洗滌行業(yè)蒸汽系統(tǒng)節(jié)能潛力淺析

文_朱芳 斯派莎克工程（中國）有限公司

泉州某洗滌公司有3個車間，并有自備鍋爐房。現(xiàn)以有冷凝水回收的2號車間為例，探討洗滌行業(yè)潛在的節(jié)能方案。該廠主蒸汽蒸汽壓力約8barg，溫度為壓力下飽和溫度。主要的用汽設(shè)備包括烘干機(jī)、洗脫機(jī)、平燙機(jī)和人工熨斗等設(shè)備。

從現(xiàn)場調(diào)研了解，該公司總蒸汽耗量約4230kg/h，2號車間冷凝水回收流量約796.6kg/h,冷凝水回收率18.8%左右，該車間的主要的節(jié)能點(diǎn)包括：烘干機(jī)余熱利用、冷凝水閃蒸汽回收利用、人工熨燙區(qū)蒸汽泄漏以及閥件保溫。

1 閥門保溫

蒸汽輸送系統(tǒng)中由于管道內(nèi)部是高溫蒸汽，為了減少由于散熱引起的能量損失，蒸汽管道大多需要保溫，以降低管道外表面和環(huán)境溫度的溫差，減少能量的損失。但由于種種原因，通常會忽略蒸汽系統(tǒng)中閥門的保溫。未保溫的閥門表面裸露在外，會對周圍的環(huán)境進(jìn)行對流和輻射散熱，其主要危害包括：①能源的浪費(fèi)，增加運(yùn)行成本；②蒸汽干度降低。

隨著閥門對外散熱，閥門內(nèi)的部分飽和蒸汽冷凝，最終將降低蒸汽的干度，導(dǎo)致蒸汽帶水量的增加。蒸汽干度降低有可能會影響到下游的生產(chǎn)工藝，甚至?xí)斐烧羝到y(tǒng)水錘，使蒸汽系統(tǒng)存在安全隱患。

由于閥門外表面一般是不規(guī)則的，散熱量難以計量，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，閥門的散熱當(dāng)量長度相當(dāng)于同口徑的1m的管道。圖1是針對DN50截止閥，保溫前后外表面的溫度對比。

本文根據(jù)傳熱學(xué)原理，結(jié)合工程實(shí)際，以現(xiàn)場實(shí)測閥壁溫度以及環(huán)境溫度為準(zhǔn)，計算閥門散熱損失。表1閥門散熱損失計算基于環(huán)境溫度23℃。

表1 閥門保溫前后散熱引起冷凝水量對比表

從表1可知，閥門保溫后散熱損失量將減少90%以上，閥門口徑越大，保溫后能源節(jié)約效果越顯著。

考慮到閥門維護(hù)方便，該廠未對閥門進(jìn)行保溫，如對閥門采用可拆卸的保溫夾套進(jìn)行保溫，既滿足維護(hù)時拆卸方便的要求，又可以減少能源消耗（表2），同時降低蒸汽系統(tǒng)的安全隱患。

表2 閥件保溫后蒸汽節(jié)約量

2 烘干機(jī)余熱利用

烘干機(jī)根據(jù)工作形式分為帶式烘干、滾筒烘干、塔式烘干。其工作原理是烘干機(jī)從外界吸入新風(fēng)，然后利用蒸汽加熱新風(fēng)，新風(fēng)被加熱到一定的溫度后，高溫?zé)犸L(fēng)與物料直接接觸，通過熱傳導(dǎo)、對流、輻射的方式將熱能傳遞給物料，使物料在筒內(nèi)不斷蒸發(fā)，入料口的引風(fēng)裝置將含有大量水汽、濕氣的廢氣抽出。根據(jù)烘干機(jī)種類的不同，廢氣的排放溫度略有差異，例如滾筒式烘干機(jī)，排放溫度50～90℃, 帶式的烘干機(jī)廢氣排放溫度90～140℃。

2.1 滾筒式烘干機(jī)余熱回收

2.1.1 烘干機(jī)工作現(xiàn)狀

2號車間共有5臺靠墻的滾筒式烘干機(jī)，熱風(fēng)加熱完物料后，其廢氣（70℃）直接對外排放。高溫的熱風(fēng)直接排放，一方面存在能量的浪費(fèi)，增加運(yùn)行成本；另一方面會導(dǎo)致車間內(nèi)環(huán)境溫度升高，影響車間工作環(huán)境。

2.1.2 節(jié)能改造方案

結(jié)合該廠的實(shí)際情況，對烘干機(jī)的余熱回收采用如下方式：

(1)增加一套低壓損的高效能氣氣換熱器，將烘干機(jī)的廢氣通過換熱器預(yù)熱新風(fēng)。 其原理見圖2。

100kg的烘干機(jī)，其廢氣進(jìn)行節(jié)能回收改造后，蒸汽節(jié)約量計算如表3。

本組患者手術(shù)之后有9例出現(xiàn)低度發(fā)熱情況（體溫不高于38.5℃），有6例患者出現(xiàn)肝區(qū)疼痛的情況，通常對癥治療后所有體征及癥狀均完全消失。手術(shù)之后患者沒有出現(xiàn)肝壞死、膽管狹窄以及膽囊壞死等多種嚴(yán)重并發(fā)癥。

