气条件与针对操作人员的室内空气条件规定之间进行折衷。对于纤维加工，必须提供并在较长时间内不变地保持特定空气条件。此外必须注意的是，在工作地点获取能忍受的气候条件的同时，不能使工艺过程方面规定的空气条件恶化，工艺过程恶化又导致低产品质量例如粘附性、丝线断裂、纤维厚度和稳定性的不规则性以及呈单纤维和人造纤维形式的纤维屑。
在依照胺氧化过程确定纺丝车间的原理时，必须考虑世界范围内采用的用于由含水叔胺氧化物内的纤维素处理溶剂的纺丝车间，以及由此得到的依据位置不同的气候条件。在以下所述测试中，模拟具有额外空气流和废气流的室内空气条件，观察纺丝过程并分析自纺丝过程抽取的空气体积。
通过调节纺丝区域和/或维护区域内的预定室内空气条件，可鉴于过程控制和操作人员的良好状态来最佳地控制室内空气条件，而不管来自纺丝区域的气态物质流，废气可供应给接下来的后续处理车间。
另一种可能性是例如若纤维素和含水叔胺氧化物的混合物发生自发放热反应，就有必要自纺丝机和纺丝厂房抽取空气流至废气处理车间以调节室内空气条件，这样室内空气就不会被降解产物污染。
依照本发明的方案最终还允许给纺丝物质添加粘度改变、略微沸腾的液体，该液体在挤压过程中特别是在大约100℃或更高的挤压处理温度下自发地蒸发。不需要创造性地控制纺丝厂房内的室内空气条件，所述蒸气呈例如富含水、水蒸汽或者纤维素溶剂及其降解产物的溶剂蒸汽的形式直接逸入纺丝车间附近的环境中或者逸入操作区域，在那里它们将负面地影响气候操作条件。
室内空气条件可特别地调节至特定状态量的预定值或预期值(目标值)。这些状态量优选是那些最强烈影响纺丝过程的状态量。这些状态量例如室内空气中纺丝过程的叔胺氧化物和/或其它降解产物的含量、输送过无边模制品的气态物质流、或者室内空气的湿度或温度。作为用于控制室内空气条件的控制量或操作变量，可单独地或者相互选择性组合地使用所述状态量。
因此，必须调节并测量处理量，例如废气量m3/h、额外空气量m3/h、废气温度℃、额外空气温度℃、进气的相对空气湿度或湿度(kg水)/(kg干燥空气)、以及与纺丝机相关的操作参数。还应额外测量废气中的空气组分，例如叔胺、其它有机溶剂和水的含量，以应处理过程的要求控制可能相连的后续处理车间的空气，从而获得良好的纺丝及厂房条件以及空气成分的高回收度及沉淀度。
依照一种优选实施例，纺丝区域和/或维护区域内可为此提供一个或多个传感器。这些传感器检测表现室内空气条件的这种状态量的实际值，并发送给控制器。接着在该控制器内，将该实际值与预定的预期值比较，并依据实际测量的状态量与预期值之间的差异来调节并控制室内空气条件。室内空气条件的这种调节可通过例如控制废气的体积流率来实现。选择性的，除控制废气的体积流率外，还调节供应给厂房的额外空气的体积流率。此外，依据室内空气条件与预期值的偏差，利用加热装置和/或润湿器改变额外空气的温度和/或湿度。如果例如纺丝区域内测量的湿度过高，就可更大程度地干燥供应给纺丝区域的额外空气。
因此，额外空气由外部空气或者至少部分的净化及流通空气组成。
为避免富含来自纺丝过程成分的过大体积流率的气态物质流自纺丝区域逸入维护区域，其在维护区域将给室内空气条件带来负担，可利用处理空气排出装置至少部分地将废气直接抽出纺丝区域。优选的，全部或者至少绝大部分处理空气由此被抽出，之后其到达维护区域。为此，可在纺丝区域自身内或紧邻纺丝区域设置对应的抽吸孔。
但气隙附近内的排气装置也会带来问题，因为一方面为使废气流不给气隙内的单纤维带来过大负荷以及另一方面为使沉淀浴表面尽可能地平静，吸气孔距气隙内的无边模制品以及距沉淀浴表面需要有充分距离。这种实施例的优点在于：由于自纺丝区域直接排出，所以能够更直接地控制纺丝区域内的室内空气条件并获得更大量的空气交换。
依照另一种优选实施例，废气能至少部分地被直接吸出维护区域，以也允许利用废气控制来直接调节此区域内的室内空气条件。
为使进行纺丝过程的厂房内的温度分布尽可能恒定以及为避免高温室内空气积聚在天花板附近，依照一种优选实施例自靠近天花板的厂房部分至少部分地吸出废气。
为直接控制停留区域内、特别是维护区域内的室内空气条件，部分额外空气可直接供应给停留区域内或其附近。
在另一种优选实施例中，通过设置排气装置，额外空气流沿着预定路径流通。因此，可在维护区域和/或纺丝区域内获得气流，主要利用该气流保护操作人员受到气态物质流和处理空气的影响。这种保护层呈例如气幕形式，即利用优选沿着纺丝车间前面垂直流动的气层。
