1、前言
印染廠的廢氣主要來(lái)源于鍋爐、烘干機(jī)和定形機(jī)。
鍋爐尾氣溫度高達(dá)200℃，若直接排放，不但造成熱能的浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定影響。
根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的信息，估算全國(guó)共有定形機(jī)生產(chǎn)線將近10000條以上，而所有定形機(jī)工作時(shí)都有油（煙）霧揮發(fā)出來(lái)，經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)10000條生產(chǎn)線年廢氣排放量達(dá)到40萬(wàn)噸。
烘干機(jī)和定形機(jī)是利用熱空氣對(duì)織物進(jìn)行干燥和定形的設(shè)備，工作過(guò)程中排放出大量的廢氣。以定形機(jī)為例，定形機(jī)的工作溫度一般在200℃，離開(kāi)定形機(jī)的廢氣溫度一般在170℃左右，廢氣中含有熱能。經(jīng)預(yù)算，織物加工定形時(shí)有效熱能僅為總加熱量的30%左右，散熱損失占70%，其中廢氣排放損失占60%，設(shè)備、壁面及其它損失占10%。
拉幅定形機(jī)的熱源，一般都使用導(dǎo)熱油。過(guò)去加熱導(dǎo)熱油的熱載體鍋爐，大多以燃燒重油為主，由于重油的燃燒值高，調(diào)溫容易，燃燒后雜質(zhì)少，煙塵相對(duì)也少，對(duì)環(huán)境的污染比燃煤小，而被廣泛使用。近年來(lái)，因國(guó)際原油價(jià)格居高不下，一噸重油價(jià)格一直維持在2500元左右，生產(chǎn)企業(yè)難以承受油價(jià)上漲帶來(lái)的成本壓力，紛紛改燒以燃煤為主的熱煤爐。
染整行業(yè)是能源消耗較大的行業(yè)。加工1t針織成品布，約需標(biāo)準(zhǔn)燃煤1.5t，其中定形機(jī)熱煤爐燃燒約占40%，資料顯示：1t標(biāo)準(zhǔn)煤在燃燒過(guò)程中要排放SO220kg，CO2440kg（以碳基計(jì)算），煙塵15kg和灰渣260kg。
定形機(jī)廢氣中不僅含有大量纖維和粉塵，同時(shí)還含聚苯類有機(jī)物、印染助劑等多種油類成分。當(dāng)廢氣在定型機(jī)排放口與凈化裝置之間進(jìn)行傳遞以及在凈化裝置內(nèi)移動(dòng)時(shí)，這些纖塵和油污極易粘附到裝置或其配輔件內(nèi)部而影響凈化效果，且會(huì)造成煙氣堵塞、漏油、自燃自爆等現(xiàn)象，使定形機(jī)無(wú)法正常工作。
人長(zhǎng)時(shí)間接觸高濃度油煙氣可造成肺部炎癥和組織細(xì)胞損傷，肺活量下降；油煙煙氣影響人體的免疫細(xì)胞、巨噬細(xì)胞功能，造成人體免疫功能下降；油煙氣中的苯類等有機(jī)污染物能引起基因突變、DNA損傷、染色體損傷，具有潛在的致癌性。
廢氣凈化、熱回收是節(jié)能減排的重點(diǎn)之一，亦是染整企業(yè)降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)操作環(huán)境的需要。
熱定形機(jī)廢氣問(wèn)題的解決途徑主要包含兩方面，即廢氣凈化與余熱回收。目前熱定形機(jī)廢氣凈化方式主要為集中處理法和分散處理法，處理工藝主要有力學(xué)方式、過(guò)濾式、靜電式和噴淋式，余熱回收的主要方式是通過(guò)“氣-氣”熱交換從排出的熱廢氣中將熱能回收到熱定形機(jī)內(nèi)。
