印染行业余热回收技术的调查分析

许 琦，杨蕴敏

（常州纺织服装职业技术学院，江苏 常州213164）

印染是对纺织材料纤维、纱线和织物进行以化学处理为主的工艺过程，包括预处理、染色、印花和整理。印染的大多数工序是化学加工过程，纺织材料经化学加工后要反复水洗并加以烘干，热能和水的消耗量都很大，因此印染行业属于高能耗行业，是环保治理的重要领域。“十二五”是印染行业产业结构调整和产业升级的关键时期，所以节能减排降耗是印染行业的发展目标，也是降低成本、增加效益、保护环境的必然途径。印染行业是能源消耗大户，在生产过程中产生大量的高温废水、高温废气、锅炉烟气以及蒸汽等，若要大幅度地提高能源利用率，就必须做好余热回收利用工作。

江苏省常州地区印染行业非常发达，通过对部分重点企业进行实地调研，了解企业余热回收利用技术，通过有代表性企业的余热综合利用示范，将成果推广到整个行业。

1 废水余热回收技术

1.1 废水余热来源

印染厂的生产过程中要消耗大量的热能、电能，尤以热能的用量最大，其中用于洗涤、漂白、染色等工序的热能消耗约占整个工艺过程中热能用量的70%以上。在染色过程中，蒸汽提供的热量中约8%～10%的热量通过设备散热方式损耗，20%的热量被工艺冷却水带走，而其余的热量则通过废水被排放。大量排放的废水被送至污水处理厂处理，由于排放的染色废水温度较高（平均温度在50℃以上），一方面造成严重的能源浪费，另一方面对废水处理的质量影响较大，特别是生化处理工序，过高的水温将使生化细菌死亡，从而影响废水处理效果，给废水达标排放或中水回用带来严重影响。由此可见，在印染厂进行废水余热回收是一项非常必要的工作［1］。

1.2 废水余热回收技术

1.2.1 工业热泵回收技术

热泵是一种利用高位能（电、蒸汽等）使热量从低位热源流向高位热源的装置。热泵所供给的热量是消耗的高位能与吸取的低位热量的总和，它实质上是一种以消耗一部分高质能（机械能、电能或高温热能等）进行补偿，通过热力循环，把环境介质中贮存的低质能量加以发掘进行利用的装置，因此，采用热泵装置可以充分利用低品位能量而节约高品位能量，特别是对同时需要供冷和供热的场合，采用热泵装置就更加合理［2］。

如常州某企业采用热泵技术回收废水中的余热，使印染废水进入工业热泵机组和制冷剂进行热交换，制冷剂吸收污水中的热量，污水通过管道回到污水池，而制冷剂则通过自身的循环过程把吸收的热量带至冷凝器中，再把热量释放给冷凝器中循环的软水，软水被加热后进入蓄热水池中，这样就使得热泵机组把污水中蓄含的热量提取出来运输并转移，实现了制热。由此可带来三方面的效益：一是节省了蒸汽；二是提高了生产用水温度，减少了升温时间，提高了生产效率；三是缩短了染色时间，节约了约5%～10%的生产用水量［3］。

1.2.2 热交换回收技术

在印染加工过程中，各工段需要不同的高温热水，这些高温热水一般都是通过蒸汽加热得来，但使用后被排出时温度仍然很高，大部分热量被直接排放。因此在废水排放系统中加装换热器，利用高温废水的余热加热生产用水，温度不够再使用蒸汽加热。通过热交换提高了各工段进水温度，降低了各工段蒸汽使用量，达到了节能的效果。

印染行业废水余热回收中常用的有间壁式、中间载体式换热器，除此之外，还包括新型多级串联换热器等新型换热设备、旋转式热能回收设备等。

如某企业的染整加工过程中，连续水洗机每天要排放大量的温度在50～90℃之间的热水，每一格热水槽每小时大约要排放1200kg热水。在水洗机旁边安装一台热交换器，让这些热水通过热交换器，把热量传递给水洗槽的补充清水，就可以节约加热补充水所需要的蒸汽，这样的水－水热交换器的效率可以达到90%以上。

