竹膠合板生產(chǎn)系統(tǒng)余熱利用及工藝改進(jìn)的節(jié)能技術(shù)研究

鄧卓祺

摘 要：傳統(tǒng)竹膠合板生產(chǎn)工藝不僅工藝周期長、能耗大、水耗高，而且生產(chǎn)過程存在大量能耗泄露：“冷——熱——冷”的膠合工藝產(chǎn)生的冷卻水余熱沒有得到合理的利用；膠合設(shè)備使用的蒸汽余氣及冷凝水直接外排沒有得到循環(huán)利用；供熱系統(tǒng)的鍋爐燃燒后的煙氣余熱沒有得到充分利用。為提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能減排，本文將就竹膠合板生產(chǎn)工藝及其供熱系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：竹膠合板；余熱利用；節(jié)能；鍋爐

中圖分類號(hào)：TU75 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 研究背景及意義

我國現(xiàn)有竹膠合板生產(chǎn)行業(yè)存在生產(chǎn)技術(shù)不夠先進(jìn)、能源利用效率低等問題，與國外相比，差距較大。如能把煙氣、蒸汽、冷卻水等生產(chǎn)系統(tǒng)余熱充分利用起來，則生產(chǎn)企業(yè)的能源利用率有可能達(dá)到國外的先進(jìn)水平。在能源和資源相對(duì)緊缺的現(xiàn)今社會(huì)，及時(shí)采用節(jié)能技術(shù)與設(shè)備對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)余熱進(jìn)行高效綜合利用是勢在必行的。

本文在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，選準(zhǔn)了幾個(gè)可有效提高企業(yè)技術(shù)水平和能源利用效率的的技改方向，對(duì)竹膠合板生產(chǎn)工藝及其供熱系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造。本文所闡述的技改項(xiàng)目也是國家鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目，充分利用余熱的、實(shí)施企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略也完全符合當(dāng)前的能源政策。

1 現(xiàn)有竹膠合板生產(chǎn)系統(tǒng)簡介

竹膠合板作為一種新型人造板投放市場已十多年的歷史，它主要用作混凝土澆注工程模板，同時(shí)也可用作車廂底板、集裝箱底板等。竹材生產(chǎn)周期短，再生能力強(qiáng)，我國的資源十分豐富，因此竹材人造板是一種很有發(fā)展前景的人造板材。目前，竹膠合板的生產(chǎn)一般采用“冷—熱—冷”的膠合工藝，此工藝雖然具有一定的優(yōu)勢，但也存在一些突出的缺陷，如熱壓周期長、生產(chǎn)效率低、能耗水耗大等。同時(shí)，該工藝“熱冷”轉(zhuǎn)換過程中會(huì)產(chǎn)生大量的高溫冷卻水（溫度可達(dá)80℃～90℃），余熱通常沒有得到合理的利用。此外，膠合板生產(chǎn)企業(yè)一般還配套建設(shè)有用于設(shè)備供熱的鍋爐系統(tǒng)，鍋爐燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓囟雀哌_(dá)200℃以上），一般直接從煙囪外排，煙氣余熱沒有得到充分利用；膠合板生產(chǎn)線生產(chǎn)時(shí)使用的蒸汽余熱也采取外排，沒有得到循環(huán)利用。傳統(tǒng)的竹膠合板生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

為提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能減排，有必要對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的各種余熱進(jìn)行回收利用。

2 余熱利用及工藝改進(jìn)的節(jié)能技術(shù)研究

2.1 節(jié)能技術(shù)研究方向

項(xiàng)目核心內(nèi)容是對(duì)供熱系統(tǒng)的鍋爐進(jìn)行燃燒效率提升改造，以蒸汽能量梯級(jí)利用，冷凝水熱回收技術(shù)、加裝竹膠合板熱壓機(jī)冷卻水為鍋爐供水為節(jié)能主線，結(jié)合加裝鍋爐尾氣熱量回收干燥膠合板、控制系統(tǒng)改造、隔熱保溫、鍋爐輔機(jī)節(jié)能改造等其他技術(shù)改造，以期達(dá)到節(jié)能減排的目的。具體實(shí)施有以下措施：

（1）對(duì)鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造，利用企業(yè)生產(chǎn)過程中的邊角廢料及樹皮等，加工成生物質(zhì)代替原煤。

（2）利用鍋爐煙氣余熱回收再利用，建設(shè)循環(huán)風(fēng)干房。

（3）利用熱壓機(jī)熱水回收再利用，建設(shè)冷凝水系統(tǒng)。

（4）對(duì)鍋爐管、煙道進(jìn)行水膜除塵，偱環(huán)水回收再利用系統(tǒng)建設(shè)。

（5）對(duì)竹膠合板熱壓機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)熱壓溫度、壓力、保壓時(shí)間、釋放壓力等參數(shù)的自動(dòng)控制及平板熱壓干燥機(jī)自動(dòng)控制創(chuàng)新。

