印染行業(yè)太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)解決方案
工業(yè)領(lǐng)域用熱溫度要求主要集中在80至250攝氏度之間。而目前全玻璃真空管集熱器空曬溫度可以達到280℃以上，理論上可提供250℃熱源。根據(jù)目前應(yīng)用實踐和理論分析認為：全玻璃太陽能集熱器在提供150℃左右熱源時，綜合熱效率接近50%。提供更高溫度熱源時，熱效率降低，不符合應(yīng)用實踐。熱水供應(yīng)對于印染企業(yè)有著至關(guān)重要的作用和意義。印染工藝中的退漿、精煉、漂白、絲光、染色、整理、干燥等環(huán)節(jié)均需大量的熱水或其他形式的熱能。
多數(shù)印染企業(yè)熱水用量在500-5000噸／天之間，消耗蒸汽量約1.7-18萬噸／年，能源成本500--3300萬元/年，占總生產(chǎn)成本的30%以上。印染企業(yè)所需熱能多在60℃-150℃的范圍，而這也恰恰是太陽能光熱效率相對較高，運行費用zui低，的溫度區(qū)間。
太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)在印染行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且具有設(shè)備初投資費用少、運行成本低、回收周期短等諸多優(yōu)點，為廣大印染企業(yè)所青睞。下面就以華春太陽能的一項經(jīng)典工程為案例具體證明太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)將成為印染企業(yè)拓展利潤空間的新動力。
一、項目背景
煙臺某印染公司熱水需求量巨大，每天使用熱水500噸，需求溫度60℃-120℃不等，供漂染和印花兩個生產(chǎn)車間使用。漂染車間共10個容量為3噸的水罐，24小時不定時換水8次，全天熱水需求250噸；印花車間共10個容量為4噸的水罐，24小時不定時換水6次，全天熱水需求250噸。20個水罐每次用完水即將廢水全部排掉，其中35%的廢水余熱90℃以上，其余廢水溫度60℃以上。
在安裝華春太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)之前，該印染企業(yè)以使用燃氣鍋爐將冷水加熱至需要的水溫。該企業(yè)的燃氣鍋爐為2016年新安裝，更早的時候使用的是燃煤鍋爐。雖然從燃煤鍋爐改造成燃氣鍋爐僅一年，但生產(chǎn)成本卻大幅上升，侵蝕產(chǎn)品銷售利潤。
二、設(shè)計理念
本著zui大限度地降低設(shè)備初投資和系統(tǒng)運行成本的原則，華春太陽能為其設(shè)計了“以太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)為主，輔助燃氣鍋爐，同時考慮兩個生產(chǎn)500噸廢水的余熱回收，以達到熱能zui大化利用”的雙循環(huán)系統(tǒng)，分別簡稱大循環(huán)、小循環(huán)。
三、運行原理
1、大循環(huán)
在太陽輻照良好或具有可利用價值的情況下，基礎(chǔ)水溫15℃的冷水經(jīng)過余熱回收系統(tǒng)，回收廢水中的余熱，水溫升至40℃。此時，電磁閥自動打開，40℃的水經(jīng)太陽能熱水系統(tǒng)進水口進入華春太陽能集熱器矩陣，在光熱效應(yīng)下把冷水加熱至設(shè)定水溫60℃。40℃-60℃是真空管式太陽能集熱器溫升速率較快，有效利用太陽能集熱器的光熱效應(yīng)，zui大限度地延長太陽能集熱器的使用壽命，減少燃氣鍋爐的使用頻率和強度，降低燃氣成本。
當(dāng)太陽能集熱器中的水溫達到設(shè)定的60℃之時，電磁閥自動打開，將預(yù)熱水存儲在預(yù)儲熱水箱中，為燃氣鍋爐供水。燃氣鍋爐把預(yù)熱水加熱成高溫蒸汽，輸送至各生產(chǎn)流程，轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)工藝所需溫度。
各生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水經(jīng)排水管流進廢水池。由各水罐排出的廢熱水經(jīng)過濾器初步過濾后排放至廢熱儲水池內(nèi)，然后通過水泵將廢熱送至板式熱交換裝置，板式熱交換裝置前裝配一套精密過濾器，并且在熱交換裝置的另一側(cè)輸入冷水，兩種流體在裝置內(nèi)進行充分地?zé)峤粨Q后，廢熱水把熱量傳給冷水，本身被降至接近冷水的進水溫度，zui后被排至污水處理廠。
廢水流向：廢水池——泵——旋轉(zhuǎn)過濾器——泵——過濾器——板式熱交換器——廢水排放管道
冷水流向：進水口——泵——流量計——板式換熱器——冷卻水及蒸汽凝固回收管道——太陽能集熱器
2、小循環(huán)
當(dāng)太陽輻照不足之時，15℃基礎(chǔ)水溫的冷水回收了廢水中的余熱，水溫升至40℃，不經(jīng)太陽能集熱器，直接流向預(yù)儲熱水箱，為燃氣鍋爐供水。
此時，余熱回收系統(tǒng)冷水流向如下：進水口——泵——流量計——板式換熱器——冷卻水及蒸汽凝固回收管道——預(yù)儲熱水箱
3、水箱自動補水控制
水箱補水可通過控制系統(tǒng)設(shè)置自動補水模式，也可通過手機APP遠程控制補水。自動補水可通過缺水補水和溫差補水兩種方式實現(xiàn)。
缺水補水：當(dāng)水箱中的水低于設(shè)定水位時，電磁閥打開，自動補水；達到設(shè)定水位，則電磁閥自動關(guān)閉，停止補水。
溫差補水：當(dāng)水箱中的水溫高于設(shè)定溫度、水位低于設(shè)定水位時，電磁閥打開，自動補水；達到設(shè)定溫度或設(shè)定水位時，電磁閥自動關(guān)閉，停止補水。
四、工程效益分析
華春太陽能建設(shè)的煙臺印染企業(yè)太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)（包括余熱回收系統(tǒng)）總投資約820萬元。經(jīng)過一段時間實際檢測所得，該印染企業(yè)燃氣使用量平均減少6019立方米/天，煙臺工業(yè)管道天然氣單價為4014元/立方米，節(jié)約能源成本24918.66元/天。
結(jié)合計算公式和其他企業(yè)太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)可得：該印染企業(yè)太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)的總造價約為820萬元，系統(tǒng)每年可節(jié)約燃氣費用639.8萬元，相當(dāng)于1.282年的燃氣費用，即靜態(tài)投資回收期為1.282年。
