余热利用-节能降耗.doc

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余热利用 节能降耗
2012-07-13鲁泰纺织股份有限公司 于守政 王加永 李忠国
摘  要：随着国家法规政策的健全和能源价格的上涨，节能环保已成为纺织印染企业的重要制约因素  。在纺织印染企业用能中，热力所占比例接近一半。提高热能利用率是节能的一个重要方面，而余热回用则是提高热能利用率的最有效途径c
关键词：节能  余热回收  热泵  热管

1、前言
随着国家法规政策的健全和能源价格的上涨，节能环保已成为纺织印染企业的重要制约因素。在纺织印染企业用能中，热力所占比例接近一半，提高热能利用率是节能的一个重要方而，而余热回收是提高热能利用率的最有效途径。
鲁泰公司是以高档色织布生产为主的纺织企业。在纱线染色和坯布后整理过程中有许多热加工工序，使用蒸汽、导热油加热水、空气等工作介质来完成热加工过程，能源消耗量很大。其中的大部分热能没有得到有效利用，随热介质排放掉。纺纱、织布过程中，大量的设备散热要通过制冷空调系统冷却塔或对空排放，生产高温导热油过程中燃料燃烧的热量也有很大一部分排放到空中，既浪费了能源，又对环境造成不良影响。为节约能源、降低成本，公司技术人员深入进行了余热资源回收利用的研究。针对不同品位的余热资源、不同生产工艺的需求制定不同的回收方案，遵照“梯级利用、优质优用”的原则就近回收。利用热泵、热管技术回收低品位余热、气体余热方面积累了成功的经验，达到了行业先进水平。能源利用率逐年提高，大大降低了生产成本，扩大了公司的盈利空间。现将公司采取的余热回收措施介绍如下。

