我國是紡織品生產大國,已多年位居世界第一位,然而,其中的印染行業(yè)能耗大、污染重,已成為社會的負擔。
印染行業(yè)加工1噸針織布,約需煤1.5噸,其中定形機約占了40%,而定形機工作中織物消耗的熱能僅占29%,機體熱能的消耗占10%,廢氣散發(fā)的熱能達到了61%。定形機加工化纖產品的廢氣排放溫度是160℃~170℃,加工棉產品的廢氣排放溫度是100℃~110℃,存在巨大的能源浪費。
我國印染行業(yè)在20世紀80年代已開始進行印染廢水的處理,但對廢氣的處理才剛剛引起注意。根據(jù)國家統(tǒng)計局的信息,我國共有定形機10000多臺,而定形機工作時都有油霧揮發(fā)出來,經(jīng)不完全統(tǒng)計10000多臺定形機廢氣排放達40萬噸,對生態(tài)環(huán)境造成巨大的污染。因此,應做好定形機廢氣的余熱回收和凈化處理工作。
超導熱管分體式熱能回收效果好
定形機的廢氣余熱回收系統(tǒng)可分為三種:鋁翅片超導熱管分體式、集中式及組合式。
鋁翅片超導熱管分體式是在定形機的每節(jié)安裝一個鋁翅片超導熱管分體式熱交換器。鋁翅片超導熱管是高效的傳熱元件,采用的是“封閉兩相傳熱技術”,即將超導熱管抽成真空,管內充裝一定比例的液體工作介質,超導熱管兩側焊有鋁翅片,以強化傳熱。
鋁翅片超導熱管兩端分別在定形機的排氣口及進氣口,在高溫廢氣排放口的叫熱端,在低溫新鮮空氣進口的叫冷端。加工化纖面料的定形機廢氣溫度達170℃~180℃,加工棉面料的也有130℃~140℃。廢氣的熱量傳到鋁翅片超導熱管熱端的介質,介質會蒸發(fā),蒸汽攜帶熱量流到鋁翅片超導熱管的冷端,熱量會傳遞給新鮮的冷空氣,從而凝結成液體,在重力的作用下,再回到鋁翅片超導熱管的熱端,再次吸收熱量蒸發(fā)。周而復始,把熱量傳遞給新鮮的冷空氣。
鋁翅片超導熱管導熱系數(shù)高,銀的導熱系數(shù)是415瓦/米·度,鋁翅片超導熱管的導熱系數(shù)可達到銀的幾百倍到上千倍。使用鋁翅片超導熱管分體式熱交換器,無需加裝風機,被加熱的新鮮空氣,由定形機內的負壓吸入到定形機內,不會改變定形機內的氣流。如單從熱能回收的角度看,鋁翅片超導熱管分體式是最佳的選擇。
鋁翅片超導熱管分體式的缺點是,經(jīng)余熱回收后的廢氣溫度還是比較高,達120℃~130℃,如需要做廢氣的凈化,會帶來一定的困難。
集中式及組合式熱交換器的原理及效果差不多,集中式熱交換器的體積比較大,比較集中,而組合式的形狀比較長。集中式及組合式都是熱交換器內焊接有鋁管或紫銅管,紫銅管的的導熱系數(shù)要高些,但成本也高;鋁管的導熱系數(shù)也非常高,性價比好。高溫的廢氣經(jīng)過鋁管外的通道,新鮮的空氣經(jīng)過鋁管內的通道,兩個通道完全隔離。高溫廢氣經(jīng)熱交換后到工業(yè)靜電除油煙裝置及噴淋式除油煙裝置,進行凈化處理。
由于熱交換器內排列大量的鋁管,所以風阻會比較大,需要加裝風機。新鮮空氣經(jīng)風機吸到熱交換器進行熱交換,可加熱到與高溫廢氣相差30~40℃左右,溫度比較高,但風速也比較大。如全部補給定形機,定形機可能消耗不了那么多加熱了的新鮮空氣,另外也會引起定形機內氣流的變化,要視不同的定形機及生產工藝決定新鮮空氣的使用。如工廠里有炮筒烘干機,將加熱后的新鮮空氣用到炮筒烘干機上將是最好的選擇。
多種方法搞定廢氣凈化處理
定形機排放的廢氣是高溫的,含大量的纖維、粉塵、聚苯類有機物、染料及助劑的殘留揮發(fā)物,常帶有刺激難聞的氣味,不能用單一的方法來去除,需要用多種方法綜合凈化處理。
定型機廢氣的降溫。定形機排放的廢氣是高溫的廢氣,達到170℃,體積大,而工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置的最佳工況是60℃~70℃。如直接將定形機的高溫廢氣送到靜電除油煙裝置進行凈化處理,效果非常不理想,且易造成除油煙器中的蜂巢電極的損壞。
對于定形機廢氣的降溫,鋁翅片超導熱管分體式熱交換器,由于采用負壓將新鮮空氣吸到定形機內,新鮮空氣風量不會很大,對定形機廢氣的降溫是不夠的。通常,經(jīng)鋁翅片超導熱管分體式熱交換器后的定形機廢氣溫度還會有120℃~130℃,凈化的效果也不理想。
