生產(chǎn)廢水余熱回收技術應用探討

曲學明

【摘 要】生產(chǎn)廢水余熱回收利用節(jié)能降耗，減排增效，投資回收期短，經(jīng)濟和社會效益顯著。

【關鍵詞】廢水；余熱；回收技術

0 前言

能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎，但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源越來越緊張，這個問題在我國表現(xiàn)的尤為突出。一方面，我國人均可采儲量能源遠低于世界平均水平，如石油、天然氣、煤炭人均可采儲量分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%；另一方面，我國能源利用效率比經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）國家落后20年，相差10個百分點。

國家出臺多項政策鼓勵企業(yè)開發(fā)利用可回收低品味能源。2010年4月2日國務院下發(fā)《關于加快推行合同能源管理促進節(jié)能服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，要求加快推行合同能源管理，積極發(fā)展節(jié)能服務產(chǎn)業(yè)，同時加大資金支持力度和實行稅收扶持政策；在《當前國家鼓勵發(fā)展的環(huán)保產(chǎn)業(yè)設備（產(chǎn)品）目錄》中，鼓勵發(fā)展用于電力、石化、冶金、鋼鐵、水泥建材、印染、造紙、地熱、糖酒工業(yè)等廢熱、余熱回收利用發(fā)電設備；《節(jié)能中期專項規(guī)劃》中明確將“余熱余壓利用工程”列為重點工程之一；《“十一五”十大重點節(jié)能工程實施意見》要求研究制定鼓勵利用余熱余壓發(fā)電、供熱和制冷的優(yōu)惠政策，并在鋼鐵、水泥行業(yè)推廣利用。

在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱就是其中一種低品味能源。它包括高溫廢氣、冷卻介質(zhì)、廢汽廢水、高溫產(chǎn)品和爐渣、化學反應、可燃廢氣廢液和廢料以及高壓流體的余熱等。據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%～67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%，由此可見余熱資源潛力巨大。

利用余熱可以生產(chǎn)潔凈的熱空氣、熱水，也可發(fā)電、制冷等，既節(jié)省燃料，降低生產(chǎn)成本，又減少大氣污染。

在此，把在生產(chǎn)過程中遇到的一個生產(chǎn)廢水余熱回收利用項目同大家探討一下。

1 項目背景

山東國泰布業(yè)公司每天排放70℃的生產(chǎn)污水約1800m3，廢水經(jīng)過過濾凈化，達到國家排放標準后直接排放，廢水中的余熱白白浪費掉；相反該公司的生產(chǎn)線每天需要60～70℃的熱水約1000m3，而這熱水需要使用100T—150T、壓力0.8MPa的蒸汽去加熱；也就是說該生產(chǎn)線一邊浪費低品位熱量，一邊需求高品位熱量。

通過現(xiàn)場考察分析我們認為，可以用該廠低品位的生產(chǎn)廢水加熱自來水，達到生產(chǎn)工藝需求的溫度后送入生產(chǎn)線，這樣既節(jié)約蒸汽用量，降低生產(chǎn)成本，同時減少煤的使用，降低了大氣污染。

2 技術方案

2.1 換熱原理

利用污水泵把帶有余熱的生產(chǎn)廢水從廢水池中抽至籠式過濾桶，經(jīng)過過濾后進入換熱機組一側；自來水從換熱機組另一側進入進行加熱。降溫后的生產(chǎn)廢水再經(jīng)過一系列化學工藝處理，達到國家標準后排放，升溫后的自來水送至生產(chǎn)線滿足生產(chǎn)需要。

該廢水熱能回收系統(tǒng)分為兩部分，第一部分為固液分離系統(tǒng)。通過雙轉籠式過濾器將生產(chǎn)廢水中的花毛、棉結、竹夾等固體顆粒物去除；第二部分為熱量回收系統(tǒng)。通過高效的換熱結構，使等量的廢水與等量的自來水進行蜂窩式傳導，將廢水中的熱量以約90%的效率傳遞給清水，達到降低蒸汽消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。

2.2 雙轉籠式過濾器

2.2.1 雙轉籠式過濾器技術特點

采用高密度過濾網(wǎng)，去除印染廢水中的花毛、棉結等固體顆粒物，由于濾網(wǎng)循環(huán)轉動，將保留在過濾網(wǎng)上部大顆粒物質(zhì)，通過毛刷棍的作用，將其清理下來，實現(xiàn)了過濾自動化，保證交換主機正常運行。

可以根據(jù)不同的工藝環(huán)境選擇不同的濾網(wǎng)通經(jīng)，達到最佳去除效果。

2.2.2 過濾器主要技術參數(shù)

（1）過濾通量：130T/h

（2）電機功率：3kW

（3）過濾形式：循環(huán)籠式。

2.2.3 過濾器技術條件

（1）支撐墻板選用SUS304-2B δ2.5mm厚不銹鋼板。

（2）毛刷輥的直徑Φ150mm，軸頭為Φ50mm1Cr18Ni9Ti鋼制作，刷毛為尼龍材料，刷毛粗度0.2mm。

（3）過濾網(wǎng)選用不銹鋼SUS316材料，濾網(wǎng)密度為40～80目。

2.3 換熱機組

2.3.1 換熱機組技術特點：通過逆向交換，兩種液體在蜂窩式結構中運行，從而達到最佳的傳遞效果，熱效率最高能夠達到90%，甚至更高。在得到了高溫水的同時，又降低了排放廢水的溫度和COD，減輕了廢水處理的負擔。

2.3.2 通過PLC控制、液晶顯示并可對有關數(shù)據(jù)加以設定，達到全機運行自動化。全機結構緊湊，占地僅常規(guī)設備的1/3～1/4.

