污水余熱回收裝置的結構分析及應用
摘要：詳細介紹了E．s系列污水的熱能回收系統、習系列自潔式熱能回收系統，并結合它們的結構進行了分析，提出在具體實施中，應針對不同的染色污水特征，選擇不同型號的污水余熱回收裝置來處理，使余熱回收效率最高，日常維護最為簡便，消耗費用最低。最后以蘇州錦繡染色有限公司安裝E．s系列污水熱能回收系統為例，詳細介紹了該系統試運行一年多取得的經濟效益。
關鍵詞：污水,余熱回收裝置,結構分析,應用介紹
資源瓶頸、環境壓力是我國經濟、社會發展長期面臨的突出矛盾，我國“十一五”規劃綱要明確提出了節能減排任務指標，即國內生產總值能源消耗 5年間要實現降低20％的目標，并列為重要的約束性指標，各地都在建立和完善節能減排指標體系、監測體系和考核體系¨qJ。印染業是國家實行節能減排的重點。印染是高能耗行業，大量余熱散失，不僅浪費能源，而且由于目前能源緊缺、企業成本上漲，使得印染這個高能耗行業普遍認識到，只有通過節能改造和能源充分利用才是企業實現持續發展的重要保證。
洗染設備中的熱水用于洗染后就成了廢水，但廢水還有較高的溫度，為了充分利用廢水的熱能，通過高效熱交換器吸收廢水中熱能，轉換到潔凈水中，由冷水變為暖水，用這些暖水輸入到熱水池中，用作染整中的洗滌用水。降溫后的廢水通過排水管排出。余熱回收技術主要是研制高效熱交換器及過濾輔助設備。無錫市前洲康華染整設備廠經過幾年的努力，成功開發出E．s系列污水的熱能回收系統、刁系列自潔式熱能回收系統。以上系統均以個性化的工作流程，對不同類型的污水，采用不同的回收裝置結構，以方便熱交換器中的污水剩積雜質的清除，其最高熱回收效率可達80％-90％。
1 污水余熱回收裝置的結構分析
E．s系列污水余熱回收裝置主要由連續式粗過濾、主備份精過濾、高效的水與水熱交換器和一個提升水泵組成，圖1為E．S系列污水余熱回收裝置結構示意圖。
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E．S系列污水余熱回收裝置中的連續式粗過濾裝置具有能簡單且直接的分離較大雜質，達到最好過濾效果的特點，避免后道連續工作中經常出現換熱系統阻塞。精細過濾裝置由雙筒式過濾器組成，具有全自動檢測功能，當其中一筒堵塞時，會以主備份方式自動切換到另一備筒，并報警直到阻塞清除，確保回收系統的24 h工作特性；熱交換器是一個具有高達5 000 w／m2·K傳熱系數的水與水熱交換器，內部結構如圖2所示。根據熱交換最大化要求，污水管水流方向與潔凈水管水流方向相對，這樣，剛進入的溫度高的污水與將要流出的已加溫的潔凈水進行熱交換，使熱交換效率提高；圖2左邊是熱污水從下層進入，熱了的潔凈水從上層流出；圖2右邊是冷潔凈水從上層進入，被回收了余熱的污水從下層流出，這樣完成了水與水溫度的梯度熱交換。該熱交換器具有傳熱溫差低，非常適合低位熱能回收，最高回收率可達90％左右。同時隨著企業熱荷載的變化，可靈活增減換熱面積，以適應不同的回收熱能需要。
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zJ系列自潔式熱能回收系統主要是將E．S系列中的連續式粗過濾和主備份精過濾由刷式自潔式過濾器代替，該過濾器中的濾件采用高強度的 John∞n濾網，具有處理量大、使用壽命長、清洗效率高等特點；并采用壓差控制、定時控制自動清洗濾網。當過濾器進出口壓差達設定值或定時器達到設定時間時，電動控制箱發出信號驅動電動機轉動，同時排污閥打開。吸附在濾網上的雜質微粒被轉動的鋼絲刷刷下，隨水流從排污閥排出。當過濾器進出口壓差恢復正常或定時器設定時間結束后，電動機停止運轉，電動排污閥關閉。圖3是自潔式過濾器工作的結構示意圖。