（6）制膠工藝水回用，冷卻水循環(huán)利用。

2.2 節(jié)能技改原理和實(shí)施過程

項(xiàng)目核心內(nèi)容細(xì)分為3個(gè)主要技改項(xiàng)目，具體原理及工藝流程如下：

（1）鍋爐節(jié)能改造

現(xiàn)有膠合板生產(chǎn)設(shè)備一般采用鍋爐系統(tǒng)供熱，若鍋爐的配風(fēng)及送料方式不當(dāng)以及密封及保溫性能不佳，會(huì)造成鍋爐燃料未完全燃燒熱損失較大，導(dǎo)致鍋爐熱效率較低。因此建議膠合板生產(chǎn)企業(yè)結(jié)合鍋爐系統(tǒng)現(xiàn)狀實(shí)施以下節(jié)能技術(shù)改造：改進(jìn)鍋爐燃燒工藝，改變鍋爐爐膛容積，優(yōu)化受熱管排列方式，利用高效翅片式列管及塊狀燃料與顆粒狀的燃料搭配使用，改單點(diǎn)送料為多點(diǎn)供料、助燃風(fēng)機(jī)的送風(fēng)方式由集中單點(diǎn)送風(fēng)改為多點(diǎn)送風(fēng)、增設(shè)二次風(fēng)，使生物質(zhì)等清潔能源能夠充分燃燒，同時(shí)更換高效保溫材料降低鍋爐熱損失，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

具體技改的實(shí)施過程如下：

①改變鍋爐爐膛容積，優(yōu)化受熱管排列方式，利用高效翅片式列管及塊狀燃料與顆粒狀的燃料搭配使用，改單點(diǎn)送料為多點(diǎn)供料、助燃風(fēng)機(jī)的送風(fēng)方式由集中單點(diǎn)送風(fēng)改為多點(diǎn)送風(fēng)、增設(shè)二次風(fēng)，改變鍋爐爐排燃燒會(huì)存在燃燒火口的情況，克服部分燃料層大塊未燒透，小塊過快燃盡的狀況。

②對(duì)鍋爐助燃風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，精確控制燃燒狀態(tài)，降低煙氣氧含量，使鍋爐熱效率得到提升，提高能源利用率，有效降低能源消費(fèi)。

③使用高效保溫材料降低鍋爐熱損失。保證上部爐墻溫度<65℃，下部爐墻溫度<45℃，提高鍋爐保溫性，減少鍋爐的散熱損失，提高鍋爐的有效利用的熱量。

（2）煙氣余熱利用改造

木材、竹材一般含水率為30%，生產(chǎn)膠合板的過程需要大量的熱源干燥膠合板產(chǎn)品，降低水分，確保膠合板的性能。而供熱系統(tǒng)的鍋爐燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓囟雀哌_(dá)200℃以上），一般直接從煙囪外排，煙氣余熱沒有得到充分利用。因此，建議企業(yè)對(duì)鍋爐的煙氣管道進(jìn)行改造，將鍋爐排出的高溫?zé)煔馑瓦M(jìn)熱交換器，利用鍋爐尾部的高溫?zé)煔庥酂彷o以蒸汽加溫新鮮空氣，輸送至膠合板干燥房，用于干燥工序，利用被加熱后的新鮮空氣干燥膠合板產(chǎn)品，達(dá)到降低鍋爐排煙溫度、節(jié)約蒸汽、減少能耗的目的。

具體技改的實(shí)施過程如下：

①煙氣余熱一次利用：新裝一個(gè)鍋爐省煤器，可以充分利用鍋爐尾部煙氣加熱鍋爐給水，節(jié)省燃料的使用。

②煙氣余熱二次利用：新裝一個(gè)煙氣換熱器，將通過鍋爐入水預(yù)熱器后的二次高溫?zé)煔馔ㄟ^換熱器加熱空氣，得到的熱空氣通往干燥房，用于干燥工序。鍋爐煙氣經(jīng)過這兩次利用后溫度將大為降低，經(jīng)除塵降溫后排入大氣。endprint

鍋爐煙氣余熱利用是一項(xiàng)成熟的先進(jìn)技術(shù)，利用煙氣余熱來烘干物料，在國內(nèi)外均有廣泛地應(yīng)用。鍋爐煙氣余熱利用主要設(shè)備是熱交換器，熱交換器構(gòu)造簡單、制造容易，運(yùn)行可靠。采用煙氣余熱的干燥房結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

由于煙氣比熱較小，無法將空氣加熱到100℃，因此，加熱分為兩個(gè)階段，首先用煙氣將空氣從室溫加熱到55℃～75℃，然后用高溫蒸汽將空氣繼續(xù)加熱，達(dá)到100℃。