经测试已证实有利的是，在纺丝区域和/或其附近，对于在纺丝区域内的纺丝过程中制造的每kg无边模制品吸取10至80m3之间、优选10至30m3之间的废气。此处吸出的废气主要包含处理空气。
依照另一优选实施例，对于在纺丝区域内的纺丝过程中制造的每kg无边模制品，利用空气淬冷装置把3至50m3之间的气态物质优选以大于30m/s的速率吹入气隙内。
特别通过每小时流通3至10倍厂房体积来改进室内空气条件。
每小时自厂房抽出的废气量是来自空气淬冷装置的气态物质流的1.2至2.5倍。
根据另一优选实施例，该实施例独立于用于创造性调节纺丝区域和/或维护区域内的预定室内空气条件也特别构成了本发明，一旦废气自进行纺丝过程的厂房中抽出就进行净化。依照一种有利试制，为此目的可将废气输送至净化步骤，在该净化步骤中，还原废气中来自纺丝过程的部分。
沉淀成分例如纺丝过程的悬浮液制造过程中回收的叔胺氧化物或者热处理时形成的降解产物可再流通入纺丝过程或者被移除。净化站可特别包括去雾器、淬冷器和/或气悬体分离器，在生物滤器内进行加工步骤，该步骤实质上是利用纺丝过程降解产物的微生物降解的微生物净化。此外，可提供一种其上游或下游具有净化设备的静电过滤器，在该静电过滤器内，引导废气经过带电固定设备例如网钢丝。气悬体分离器优选设置在酸式或碱式洗涤站的上游，以回收容纳在废气中、特别是经抽取的处理空气中的可用物质例如N-甲基-吗啉-N-氧化物(NMMNO)、N-甲基-吗啉(NMM)以及吗啉(M)，并把它们再流通到纺丝过程。
依照本发明的装置还可被构造为一种改型装置，利用该改型装置对现有的由包含水、纤维素及叔胺氧化物的纺丝物质制造无边模制品的车间进行改型。
附图的简要说明
以下将参照附图并利用操作实例更详细地说明本发明，其中
图1  在示意性概图中表示一种由包含水、纤维素以及叔胺氧化物的纺丝物质制造无边模制品的纺丝过程实施例；
图2表示包括纺丝区域和停留区域的一种纺丝车间实施例的透视图；
图3表示移除包含纺丝车间的厂房内的废气、并把额外空气供应给该厂房的透视图；
图4表示用于净化该废气的方法的示意性概图。
优选实施例的详细描述
首先，参照图1，概括地描述由包含水、纤维素以及叔胺氧化物的纺丝物质制造无边模制品的方法。
在反应容器1中，预备有一种包含纤维素、水以及叔胺氧化物例如N-甲基-吗啉-N-氧化物(NMMNO)的纺丝物质2，以及如果需要，纺丝物质2还包含用于热稳定该纤维素和溶剂的稳定剂。此稳定剂可以是例如没食子酸丙酯和介质(media)或者具有碱性作用的其混合物。如果需要，纺丝物质内可包含其它添加剂，例如无机及有机盐、氧化钛、硫酸钡、石墨、羧甲基纤维素、聚乙二醇、甲壳质、脱乙酰甲壳质、藻朊酸、多糖、着色剂、具有抗菌作用的化学制品、包含磷、卤素或氮的阻燃剂、活性碳、炭黑或导电炭黑、硅酸以及有机溶剂如作为稀释剂的低、中和较高沸点酒精、二甲替甲酰胺、二甲替乙酰胺、二甲亚砜等。
借助于泵3且经由管道系统4输送纺丝物质2，一种压力补偿容器5设置在该管道系统4中以补偿该管道系统内的压力偏差和体积流量偏差。于是，可以连续不断且恒量地给一种挤压头6供应纺丝物质2。管道系统4提供有温度控制装置(未表示)，利用该温度控制装置可精确地控制在经由管道系统4输送纺丝物质2的过程中该纺丝物质2的温度。精确温度控制是必要的，因为纺丝物质2的化学及机械性质极大地取决于温度。例如，纺丝物质2的粘度随着温度及切变速率的增大而降低。
此外，具有防爆盘的防爆装置(未表示)以规定间隔提供在管道或管路系统4中，防爆装置是必要的，因为纺丝物质倾向于进行自发放热反应。该防爆装置避免管道系统4和压力补偿容器5以及随后连接的挤压头6在发生这种自发放热反应时受到损坏。如果纺丝物质发生反应，则管道系统4内的压力将增大，这将导致防爆盘爆裂并向外界释放爆裂压力。
尤其是当超过一定温度或者由于特别是静水区域内纺丝物质2老化的结果，纺丝物质2将发生自发放热反应。为避免这种静水区域内纺丝物质的老化，在高粘度纺丝物质2流经的区域内按照有利于流动的方式设计管道系统。在挤压头6内，纺丝物质以喷管容量7(nozzlevolume)分配给多条挤压通道8，该多条挤压通道8为设置成若干排的纺丝毛细管形式，在图1中，该若干排垂直于喷射平面延伸。于是，可利用一个挤压头6同时制造多个无边模制品，该无边模制品基本呈平面幕帘(curtain)状地离开该挤压头。每个纺丝毛细管8至少局部地被一种加热装置9包围，利用该加热装置9，可控制该纺丝毛细管的壁温。纺丝毛细管8的壁温为大约150℃，纺丝物质的温度为大约100℃。加热装置9优选一直延伸至沿流动方向S设置的挤压通道的排出口10。于是，挤压通道8的壁可一直加热至挤压通道口10。
