染色污水熱能回用體系設(shè)計(jì)

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本文作者：孫洪剛、孫翠翠 單位：魯銀投資集團(tuán)、禹城羊絨紡織有限公司

染色污水熱能回收與利用是把儲(chǔ)存在污水中的熱量通過熱交換的原理，以熱傳導(dǎo)的方式將污水中的部分熱量傳遞給常溫下的自來水，以使自來水溫度提升的技術(shù)。染色污水熱能回收技術(shù)近幾年得到了很大的發(fā)展，其中最常用的印染行業(yè)廢水熱能回收方法是:將熱污水和廢棄熱蒸汽收集并按各自不同溫度直接或間接輸送到至少由2個(gè)以上換熱單元構(gòu)成的熱交換器中，分別與流經(jīng)籜換熱單元自來水進(jìn)行熱交換，再通過PLC控制裝置對(duì)獲熱自來水實(shí)行分溫段保溫、貯存，待用水開始時(shí)，可以將已經(jīng)升溫過的自來水直接配送至需水機(jī)臺(tái)［2］。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)印染加工過程中廢棄污水的熱能回收主要采用如下幾種回收設(shè)備:對(duì)含熱污水就近安裝熱交換單機(jī)組進(jìn)行熱能交換，并直接把交換產(chǎn)生的潔凈熱水放進(jìn)用熱水機(jī)臺(tái)。這種方式優(yōu)點(diǎn)是靈活機(jī)動(dòng)，缺點(diǎn)是機(jī)臺(tái)旁邊空間小。無法安置較大的換熱設(shè)備，換熱效率一般很難設(shè)計(jì)得很高，加上工人的操作空間有限，這樣會(huì)進(jìn)一步減少操作空間，使工人工作環(huán)境狹窄而惡劣［3］。集中各機(jī)臺(tái)的熱污水進(jìn)入污水交換站再進(jìn)行熱能交換，這種方式優(yōu)點(diǎn)是選擇合適的地方建立交換系統(tǒng)。集中處理，再向各機(jī)臺(tái)分配供應(yīng)含熱自來水［4］。此種技術(shù)的換熱機(jī)組采用的是大型管程或以高效熱管技術(shù)、或大型熱泵機(jī)組進(jìn)行廢熱回收，但是建設(shè)費(fèi)用會(huì)較高，因在使用過程中較易堵塞，對(duì)水質(zhì)有一定的要求。以上2種均可以取得較好的熱能回收效果，但是從目前國(guó)內(nèi)的使用情況來說，采用集中換熱進(jìn)行污水熱能回收，在熱能回收效率上來說，要優(yōu)于單臺(tái)熱交換機(jī)組的熱能回收。

染色污水熱能回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)印染工藝每天耗蒸汽高達(dá)數(shù)百噸，工藝所產(chǎn)生的60～90℃廢熱水均直接排放，廢水余熱利用潛力巨大，本設(shè)計(jì)基于目前染色企業(yè)的污水排放進(jìn)行，為污水處理的前道工序。充分利用印染后所排出的高溫?zé)崴?，可以在熱污水蓄水池處設(shè)置熱電偶，當(dāng)測(cè)得廢熱水溫度大于55℃時(shí)，發(fā)送信號(hào)控制軟化水供水電磁閥打開，污水水泵啟動(dòng)，使得高溫廢熱水直接進(jìn)入熱交換器進(jìn)行處理。當(dāng)溫度低于下限溫度(軟化水溫度+10℃)時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉(當(dāng)熱污水溫度高于自來水溫度不很高時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì))。為保證設(shè)備運(yùn)行暢通，在熱污水出口管路加轉(zhuǎn)除污器，但考慮到換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行，熱水流道內(nèi)可能積存大量細(xì)小雜質(zhì)，安裝壓差傳感器控制換熱器入口電磁閥及水泵關(guān)閉，蒸汽吹掃，保證換熱器的正常運(yùn)行。熱能回收系統(tǒng)的染色用水管道設(shè)計(jì)一直是暢通的，不受熱能回收系統(tǒng)影響。當(dāng)貯熱緩沖池內(nèi)沒有熱軟化水時(shí)，軟化冷水管方可開啟。

