洗涤行业蒸汽系统节能潜力浅析

文_朱芳 斯派莎克工程（中国）有限公司

泉州某洗涤公司有3个车间，并有自备锅炉房。现以有冷凝水回收的2号车间为例，探讨洗涤行业潜在的节能方案。该厂主蒸汽蒸汽压力约8barg，温度为压力下饱和温度。主要的用汽设备包括烘干机、洗脱机、平烫机和人工熨斗等设备。

从现场调研了解，该公司总蒸汽耗量约4230kg/h，2号车间冷凝水回收流量约796.6kg/h,冷凝水回收率18.8%左右，该车间的主要的节能点包括：烘干机余热利用、冷凝水闪蒸汽回收利用、人工熨烫区蒸汽泄漏以及阀件保温。

1 阀门保温

蒸汽输送系统中由于管道内部是高温蒸汽，为了减少由于散热引起的能量损失，蒸汽管道大多需要保温，以降低管道外表面和环境温度的温差，减少能量的损失。但由于种种原因，通常会忽略蒸汽系统中阀门的保温。未保温的阀门表面裸露在外，会对周围的环境进行对流和辐射散热，其主要危害包括：①能源的浪费，增加运行成本；②蒸汽干度降低。

随着阀门对外散热，阀门内的部分饱和蒸汽冷凝，最终将降低蒸汽的干度，导致蒸汽带水量的增加。蒸汽干度降低有可能会影响到下游的生产工艺，甚至会造成蒸汽系统水锤，使蒸汽系统存在安全隐患。

由于阀门外表面一般是不规则的，散热量难以计量，根据工程经验，阀门的散热当量长度相当于同口径的1m的管道。图1是针对DN50截止阀，保温前后外表面的温度对比。

本文根据传热学原理，结合工程实际，以现场实测阀壁温度以及环境温度为准，计算阀门散热损失。表1阀门散热损失计算基于环境温度23℃。

表1 阀门保温前后散热引起冷凝水量对比表

从表1可知，阀门保温后散热损失量将减少90%以上，阀门口径越大，保温后能源节约效果越显著。

考虑到阀门维护方便，该厂未对阀门进行保温，如对阀门采用可拆卸的保温夹套进行保温，既满足维护时拆卸方便的要求，又可以减少能源消耗（表2），同时降低蒸汽系统的安全隐患。

表2 阀件保温后蒸汽节约量

2 烘干机余热利用

烘干机根据工作形式分为带式烘干、滚筒烘干、塔式烘干。其工作原理是烘干机从外界吸入新风，然后利用蒸汽加热新风，新风被加热到一定的温度后，高温热风与物料直接接触，通过热传导、对流、辐射的方式将热能传递给物料，使物料在筒内不断蒸发，入料口的引风装置将含有大量水汽、湿气的废气抽出。根据烘干机种类的不同，废气的排放温度略有差异，例如滚筒式烘干机，排放温度50～90℃, 带式的烘干机废气排放温度90～140℃。

2.1 滚筒式烘干机余热回收

2.1.1 烘干机工作现状

2号车间共有5台靠墙的滚筒式烘干机，热风加热完物料后，其废气（70℃）直接对外排放。高温的热风直接排放，一方面存在能量的浪费，增加运行成本；另一方面会导致车间内环境温度升高，影响车间工作环境。

2.1.2 节能改造方案

结合该厂的实际情况，对烘干机的余热回收采用如下方式：

(1)增加一套低压损的高效能气气换热器，将烘干机的废气通过换热器预热新风。 其原理见图2。

100kg的烘干机，其废气进行节能回收改造后，蒸汽节约量计算如表3。

本组患者手术之后有9例出现低度发热情况（体温不高于38.5℃），有6例患者出现肝区疼痛的情况，通常对症治疗后所有体征及症状均完全消失。手术之后患者没有出现肝坏死、胆管狭窄以及胆囊坏死等多种严重并发症。