如單是考慮對定形機廢氣的油煙的處理,集中式及組合式熱交換器,對廢氣的降溫效果比較好,廢氣的溫度可降到60℃,廢氣的體積也會大大縮小。
不銹鋼循環(huán)過濾網(wǎng)。定形機廢氣一般應先經(jīng)過不銹鋼循環(huán)過濾網(wǎng),再到熱交換器。定形機廢氣中的纖維和大滴的油霧,經(jīng)過循環(huán)過濾網(wǎng),會吸附在過濾網(wǎng)上,起到一部分凈化的效果,使大的纖維及油霧不會進入熱交換器。循環(huán)過濾網(wǎng)可拆下來清洗,再次使用。
工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置。定形機排放的廢氣中微小的油霧,經(jīng)過工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置的高壓電場會被電離、吸附,形成較大的油霧粒子,在電場中受到庫侖力的作用而被吸附到金屬板上,流到集油盤,起到去除油煙、氣味及回收廢油的作用。
噴淋式除油煙裝置。經(jīng)過高壓靜電除油煙裝置處理的廢氣,仍帶有部分纖維和油霧。廢氣在噴淋式除油煙裝置內經(jīng)過導流和擴散,與高壓水霧接觸,水霧可凝結各種纖維、油霧粒子,附有纖維、油霧的微細水滴,由水滴分離器分離出來,再經(jīng)油水分離器分離。
活性炭除味裝置。有些定形機廢氣由于染料和助劑的原因,會帶有刺激難聞的氣味。高壓靜電除油煙裝置有一定的去除氣味的功能,但是如果氣味比較大的話,可加裝活性炭除味裝置,以去除廢氣中的氣味,不影響附近的居民生活。
廢氣余熱回收一年可收回成本
定形機廢氣余熱回收節(jié)能效益明顯。以加工化纖產品的定形機計算,烘箱工作溫度200℃,廢氣排放量為14000~16000立方/小時,溫度170℃左右。視不同的定形機及環(huán)境情況,經(jīng)高效熱交換器加熱的新鮮空氣,與廢氣的溫差為30℃~50℃,即新鮮空氣可加熱達120℃~140℃,風量為9000~12000立方/小時。按平均溫差40℃,即新鮮空氣加熱后130℃,風量以最保守9000立方/小時,煤發(fā)熱量5000千卡/千克,定形機每天工作20小時,每年工作300天計算,熱能回收量為:Q=VCp(t1-t2)=9000×1.3×(130-30)=1170000千焦/小時=279435千卡/小時,每年節(jié)約煤:279435÷5000×20×300=335322千克。每噸煤按800元計算,節(jié)煤效益為335×800=268000元。
定形機每天工作20小時,可回收廢油50~200千克,按平均每天回收130千克,每千克廢油2元計算:130×300×2=78000元。安裝了定形機廢氣余熱回收系統(tǒng),導熱油泵耗電量可減少30%以上,以油泵功率22千瓦,電費1.2元計算,節(jié)電效益為:22×30%×20×300×1.2=47520元。安裝了定形機廢氣余熱回收系統(tǒng),可提高定形機生產速度2%~3%,按平均2.5%,車速平均15米/分鐘,每米加工費0.5元計算,節(jié)約成本為:2.5%×15×60×20×300×0.5=67500元。
定形機廢氣余熱回收凈化處理系統(tǒng)的總裝機容量為22千瓦,停用的定形機原兩臺風機共8千瓦。增加的電耗為(22-8)×20×300×1.2=100800元,噴淋裝置用水的水費2000元,增加的人工開支1000元。運作成本為:100800+2000+1000=103800元。綜合計算,總的節(jié)能效益為:268000+78000+47520+67500-103800=357220元。
可以看出,定形機的廢氣余熱回收,可產生巨大的節(jié)能經(jīng)濟效益,一套定形機廢氣余熱回收凈化處理系統(tǒng)價格大約是20幾萬元,一年即可收回成本并創(chuàng)造效益10萬元。另外,廢氣的凈化處理,也讓定形機的廢氣排放能夠達到國家環(huán)境保護部門的要求,保護了生態(tài)環(huán)境,為人類造福。
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