為了減少灰塵等對(duì)設(shè)備及產(chǎn)品的影響，在空氣進(jìn)入隧道窯之前，建議配套安裝可拆可沖洗式的絲網(wǎng)除塵器。

（3）循環(huán)水回收利用改造

在膠合板生產(chǎn)過程中需要使用冷卻水對(duì)設(shè)備進(jìn)行降溫，所產(chǎn)生的高溫冷卻水溫度可高達(dá)90℃。一般膠合板生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線使用后的余蒸汽及冷凝水都是直接外排，沒有進(jìn)行合理循環(huán)利用。經(jīng)過長期調(diào)研，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施鑒證，建議企業(yè)可通過改造蒸汽管道和新增熱水換熱器，將膠合板生產(chǎn)過程中使用后的余熱蒸汽，通往干燥房進(jìn)行二次干燥工序，冷凝后的水回收到鍋爐預(yù)熱器水箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠合板生產(chǎn)線熱壓機(jī)后冷凝水的余熱利用及熱壓板降溫冷卻水升溫后的余熱利用，達(dá)到余熱利用、節(jié)能降耗的目的。

具體技改工藝流程如下：

①通過改造蒸汽管路，把膠合板生產(chǎn)線使用后的余氣用管道連接到二次干燥房，用于干燥膠合板產(chǎn)品，經(jīng)過二次干燥后，將產(chǎn)生60℃左右的冷凝水，將這些水回收到鍋爐預(yù)熱器水箱，供鍋爐使用，這樣可使該車間的余蒸汽得到了循環(huán)利用，也實(shí)現(xiàn)了熱水供鍋爐使用，節(jié)約了鍋爐的燃燒原料。

②通過水池的溫控分級(jí)，將“冷—熱—冷”冷卻產(chǎn)生的80℃～90℃的熱水通過管道連接到鍋爐預(yù)熱器水箱，供鍋爐使用，能更快地產(chǎn)生蒸汽；將“冷—熱—冷”冷卻產(chǎn)生的40℃～50℃的中溫水作為生活用水。通過冷卻水的分級(jí)循環(huán)利用，能節(jié)約大量水和鍋爐燃燒原料。

③把制膠加熱過程的蒸汽冷凝水和用水冷卻制好的膠升溫的水利用進(jìn)行二次干燥竹膠合板產(chǎn)品。制膠脫水真空系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

以上節(jié)能項(xiàng)目實(shí)施后的竹膠合板生產(chǎn)系統(tǒng)余熱利用及工藝改進(jìn)如圖4所示。

3 節(jié)能技術(shù)研究的節(jié)能減排效果

通過實(shí)施上述竹膠合板生產(chǎn)系統(tǒng)余熱利用及工藝改進(jìn)，可產(chǎn)生以下節(jié)能減排效果：

（1）可為能源消費(fèi)總量8000t標(biāo)煤/年以上的竹膠合板生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生2000噸標(biāo)煤以上的節(jié)能量，節(jié)約能源費(fèi)用150萬元/年。冷凝水的回收重復(fù)利用，可節(jié)約用水8萬t/年。減排二氧化碳4000t/年，二氧化硫100t/年，氮氧化物20t/年，減碳7萬t/年。

（2）可提高竹膠合板產(chǎn)品的產(chǎn)量，有效降低單位產(chǎn)品能耗達(dá)30%以上。

（3）可提高竹膠合板產(chǎn)品的質(zhì)量，在行業(yè)內(nèi)起到示范促進(jìn)作用。

4 節(jié)能技術(shù)研究的分析結(jié)論

綜上所述，竹膠合板生產(chǎn)行業(yè)實(shí)施上述節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目具有以下必要性及優(yōu)勢：

（1）節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目的實(shí)施響應(yīng)了政府大力推進(jìn)節(jié)能減排工作的要求，項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)明確，符合企業(yè)自身發(fā)展需求。

（2）節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模根據(jù)膠合板行業(yè)實(shí)際需求情況進(jìn)行確定，建設(shè)規(guī)模合理，社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件良好，有利于該項(xiàng)目的實(shí)施。

（3）節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)科學(xué)合理，建設(shè)技術(shù)成熟，與膠合板行業(yè)生產(chǎn)制造條件相適應(yīng)，能夠保證項(xiàng)目的順利實(shí)施和運(yùn)行。

（4）節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益良好，社會(huì)效益顯著，項(xiàng)目建成后，不但可滿足膠合板生產(chǎn)企業(yè)日益壯大的生產(chǎn)發(fā)展需要，進(jìn)一步提升公司企業(yè)形象，更可在節(jié)能減排的同時(shí)，提高產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量，在行業(yè)內(nèi)起到示范作用。

因此，竹膠合板生產(chǎn)系統(tǒng)余熱利用及工藝改進(jìn)的節(jié)能技術(shù)研究所提出的相關(guān)節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目，具有良好的市場前景， 其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益都是十分明顯的，值得在行業(yè)內(nèi)部推廣應(yīng)用。

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