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定型机废气余热回收及废气净化处理技术
发表于《纺织科技精粹》及收录于
印染行业协会《新材料、新技术、新工艺、新产品***集》
摘要：我国是纺织品生产大国，已多年位居***位，然而，其中的印染行业能耗大，污染重，已成为社会的负担。我国“十二五”规划提出，纺织行业要做好节能降耗、减排增效及清洁生产的工作，大力发展绿色低碳、生态环境友好及可持续发展的循环经济。定型机的废气排放能源浪费大，对环境污染大，因此对定型机的余执回收及净化处理非常重要。
关键词：节能降耗；减排增效；清洁生产；绿色低碳；生态环境；可持续发展；余热回收；废气净化；废气处理；废气治理
我国是纺织品生产大国，已多年位居***位，然而，其中的印染行业能耗大，污染重，已成为社会的负担。我国“十二五”规划提出，纺织行业要做好节能降耗、减排增效及清洁生产的工作，大力发展绿色低碳、生态环境友好及可持续发展的循环经济。
持续性发展（Sustainable Development）的核心原则是3个Re ：Reducd减少、Reuse回收、Recycling再生，就是要将能耗减少，将能源回收、再生成新的资源。清洁生产就是利用清洁的能源、原材料，采用清洁的生产和工艺技术，生产出清洁的产品。而清洁生产主要是通过技术改造来达到清洁生产的目的。
印染行业加工1吨针织布，约需煤1.5吨，其中定型机约占了40%，而定型机工作中织物消耗的热能仅占29%，机体热能的消耗占10%，废气散发的热能达到了61%。定型机加工化纤产品的废气排放温度是160-170℃，加工棉产品的废气排放温度是100-110℃，存大巨大的能源浪费。
我国的印染行业在20世纪80年代已开始进行印染废水的处理建设，但一直不太重视对废气的处理。根据******的信息，我国共有定型机10000多条，而定型机工作时都有油雾挥发出来，经不完全的统计10000多条定型机废气排放达40万吨，对生态环境造成巨大的污染。
综上所述，应做好定型机废气的余热回收和净化处理工作。
定型机的废气余热回收可分为：铝翅片超导热管分体式、集中式及组合式。
1.1、铝翅片超导热管分体式
铝翅片超导热管分体式是在定型机的每节安装一个铝翅片超导热管分体式热交换器。铝翅片超导热管是***的传热元件，采用的是“封闭两相传热技术”。是将超导热管抽成真空，管内充装一定比例的液体工作介质，超导热管两侧焊有铝翅片，以强化传热。
铝翅片超导热管两端分别在定型机的排气口及进气口，在高温废气排放口的叫热端，在低温新鲜空气进口的叫冷端。在加工化纤面料的定型机有170-180℃，加工棉面料的也有130-140℃。废气的热量传到铝翅片超导热管热端的介质，介质会蒸发，蒸汽携带热量流到铝翅片超导热管的冷端，热量会传递给新鲜的冷空气，从而凝结成液体，在重力的作用下，再回到铝翅片超导热管的热端，再次吸收热量蒸发。周而复始，把热量传递给新鲜的冷空气。
铝翅片超导热管导热系数高，银的导热系数是415W/M.K，铝翅片超导热管的导热系数可达到银的几百倍到上千倍。使用铝翅片超导热管分体式热交换器，无需加装风机，被加热的新鲜空气，由定型机内的负压吸入到定型机内，不会改变定型机内的气流。如单从热能回收的角度看，铝翅片超导热管分体式是***佳的选择。
铝翅片超导热管分体式的缺点是，经余热回收后的废气温度还是比较高，达120-130℃，如需要做废气的净化，会带来一定的困难。
1.2、集中式及组合式
集中式及组合式热交换器的原理及效果都是差不多的，集中式的体积比较大，比较集中，而组合式的形状比较长。集中式及组合式都是热交换器内焊接有铝管或紫铜管，紫铜管的的导热系数要高些，但成本高；铝管的导热系数也非常高，性价比高。高温的废气经过铝管外的通道，新鲜的空气经过铝管内的通道，两个通道完全隔离。高温废气经热交换后到工业静电除油烟装置及喷淋式除油烟装置，进行净化处理。
由于热交换器内排列大量的铝管，所以风阻会比较大，需要加装风机。新鲜空气经风机吸到热交换器进行热交换，可加热到与高温废气相差30-40℃左右，温度比较高，但风速也比较大。如全部回补给定型机，定型机可能消耗不了那么多的加热了的新鲜空气，另外也会引起定型机内气流的变化，要视不同的定型机及生产工艺决定新鲜空气的使用。如工厂里有炮筒烘干机，将加热后的新鲜空气，用到炮筒烘干机上将是***好的选择。
市场上的定型机废气余热回收热交换器一般存在容易堵塞，难于清洗，用了一段时间后失效的问题。解决堵塞的问题，铝翅片超导热管分体式的热交换器，铝翅片超导热管应做成每根可单独拆卸式，以便于热交换器的清洗、维护及更换；集中式及组合式热交换器内部管道的排列要科学，应要有蒸汽清洗装置，不需人工清洗，每隔一段时间清洗一次就可以了。
定型机废气中含有大量的油雾，废气经过循环过滤网、集中式组合式热交换器、静电除油烟装置及喷淋除油烟装置，都可以回收废油，以每天定型机工作20小时算，可回收废油50-200KG（视加工不同的面料及工艺）。
