魯泰紡織股份有限公司 于守政 王加永
隨著國家法規政策的健全和能源價格的上漲，節能環保已成為制約紡織企業發展的重要因素。提高熱能利用率是節能的一個重要方面，而余熱回收是提高熱能利用率的最有效途徑。 作為以高檔色織布生產為主的紡織企業，魯泰紡織股份有限公司在紗線染色和坯布后整理過程中有許多熱加工工序，使用蒸汽、導熱油加熱水、空氣等工作介質來完成熱加工過程，能源消耗量很大。其中的大部分熱能沒有得到有效利用，就隨著熱介質排放掉了。紡紗、織布過程中，大量的設備散熱要通過制冷空調系統冷卻塔或對空排放，生產高溫導熱油過程中燃料燃燒的熱量也有很大一部分排放到空氣中，既浪費了能源，又對環境造成不良影響。為節約能源、降低成本，魯泰公司的技術人員深入進行了余熱資源回收利用的研究，并針對不同品位的余熱資源、不同生產工藝的需求制訂不同的回收方案，遵照“梯級利用、優質優用”的原則就近回收。通過各種余熱資源的回收利用，公司年可節約蒸汽16.93萬噸。 冷凝水、冷卻水的回收 蒸汽在間壁式換熱后要冷凝成水，通過疏水閥排出管道。冷凝水水質純凈，溫度一般在90℃以上，仍含有大量熱能。如烘干機、燒毛機、退漿機、煮練機、漂白機、絲光機、水洗機等設備最后一步需要大量冷卻水降溫，冷卻水排放溫度一般在30℃~40℃，也含有大量熱能。若對這部分水采用獨立的管道回收，每道工序就近修建存儲水池，根據需要泵送到車間作為工藝用水，則每天可回收平均水溫50℃冷凝冷卻水6700噸，年節約蒸汽10萬多噸。 污水余熱利用 紗線、面料在染色、后處理過程中要產生大量的污水，其中大部分污水在60℃以上，有些甚至高達95℃。對此可采取兩種形式換熱： 一是整體換熱。對于高溫污水，集中收集到污水池內。遵照“梯級利用、優質優用”的原則就近換熱按需供熱。第一級高溫污水與低溫熱水換熱，使低溫熱水吸熱后變為高溫熱水直供生產車間使用；第二級用新鮮冷水與一級換熱后的污水換熱，補充到熱水池，換取低溫熱水，一部分根據工藝用水要求直供車間使用，一部分繼續換熱升為高溫熱水。污水降到35℃直接排放。部分污水不再使用冷卻塔冷卻。每天換熱3800噸，年可節約蒸汽2萬多噸。 二是單機臺換熱。對排放熱量大的機臺，分別安裝換熱器就地換熱，每天可加熱700噸水，年可節約用汽18529噸。 低溫熱水余熱回收 車間排出的低溫污水仍含有較多熱能。到達污水站后需要使用冷卻塔降溫，消耗電力。空壓機冷卻水水溫30℃~40℃，也要通過冷卻塔散熱。對于這部分熱能如果用20℃的冷水換熱回收，傳熱系數小，換熱效果不好。我們采用了熱泵提溫的方式來回收這部分熱能。熱泵的實質是一種有源換熱設備。使用少量的能源，驅動熱介質在真空條件下快速汽化，吸收大量的汽化熱，產生較大的溫差，大大加快了系統的傳熱速度，從而在低溫度下實現余熱的高效回收。分述如下： 安裝熱泵2臺，分別提取漂染工序排出的低溫污水和空壓機冷卻水中的熱能，代替原使用的蒸汽采暖熱源。2010~2011年的采暖期，原蒸汽型換熱站基本停用蒸汽。兩臺熱泵節約蒸汽3240噸，減少冷卻塔用電6.9萬度。春秋季節則把空壓機冷卻水的熱量通過換熱器傳遞給自來水，最終提升軟化水的溫度，年可節約4700噸蒸汽。 蒸堿凝水余熱回收 絲光機廢堿液要回收濃縮后循環利用。濃縮過程中產生的凝水溫度高達90℃以上，含有大量熱能。這部分熱能具有極大的回收價值。但凝水中混有堿，pH值較高，一般生產工藝中不能應用。對此根據實際情況采用以下方式回收： 一是直接使用。把蒸堿凝水收集到一個池子里，用泵送到車間，供煮練、漂白等工序使用。每天可收集凝水約100噸，年節約蒸汽3000多噸。 