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(dá)到280℃以上,理論上可提供250℃熱源。根據(jù)目前應(yīng)用實(shí)踐和理論分析認(rèn)為:全玻璃太陽能集熱器在提供150℃左右熱源時(shí),綜合熱效率接近50%。提供更高溫度熱源時(shí),熱效率降低,不符合應(yīng)用實(shí)踐。熱水供應(yīng)對(duì)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(duì)較高,運(yùn)行費(fèi)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(fèi)用少、運(yùn)行成本低、回收周期短等諸多優(yōu)點(diǎn),為廣大印染企業(yè)所青睞。下面就以華春太陽能的一項(xiàng)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(dòng)力。
一、項(xiàng)目背景
煙臺(tái)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(gè)生產(chǎn)車間使用。漂染車間共10個(gè)容量為3噸的水罐,24小時(shí)不定時(shí)換水8次,全天熱水需求250噸;印花車間共10個(gè)容量為4噸的水罐,24小時(shí)不定時(shí)換水6次,全天熱水需求250噸。20個(gè)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?xì)忮仩t將冷水加熱至需要的水溫。該企業(yè)的燃?xì)忮仩t為2016年新安裝,更早的時(shí)候使用的是燃煤鍋爐。雖然從燃煤鍋爐改造成燃?xì)忮仩t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(jì)理念
本著zui大限度地降低設(shè)備初投資和系統(tǒng)運(yùn)行成本的原則,華春太陽能為其設(shè)計(jì)了“以太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)為主,輔助燃?xì)忮仩t,同時(shí)考慮兩個(gè)生產(chǎn)500噸廢水的余熱回收,以達(dá)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(yùn)行原理
1、大循環(huán)
在太陽輻照良好或具有可利用價(jià)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(shí),電磁閥自動(dòng)打開,40℃的水經(jīng)太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)水口進(jìn)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?xì)忮仩t的使用頻率和強(qiáng)度,降低燃?xì)獬杀尽?/span>
當(dāng)太陽能集熱器中的水溫達(dá)到設(shè)定的60℃之時(shí),電磁閥自動(dòng)打開,將預(yù)熱水存儲(chǔ)在預(yù)儲(chǔ)熱水箱中,為燃?xì)忮仩t供水。燃?xì)忮仩t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(jìn)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(chǔ)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(jìn)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(jìn)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(jìn)水口——泵——流量計(jì)——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(shí),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(chǔ)熱水箱,為燃?xì)忮仩t供水。
此時(shí),余熱回收系統(tǒng)冷水流向如下:進(jìn)水口——泵——流量計(jì)——板式換熱器——冷卻水及蒸汽凝固回收管道——預(yù)儲(chǔ)熱水箱
3、水箱自動(dòng)補(bǔ)水控制
水箱補(bǔ)水可通過控制系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)補(bǔ)水模式,也可通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制補(bǔ)水。自動(dòng)補(bǔ)水可通過缺水補(bǔ)水和溫差補(bǔ)水兩種方式實(shí)現(xiàn)。
缺水補(bǔ)水:當(dāng)水箱中的水低于設(shè)定水位時(shí),電磁閥打開,自動(dòng)補(bǔ)水;達(dá)到設(shè)定水位,則電磁閥自動(dòng)關(guān)閉,停止補(bǔ)水。
溫差補(bǔ)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(shí),電磁閥打開,自動(dòng)補(bǔ)水;達(dá)到設(shè)定溫度或設(shè)定水位時(shí),電磁閥自動(dòng)關(guān)閉,停止補(bǔ)水。
四、工程效益分析
華春太陽能建設(shè)的煙臺(tái)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(shí)間實(shí)際檢測所得,該印染企業(yè)燃?xì)馐褂昧科骄鶞p少6019立方米/天,煙臺(tái)工業(yè)管道天然氣單價(jià)為4014元/立方米,節(jié)約能源成本24918.66元/天。
結(jié)合計(jì)算公式和其他企業(yè)太陽能工業(yè)熱力系統(tǒng)的運(yùn)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(jià)約為820萬元,系統(tǒng)每年可節(jié)約燃?xì)赓M(fèi)用639.8萬元,相當(dāng)于1.282年的燃?xì)赓M(fèi)用,即靜態(tài)投資回收期為1.282年。