日益惡(e)化的(de)環境(jing)(jing)污染,與工業過度(du)(du)用(yong)(yong)能(neng)(neng)和粗放式用(yong)(yong)能(neng)(neng)密切相關,眾所周知(zhi),中國(guo)的(de)經濟高速(su)增長(chang)是(shi)以犧(xi)牲環境(jing)(jing)為(wei)代價的(de),環境(jing)(jing)的(de)承受力與社(she)會的(de)忍(ren)受度(du)(du)已達(da)到極(ji)限,治理(li)環境(jing)(jing)是(shi)大勢所趨、人心所向。環境(jing)(jing)治理(li)的(de)源頭是(shi)工業節能(neng)(neng)減(jian)(jian)排(pai),提倡深(shen)度(du)(du)用(yong)(yong)能(neng)(neng),是(shi)保經濟發(fa)展的(de)基礎上實現減(jian)(jian)排(pai)的(de)有效(xiao)的(de)途徑(jing)之一。
通常,以消耗熱能為主的企業,如制藥、印染、石化等,總是伴隨著加熱與冷卻的工藝過程,而此過程是不可逆的,高品位熱能的溫度降低后,不可能自然恢復到原始的高品位狀態,熱能品位降低到一定程度后將無法再利用,最終均會以廢熱的形式排放。不同企業的廢熱排放溫度與工藝過程相關,有的企業50~60℃視為廢熱,而有的企業100℃左右甚至更高溫的熱能,因工藝過程無法使用,也被視為廢熱,造成能源的大量浪費。
制藥與印染行業有著非常類似的用能方式。
制藥企業
注射類藥品的最后工序是高溫滅菌,由于注射液通常是玻璃瓶封裝,不能急劇加溫和急劇冷卻,否則包裝會破碎,所以不能直接用蒸汽加熱,其工藝過程是:
將集束的藥品置于壓力滅菌釜內,向滅菌釜內注水并淹沒藥品,以水為載熱體,蒸汽通過換熱器對載熱水緩慢加熱,直至達到要求的滅菌溫度,并保溫至規定的時間,再用冷卻水通過換熱器緩慢的冷卻降溫。其
典型工藝過程參數如下:
升(sheng)溫、保溫與冷卻時間(jian),隨單件藥劑量的(de)大小(xiao)和(he)包裝類型(xing)而易。
每個工藝循環的工作周期:2~2.5h。
滅菌釜的(de)容積通常(chang)2~6m3,要從常(chang)溫(wen)加熱(re)到(dao)116℃,再從116℃冷卻(que)到(dao)50~60℃左右(you),加熱(re)時,消耗(hao)大量(liang)的(de)蒸汽(qi),冷卻(que)時,需要將蒸汽(qi)加入的(de)熱(re)量(liang)全(quan)部排掉(diao)。
如果以(yi)4m3水容積(ji)為例,僅回收(shou)從116℃冷卻(que)到(dao)80℃溫度段的冷卻(que)余熱(re),每個(ge)滅菌釜(fu)、每個(ge)工作循環就可(ke)回收(shou)熱(re)量(liang)144000 kcal,相當于(yu)約290kg蒸汽的熱(re)量(liang)。
印染企業(ye)
與(yu)制(zhi)藥企業的(de)用(yong)能極為(wei)相(xiang)似,印染(ran)(ran)過(guo)程是在壓力釜式的(de)染(ran)(ran)缸中進(jin)行,印染(ran)(ran)前,先向染(ran)(ran)缸注水配制(zhi)染(ran)(ran)料(liao),進(jin)布,封閉(bi)染(ran)(ran)缸,采用(yong)蒸汽通過(guo)換熱器對染(ran)(ran)料(liao)緩慢(man)、間接加熱,保溫(wen)至規定的(de)時(shi)間,再用(yong)冷卻水通過(guo)換熱器對染(ran)(ran)缸緩慢(man)冷卻至60℃左右(you),出布。其典型(xing)工藝過(guo)程參數如下(xia):
每個工藝循環的工作周期:2h。
染(ran)缸(gang)的容積通常2~6m3,染(ran)料液要從常溫加(jia)熱(re)到(dao)130℃,再從130℃冷卻到(dao)60℃左右,加(jia)熱(re)時(shi),消(xiao)耗大量(liang)的蒸汽(qi),冷卻時(shi),需要將蒸汽(qi)加(jia)入(ru)的熱(re)量(liang)全(quan)部排掉。