在挤压通道8中纺丝物质被挤压，并随后排入呈纺制长丝11形式的气隙12。一种空气淬冷装置15设置在气隙12中，利用该空气淬冷装置15把气态物质流16引至无边模制品11的幕帘处。该气态物质流16是湍流且具有至少30m/s的速率。该气态物质流16相对于水平线朝下且明显离开挤压头。其沿无边模制品经过方向的高度小于10mm。
挤压头6及以下所述部件形成了直立于一种厂房例如工厂中的纺丝车间14的一部分，图1中未表示该厂房。
一旦穿过气隙12，无边模制品的幕帘就浸入一种沉淀浴17中，在该沉淀浴17内，溶剂自无边模制品中沉淀出来。
一偏移或偏转装置18设置在沉淀浴17内，经由该装置18使平面幕帘偏向集束装置19的方向。该集束装置使各个无边模制品11集聚于基本一个点，然后把此纤维束转到其它加工步骤(图1中未表示)。
纺丝车间还可包括其它纺丝单元，如图1中示意性表示的。由此，具有分布在环形面上的挤压孔的挤压头6可提供在其它纺丝单元，在那里，无边模制品经过气隙12之后浸入沉淀浴17中。在沉淀浴17内，该无边模制品被引入一种纺丝漏斗与排出器之间的环形间隙内。一筛网位于纺丝漏斗的出口处。偏移装置18位于沉淀浴的外部。
图1所示纺丝过程会特别影响图1中虚线所示纺丝区域20内的室内空气条件。此区域内的室内空气或大气条件实质上表现为特征：受热挤压头6以及仍然高温的无边模制品11的温度辐射、来自无边模制品11以及沉淀浴17的气态物质流16的溶解成分、以及高温纺丝物质和沉淀浴的蒸汽。纺丝区域20包括其内设置纺丝装置6，12，15，16，18和19的区域，空气-气候条件主要受到纺丝过程的影响。纺丝装置包括纺丝车间的参与纺丝物质的挤出直至无边模制品的凝结的组件。
在图2中，示意性表示了具有纺丝区域20的纺丝车间14。图2还示意性表示了呆在停留区域22内且对纺丝车间14执行监查和维护工作的操作人员21。该停留区域沿着纺丝车间14延伸1.5-3m的距离，该停留区域包括操作人员执行检查巡视并能够稽查监督纺丝车间14执行的纺丝过程的监查区域23。为此，纺丝装置可无阻碍看见地设置在纺丝区域20内，使得它们能立刻被执行其检查巡视任务的操作人员监查到。于是，操作人员能够即刻注意到纺丝区域内的不正常情况。特别的，气隙12位于在监查区域23内走动或直立的操作人员21的中央视觉区域内。
特别的，如果进行纺丝过程的厂房是工厂，那么停留区域22和纺丝区域20与该厂房相比较小，且占据比该厂房容积的一半还要小的空间。因此，厂房-气候均衡容量(balancing volume)包括停留区域和纺丝区域。
为对纺丝区域20内的纺丝装置执行维护工作，操作人员进入位于监查区域23略微上方的维护区域24，该维护区域24同样形成停留区域22的一部分。在维护区域内，操作人员21可以不需要弯腰地靠近全部纺丝装置。因此，全部纺丝装置都位于站在维护区域21内的操作人员能够到达的范围内，这样该操作人员能够以一种姿势执行纺丝区域20内的所有操作。
停留区域22和纺丝区域20内的室内空气条件经由一种用于控制室内空气条件的装置25且考虑到至少一个预期或目标量调节至预期或目标值。为此，该装置25包括排气装置26，经由该排气装置26将废气27抽出纺丝车间14的工作环境。如图2所示，排气装置26还设置在天花板的附近，以自那里吸取积聚在厂房顶部的热空气。所述排气装置主要吸取仅稍微带有处理空气的室内空气。
附加排气装置负责使尽可能少的处理空气自纺丝区域逸入维护区域内和/或自维护区域逸入厂房的剩余部分内。
此外，排气装置提供在监查区域23内或其附近以把空气29吸出维护区域23。最后，排气装置提供在纺丝区域20内或者与其直接邻接，以优选吸取仅来自纺丝区域的空气30。在图2中，用于处理空气的排气装置26与位于纺丝车间14的沉淀浴17上方的部分结为一体。为避免排气产生的空气流影响纺丝过程，排气装置提供有未表示的流体力学装置，利用该流体力学装置调节空气自纺丝区域吸出的方向。附加排气装置可设置在维护区域的上方，如虚线所示。
自排气装置吸出的空气主要是处理空气以及气态物质流16，且富含有来自纺丝过程的成分。由于挤压头的受热以及无边模制品的温度，所述空气还具有高温度。