熱能回收分析與計(jì)算

基礎(chǔ)參量為:水的比熱容C=4.2×103J/kg，1t蒸汽含熱量Q0:600Kcal=2.51×109J，熱污水溫度55℃，冷污水溫度24℃，即熱能回收后污水溫度由55℃變化為24℃。冷凈水溫度18℃，熱凈水溫度45℃，即經(jīng)加溫后冷凈水溫度由18℃變化為45℃。熱污水回收利用率按50%計(jì)算，蒸汽價(jià)格190元/t。這些基礎(chǔ)參量中，各項(xiàng)溫度值根據(jù)現(xiàn)在多數(shù)紡織印染企業(yè)熱污水排放標(biāo)準(zhǔn)的最低值計(jì)算。

以一個(gè)中小規(guī)模的散毛纖維印染企業(yè)舉例(年染色量為1000t左右)。①染色每天用蒸汽量40～50t，每天烘干用蒸汽產(chǎn)生的冷凝水約為10t。②染色車間熱污水排放量800t/天。③熱能回收系統(tǒng)假定回收能力60t/h。

每噸熱污水可以轉(zhuǎn)換出的熱能Q1=C×m×Δt=4.2×103×1000×(55－24)=1.302×108J，熱能回收系統(tǒng)加熱每噸冷凈水的熱能Q2=4.2×103×1000×(45－18)=1.134×108J，系統(tǒng)熱能回收效率η=Q2/Q1=87%，系統(tǒng)每天回收的熱能Q3=800×50%×Q2=45.3×109J，折算為管道蒸汽，則回收的熱能量為=Q3/Q0=45.3×109/(2.51×109)=18t，每天可以創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)效益:18×190=3420元。

光伏太陽能再加熱技術(shù)

紡織印染過程中，為了充分發(fā)揮染化料及相關(guān)助劑的工藝活性，一般都需要高溫染色。經(jīng)過污水熱能交換的軟化水，雖然溫度有了很大的提高，可是離染色水溫尚有很大的差距，為了進(jìn)一步提高水溫，可以采用光伏太陽能再加熱技術(shù)［3］。具體流程如圖2所示。隨著近年光伏產(chǎn)品價(jià)格的大幅下跌，以及國(guó)家相關(guān)節(jié)能減排政策的大力扶植，光伏太陽能再加熱技術(shù)得到了很大的推廣。作為污水熱能回收利用的重要補(bǔ)充，越來越多的紡織印染企業(yè)嘗到了熱能回收的甜頭。特別是合同能源管理方式走進(jìn)企業(yè)后，紡織印染企業(yè)的高耗能、高污染情況得到了明顯的改善。

熱能回收的意義

紡織印染企業(yè)污水熱能是尚未有效開發(fā)和利用的清潔能源。在當(dāng)今紡織印染企業(yè)成本壓力不斷上升，盈利能力不斷下降，加之環(huán)境污染日益引起廣泛關(guān)注的情況下，有效回收和利用污水熱能具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。污水熱能回收具有明顯的節(jié)能效果，按照本文的計(jì)算，一個(gè)中小型的印染企業(yè)每天可以節(jié)約18t蒸汽。污水熱能回收具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果，同樣通過本文的計(jì)量分析，該小型印染企業(yè)每天至少可以節(jié)約3400元的支出。污水熱能回收具有明顯的環(huán)境效益。

結(jié)語

紡織印染企業(yè)污水熱能回收技術(shù)的使用與推廣，一方面使印染企業(yè)自身獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了大量的成本，有利于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。另外一方面，可以有效利用污水中多余的廢熱資源，減少了多余的能源消耗，對(duì)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)等起到了積極的推動(dòng)作用。所以說，積極開展紡織印染企業(yè)的污水熱能技術(shù)的回收與利用，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的交流與研發(fā)，是積極貫徹國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略，使企業(yè)增收節(jié)支的一項(xiàng)利國(guó)利民利企的好事。因此應(yīng)該引起足夠的重視，采取有效措施，使污水熱能回收最終成為人類獲取能源的一種重要手段。