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印染行业废水余热回收

摘要：印染行业的废水中含有大量的热能，直接排放不但浪费能源，而且影响后续水处理的质量。文章分析了废水余热回收的原理，以及现在采用的换热器的优缺点，并以企业的实际案例为例，论述了废水余热回收的经济效益及推广意义。

关键词：余热回收；换热器

1前言

印染厂在其生产工艺过程中要消耗大量的热能、电量，尤以热能的用量最大，其中用于洗涤、漂白、染色等工序的热能消耗约占整个工艺过程中热能用量的70%。在染色过程中，蒸汽提供的热量中约8%～10%的热量通过设备散热方式损耗，20%的热量被工艺冷却水带走，而其余的热量则通过废水被排放。同时在染色过程中又需要将进水用蒸汽加热，因此如果能把废水中的热量进行回收，对进水进行预加热，则可减少蒸汽消耗量。另一方面，排放的废水送至污水处理厂处理，由于排放的染色废水温度较高（平均温度在50℃以上），对废水处理的质量影响较大，特别是生化处理工序，过高的水温将使生化细菌死亡，从而影响废水处理效果，给废水达标排放或中水回用带来严重影响。由此可见，在印染厂进行废水余热回收是一项非常必要的工作。

2废水余热回收的原理

在自然界中，热量传递是一种普遍存在的现象。两物体间或同一物体的不同部位间只要存在温差，就会发生热量传递，热量从高温区向低温区转移，直到各处温度相同为止。

根据上述原理，鉴于印染厂废水温度高、工艺水温度低的状况，可通过热交换器的热交换，将废水中的热量传递给工艺用水，以达到节约能源、提高生产效率的目的。

3废水余热回收的效益

假设废水进水温度为T1，废水出水温度为T2，废水流量为V，热量吸收效率按80%计算，则回收热量为：回收热量＝水的比热×废水流量×热量吸收效率×（T1－T2）。

节约蒸汽量为：节约蒸汽量＝回收热量/每吨蒸汽的焓值

经济效益为：经济效益＝节约蒸汽量×每吨蒸汽的价格

举例说明：（以每年回收10万t废水为例）

废水量按10万t计算，水的比热为4.2×103J/kg#8226;℃，热量吸收效率按80%计算，经热交换后，每年清水从废水吸收热量为4.2×103J/kg#8226;℃×（53－28）℃×100000t/a×0.8＝0.84×1010kJ，按蒸汽的焓值2760kJ/kg来换算成蒸汽量，则每年可减少蒸汽用量3043t（等价折标煤量347t），按每吨蒸汽180元计算，节约的蒸汽折费用可达55万元/a。

4废水余热回收的制约因素

（1）染整工艺排出废水一般在50℃以上，属于低品位余热，且温压小，回收这种温度范围的余热难度较大，它要求热回收装置本身具传热措施。

（2）染整工艺的废水排出是间歇式。排水量和排水时间都是变化的，这给回收带来了很大困难。

（3）废液中的浮游物质，如纤维绒固体微粒、染料、溶解物等都易吸附于换热器的表面，导致热交换器传热效率下降甚至于堵塞。

5热交换器的选择

换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。其中间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。

5.1板式热交换器

板式热交换器由一组波纹不锈钢金属板组成称为传热板，传热板角上有孔，供传热的两种流体通过。传热板片安装在一个侧面有固定板和活动压紧板的框架内，并用夹紧螺栓夹紧。传热板片上装有密封垫片，将流体通道密封，并引导流体交替地流至各自的通道内。流体的流量、物理性质、压力降和温度差决定了传热板片的数量和尺寸。波纹板不仅提高了湍流程度，且形成许多支撑点，足以承受介质间的压力差。传热板和活动压紧板悬挂在上导杆上并由下导杆定位，而杆端则固定在支撑柱上。

5.2管式热交换器

管式热交换器也是由不锈钢制成的，属于列管式换热器，即在一根直径较大的粗管里装有若干根小细管，这些细管固定在两端的管板上。该设备大多采用多套管形式，由一根壳管内套多根平行小管而成复合管，再将多段复合管连接起来。每一段称为一程，各程的内管用U形管相连接，而外管则用支管相连接。制品在内管流动，加热介质在外管逆向流动，通过内管壁进行热交换。每根壳管中的管子数量和直径可以变化，以满足制品性质和对热量的要求。管组内外管采用独特的浮动头和双密封设计，从而无热膨胀引起的应力和避免污染危险，同时便于打开管道进行检查与维修，更可承受较高的产品压力。

5.3热交换设备选择

上述两种换热器优缺点比较见表1。

表1板式热交换器与管式热交换器的比较

序号 项目 板式热交换器 管式热交换器

1 设备大小（相同换热面积） 体积小 体积大

2 传热效率 高 低

3 节约热能量、热回收效率 耗热量少，热回收效率高。 耗热量高，热回收效率低。

4 对物料的要求 不能处理带颗粒和纤维的物料 适应能力强