其它排气装置(未表示)可设置在防爆装置处，以当防爆装置爆裂时立即吸取放热反应中形成的气体。
室内空气调节装置25还包括一额外空气装置31，经由该空气装置31给厂房输送额外空气32。利用额外空气装置31引导额外空气32，使得停留区域22内仅容纳少量来自纺丝过程的降解产物。额外空气可以是新鲜的环境空气，或者是经流通和净化的空气，或者是与环境空气混合的经流通和净化的废气。
额外空气装置31与特别是位于纺丝区域20内的至少一个排气装置26相互作用，以沿着预定方向传导额外空气流33。由此，可确保给在维护区域24内执行维护工作的操作人员21供应足够的额外空气，并阻止纺丝过程的厂房-气候效应。
根据图2所示操作实例，额外空气装置31从上方把额外空气32吹入操作人员21与纺丝车间14的前面之间，排气装置26同时沿着被额外空气32隔离的该纺丝车间14的前面从纺丝区域20抽取处理空气。另外，位于纺丝车间14底部区域的选择性排气装置34可吸出纺丝区域20的额外空气。如图2中箭头所示，于是在维护区域的操作人员与纺丝区域之间、特别是在气隙内形成一种空气幕帘。选择性的，也可自下方例如从纺丝车间的底部区域或下端空间或者自侧面供应额外空气32、或者安置通风源(未表示)。
室内空气调节装置25最后包括至少一个传感器35，利用该传感器35检测表现室内空气条件的至少一个状态量，并把该状态量发送给该装置25的控制器36。利用至少一个传感器检测的状态量依据该传感器位置的不同而不同。例如在图2所示例子中，传感器35提供在监查区域23内，另一个传感器35提供在维护区域24内，第三传感器35提供在气隙12附近或者该气隙12本身内。气隙12附近的传感器可检测例如室内空气中叔胺氧化物或其它降解产物的含量。维护区域内的传感器35可检测湿度，监查区域23内的传感器35可检测温度。由此，在各个所述区域20，23，24内分别检测对室内空气条件起关键作用的每个量，从而在各个区域20，23，24内分别生成由单个相关状态量看来最佳的室内空气条件。
控制器36比较利用传感器35检测到的表现室内空气条件的实际状态量值与储存在存储器(未表示)中的预期值。可利用一种输入/输出单元37例如计算机修改并监测所述预期值。该输入/输出单元37还检测装置25的当前工作状态并为操作人员21显示该工作状态。
若由传感器35检测到的实际状态量与预期值之间存在偏差，控制器36就控制泵38以相互协同地或单个地改变额外空气或废气的流率39，从而缩小与预期值的偏差。同时，可利用未表示的拍动板系统经由区域22，23，24改变通过单个排气装置抽走的废气的体积流率分配。此外，可在一些位置改变空气32的吹出方向。另外，控制器36控制附加装置39例如加热装置和增湿器或减湿器，利用该附加装置39改变额外空气的某些状态量例如湿度和温度，并鉴于这些状态量使室内空气条件与预期值之间的偏差减至最小。
图3在透视且易于观察的示图中表示了包括纺丝车间14和室内空气调节装置25的厂房40。厂房40是例如位于无边模制品的加工厂内的厂房或类似厂房。
如自图3可见，若干纺丝站41相互平行地排列在纺丝车间14内，借此在每个纺丝站41内制造至少一个无边模制品11幕帘。每个纺丝站41包括与其相关的空气淬冷装置15以及沉淀浴17。在厂房40内，还顺序设置了若干排纺丝位置41。每个纺丝位置41与其自己的纺丝区域20结合，该纺丝区域20配置了与相邻纺丝区域分离且控制特定室内空气条件的传感器。
在每个纺丝站41内由空气淬冷装置15生成的气态物质流的体积流率在10-500m3/h之间且取决于各个纺丝站的尺寸。在每个纺丝站内，必须自纺丝过程抽取0.5至4KW的热量。每个纺丝站的表面积为2至3m2左右。与每个纺丝站结合的纺丝区域20具有10至20m3的体积。
出于清楚原因，图3中省略了纺丝车间14的主要部件，例如挤压头6或集束装置19。
依照图3所示例子，自公共集管42给纺丝站41的空气淬冷装置15供应气态物质流43。
依照图3所示例子，每个纺丝站或者纺丝站的每个纺丝区域分别与排气装置26结合，利用该排气装置26把主要包含处理空气的空气30抽出纺丝区域以及把主要包含较大部分室内空气和仅较小部分处理空气的空气29抽出维护区域，并把该空气转送给集管44。
此外，来自厂房40天花板区域的热空气经由提供在该天花板附近的排气装置26抽入集管44内。利用液压固定设备45例如舌板或节流阀调节天花板附近的排气与纺丝区域20或维护区域22的排气之间的体积流率分配。