如果以4m3水容積的染缸為例,僅回(hui)收從130℃冷(leng)卻到(dao)80℃溫度段(duan)的冷(leng)卻余熱,每個(ge)染缸、每個(ge)工作循(xun)環(huan)就可回(hui)收熱量200000 kcal,相當(dang)于約400kg蒸汽的熱量。
對于工業廢熱(re),目前(qian)可(ke)利(li)用的(de)方式有(you):熱(re)泵回收供(gong)熱(re)、余熱(re)型(xing)吸收式機(ji)組(zu)制冷、ORC循環發電等。
其中,一類(lei)熱(re)(re)泵(beng)供熱(re)(re),需要消耗高位熱(re)(re)能(neng),獲得的熱(re)(re)能(neng)品(pin)位低于驅動能(neng)源,熱(re)(re)能(neng)品(pin)位不能(neng)再用于工藝加熱(re)(re),如果(guo)用于采暖,僅(jin)能(neng)冬(dong)季回收(shou)利用,回收(shou)量有(you)限;
ORC循(xun)環發(fa)電,要求廢熱的(de)(de)溫度較高,受當前的(de)(de)技術水平限制,利用效(xiao)率(lv)很低,投資高,運行管理復(fu)雜;
如(ru)果回(hui)收余(yu)熱制(zhi)冷(leng),只有當制(zhi)冷(leng)用于(yu)工(gong)藝冷(leng)卻才能實現持續的、全(quan)余(yu)熱、全(quan)年(nian)(nian)的回(hui)收利(li)(li)用,價值大;如(ru)果僅用于(yu)空調(diao),余(yu)熱回(hui)收量有限,利(li)(li)用率低,全(quan)年(nian)(nian)的大部(bu)分季節無法利(li)(li)用,投資回(hui)收期(qi)較長。希望(wang)深藍在全(quan)國(guo)20多家(jia)制(zhi)藥廠的應用案例中,既有余(yu)熱制(zhi)冷(leng)用于(yu)工(gong)藝冷(leng)卻,也有余(yu)熱制(zhi)冷(leng)用于(yu)空調(diao)。
是否有(you)一種不消耗(hao)高位(wei)能(neng)源(yuan),能(neng)使(shi)廢熱恢復到初始狀態(tai),部分替代工藝用能(neng)的技術方法呢?答案(an)是肯定的,即(ji)二類(lei)熱泵(beng)技術。
二類吸收式熱泵
溴化鋰二類吸收式熱泵,是一種以低品位熱能驅動、輸出高溫熱水或低壓蒸汽的能量轉換裝置。
二類(lei)熱(re)泵不消耗高品位(wei)能(neng)源,直接用廢(fei)熱(re)驅(qu)動,并從(cong)廢(fei)熱(re)中提(ti)取熱(re)量(liang)。
二類熱(re)泵輸出熱(re)量的(de)溫度(du)(du)高于驅動熱(re)源,通常比廢(fei)熱(re)溫度(du)(du)高30~50℃。
其(qi)輸出(chu)(chu)的(de)(de)溫度與廢熱(re)(re)(re)(re)溫度、冷卻水(shui)溫度有(you)關。同(tong)(tong)樣的(de)(de)廢熱(re)(re)(re)(re)溫度,冷卻水(shui)溫度越低,輸出(chu)(chu)的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)溫度越高(gao)(或輸出(chu)(chu)的(de)(de)蒸汽壓力越高(gao));輸出(chu)(chu)同(tong)(tong)樣的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)溫度,廢熱(re)(re)(re)(re)溫度可(ke)以(yi)更低;所以(yi),同(tong)(tong)一臺(tai)熱(re)(re)(re)(re)泵機組,冬季(ji)二(er)類熱(re)(re)(re)(re)泵輸出(chu)(chu)的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)溫度可(ke)以(yi)高(gao)于夏(xia)季(ji),如果同(tong)(tong)樣的(de)(de)廢熱(re)(re)(re)(re)流量,冬季(ji)可(ke)回收的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)量大(da)于夏(xia)季(ji)。
