余热利用：节能与增收的双重选择

　　鲁泰纺织股份有限公司 于守政 王加永

　　随着国家法规政策的健全和能源价格的上涨，节能环保已成为制约纺织企业发展的重要因素。提高热能利用率是节能的一个重要方面，而余热回收是提高热能利用率的最有效途径。

　　作为以高档色织布生产为主的纺织企业，鲁泰纺织股份有限公司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，就随着热介质排放掉了。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气中，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，鲁泰公司的技术人员深入进行了余热资源回收利用的研究，并针对不同品位的余热资源、不同生产工艺的需求制订不同的回收方案，遵照“梯级利用、优质优用”的原则就近回收。通过各种余热资源的回收利用，公司年可节约蒸汽16.93万吨。

　　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却水降温，冷却水排放温度一般在30℃~40℃，也含有大量热能。若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，则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。

　　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，有些甚至高达95℃。对此可采取两种形式换热：

　　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18529吨。

　　低温热水余热回收

　　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。我们采用了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年的采暖期，原蒸汽型换热站基本停用蒸汽。两台热泵节约蒸汽3240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。

　　蒸碱凝水余热回收

　　丝光机废碱液要回收浓缩后循环利用。浓缩过程中产生的凝水温度高达90℃以上，含有大量热能。这部分热能具有极大的回收价值。但凝水中混有碱，pH值较高，一般生产工艺中不能应用。对此根据实际情况采用以下方式回收：

　　一是直接使用。把蒸碱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，每天可收集凝水约100吨，年节约蒸汽2117.65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。

　　烟气余热回收

　　　　锅炉排烟热损失是燃烧过程中热损失的主要组成部分。排烟温度250℃~330℃，我们对排烟的热能也进行了回收。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。对此，我们引进了近年来已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。工作时将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，不影响其他热管，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3台油炉，两开一备。把3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15000m3/h。换热器传热量62万kCal。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。本项目换热器采用不锈钢材料，最终排烟温度可达60℃左右，将烟气中的潜热、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,年节约蒸汽接近3000吨。

　　空气余热回收

　　生产设备运行时散发的热能耗散在周围空气中，使周围的气温升高。为维持车间温度，不少企业通常把这部分热空气直接向外排放。然而我们是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，但同时含有大量水分。要想利用这部分余热，首先要去除空气中的水分。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。按排气与室外温差50℃、风量8000m3/h、密度1.29g/l、比热1.01kj/kg℃计，年可回收热量1250.784GJ，折合蒸汽439.33吨。

　　拉幅机、焙烘机等设备以空气为加热介质，排气中含有较多热能。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。