由于供给定型机的新鲜空气，是经过***热交换器的空气，所以会减少定型机导热油炉的负荷，导热油流量的减少，可使导热油泵耗电量减少30%以上。
由于供给定型机的新鲜空气是经热交换器加热过的空气，可提高定型机内的工作温度，可提高生产速度2-3%，而面料的手感也可进一步提高。
定型机排放的废气，是高温的，含大量的纤维、粉尘、聚本类有机物、染料及助剂的残留挥发物，常带有刺激难嗅的气味。不能用单一的方法来去除，需要用多种方法综合净化处理。
定型机排放的废气是高温的废气，达到170℃，体积大，而工业用高压静电除油烟装置的***佳工况是60-70℃，如直接将定型机的高温废气送到静电除油烟装置进行净化处理，效果非常不理想，且易造成除油烟器中的蜂巢电极的损坏。
对于定型机废气的降温，铝翅片超导热管分体式热交换器，由于是用负压将新鲜空气吸到定型机内，新鲜空气风量不会很大，对定型机废气的降温是不够的。通常，经铝翅片超导热管分体式热交换器后的定型机废气温度还会有120-130℃，净化的效果也是不理想的。
如单是考虑对定型机废气的油烟的处理，集中式及组合式热交换器，对废气的降温效果比较好，废气的温度可降到60℃，废气的体积也会大大的缩小。
定型机废气一般应先经过不锈钢循环过滤网，再到热交换器，定型机废气中的纤维和大滴的油雾，经过循环过滤网，会吸附在过滤网上，起到一部分净化的效果，使大的纤维及油雾不会进入热交换器，堵塞热交换器，循环过滤网可拆下来清洗，再次使用。
定型机排放的废气中微小的油雾经过工业用高压静电除油烟装置的高压电场会被电离、吸附，形成较大的油雾粒子，在电场中受到库仑力的作用而被吸附到金属板上，流到集油盘，收到去除油烟、气味及回收废油的作用。
经过高压静电除油烟装置处理的废气，仍带有部分纤维和油雾，废气在喷淋式除油烟装置内经过导流和扩散，与高压水雾接触，水雾可凝结各种纤维、油雾粒子，附有纤维、油雾的微细水滴，由水滴分离器分离出来，再经油水分离器分离。
有些定型机由于染料和助剂的原因，会带有刺激难嗅的气味，高压静电除油烟装置有一定的去除气味的功能，但是如果气味比较大的话，可加装活性碳除味装置，以去除废气中的气味，不影响附近的居民生活。
三、运作成本和节能效益的综合计算：
以加工化纤产品的定型机计算，烘箱工作温度200℃，废气排放量为14000-16000立方/小时，温度170℃左右。视不同的定型机及环境情况，经***热交换器加热的新鲜空气，与废气的温差为30-50℃，即新鲜空气可加热达120-140℃，风量为9000-12000立方/小时。
按平均温差40℃，即新鲜空气加热后130℃，风量以***保守9000立方/小时，煤发热量5000Kcal/kg，定型机每天工作20小时，每年工作300天计算：
热能回收量为：Q=VCp（t1-t2）=9000立方/小时×1.3×（130℃-30℃）=1170000KJ/h=279435Kcal/h
每年节约煤：279435Kcal/h÷5000Kcal/h×20小时×300天=335322kg
每吨煤按800元计算，节煤效益为335吨×800元=268000元
定型机每天工作20小时，可回收废油50-200kg，按平均每天回收130kg，每吨废油2000元计算：
130kg×300天×2000元=78000元
安装了定型机废气余热回收系统，导热油泵耗电量可减少30%以上，以油泵功率22kw，电费1.2元计算：
22kw×30%×20小时×300天×1.2元=47520元
安装了定型机废气余热回收系统，可提高定型机生产速度2-3%，按平均2.5%，车速平均15米/min，每米加工费0.5元计算：
2.5%×15米/min×60min×20小时×300天×0.5元=67500元
5．运作的成本
定型机废气余热回收净化处理系统的总装机容量为22kw，停用的定型机原两台风机4kw×2=8kw。
增加的电耗为（22kw-8kw）×20小时×300天×1.2元=100800元，喷淋装置用水的水费2000元，增加的人工开支1000元。
运作成本为：100800+2000+1000=103800元
总的节能效益为：268000+78000+47520+67500-103800=357220元
综合以上，定型机的废气余热回收，可产生巨大的节能经济效益，一套定型机废气余热回收净化处理系统价格大约是二十几万，一年即可收回成本并创造效益10万元。另外，废气的净化处理，也让定型机的废气能够达到******门的要求排放，保护了生态环境，为人类造了福！
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作者资料：
姓名：黄晨昀 性别：男 出生年：1973年 兼任：阿里巴巴纺织论坛副版主
研究方向：致力于染整环保节能技术及非织造布后整理技术的研究
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