表3 單臺100kg的烘干機(jī)余熱回收計算

從表3可知，烘干機(jī)廢氣余熱回收利用之后，單臺烘干機(jī)蒸汽耗量可節(jié)約0.03t/h。該廠有5臺烘干機(jī)，以全年運(yùn)行3300 h，生產(chǎn)負(fù)荷率為0.8估算，年蒸汽節(jié)約量為396t，按照250元/t的蒸汽單價計算，年運(yùn)行成本可降低9.9萬元。

2.2 洗衣龍烘干機(jī)余熱回收

2號車間洗衣龍后共有5臺50kg的烘干機(jī)，烘干機(jī)用蒸汽加熱外界新風(fēng)，利用加熱后的熱風(fēng)去烘干衣料，運(yùn)行過程中，烘干機(jī)有90～140℃的廢氣排出。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，洗脫機(jī)和洗衣龍均需要大量的熱水，為了回收烘干機(jī)余熱，可在該車間增加一套低壓損、高效的水汽換熱機(jī)組，將烘干機(jī)的熱風(fēng)預(yù)熱洗衣水，其原理見圖3。

從表4可知，烘干機(jī)余熱用于預(yù)熱洗衣熱水后，其蒸汽耗量可節(jié)約0.02t/h。5臺烘干機(jī)，全年運(yùn)行3300h，生產(chǎn)負(fù)荷率為0.8，年節(jié)約蒸汽量為264t，可節(jié)省6.6萬元。

表4 洗衣龍后烘干機(jī)余熱回收節(jié)能量計算

3 熨燙區(qū)能源節(jié)約方案

熨燙是洗滌行業(yè)蒸汽消耗大戶之一，該車間的11個熨斗均采用人工熨燙，熨斗上沒有配置疏水閥，而是裝設(shè)了一個閥門，人工手動排出疏水。而現(xiàn)場實(shí)際的運(yùn)行情況是：工人為了保證熨燙的效果，以及提高熨燙的效率，熨斗處閥門一直處于常開的狀態(tài)，蒸汽大量排出，能源浪費(fèi)量非常嚴(yán)重。

3.1 改造方案

每個熨斗各安裝一個碟片式疏水閥，利用疏水閥代替人工，實(shí)現(xiàn)疏水排放。根據(jù)疏水閥的工作原理，冷凝水來時，閥門自動打開，蒸汽進(jìn)入時，自動關(guān)閉，所以改造之后，可以防止蒸汽泄漏，節(jié)約能源。

3.2 節(jié)能量計算

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，疏水閥替換手動閘閥后，蒸汽的熨斗蒸汽耗量至少減少10%。其能源的節(jié)約量見表5。

表5 熨燙區(qū)域節(jié)約量計算

4 冷凝水及閃蒸汽回收利用

凝水通過疏水閥從壓力較高的用汽設(shè)備排出，由于疏水閥后的壓力較低，一部分冷凝水就會變成閃蒸汽。閃蒸蒸汽的量是由蒸汽和冷凝水中所包含的熱量決定，一般閃蒸汽的質(zhì)量占高壓冷凝水流量的10%～15%，但閃蒸蒸汽的熱量最多可以占整個冷凝水熱量的一半。如果將閃蒸蒸汽直接排放，則意味著能源的浪費(fèi)，以及補(bǔ)水的增加，最終導(dǎo)致運(yùn)行成本上升。

4.1 冷凝水回收情況

本車間的冷凝水經(jīng)冷凝水回收裝置回收至鍋爐房外開式水槽，閃蒸汽直排至大氣。閃蒸汽率計算：

其中：

V—閃蒸率 %；

hf1—冷凝水飽和水焓 627kJ/kg；

hf2—大氣壓力下的飽和冷凝水焓 419kJ/kg；

hfg—大氣壓力下蒸汽潛熱 2257kJ/kg。

本車間冷凝水壓力3.6barg，排放至開式水槽時，利用公式（1）計算閃蒸汽量為9%。也就是說車間回收來的冷凝水有9%的質(zhì)量流量，33%的熱量是浪費(fèi)的。

4.2 改造方案

增加一套冷凝水及閃蒸汽熱量回收裝置，將閃蒸蒸汽加熱洗衣水。其原理見圖4。

節(jié)能改造后，一方面回收了閃蒸汽，減少能耗；另一方面回收閃蒸汽對應(yīng)的冷凝水，減少補(bǔ)給水。從表6可以看出，回收閃蒸汽后，蒸汽量和補(bǔ)給水每年節(jié)約6.4萬元。

表6 余熱回收節(jié)約量計算

5 結(jié)語

洗滌行業(yè)主要用汽設(shè)備包括烘干機(jī)、熨斗、洗衣龍等設(shè)備。對于洗滌行業(yè)的節(jié)能方案可以從閥門、管件的保溫，閃蒸汽回收、冷凝水的回收，以及設(shè)備裝設(shè)疏水閥減少蒸汽泄漏等方面減少能量損失，降低運(yùn)行成本。

本文探討的某洗滌公司的二號車間，節(jié)能改造后年運(yùn)行成本可降低近22萬元，如果全廠蒸汽系統(tǒng)都做節(jié)能改造，其節(jié)能量將更加可觀。