余热回收再利用系统

李 硕，董志永，蒋大明，贺兴健

（中节能万润股份有限公司，山东烟台 264000）

1 成果背景

万润公司环保产业业务主要生产高端沸石环保材料，沸石产品工艺涉及加热、升温、保温、烘干、降温等，其降温过程中产生的高温冷却水按工艺设计是通过冷却塔将热量散发到空气中，不但造成了大气污染且浪费了大量的低品位能源。此外，沸石产品生产产生的高温副产物（产品废液及脱氨水）直排到环保车间，导致环保车间废水处理池温度超限，尤其是夏季，只能通过人工投加冰块的方式进行降温缓解，浪费人力物力，带来极大不便。而沸石车间本身及厂区内还有许多用热需求，大量的热量未得到有效利用而白白散失掉，存在供需矛盾。

2 成果方案

为了解决沸石车间热量供需矛盾，解决环保车间废水处理面临的困境，通过一系列现场调研、供需平衡和梯度分析，本方案提供了一套安全可靠、自动化程度高、改造简捷、效果显著、多模式运行的余热回收再利用系统。

2.1 供需平衡及梯度分析

（1）供热点3 点。①A 车间高温冷却水，冷却水回水温度55 ℃，供水温度50 ℃，冷却水温差5 ℃，冷却水供水温度要求≥40 ℃，单位时间内仅1 台反应釜进行降温操作，每台反应釜需要的冷却水循环量为30 m3/h，每天的冷却时间约18 h；②B车间高温冷却水，冷却水回水温度52 ℃，供水温度47 ℃，冷却水温差5 ℃，冷却水供水温度要求≥40 ℃，单位时间内仅1 台反应釜进行降温操作，每台反应釜需要的冷却水循环量为30 m3/h，每天的冷却时间约15 h；③C 车间高温废液约100 t/d，温度≥60 ℃，目前通过车间缓存罐存储后间歇性排放；脱氨水1.5 t/h，温度≥60 ℃，24 h 连续性排放。

（2）需热点2 点。①厂区冬季供暖（常规供暖季：11 月15日～次年3 月15 日）目前采用蒸汽/水换热机组对厂区供暖，循环泵型号TD125-40/4，水泵参数Q=160 m3/h、H=40 m、P=30 kW，暖气供水温度55 ℃，回水温度45 ℃，根据现场仪表统计蒸汽消耗量约4 t/h；②A 车间去离子水设备处理量80 m3/h，为提高产水率，需将自来水预热到25 ℃，目前是通过蒸汽/水换热。

2.2 改造思路

基于此现状，综合考虑利用车间冷却水和高温废液和脱氨水余热，共同为厂区供暖和A 车间去离子水原水提供加热热源，既可实现脱氨水和高温废液降温的目的，又可代替暖气回水升温和去离子水原水加热所需要的蒸汽，变废为宝。

2.3 系统组成

本系统充分利用厂区原有的供暖管网进行管路优化改造（图1），主要包括A 车间板式换热器、自来水板式换热器、脱氨水板式换热器、废液板式换热器、B 车间板式换热器、膨胀罐、2台循环泵（1 用1 备）、超声波热量表和各阀门组等。分别通过板式换热器回收各供热点热量，沿用厂区原有的暖气管网，在加热暖气回水的同时，使用暖气循环水作为本系统热源侧循环水，利用自来水板式换热器给A 车间去离子水原水进行加热。此外，本系统安装2 台循环泵，1 用1 备，配合原有的暖气循环泵打循环。在系统水平高点，配置1 膨胀罐，稳压补水，避免因系统压力变化导致频繁补水动作。安装3 套超声波热量表对热量回收再利用情况进行计量。

2.4 运行方式

经过充分的供需平衡和梯度分析，本系统开发固化出2 种运行模式，分别适用供暖季和非供暖季：供暖季余热利用优先保证暖气回水升温，非供暖季余热利用以实现去离子原水预热和脱氨水、高温废液降温为主。本系统自动化程度高，除运行模式切换外，平时通过车间主控室DCS 参数设定即可实现自动运行，无需额外人工投入。

3 成果实施

本项目改造自2019 年7 月份启动，经过现场调研、方案论证、方案设计、设备采购及管路预制、现场施工等，历时3 个月，于2019 年10 月底竣工。改造施工主要包括设备安装施工及电气安装施工，总成本投入100 余万元。

4 成果效益

图1 优化管路系统

本系统经试车调试稳定运行至今，运行效果良好，安全可靠，自动化程度高，既节省了能源消耗，又保护了环境。项目实施后，通过回收沸石车间高温冷却水、脱氨水及废液的热量，应用于厂区冬季供暖和沸石车间去离子水设备的自来水预热，有效解决沸石车间热量供需矛盾，代替了大量燃煤，每年有效回收利用热量约7827 GJ，按照公司自产蒸汽成本61.8 元/GJ 计算，直接节能收益达48 万余元（根据现场超声波热量表统计，2020.1.10～5.10 实际回收利用热量脱氨水/废液热量表121/1402、11 号车间循环水热量表315/1664、16 号车间循环水热量表239/2891，合计5282 GJ）。

通过方案优化，充分利用现有供暖管道，减少工程量，缩短施工周期，直接节省改造成本11 万元。高温冷却水热量回收后，减少了冷却塔降温，降低了冷却塔风扇运行费用和飘水损失。高温废液及脱氨水热量回收后，温度得到有效降低，缓解了环保车间废水处理池温度超限问题，节省环保车间后续再降温人力物力。降温冰块每吨25 元，年投加冰块3 个月共6650 t，直接节省降温冰块费用约16.6 万元，同时可节省投加冰块人工工时2000 余小时。本项目年综合直接经济效益近70 万元，投资回收期1.5 年，经济效益和社会效益显著。