2、熱定形機(jī)廢氣處理
2.1 熱定形機(jī)廢氣處理方法及特點(diǎn)見(jiàn)表1。
表1 熱定形機(jī)廢氣處理方法與特點(diǎn)
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2.2 定形機(jī)廢氣熱能回收效能
定形機(jī)廢氣熱能回收效能理論計(jì)算（以標(biāo)準(zhǔn)八箱為例）
定形機(jī)烘箱的工作溫度 200℃左右
單臺(tái)定形機(jī)廢氣總排量 約16000m3/h
排出廢氣溫度 170℃左右
環(huán)境溫度 30℃
安裝余熱回收器后，補(bǔ)入的熱風(fēng)溫度 約120℃
補(bǔ)風(fēng)量 約6000m3/h
每小時(shí)余熱回收量為：
Q小時(shí)=VCp(t1-t2)
=6000x1.3x(120-30)
=702000KJ/h
=167143Kcal/h
（空氣的比熱容Cp=1.3KJ/m3；1Kcal=4.2kJ）
月回收熱量為：
Q月=Q小時(shí)X20X25
=167143X20X25
=8.36X107Kcal
年回收熱量為：
Q年=Q月X10
=8.36X107 X10
=8.36X108Kcal
年節(jié)約煤約：
W煤=Q年÷5000
=8.36X108÷5000
=1.674X105KG
=167噸
煤節(jié)能效益為：800x167=133600元/年
注：按每天20h，每月25天，每年10個(gè)月計(jì)算，煤發(fā)熱量5000kcal/kg；每噸煤暫按800元計(jì)算
2.3 定形機(jī)組合式熱管余熱回收換熱器
2.3.1 熱管熱回收機(jī)理
熱管是一種具有很高導(dǎo)熱性能，被學(xué)術(shù)界譽(yù)為超導(dǎo)熱原件。由于熱管具有傳熱量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和無(wú)運(yùn)動(dòng)部件等特點(diǎn)，已日益引起人們的重視。
熱管的工作原理與熱虹吸類同，圖1-（a）為虹吸的示意圖。它是由管殼和工質(zhì)所組成，在熱虹吸管內(nèi)裝有一定量的工質(zhì)（如水等），抽真空后將管子封口，當(dāng)管子的下端被溫度較高的廢汽加熱時(shí)，液體吸熱蒸發(fā)而變成蒸汽，由于不斷加熱不斷產(chǎn)生蒸汽，故蒸汽即從熱端沿著中間通道流動(dòng)到冷端，在冷端由于管子被溫度較低的流體所冷卻，蒸汽冷凝成液體，然后依靠重力作用沿管壁流回至熱端。熱虹吸的缺點(diǎn)是蒸發(fā)段必須位于最低處，使冷凝液能依靠重力從冷凝段回流到蒸發(fā)段。
1-加熱 2-放熱 3-蒸發(fā)段 4-絕熱段 5-冷凝端 6-回流 7-管殼 8-吸液芯
圖1 熱管式熱交換器工作示意圖
熱管很類似于熱虹吸，不同的地方在于它的管殼內(nèi)壁貼著一層多孔性物質(zhì)構(gòu)成的吸液芯。例如，由金屬絲編織成的細(xì)小網(wǎng)格。圖1-（b）是熱管示意圖。熱管中冷凝液的回流方法有如下多種：
重力 熱虹吸
毛細(xì)管力 標(biāo)準(zhǔn)熱管
向心力 旋轉(zhuǎn)熱管
靜電力 電流體動(dòng)力學(xué)熱管
磁場(chǎng)力 磁流體動(dòng)力學(xué)熱管
滲透力 滲透熱管
熱管的絕熱段4的長(zhǎng)度，可以根據(jù)實(shí)際需要而確定。熱管內(nèi)的蒸汽是靠壓差流動(dòng)的，由于蒸發(fā)段3至冷凝段5間的壓差不大，因此溫差也很小，因此一般高溫?zé)峁芙咏诘葴剡^(guò)程。