表3 单台100kg的烘干机余热回收计算

从表3可知，烘干机废气余热回收利用之后，单台烘干机蒸汽耗量可节约0.03t/h。该厂有5台烘干机，以全年运行3300 h，生产负荷率为0.8估算，年蒸汽节约量为396t，按照250元/t的蒸汽单价计算，年运行成本可降低9.9万元。

2.2 洗衣龙烘干机余热回收

2号车间洗衣龙后共有5台50kg的烘干机，烘干机用蒸汽加热外界新风，利用加热后的热风去烘干衣料，运行过程中，烘干机有90～140℃的废气排出。

经现场调研发现，洗脱机和洗衣龙均需要大量的热水，为了回收烘干机余热，可在该车间增加一套低压损、高效的水汽换热机组，将烘干机的热风预热洗衣水，其原理见图3。

从表4可知，烘干机余热用于预热洗衣热水后，其蒸汽耗量可节约0.02t/h。5台烘干机，全年运行3300h，生产负荷率为0.8，年节约蒸汽量为264t，可节省6.6万元。

表4 洗衣龙后烘干机余热回收节能量计算

3 熨烫区能源节约方案

熨烫是洗涤行业蒸汽消耗大户之一，该车间的11个熨斗均采用人工熨烫，熨斗上没有配置疏水阀，而是装设了一个阀门，人工手动排出疏水。而现场实际的运行情况是：工人为了保证熨烫的效果，以及提高熨烫的效率，熨斗处阀门一直处于常开的状态，蒸汽大量排出，能源浪费量非常严重。

3.1 改造方案

每个熨斗各安装一个碟片式疏水阀，利用疏水阀代替人工，实现疏水排放。根据疏水阀的工作原理，冷凝水来时，阀门自动打开，蒸汽进入时，自动关闭，所以改造之后，可以防止蒸汽泄漏，节约能源。

3.2 节能量计算

根据工程经验，疏水阀替换手动闸阀后，蒸汽的熨斗蒸汽耗量至少减少10%。其能源的节约量见表5。

表5 熨烫区域节约量计算

4 冷凝水及闪蒸汽回收利用

凝水通过疏水阀从压力较高的用汽设备排出，由于疏水阀后的压力较低，一部分冷凝水就会变成闪蒸汽。闪蒸蒸汽的量是由蒸汽和冷凝水中所包含的热量决定，一般闪蒸汽的质量占高压冷凝水流量的10%～15%，但闪蒸蒸汽的热量最多可以占整个冷凝水热量的一半。如果将闪蒸蒸汽直接排放，则意味着能源的浪费，以及补水的增加，最终导致运行成本上升。

4.1 冷凝水回收情况

本车间的冷凝水经冷凝水回收装置回收至锅炉房外开式水槽，闪蒸汽直排至大气。闪蒸汽率计算：

其中：

V—闪蒸率 %；

hf1—冷凝水饱和水焓 627kJ/kg；

hf2—大气压力下的饱和冷凝水焓 419kJ/kg；

hfg—大气压力下蒸汽潜热 2257kJ/kg。

本车间冷凝水压力3.6barg，排放至开式水槽时，利用公式（1）计算闪蒸汽量为9%。也就是说车间回收来的冷凝水有9%的质量流量，33%的热量是浪费的。

4.2 改造方案

增加一套冷凝水及闪蒸汽热量回收装置，将闪蒸蒸汽加热洗衣水。其原理见图4。

节能改造后，一方面回收了闪蒸汽，减少能耗；另一方面回收闪蒸汽对应的冷凝水，减少补给水。从表6可以看出，回收闪蒸汽后，蒸汽量和补给水每年节约6.4万元。

表6 余热回收节约量计算

5 结语

洗涤行业主要用汽设备包括烘干机、熨斗、洗衣龙等设备。对于洗涤行业的节能方案可以从阀门、管件的保温，闪蒸汽回收、冷凝水的回收，以及设备装设疏水阀减少蒸汽泄漏等方面减少能量损失，降低运行成本。

本文探讨的某洗涤公司的二号车间，节能改造后年运行成本可降低近22万元，如果全厂蒸汽系统都做节能改造，其节能量将更加可观。