基于筒子纱智能染色精准计量工业示范项目

一、泰安康平纳机械有限公司简介
泰安康平纳机械有限公司成立于2009年，是专业从事智能化印染装备、后整理装备及智能物流装备开发制造的国家高新技术企业、山东省智能制造标杆企业、山东省首批物联网应用示范基地。公司拥有国家认定企业技术中心、山东省智能染整装备重点实验室等国家省部级研发机构。先后承担完成国家“863”计划、科技支撑计划、国际科技合作计划等国家省部级科研项目，荣获国家、省部级科技进步一等奖11项,其中“筒子纱数字化自动染色成套技术与装备”荣获2014年国家科学技术进步奖一等奖，建设的“筒子纱染色智能工厂”列入2015年国家首批46家智能制造试点示范项目、2017年《中国制造2025》重大标志性项目和山东省新旧动能转换重点项目等，荣获第五届中国工业大奖。

二、项目实施背景

我国筒子纱染色企业用工近百万，年染纱1000多万吨，85%以上的色织用纱线通过筒子纱染色制造。印染企业废水排放占纺织行业80%以上，是我国工业污水的主要来源之一。筒子纱染色设备规格多、装备自动化程度低、质量稳定性差、水耗能耗高、污水排放量大、用工密集、劳动强度大，传统染色生产方式已无法满足时代的需求。欧洲已进行卧式染色机生产流程的自动化研究，实现局部自动化，染色一次合格率达到90%以上。国内普遍采用立式染色机仅实现单机自动化，染色工艺的配方由人工来制定，精准度低，染料助剂人工计量误差大等人为因素影响，染色一次合格率80%左右。

针对上述行业技术难题和国家纺织工业转型升级急需，2008年3月被列入十一五国家科技支撑计划，2012年3月份成功通过中国纺织工业联合会鉴定：筒子纱数字化自动染色方法及工艺、基于中央控制的筒子纱自动染色成套技术设备及生产线达到国际领先水平。创新地研究出筒子纱数字化自动染色成套技术及装备，建成国内外首条立式染色机筒子纱全流程数字化自动染色生产线，从而实现了筒子纱数字化染色车间现场无人化操作，该装备荣获2014年国家科学技术进步奖一等奖，使我国成为首家突破全流程自动染色并实现工程化应用的国家，是我国纺织机械历史上第一个国家科技进步一等奖。

三、具体创新措施

该项目围绕数字化节水染色工艺技术、高效数控染色关键设备、生产全过程的中央自动控制系统及自动化染色生产线等方面，创新地研究出筒子纱数字化自动染色成套技术及装备，建成国内外首条立式染色机筒子纱全流程数字化自动染色生产线，从而实现了筒子纱数字化染色车间现场无人化操作，推动了纺织行业数字化、自动化、智能化、清洁化的技术进步。

（一）基于精准计量的筒子纱低浴比节水染色工艺研究

在染色过程中，染缸的性能参数对水耗及热能耗具有明显影响。染缸浴比的大小直接影响这染色过程中水的消耗量。同时，提高筒子纱染色质量，减少回染次数，在节能染化料及助剂的消耗量的同时，可节约大量水资源及热能资源。

针对传统染色生产过程中用水量大、能耗大等现状，开展筒子纱低浴比节水染色工艺研究；通过建立筒子纱低浴比节水染色模型，开展低浴比节水染色工艺参数优化，开发出筒子纱浸堆染色工艺；并开发出全过程百万组工艺数据库，实现了工艺参数精准制定与自动生成，为筒子纱染色全流程绿色化生产提供重要工艺基础。

（二）基于中央控制的精准计量节水低能耗染色成套设备

针对筒子纱绿色化生产流程及生产工艺需求，开展适合于筒子纱绿色染整流程的筒子纱成套染色装备研制，重点对关键工艺装备、自动物流装备两方面开展绿色节能方面研究，减少单位产品生产过程的能源消耗，提高资源利用效率，提高染色一次合格率，降低复染几率，提高生产效率，综合减少资源使用量及污染物排放量。