2 废气余热回收技术

2.1 废气余热来源

热定型机是利用加热使涤纶、腈纶、锦纶及其混纺、交织机织物、针织物获得定型效果的设备。印染行业加工1t针织布，约需煤1.5t，其中定型机约占了40%，而定型机工作中织物消耗的热能仅占29%，机体热能的消耗占10%，废气散发的热能达到了61%。定型机加工化纤产品的废气排放温度是160～170℃，加工棉产品的废气排放温度是100～110℃，存在巨大的能源浪费［4］，而且废气的湿度大、含油烟且成分复杂，还造成了严重的环境污染。

2.2 超导热管回收技术

超导热管采用的是“封闭两相传热技术”（见图1），超导热管两端分别置于余热回收系统中的高温废气排气口和需要加热的新鲜空气或水中，在高温废气排放口的为热端，在需加热的低温新鲜空气处的为冷端。高温废气的热量传到超导热管热端的介质，介质会蒸发，蒸汽介质携带热量流到铝翅片超导热管的冷端，热量传递给新鲜的冷空气，从而凝结成液体。一般超导热管会倾斜放置，便于介质在重力作用下，回流到超导热管的热端，再次吸收热量蒸发。周而复始，将热量传递给新鲜的冷空气［5］。

图1 封闭两相传热技术

如某企业在定型机的每节安装一个铝翘片超导热管分体式热交换器，使用该热交换器，无需加装风机，被加热的新鲜空气，由定型机内的负压吸入到定型机内，不会改变定型机内的气流。一套设备使用一年即可收回成本并创造效益10万元。

3 锅炉烟气余热回收技术

3.1 锅炉烟气余热来源

纺织染整工业中，蒸汽锅炉被广泛应用，锅炉烟气直接排放不仅带走大量的热能，造成锅炉热效率下降，对自然环境也会形成热污染。

3.2 锅炉烟气余热回收技术

锅炉烟气热能回收系统主要设备为热管式蒸汽发生器及省煤器。热管式蒸汽发生器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小和利于控制露点腐蚀等优点。热管是其主要的组成部分，具有极高的导热性能，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，管外缠绕高频焊翅片，具有极高的导热性和良好的等温性。其冷热两侧的传热面积可任意改变，可远距离传热和控制温度。设备采用对称结构，两侧箱体通过高温烟气，中间设备主体走解析脱氧水。烟气先从一侧箱体的入口进入，横掠冲刷热管，热量通过热管传递至设备主体，产生的饱和蒸汽进入汽包。由于热管是单支点焊接，可以自由伸缩，所以不存在温差应力问题［6］。

省煤器处于锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收的是比较低温的烟气，故降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率。

4 结语

经过调查统计，已回收的热能占可回收总热能的40%～50%，可见回收潜力仍然很大。在调查中我们还发现有些企业自主研发了一些配套的节能设备，能更有效的进行余热回收，给企业带来效益。在低碳经济时代，印染行业面临很大的压力，我们应把印染行业的科技发展集中在节能减排和清洁生产技术的深度开发和应用上，加大推广应用力度，推进产业的结构调整和升级改造。

［1］王益静.印染行业废水余热回收［J］.科学之友，2011，8（16）：152—153.

［2］徐建阳.印染废水余热利用实践与效益分析［J］.绍兴文理学院学报，2011，31（8）：73—76.

［3］刘慧清，张国成.印染废水余热回收系统［C］.2012威士邦全国印染行业节能环保年会论文集，2012：399—401.

［4］黄晨昀.定型机废气热能回收及废气净化处理［C］.2012威士邦全国印染行业节能环保年会论文集，2012：383—386.

［5］黄晨昀.超导热管在染整节能中的应用［J］.印染，2013，39（10）：35—37.

［6］罗福生.印染厂锅炉烟气余热回收［J］.印染，2011，37（22）：37—41.