2.3.3 換熱機組主要技術參數(shù)

（1）單片有效換熱面積：0.90m2/單片

（2）單機安裝面積：380m2

（3）單機設計處理量：125m3

2.3.4 換熱機組技術條件

（1）板片選用SUS304 δ=0.7mm厚不銹鋼板；

（2）橡膠密封墊選用三元乙丙橡膠，由乙烯、丙稀和少量含有不飽和鍵的第三單元體，在催化作用下，經(jīng)其聚合反應而形成的規(guī)整立構形彈性體。耐大氣老化，在蒸汽中可達180℃，同時具有耐堿氨類及鹽酸等化學溶劑；

（3）設備有螺栓緊壓成形，保養(yǎng)及維護方便簡單。

2.4 日常維護

設備安裝后只需保證設備區(qū)域的干燥，防止設備因銹蝕而減少使用壽命，定期給泵機加潤滑油，給設備進行防銹處理，日常維護簡單易操作。

3 項目投資

項目其主要設備清單如表1。

項目投資包括機房設備和附件的采購和安裝、機房工藝管道采購及安裝、設備電纜采購及安裝、設備調(diào)試及試運行、管道防腐及保溫等全部工作內(nèi)容，還包括室外管道和室外電纜的采購及安裝，項目共計投資150萬元。

表1

4 經(jīng)濟效益

4.1 每小時將100m3的15℃水加熱至65℃，每小時可回收熱量499.5萬kcal。

其回收熱量計算：Q=Cp×M×（T出-T進）=4.18KJ/（kg·℃）×100m3/h×103kg/m3×50℃=20900000kJ/h=4995220kcal/h

其中：Q：每小時回收熱量；

M：水的質(zhì)量；

水密度按103kg/m3；

C：為水的定壓比熱4.18kJ/（kg·℃）；

T進、T出：分別為自來水前、出水溫度。

4.2 回收熱量折合標準煤量M′=4995220（kcal/h）/7000（kcal/kg）=713.6kg/h

一年回收的熱量折合年標準煤M1=713.6kg/h×16h/日×30日/月×11月=3767.8t

4.3 余熱回收項目新增設備每年消耗電量折合標煤量

雙轉籠式過濾器及交換主機等其他輔機每小時電耗為30kW，且用電設備效率為90%，新上設備年耗標準煤量（計算最終消費時0.404kg/kW·h）

M2=30kW×0.404kg/kW·h×16h/日×30日/月×11月=63.99T

4.4 年節(jié)能量折合年標準煤量=M1-M2=3767.8T-63.99T=3703.8T

則項目竣工投產(chǎn)后年節(jié)約標準煤3707.83T。

4.5 利潤計算

利潤=年節(jié)約標煤費-項目設備消耗電費-管理費及其他費用

年節(jié)約標煤費=3707.8T×850元/t=315萬元

工業(yè)用電電費按0.82元/kW·h計，項目設備消耗電量的費用=30kW·h×16h/日×30日/月×11月×0.82元/kW·h=12.98萬元

管理費、系統(tǒng)維護費用及其他費用一年預計為12萬元

利潤=315萬元-12.98萬元-12萬元=290萬元

4.6 投資回收期

投資回收期為150萬元/290萬元=0.5年，可見投資回收期為0.5年。

5 經(jīng)濟效益計量驗證

在熱水輸送管道上安裝熱計量表1塊，在新增項目設備輸入端加設總電度表一塊，定期進行計量讀數(shù)。

2013.8.30-2014.7.31實測記錄如表2所示。

表2

根據(jù)公式 實際節(jié)能費=熱能費（0.15元/kW·h）×熱計量表讀數(shù)（kW·h）-電表讀數(shù)×電價（0.82元/度）

實際節(jié)標準煤量=（熱計量表讀數(shù)-總電表讀數(shù)）kW·h×860÷7000kcal/kg÷0.8

則年實際節(jié)能費=0.15*21077805-0.82*158625=3031598.25（元）=303萬元

年節(jié)標準煤量=（21077805-158625）*860/7000/1000/0.8=3671（噸）

6 社會效益

利用生產(chǎn)廢水中的余熱，對自來水加熱以滿足生產(chǎn)需要，每年可以節(jié)約標準煤約3700T；每年減排二氧化碳約3700噸×0.7106=2629噸。

7 結論

生產(chǎn)廢水余熱回收利用節(jié)能降耗，減排增效，投資回收期短，經(jīng)濟和社會效益顯著。但我們還應看到，能源管理工作應貫穿于企業(yè)的全面管理之中，從最高管理者到所有員工都應全員參入，通過有效的約束機制，一系列規(guī)章制度，將節(jié)能、用能管理納入公司的日常管理之中，并在實際工作中按照公司規(guī)章制度嚴格管理、嚴格獎懲，保證節(jié)能目標的實現(xiàn)。

[責任編輯：湯靜]