二是通過換熱提取熱能，直接與冷卻水換熱，每天可收集凝水約100噸，年節約蒸汽2117.65噸降溫到50℃以下，換熱后再經過熱泵繼續提取熱能，溫度降到30℃以下排放。提取的熱能用于給回收的熱水提高溫度。經過連續換熱后年可節約蒸汽9000余噸。 煙氣余熱回收 鍋爐排煙熱損失是燃燒過程中熱損失的主要組成部分。排煙溫度250℃~330℃，我們對排煙的熱能也進行了回收。氣體的余熱回收技術要求較高。一般氣體的流速較快，換熱時間短的多，氣體密度很小，換熱系數較小。如果使用傳統換熱器，需要很大的換熱面積，換熱效率低下。對此，我們引進了近年來已成熟推廣的熱管式先進換熱技術，收到了良好的效果。 熱管最早用于航天器的快速傳熱，后來逐漸應用到各個領域。其原理是利用相變傳熱原理，其傳熱效率比普通換熱器傳導傳熱要高出數十倍、數百倍、甚至數千倍。基本結構是一根密閉金屬管，抽成真空，灌注一定量的導熱介質。根據需要可選擇不同種類、型號的金屬管制作。充注不同的介質可制成不同工作溫度的熱管。工作時將蒸發段置于熱流體中，管內介質吸熱氣化，經導管傳到冷凝段，向冷流體放熱凝結，流回蒸發段，重復循環。由于介質發生相變時吸收的蒸發熱遠大于同相時傳導的熱量，其傳熱效率要遠高于一般換熱器。蒸發段和冷凝段可以做在一根管中，也可以做成分體式。由于冷熱流體完全隔離，避免了互相混合污染的現象。單根熱管故障可以獨立更換，不影響其他熱管，具有傳熱效率高、等溫性好、結構靈活、壽命長、易維護等特點。 染整工序有3臺油爐，兩開一備。把3臺鍋爐的煙道匯合成一條，再經過熱管式換熱器換熱。每臺油爐煙道上都安裝調節板，可以隨時控制煙氣量，避免互相影響。額定排煙量15000m3/h。換熱器傳熱量62萬kCal。該換熱器與供水系統換熱，換熱后的熱水返回熱水池，供車間使用。由于燃料中主要成分是甲烷，燃燒后生成二氧化碳與水蒸氣。一般鍋爐換熱后排煙溫度不會低于120℃，仍有大量的余熱隨煙氣排掉了。本項目換熱器采用不銹鋼材料，最終排煙溫度可達60℃左右，將煙氣中的潛熱、顯熱充分釋放到與煙氣換熱的水中，達到換熱效率最大化。煙氣中的水蒸汽凝結為水，從換熱器底部排出。目前國內很少有鍋爐能達到排煙溫度降到90℃以下的要求。該項目可回收蒸汽8.2噸/天,年節約蒸汽接近3000噸。 空氣余熱回收 生產設備運行時散發的熱能耗散在周圍空氣中，使周圍的氣溫升高。為維持車間溫度，不少企業通常把這部分熱空氣直接向外排放。然而我們是對空氣中的熱能根據需要就近回收，用于調節洗浴、采暖等。使用空氣源熱泵吸收工藝排風熱能制取熱水，用于職工洗浴，減少蒸汽的使用。 通過敷設管路，冬季把空壓機排出的熱空氣引到生產車間，維持車間溫度，減少蒸汽的消耗。由于部分工序設備發熱量較少，冬季溫度不能保持，特別是獨立運行的工序，以前為保持室溫穩定，需要使用蒸汽加熱。使用空壓機余熱后，完全停止了蒸汽加熱，每年可節約蒸汽2000余噸。 漿紗、水洗等設備烘筒排氣中含有大量熱能，但同時含有大量水分。要想利用這部分余熱，首先要去除空氣中的水分。一般除濕的方法是用冷水降溫使水蒸汽凝結，結果熱能要大量損失。我們通過實驗，采用工業管道除濕機除去空氣中的水分。由于除濕機采用壓縮冷凝的方式，溫度不會降低。按排氣與室外溫差50℃、風量8000m3/h、密度1.29g/l、比熱1.01kj/kg℃計，年可回收熱量1250.784GJ，折合蒸汽439.33噸。 拉幅機、焙烘機等設備以空氣為加熱介質，排氣中含有較多熱能。因排氣中污物較多，回收較困難，目前正在研究合適的方法回收。