從傳熱學(xué)可知，相變傳熱效果較好，所以熱管的導(dǎo)熱性能很高。
2.3.2 組合式熱管余熱回收
定形機(jī)廢氣含有大量纖維、油霧，在熱交換過(guò)程中極易黏附在熱管表面，嚴(yán)重影響傳熱，如不及時(shí)清理，更會(huì)造成煙氣堵塞，使得定形機(jī)無(wú)法正常工作。而現(xiàn)有的余熱回收器均未考慮到這些因素，其熱管固定(如焊接等)安裝在殼體內(nèi)，很難拆開(kāi)進(jìn)行快速維護(hù)保養(yǎng)，出現(xiàn)堵塞或其他故障時(shí)，維修工作量非常大，耗時(shí)長(zhǎng)，會(huì)給使用單位的生產(chǎn)帶來(lái)影響。
組合式熱管換熱器，通過(guò)將熱管可拆卸的安置在殼體內(nèi)，并在熱管的中間部位設(shè)置同樣可以從殼體內(nèi)拆卸的密封體，由密封體形成密封隔離墻而將殼體分隔成兩個(gè)獨(dú)立的空間，并在殼體上設(shè)置有對(duì)應(yīng)熱管和密封體的門，當(dāng)熱交換過(guò)程中熱管表面黏附纖維、油霧而影響傳熱時(shí)，可以及時(shí)開(kāi)啟殼體上的門，方便的將熱管取出進(jìn)行清理和維護(hù)，其耗時(shí)短，清理和維護(hù)工作量小，從而保證使用單位的順利生產(chǎn)。
組合式熱管換熱器采用分散式安裝方式，安裝簡(jiǎn)單，安裝材料少，安裝費(fèi)用低，安裝停機(jī)時(shí)間短。
組合式熱管換熱器，使用鋁翅片復(fù)合熱管和鋼翅片熱管，表面黑化處理，換熱效率高。
在拉幅機(jī)上采用熱管式熱交換器時(shí)，其效率很高，可節(jié)省16％～30％的燃料。熱管式熱交換器應(yīng)用示例如下。
（1）在拉幅機(jī)上加工100％錦綸長(zhǎng)絲織物，拉幅機(jī)烘房200℃，拉幅機(jī)排出170℃氣體269m3/min，進(jìn)入拉幅機(jī)氣體141.6m3/min、27℃，烘房排出氣體進(jìn)入熱管式熱交換器170℃，空氣進(jìn)入熱管式熱交換器27℃，空氣經(jīng)熱管加熱至99℃進(jìn)入烘房，烘房排出氣體離開(kāi)熱管時(shí)77℃，回收熱量740.65MJ／h，節(jié)油19.46L／h。在未裝熱管式熱交換器前每小時(shí)消耗油為70.92L/h，安裝熱管式熱交換器后燃燒油節(jié)約27.44％。
（2）熱風(fēng)循環(huán)烘燥機(jī)采用廢熱回收前的蒸汽耗量607kg/h，采用熱管式熱交換器后的蒸汽耗量513kg/h，節(jié)約15.5%。
（3）定形機(jī)烘箱的工作溫度在170-180℃，單臺(tái)定形機(jī)廢氣總排量約為：14000-20000m?/h，排出廢氣溫度為160℃左右。安裝DF-TR-30余熱回收裝置后，補(bǔ)入的熱風(fēng)溫度約為120℃，即補(bǔ)入的熱風(fēng)溫度與排出廢氣溫差為40℃左右，補(bǔ)風(fēng)量約為6000-8000m3/h。
當(dāng)廢氣溫度為160℃，補(bǔ)入熱風(fēng)溫度為120℃，補(bǔ)風(fēng)量按平均值7000m3/h，則余熱回收量為：Q=VCp（t1-t2）=7000×1.3×（120-30）=819000kJ/h=195933Kcal/h
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