根据图3，额外空气31从操作人员的头顶水平面的上面供应给维护区域24。选择性的，也可从底部或侧面供应额外空气。根据图3所示操作实例，气态物质流与额外空气来自不同来源。所供应的额外空气可以是例如新鲜空气，气态物质流可以是经净化的废气。
从厂房40导出的废气45包含高浓度的纺丝过程成分，特别是当其来自纺丝区域20时。通过净化步骤从该废气中移除所述成分，该净化步骤如图4所示。
图4表示了这种净化步骤的示意图。在图4中，示例性地自两个单独厂房40输送废气45以进行净化处理。
废气45首先输送至洗涤系统46。该洗涤系统46包括淬冷器47以及至少一个去雾器48。通过计量泵49给去雾器48供应洗涤介质50。这种洗涤介质可以是水、HCI、H2SO4或者包含NaOH的溶液。
此外，通过管道51给去雾器供应新鲜水。部分洗涤介质可经由管道52在去雾器内循环流通，并能够再利用。积聚在去雾器48内的另一部分液体输送给废液管路53。排出部分被补充以新鲜水。
经洗涤的废气经由风扇54从洗涤系统46的去雾器的上部抽出。
废气最后供应给烟囱57，在那里，该废气以纯气体的形式流入环境大气。烟囱得到的沉淀同样地供应给废液管路。选择性的，经净化的废气也可与输送给厂房40的额外空气混合。
废气可以供应给设在洗涤系统上游的气悬体分离器55，允许在可能的酸式洗涤或碱式洗涤之前再回收废气中包含的可用物质例如N-甲基-吗啉-N-氧化物(NMMNO)、N-甲基-吗啉(NMM)以及吗啉(M)以及其它反应产物。于是可提供一种静电过滤器，在该静电过滤器内，废气经过一种充电过滤器系统。可以在该静电过滤器的上游和/或下游洗涤废气。
气悬体分离器同样地通过管道56供应以新鲜水。气悬体分离器55产生的废水同样地输送给废液管路53。
如所示，废气洗涤设备可具有多阶段的附加洗涤装置，或者仅具有所述洗涤装置的一部分。通风设备可位于洗涤设备的上游、内部或下游。
除图4所示组件外，净化步骤还包括微生物净化，在该微生物净化过程中，利用生物过滤使来自纺丝过程的废气中的组分发生微生物降解。
在后述例子中，通过改变处理条件来影响进行纺丝过程的纺丝区域内或者厂房内的空气条件，并分析对纺丝过程和纺丝车间操作性能的影响。
一种具有680.76％的介质DP和11％的水的包含13％MoDo类型浆粕的NMMON纺丝物质在不同的纺丝溶剂温度下输送给纺丝机。
利用矩形喷丝头将纺丝溶剂呈单纤维状地挤入气隙内，并在一种包含NMMNO的沉淀浴内沉淀。利用不同空气淬冷装置使离开喷丝头且呈单纤维状地无边模制品遭遇到空气流。
气隙沿无边模制品行进方向的高度在15-25mm之间。
在所有例子中，都制造一种纤维细度为1.4分特(dtex)左右的Lyocell纤维。因此，采用的装置是例如在DE10019660A1和DE10037923A1中描述的装置，本申请整体引入两文件的内容。
在用于准确平衡空气体积的测试中，车间被密封，于是可以说明随后所述用每厂房面积的纤维制品[kg/h每平方米]表达的产品密度。
在以下例子中，改变并测量处理空气、处理废气及室内空气的体积和温度。
利用Testoterm公司的一种螺旋桨式体积流率计确定空气体积流。利用电阻温度计确定空气温度。
额外室内空气的温度均匀地为25℃左右。
通过改变排气装置几何形状调节用在例2至8中的排气装置，使得二次空气系数对应于在例子中所述的值，该二次空气系数是处理废气体积相对于额外处理空气体积即来自空气淬冷装置的气流体积的无量纲关系(dimensionless relation)。因此，二次空气系数0指示没有出现处理空气排出的开放系统，二次空气系数1指示一种封闭隔离系统，其中来自空气淬冷装置的空气被完全抽出，二次空气系数＞1指示部分开放系统，其中处理排气装置额外地排出排气缘处的室内空气。
最后，利用直立在维护区域内的操作人员主观评估维护区域内的气味(odor burden)、纺丝性能、以及车间的可接近性和操作性。由气味来看，若纺丝区域内出现通常指示高温的可见烟时考虑气味，将导致较差评估。
为更好地进行比较，所有值和数据都相对于1kg/h的制造纤维。
例1：
空气淬冷装置具有8mm的气隙宽度，利用该空气淬冷装置产生具有中等空气淬冷速率、但具有大体积流率(28m3空气每千克制品)的层状淬冷空气流。
执行纺丝过程，而没有采用本申请人的用于处理空气的排气装置。
被排出的受热处理空气无阻碍地逸入纺丝区域或者操作区域。在操作区域内，在位于维护区域中的操作人员的头顶水平面处达到接近40℃的温度。此外，可注意到较强的臭味和白烟。