余熱回收利用(yong)方案
將工業系統冷卻(que)階段的(de)(de)(de)余(yu)熱(含蒸(zheng)汽的(de)(de)(de)凝(ning)水(shui)(shui))按照不同的(de)(de)(de)溫度(du)品位(wei),分(fen)梯級的(de)(de)(de)進行(xing)收集(ji)(ji),設置高溫、低溫水(shui)(shui)箱,將冷卻(que)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)高溫冷卻(que)熱水(shui)(shui)集(ji)(ji)中收集(ji)(ji),作為二(er)類(lei)熱泵的(de)(de)(de)熱源。通(tong)過(guo)溴化鋰(li)二(er)類(lei)吸收式(shi)熱泵,將余(yu)熱轉換為更高溫度(du)的(de)(de)(de)熱水(shui)(shui)或蒸(zheng)汽。
不可(ke)利用(yong)的低(di)溫水箱的熱(re)量,可(ke)通過(guo)冷卻塔散熱(re),再作為工(gong)藝(yi)系統(tong)循環冷卻水。
二類熱(re)泵(beng)工業余熱(re)利用系(xi)統(tong)流(liu)程示(shi)意圖:
案例(li)分析(xi)
浙江某印染企業,具有染缸120個,平均2h一個工作周期,平均日耗蒸汽1000噸,蒸汽全部外購,蒸汽采購價165元/噸,如果采用二類熱泵回收染缸余熱,用于生產蒸汽,可實現蒸汽產量:7.48 t/h;
全(quan)年產(chan)汽量: 65560 t/a;
全年余(yu)熱回收(shou)收(shou)益:1081.7萬元。
以上收益是按(an)照不(bu)利的夏季工(gong)(gong)況計算,若計入冬季和過度季節(jie)有利工(gong)(gong)況的貢(gong)獻,收益更高。
投(tou)資回收期不(bu)到一年。
二(er)類熱泵可使工(gong)業(ye)(ye)生產中的大量低(di)品位廢(fei)熱轉換(huan)為高品位的高溫熱水或低(di)壓蒸汽,部分替代工(gong)藝熱源(yuan),實現工(gong)業(ye)(ye)余熱的有(you)效(xiao)利(li)用,社會效(xiao)益與經濟效(xiao)益顯著。 除制藥、印染(ran)行業(ye)(ye)外,在化(hua)肥、化(hua)工(gong)、石化(hua)、采油等眾多行業(ye)(ye),均有(you)待應用開(kai)發,市(shi)場廣闊。
希望(wang)深(shen)藍空(kong)調制(zhi)造(zao)有(you)限公(gong)司坐落于四川省(sheng)成都市(shi)高新技(ji)術開發區西區,占地170余(yu)(yu)畝,有(you)7000余(yu)(yu)平方米的(de)暖通(tong)空(kong)調科研機(ji)構,有(you)30000余(yu)(yu)平方米的(de)現代(dai)化生產廠房,是中國西部重要的(de)制(zhi)冷(leng)及空(kong)調設(she)備生產基(ji)地。公(gong)司擁有(you)強大的(de)技(ji)術優勢,已獲(huo)得了近(jin)百(bai)項(xiang)專利、專有(you)技(ji)術。研發生產各種型號的(de)溴化鋰吸收(shou)(shou)式(shi)(shi)冷(leng)、熱(re)水(shui)機(ji)組;各型真空(kong)中央熱(re)水(shui)機(ji)組和常壓熱(re)水(shui)鍋爐;冷(leng)、熱(re)、電三聯供(gong)分布式(shi)(shi)能源(yuan)系統。在焦化、化工、紡織(zhi)、制(zhi)藥(yao)、食品、冶金、電廠等(deng)工業(ye)領(ling)域成為業(ye)界公(gong)認的(de)“余(yu)(yu)熱(re)利用專家”,被(bei)評為“世界環保與新能源(yuan)產業(ye)中國余(yu)(yu)熱(re)回收(shou)(shou)領(ling)域領(ling)軍企業(ye)”。
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