2、措施介绍
2．1 冷凝水、冷却水的回收
蒸汽在间壁式换热后要冷凝成水，通过疏水阀排出管道，冷凝水水质纯净，温度一般在90℃以上，仍含有大量热能。如烘干机、烧毛机、退浆机、煮练机、漂白机、丝光机、水洗机等设备，最后一步需要大量冷水降温，冷却水排放温度一般在30-40℃，也含有大量热能。对这部分水采用独立的管道回收，每道工序就近修建存储水池，根据需要泵送到车间作为工艺用水。每天可回收平均水温50℃冷凝冷却水6700吨，年节约蒸汽10万多吨。
2.2 污水余热利用
纱线、面料在染色、后处理过程中要产生大量的污水，其中大部分污水在60℃以上，有些高达95℃。对此采取两种形式换热：
一是整体换热。对于高温污水，集中收集到污水池内。遵照“梯级利用、优质优用”的原则就近换热按需供热。第一级高温污水与低温热水换热，使低温热水吸热后变为高温热水直供生产车间使用；第二级用新鲜冷水与一级换热后的污水换热，补充到热水池，换取低温热水，一部分根据工艺用水要求直供车间使用，一部分继续换热升为高温热水。污水降到35℃直接排放。部分污水不再使用冷却塔冷却每天换热3800吨，年可节约蒸汽2万多吨。
    二是单机台换热。对排放热量大的机台，分别安装换热器就地换热，每天可加热700吨水，年可节约用汽18500吨。
2．3 低温热水余热回收
    对于车间排出的低温污水，仍含有较多热能。到达污水站后需要使用冷却塔降温，消耗电力。空压机冷却水水温30-40℃，也要通过冷却塔散热。对于这部分热能如果用20℃的冷水换热回收，传热系数小，换热效果不好。我们采用热泵提温的方式来回收这部分热能。热泵的实质是一种有源换热设备。使用少量的能源，驱动热介质在真空条件下快速汽化，吸收大量的汽化热，产生较大的温差，大大加快了系统的传热速度，从而在低温度下实现余热的高效回收。分述如下：   
    安装热泵2台，分别提取漂染工序排出的低温污水和空压机冷却水中的热能，代替原使用的蒸汽采暖热源。2010-2011的一个采暖期，原蒸汽型换热站基本停用蒸汽。两台热泵节约蒸汽3200吨，减少冷却塔用电6.9万度。春秋季节则把空压机冷却水的热量通过换热器传递给自来水，最终提升软化水的温度，年可节约4700吨蒸汽。   
2．4 蒸碱凝水余热回收   
    丝光机废碱液要回收浓缩后循环利用。浓缩过程中产生的冷凝水温度高达90℃以上，含有大量热能，这部分热能具有极大回收价值。但冷凝水中混有碱，pH值较高，一般生产工艺中不能应用，对此应根据情况采用以下方式回收：
    一是直接使用。把蒸碱冷凝水收集到一个池子里，用泵送到车间，供煮练、漂白等工序使用。每天可收集凝水约100吨，年节约蒸汽3000多吨。   
二是通过换热提取热能，直接与冷却水换热，每天可收集冷凝水约100吨，年节约蒸汽2100吨降温到50℃以下，换热后再经过热泵继续提取热能，温度降到30℃以下排放。提取的热能用于给回收的热水提高温度。经过连续换热后年可节约蒸汽9000余吨。
2．5 烟气余热回收   
    锅炉排烟热损失是燃烧过程热损失的主要组成部分。排烟温度250-330℃。我们对排烟的热也进行了回收。气体的余热回收技术要求较高。一般气体的流速较快，换热时间短的多，气体密度很小，换热系数较小。如果使用传统换热器，需要很大的换热面积，换热效率低下。我们引进了近年来成熟推广的热管式先进换热技术，收到了良好的效果。   
    热管最早用于航天器的快速传热，后来逐渐应用到各个领域。其原理是利用相变传热原理，其传热效率比普通换热器传导传热要高出数十倍、数百倍、甚至数千倍。基本结构是一根密闭金属管，抽成真空，灌注一定量的导热介质。根据需要可选择不同种类、型号的金属管制作，充注不同的介质可制成不同工作温度的热管。工作时蒸发段置于热流体中，管内介质吸热气化，经导管传到冷凝段，向冷流体放热凝结，流回蒸发段，重复循环。由于介质发生相变时吸收的蒸发热远大于同相时传导的热量，其传热效率要远高于一般换热器。蒸发段和冷凝段可以做在一根管中，也可以做成分体式。由于冷热流体完全隔离，避免了互相混合污染的现象。单根热管故障可以独立更换，不影响其它热管。具有传热效率高、等温性好、结构灵活、寿命长、易维护等特点。
染整工序有三台油炉，两开一备。把三台锅炉的烟道汇合成一条，再经过热管式换热器换热。每台油炉烟道上都安装调节板，可以随时控制烟气量，避免互相影响。额定排烟量15000立方/小时。换热器传热量62万大卡。该换热器与供水系统换热，换热后的热水返回热水池，供车间使用。由于燃料中主要成分是甲烷，燃烧后生成二氧化碳与水蒸气。一般锅炉换热后排烟温度不会低于120℃，仍有大量的余热随烟气排掉了。本项目换热器完全采用不锈钢材料，最终排烟温度可达60℃左右，将烟气中潜热、显热充分释放到与烟气换热的水中，达到换热效率最大化。烟气中的水蒸汽凝结为水，从换热器底部排出。目前国内很少有锅炉能达到排烟温度降到90℃以下的要求。该项目可回收蒸汽8.2吨/天，年约蒸汽接近3000吨。
2.6 空气余热回收
生产设备运行时发热，耗散在周围空气中，使周围气温升高。为维持车间温度，通常把这部分热空气向外排放。我们对空气中的热能根据需要就近回收，用于调节洗浴、采暖等。使用空气源热泵吸收工艺排风热能制取热水，用于职工洗浴，减少蒸汽的使用。
通过敷设管路，冬季把空压机排出的热空气引到生产车间，维持车间温度，减少蒸汽的消耗。由于部分工序设备发热量较少，冬季温度不能保持，特别是独立运行的工序，以前为保持室温稳定，需要使用蒸汽加热。使用空压机余热后，完全停止了蒸汽加热。每年可节约蒸汽2000余吨。
浆纱、水洗等设备烘筒排气中含有大量热能，但同时含有大量水份。要想利用这部分余热，首先要去处空气中的水份。一般除湿的方法是用冷水降温使水蒸汽凝结，结果热能要大量损失。我们通过实验，采用工业管道除湿机除去空气中的水分，由于除湿机采用压缩冷凝的方式，温度不会降低。按排气与室差50℃、风量8000m3/h、密度1.29g/l、比热1.01kj/kg℃计，年可回收热量1250GJ，折合蒸汽440吨。
拉幅机、焙烘机等设备以空气为加热介质，排气中含有的热能较多。因排气中污物较多，回收较困难，目前正在研究合适的方法回收。

3、小结
多年来，公司技术人员一直进行余热利用的研究，并积累了丰富的经验，取得了明显的效果。通过各种余热资源的回收利用，年可节约蒸汽近l7万吨。下一步我们将继续研究低温热源的利用、热能系统平衡气体介质热能的利用，争取在经济技术允许的范围内取得突破，进一步提高余热利用水平。
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