利用废气通风设备调节室内废气体积至大约48m3/kg，由对应于通风设备数量的变频器控制该废气通风设备(改变每小时的厂房内空气体积)，该通风设备数量大约为7。
在大约30℃的温度下抽出空气。
纺丝性能良好。由于纺丝区域内不存在排气装置，因此维护区域的操作性良好且监查区域的可见性良好。
例2：
在例2中，延伸过整个气隙高度及喷头宽度的排气装置设置在纺丝喷头区域，如图2所示。除此以外，其它条件未变。所述排气装置相对于操作区域基本上完全屏蔽了纺丝区域。
通过这种布置，利用空气淬冷装置把处理空气吹向单纤维，同时利用排气装置且经由纱片抽吸该处理空气。
排气装置的二次空气系数在这种情况中为1，因为额外处理空气体积与处理废气体积被调节至相同值。
此例中的纺丝性能比例1差。空气通道似乎是由于排气对淬冷空气流施加的作用而受到负面影响。
排气装置直接设置在单纤维的上游，阻止了操作过程中对该单纤维的任何视觉，这极大限制了操作性能。为在操作过程中进行例行检查，必须每次移除排气装置。此操作总是会出现产品纺丝错误的风险。
在喷头的横向部分内出现些微烟，由于处理废气未完全移除，操作区域内产生略微臭气。
在操作区域内，头顶水平面处达到大约30℃的温度。
例3：
例3类似于例2地实施。但是，具有高速率的淬冷空气湍流而不是具有中等淬冷空气速率的层状淬冷空气流经过纺线薄板。所述空气淬冷装置由Lechler Whisperblast类型的单排多通道喷头组成。大约10.7m3/kg的空气体积(额外处理空气和处理废气)基本上小于前述例子。
在此例中，同样由于排气装置的存在，纺丝性能受到负面影响。在这些例子中，排气装置的边缘部分处出现伴随着臭气的白烟。但由于处理空气的量明显较小，气味略小于例2。
例4至6：
在例4至6中，采用例1和2的空气淬冷装置(具有中等空气淬冷速率、但具有大体积流率的层状淬冷空气流)。
不同于例1和2，在这些例子中使用排气装置，由于其几何形状设计允许同时排出室内空气和处理空气，并还可以看见单纤维。在这在个例子中改变排气装置的几何形状布置，使得二次空气系数即额外处理空气体积与处理废气体积之间的关系在1.7至2之间的范围内。此外，测试不同纺丝溶剂温度，(取决于纺丝温度)采用28至45m3/kg的处理空气体积。
在所有这些例子中，直接纺丝区域内的温度值为大约30℃。没有臭气，没有白烟缕。由于预期几何形状布置，操作性能不影响操作过程中的纺丝过程或单纤维的可见性。纺丝性能转为良好。
例7和8：
在例7和8中，采用例3的空气淬冷装置(采用LechlerWhisperblast类型单排通道喷头的高速率淬冷空气湍流)。额外处理空气体积在8.5至10.5m3/kg之间的范围内，即，其基本小于前述例子。
排气装置类似于例4至6地实施。
排气装置的二次空气系数即额外处理空气体积与处理废气体积之间的关系在2至2.5之间的范围内。
在所述两例子中，直接纺丝区域内的温度值为大约30℃。没有臭气，没有白烟缕。由于所描述的几何形状布置，操作性能不影响操作过程中的纺丝过程或单纤维的可见性。
例7和8中的纺丝性能转为非常好。甚至生产密度的增大(kg/h产品每平方米纺丝工厂面积)也不会带来任何负面影响。
总的来说，可注意到关于所执行的测试，例7和8在纺丝区域的空气条件、纺丝性能、操作性能及纤维质量方面与其它变形相比最好。
例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7 例8
生产密度(kg/h产品每平方米纺丝工厂面积) 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 3.3 kg/hm2
特定厂房容积(m3每kg/h纤维制品) 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 2.5 m3每kg/h
室内传动热负载、热辐射等 231.5 231.5 231.5 231.5 231.5 231.5 231.5 165.3 W每kg/h
每千克产品的处理空气体积 28.4 28.4 10.7 28.4 33.8 44.4 8.9 10.2 m3/kg
喷头上的纺丝溶液温度**) 95 95 95 95 110 125 95 105 ℃
室内温度 25 25 25 25 25 25 25 25 ℃
