四维低温热管技术在纺织染整行业的余热利用
作 者：
北京德天地兴科技发展有限公司 江鑫
北京德天地兴科技发展有限公司 江鑫
中国设备管理协会装配式建筑产业发展中心 张建章
定型机是纺织染整行业中主要耗能设备之一。一般定型机烘箱工作温度化纤类为200 ℃左右，废气温度160 ℃左右；棉织物为140 ℃左右，废气温度100 ℃左右。单台定型机耗能60～100万大卡，经估算，织物加工定型所消耗的热能仅占其29%，机体热损失约占10%，其余大量热能（60%以上）随废气散失到大气中，同时，废气的湿度大、含油烟且成分复杂，这不仅造成了能源的浪费而且也造成了严重的环境污染，因此定型机的余热回收及其资源化利用势在必行。
1 废气余热回收及其资源化利用方案
1.1 热能回收利用方案
针对我公司定型机实际运行情况，本工艺流程中定型机余热回收器采用分散式安装技术，在定型机废气出口最近处安装余热回收装置（废气温度相对最高），并将余热回收装置隔为放热区与吸热区二部分。
在吸热区，160 ℃以上的高温废气通过余热回收装置，把废气降温到110 ℃左右排放，其部分热量被换热器吸收，完成吸热过程。换热器吸收的热量通过传热元件（热管）内介质的相变，将热量传递到传热元件的另一端。
在放热区，由于传热元件的温度比新进入的常温空气高，于是热管内介质释放热量，该热量被常温空气吸收后其温度提高到120 ℃左右，热管内介质产生相变回流到吸热区。
120 ℃左右的高温热空气通过定型机本身负压吸入至定型机烘箱内散热器继续加热，从而实现余热回收利用的目的，可回收能量约为16×104 kcal/h。
为了保证热回收效率，防止烟气中纤维、粉尘及漂浮粘附在余热回收装置内壁，特设有蒸汽或压缩空气清扫口，在使用过程中，随时可开启蒸汽或压缩空气阀门，以清除热换热器内污物（根据实际使用情况定期清扫）。
1.2 气体净化方案
油烟净化的方式主要有高压静电油烟净化处理和水浴油烟净化处理二种方式。我公司针对定型机排放出来废气的流量和特征采用水浴油烟净化方式。
从水浴油烟净化机理可知，当废气净化时温度高于100 ℃时其水会产生气化（蒸汽），一方面蒸汽排放会带走油气分子不能达到油气的净化要求；另一方面是本身会消耗水资源及蒸汽油气冷凝后造成二次环境污染。故在使用水浴油烟净化时，废气的净化温度也必须控制在100 ℃以下，根据实际运行试验得知最佳温度为75-80 ℃以下最佳。
本工艺流程中将定型机产生的高温废气经过冷热交换后，将温度降到80 ℃以下，然后进入废气净化器，在导流区经缓流、均流、扩散后进入喷淋区，烟气在喷淋区与高压水雾紊流接触，废气中的有害气体、纤维、尘、油雾被水雾捕集后经净化器底部排水口流入油水分离水箱中，污水经两级过滤后，其中的中长纤维和较大体积的杂质被滤除。
细碎纤维、尘在自然沉降作用下积聚于箱底。细小油珠则依靠自身浮力上浮到水面聚成浮油层，浮油积聚到油槽后经排油管排入预置的油桶内。经沉淀、浮油后的水（洁净水）再通过循环水泵供入净化器循环利用。经喷淋净化、降温后的气体由喷淋区进入脱水区，脱水后的洁净气体由净化器顶部通过排风管道排入大气。
2 效益分析
2.1 经济效益分析
已知排风管平均风量约为2200 m3/h，温度达130～190 ℃，冷却水的进口温度为65 ℃，出口温度85 ℃。烟气从190 ℃的排气温度冷却至90 ℃，由热平衡计算可知回收热量为50 kW；从热回收器出来的废气进入冷却器进一步冷却，单位从90 ℃降到60 ℃，冷却水进口温度为20～25 ℃，出口温度为50 ℃，由热平衡计算可知换热量为20 kW。
因此，本工艺流程中的热能回收装置每小时回收的热量为：50+20=70 kW，取标准煤的热值为29260 kJ/kg进行折算，则每台定型机回收的热量相当于标准煤8.6 kg/h；经过对定型机排出废气中含有油脂的测试，其含量为30 mg/Nm3，可以回收的油脂为：0.033 kg/h，按回收率85%计算，取油脂的热值为42500 kJ/kg，则回收的油脂热量相当于标准煤0.048 kg/h。
每台定型机余热回收设备按每天运行24 h，一年运行330 d计算，则一年可节省标准煤约68.5 t，我公司共7台定型机，则每年可节省标煤479.5 t，按标煤价格850元/t计算，则一年可节约燃料费用约为40.75万元。
2.2 社会环境效益
未采用余热回收装置的定型机一般排放颗粒物150～250 mg/m3、油烟40～80 mg/m3。所排放的油、烟、尘对人类身体健康和环境具有很大危害。
本工艺流程中采用了余热回收及其气体净化技术，通过对实际运行结果的监测，处理后的排放颗粒物基本在15 mg/m3以下，油烟在9 mg/m3以下，余热温度回用率83%以上，处理效果显着，另外，通过余热回收，可减少废气风管对车间的热辐射，降低定型机车间温度，为车间工人创造良好的工作环境，具有良好的经济社会效益。
3 结语
（1）定型机排放的废气经余热回收以及气体净化之后，节约了能源，一年可节约标煤479.5吨，经济效益显着，而且其社会环境效益明显。
（2）定型机废气余热利用和污染治理技术，在较大幅度地高能源利用率的同时，从源头上根除印染废气中有害物质的排放，是一项兼有节能、治污、增效等多重功效的复合技术。
（此论文发表于《暖通制冷空调》杂志2020年7月刊）