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2 污水余熱回收裝置應用介紹
以蘇州錦繡染色有限公司安裝E．s系列污水熱能回收系統為例介紹具體應用情況。該公司現有各類染色機近40臺，主要加工產品為染色紗線，排出染色污水的水溫在60℃左右，設計方案是利用現有的屋外染色污水排放水溝作為熱污水池，在回收口處作一阻擋，前段取水，后段排水，用于E．S系統的熱污水緩存水溝；水溝中設置高、低2個點的水位信號，作為系統開機、待機的條件；熱污水經過E．s系統交換后成冷卻污水直接排入污水池；冷凈水利用原有供水線路，在原管路旁加旁路供水，這里只需考慮供水管道的直徑；由于染色污水沒有粗雜物，可省去連續式粗過濾裝置，由主備份精過濾和高效的水與水熱交換器加一個提升水泵組成，該系統占地面積小(僅約5 m2)，自身能耗小(僅1．5 kw)，維護簡單。經多次實地測量，迸污水溫度50—60℃，出污水溫度23．．25℃。試運行一年多來，已取得了較好的經濟效益。按該公司實際生產計算，使用本系統 4～6個月即可收回設備投資。相關數據為：
①凈水流量：設計流量lO t/h，測試時最高流量 20 t/h，最低流量8 t/h，平均10t/h。
②污水流量：設計流量12 t/h，系統每天工作 12 h。
③實測熱污水進水溫度砣：50—60℃，冷污水出水溫度r1：23—25℃；取平均值：污水通過回收系統后由55℃降溫到24℃。
④實測熱凈水出水溫度t1：41．45℃，冷凈水進水溫度￡2：13一15℃；取平均值：凈水通過回收系統后由14℃升溫到43℃。
⑤污水熱能轉換量Q1=C(水的比熱容)×m1 (水的質量)×(T2-T1)=4．2×1000 J／kg·℃×12× 1000t/h×12 h×(24—55℃)=18．7×1000 kJ。
⑥凈水熱能吸收量Q2=C(水的比熱容)×m2 (水的質量)×(T2一T1)=4．2×1000 J，kg·℃×10× 1000t/h×12 h×(43-14℃)=14．62×1000 kJ。
⑦系統回收效率=Q2／Q1=14．62× 1000 kJ/18．75×1000 kJ=78％。
⑧每天系統熱能效益$1=節約蒸汽噸位×蒸汽銷售單價=[p2／(2 510×103 kJ)]×180元(管道蒸汽價格以蘇州地區為準)=[14．62×103 l【J／ (2 510×103 kJ)]×178元=1 048元(1 t蒸汽= 1×1000 kg蒸汽=2 510×1000kJ。
⑨每天運行費用$2=1．5 kw×12 h× 1元／kW．h=18元。
⑩每天節能總效益$=$1一$2=l 048元一 18元=1 030元。
每月節能總效益為l 030元×25天=25 750元。每年節能總效益為25 750元×12月=309 000元。
3 結語
污水余熱回收裝置的開發，積極響應了國家節能減排的政策，對目前降低企業成本，克服經濟危機帶來的影響，有著十分重要的作用。在具體實施中，應針對不同的染色污水特征，選擇不同型號的污水余熱回收裝置，使余熱回收效率最高，日常維護最為簡單方便，消耗費用最低。由于該設備的研制時間還不長，在具體應用中常常會遇到不少問題，諸如回收后的熱水如不及時使用，熱水保溫問題；回收后的熱水管道較長時的保溫問題等等，還需在今后的開發應用中不斷完善。
參考文獻：
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