额外空气温度-空气淬冷 17 21 23 18 20 21 26 24 ℃
处理排气装置的二次空气系数(排气体积与额外处理空气的比)*) 0.0 1.0 1.0 2.2 1.9 1.7 2.5 2.0
利用处理排气装置排出的室内空气-用于废气净化 - 28.4 10.7 62.6 64.2 75.6 22.2 20.3 m3/kg
废气净化之前的空气温度 - 33.3 55.8 29.6 30.1 29.6 46.0 47.0 ℃
室内废气(经由天花板上的顶板排出的室内废气) 48.3 23.1 23.1 0.6 4.3 3.6 4.0 2.2 m3/kg
排至外界的废气温度 30.4 31.0 31.0 29.0 29.0 29.0 33.0 33.0 ℃
厂房内的通风设备数量(改变每小时的空气体积) 5.8 6.7 6.7 10.1 10.1 10.1 5.0 5.0
额外室内空气与室内废气的温度差 7.0 6.0 6.0 4.0 4.0 4.0 8.0 8.0 ℃
直接操作区域内的空气温度 35-40 25-30 25-30 25-30 25-30 25-30 25-30 25-30
直接操作区域内的臭气 有 少量 一些 无 无 无 无 无
纺丝性能 良好 不好 均等 良好 良好 良好 非常好 非常好
可接近性、操作性 良好 不好 不好 良好 良好 良好 良好 良好
*)0…开放系统，1...封闭系统，＞1...部分开放系统
**)在110℃或125℃的纺丝溶剂温度下，纤维素浓度增大至13.5％。

Claims (26)

1.用于至少局部地控制厂房(40)内的空气条件的方法，其中，在相对于所述相对的厂房(40)敞开的纺丝区域(20)内执行纺丝过程，由此在所述纺丝区域(20)内自一种包含水、纤维素及叔胺氧化物的纺丝物质挤压出无边模制品(11)，以及在一气隙内利用一种气态物质流(16)对所述挤压出的无边模制品进行空气淬冷，之后把所述无边模制品浸入一种沉淀浴(17)中；可由停留在所述纺丝区域附近的停留区域(22，23，24)内的操作人员监查和维护纺丝车间；通过考虑所述气态物质流(16)来控制排出所述厂房(40)的废气(27)和/或导入所述厂房(40)的额外空气(32)，从而调节出所述纺丝区域(20)和/或所述维护区域(22，23，24)内的预定的室内空气条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述纺丝区域(20)和/或所述停留区域(22，23，24)内把所述室内空气中的胺和/或所述叔胺氧化物的降解产物调节至预定量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述纺丝区域(20)和/或所述停留区域(22，23，24)内把在所述室内空气中的所述纺丝过程的降解产物调节至预定量。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：在所述纺丝区域(20)和/或所述停留区域(22，23，24)内把所述室内空气的湿度调节至预定湿度。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：在所述纺丝区域(20)和/或所述停留区域(22，23，24)内把所述室内空气的温度调节至预定温度。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：通过控制所述废气(27)的体积流率(39)来调节所述室内空气条件。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：通过控制所述额外空气(32)的体积流率(39)来调节所述室内空气条件。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：直接从所述纺丝区域(20)至少部分地吸出所述废气(27)。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：直接从所述停留区域(22，23，24)至少部分地吸出所述废气(27)。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：从靠近天花板的所述厂房(40)的部分至少部分地吸出所述废气(27)。