在绿色成套装备研制过程中，主要开展低浴比立式节水染色机、染料助剂精确自动配送系统、筒子纱高效脱水/烘干技术及装备等关键工艺装备以及纱线无损自动装卸、大吨位纱笼自动转运等自动物流装备进行结构设计优化及设备研制开发，为筒子纱染色全流程的绿色化生产提供重要装备支撑。

（三）创新研发出筒子纱数字化染色生产全过程的中央自动化控制系统，实现在线检测、集中管控

为实现筒子纱染色全流程生产任务的自动控制，解决控制点多、信息量大、在线检测、实时反馈闭环控制、自动化运行可靠性等难题，创新开发出中央控制的筒子纱生产全过程自动化控制系统，实现了染色工艺过程的智能化控制，为筒子纱全流程数字化自动染色提供了重要的系统保障。 

四、取得成效、案例实践及推广示范

（一）取得成效

1.节能减排

以自主研发的国家科技进步一等奖成果——筒子纱数字化自动染色成套技术与装备为技术基础建设智能染色工厂，染色一次合格率由80%提高至98%以上，提高生产效率28%，节约用工80%，与《印染行业规范条件（2017版）》相比，吨纱节水70%、减少污水排放68%、综合能耗降低45%，环保社会效益显著。达到国际领先水平，填补国际空白。

2.投资收益情况

公司发挥泰安本部智能染色工厂示范引领作用，以点带面，示范推广，规划到2025年在全国纺织服装产业密集区, 以政府引导、企业为主体、采取多方合作模式建设50个标准化智能染色共享工厂，全部达产后，形成年染色纱100万吨，实现销售收入300亿元、利税50亿元，年节约用水9500万吨、减排9000万吨、节约标准煤89万吨。

3.环境和社会效益

公司建设的智能染色工厂，实现了纺织染色全流程数字化、自动化、智能化，使纱线染色一次合格率由传统方式的70%提高到98%以上，提高生产效率28%，节约用工80%，吨纱用水由传统的130吨降至35吨、节约用水70%以上；吨纱用电由传统的2700千瓦时降至1500千瓦时、节电45%；吨纱用蒸汽由传统的9吨降至3.3吨、节约蒸汽58%以上。公司规划10年内在全国纺织服装产业密集区建设50个智能染色共享工厂，全部建成达产后，形成年染色纱100万吨，年实现销售收入300亿元，年节约用水9500万吨、减排污水9000万吨，年实现社会节能量88.9万吨标准煤。有助于推动印染行业实现优质高效染色，转型升级为集约化、规模化生产和低耗、低排放的绿色产业。

（二）案例实践

康平纳智能染色共享工厂在全国各地建成投产，得到国家、省、市各级政府和行业专家的充分肯定和认可。共享工厂建设推广模式列入中国工程院共享制造案例，被工信部列入《产业发展与转移指导目录（2018年本）》，规划在宁夏、新疆维吾尔自治区、安徽、江西、河南、江苏、浙江、山东、广东等9省20市推广建设节能环保智能染纱项目。

目前新疆库尔勒、江苏盐城、山东新泰等地智能染色工厂相继建成投产。新泰康平纳年产20万吨筒子纱智能染色工厂项目是山东省新旧动能转换重点建设项目，是山东省印染行业1+7区域性共享工厂建设体系落地实施的首个智能染色园区。目前新泰第一个标准化智能染色工厂已建成投产，第二个正在进行设备安装调试，第三个、第四个正在建设。2020年4月9日郓城康平纳年产10万吨筒子纱智能染色工厂项目正式签约，目前智能工厂正在建设；4月13日枣庄康平纳年产10万吨筒子纱智能染色工厂项目正式签约；威海、聊城已与康平纳签订智能染色共享工厂建设合作意向，正在洽谈推进。

（三）推广示范

项目关键技术与装备前期已在鲁泰纺织股份有限公司、孚日集团股份有限公司、山东欧化印染家纺有限公司等企业推广应用。标准化智能染色绿色工厂实现了染色生产的规模化、集约化、绿色化生产、标准化制造，提高了纱线染色一次合格率，降低复染率，节约用工80%，降低染色过程的资源消耗与污水排放，吨纱节水70%、 综合生产效率提高20%以上，减少污水排放68%，加速淘汰落后产能。