11.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：在所述纺丝区域和/或所述纺丝区域附近，对于每kg无边模制品产量，吸取10至80m3之间、优选10至30m3之间的主要包含处理空气的废气。
12.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：对于每kg无边模制品产量，利用所述空气淬冷装置把3至50m3之间的气态物质吹入所述气隙内。
13.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：与供应给所述厂房的气态物质相比，1.2至2.5倍之间的废气被吸出所述厂房。
14.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：每小时更换3至10倍所述厂房体积。
15.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：所述废气(27)供应给具有洗涤系统(46)的净化站，在所述洗涤系统(46)内，来自所述纺丝过程的部分所述废气被还原。
16.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：在所述净化站内利用所述纺丝过程的反应产物的微生物降解进行一种实质上的微生物净化。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于：所述废气(27)供应给去雾器(48)。
18.根据权利要求15至17之一所述的方法，其特征在于：所述废气(27)供应给气悬体分离器(55)。
19.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：所述废气(27)供应给静电过滤器，所述静电过滤器的上游或下游连接有洗涤站。
20.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：至少一部分所述额外空气(32)供应给所述纺丝区域(20)的紧邻附近。
21.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：至少一部分所述额外空气(32)供应给所述停留区域(22，23，24)。
22.用于控制厂房(40)内的室内空气条件的装置(25)，所述厂房(40)具有与纺丝车间(14)相关联的纺丝区域(20)以及用于操作人员(21)维护和监查所述纺丝车间(14)的停留区域(22，23，24)，其中，所述纺丝区域(20)包括相对于所述厂房(40)敞开的且由一种沉淀浴(17)界定的气隙(12)，自一种包含水、纤维素及叔胺氧化物的纺丝物质挤出的无边模制品(11)经过所述气隙(12)且一空气淬冷装置(15)设置在所述气隙(12)中，利用所述空气淬冷装置(15)用一种气态物质流(16)对所述无边模制品(11)进行空气淬冷，所述装置(25)包括排气装置(26)、额外空气装置(31)和控制器(36)，所述控制器(36)适于调节所述纺丝区域(20)和/或所述停留区域(22，23，24)内的室内空气条件至预定室内空气条件。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于：室内空气传感器设置在所述纺丝区域内，利用所述传感器可以输出表示由所述纺丝过程导致的室内空气污染的信号。
24.根据权利要求22或23所述的装置，其特征在于：室内空气传感器设置在所述维护区域内，利用所述传感器可以输出表示由所述纺丝过程导致的室内空气污染的信号。
25.用于纺丝车间的改型装置，所述纺丝车间用于自一种包含水、纤维素及叔胺氧化物的纺丝物质制造无边模制品，其中，所述纺丝车间包括具有挤压孔的挤压头(6)、具有空气淬冷装置(15)的气隙(12)以及沉淀浴(17)，根据权利要求22至24之一所述的改型装置设计用于可改型地安装在现有纺丝车间内。
26.一种纺丝车间，包括用于自一种包含水、纤维素及叔胺氧化物的纺丝物质制造无边模制品的纺丝车间，其中，所述纺丝车间包括具有挤压孔的挤压头(6)、具有空气淬冷装置(15)的气隙(12)、沉淀浴(17)以及根据权利要求22至24之一所述的装置。
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