污水余热回收装置的结构分析及应用
摘要：详细介绍了E．s系列污水的热能回收系统、习系列自洁式热能回收系统，并结合它们的结构进行了分析，提出在具体实施中，应针对不同的染色污水特征，选择不同型号的污水余热回收装置来处理，使余热回收效率最高，日常维护最为简便，消耗费用最低。最后以苏州锦绣染色有限公司安装E．s系列污水热能回收系统为例，详细介绍了该系统试运行一年多取得的经济效益。
关键词：污水,余热回收装置,结构分析,应用介绍
资源瓶颈、环境压力是我国经济、社会发展长期面临的突出矛盾，我国“十一五”规划纲要明确提出了节能减排任务指标，即国内生产总值能源消耗 5年间要实现降低20％的目标，并列为重要的约束性指标，各地都在建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系¨qJ。印染业是国家实行节能减排的重点。印染是高能耗行业，大量余热散失，不仅浪费能源，而且由于目前能源紧缺、企业成本上涨，使得印染这个高能耗行业普遍认识到，只有通过节能改造和能源充分利用才是企业实现持续发展的重要保证。
洗染设备中的热水用于洗染后就成了废水，但废水还有较高的温度，为了充分利用废水的热能，通过高效热交换器吸收废水中热能，转换到洁净水中，由冷水变为暖水，用这些暖水输入到热水池中，用作染整中的洗涤用水。降温后的废水通过排水管排出。余热回收技术主要是研制高效热交换器及过滤辅助设备。无锡市前洲康华染整设备厂经过几年的努力，成功开发出E．s系列污水的热能回收系统、刁系列自洁式热能回收系统。以上系统均以个性化的工作流程，对不同类型的污水，采用不同的回收装置结构，以方便热交换器中的污水剩积杂质的清除，其最高热回收效率可达80％-90％。
1 污水余热回收装置的结构分析
E．s系列污水余热回收装置主要由连续式粗过滤、主备份精过滤、高效的水与水热交换器和一个提升水泵组成，图1为E．S系列污水余热回收装置结构示意图。
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E．S系列污水余热回收装置中的连续式粗过滤装置具有能简单且直接的分离较大杂质，达到最好过滤效果的特点，避免后道连续工作中经常出现换热系统阻塞。精细过滤装置由双筒式过滤器组成，具有全自动检测功能，当其中一筒堵塞时，会以主备份方式自动切换到另一备筒，并报警直到阻塞清除，确保回收系统的24 h工作特性；热交换器是一个具有高达5 000 w／m2·K传热系数的水与水热交换器，内部结构如图2所示。根据热交换最大化要求，污水管水流方向与洁净水管水流方向相对，这样，刚进入的温度高的污水与将要流出的已加温的洁净水进行热交换，使热交换效率提高；图2左边是热污水从下层进入，热了的洁净水从上层流出；图2右边是冷洁净水从上层进入，被回收了余热的污水从下层流出，这样完成了水与水温度的梯度热交换。该热交换器具有传热温差低，非常适合低位热能回收，最高回收率可达90％左右。同时随着企业热荷载的变化，可灵活增减换热面积，以适应不同的回收热能需要。
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zJ系列自洁式热能回收系统主要是将E．S系列中的连续式粗过滤和主备份精过滤由刷式自洁式过滤器代替，该过滤器中的滤件采用高强度的 John∞n滤网，具有处理量大、使用寿命长、清洗效率高等特点；并采用压差控制、定时控制自动清洗滤网。当过滤器进出口压差达设定值或定时器达到设定时间时，电动控制箱发出信号驱动电动机转动，同时排污阀打开。吸附在滤网上的杂质微粒被转动的钢丝刷刷下，随水流从排污阀排出。当过滤器进出口压差恢复正常或定时器设定时间结束后，电动机停止运转，电动排污阀关闭。图3是自洁式过滤器工作的结构示意图。
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2 污水余热回收装置应用介绍
以苏州锦绣染色有限公司安装E．s系列污水热能回收系统为例介绍具体应用情况。该公司现有各类染色机近40台，主要加工产品为染色纱线，排出染色污水的水温在60℃左右，设计方案是利用现有的屋外染色污水排放水沟作为热污水池，在回收口处作一阻挡，前段取水，后段排水，用于E．S系统的热污水缓存水沟；水沟中设置高、低2个点的水位信号，作为系统开机、待机的条件；热污水经过E．s系统交换后成冷却污水直接排入污水池；冷净水利用原有供水线路，在原管路旁加旁路供水，这里只需考虑供水管道的直径；由于染色污水没有粗杂物，可省去连续式粗过滤装置，由主备份精过滤和高效的水与水热交换器加一个提升水泵组成，该系统占地面积小(仅约5 m2)，自身能耗小(仅1．5 kw)，维护简单。经多次实地测量，迸污水温度50—60℃，出污水温度23．．25℃。试运行一年多来，已取得了较好的经济效益。按该公司实际生产计算，使用本系统 4～6个月即可收回设备投资。相关数据为：
①净水流量：设计流量lO t/h，测试时最高流量 20 t/h，最低流量8 t/h，平均10t/h。
②污水流量：设计流量12 t/h，系统每天工作 12 h。
③实测热污水进水温度砣：50—60℃，冷污水出水温度r1：23—25℃；取平均值：污水通过回收系统后由55℃降温到24℃。
④实测热净水出水温度t1：41．45℃，冷净水进水温度￡2：13一15℃；取平均值：净水通过回收系统后由14℃升温到43℃。
⑤污水热能转换量Q1=C(水的比热容)×m1 (水的质量)×(T2-T1)=4．2×1000 J／kg·℃×12× 1000t/h×12 h×(24—55℃)=18．7×1000 kJ。
⑥净水热能吸收量Q2=C(水的比热容)×m2 (水的质量)×(T2一T1)=4．2×1000 J，kg·℃×10× 1000t/h×12 h×(43-14℃)=14．62×1000 kJ。
⑦系统回收效率=Q2／Q1=14．62× 1000 kJ/18．75×1000 kJ=78％。
⑧每天系统热能效益$1=节约蒸汽吨位×蒸汽销售单价=[p2／(2 510×103 kJ)]×180元(管道蒸汽价格以苏州地区为准)=[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每天运行费用$2=1．5 kw×12 h× 1元／kW．h=18元。
⑩每天节能总效益$=$1一$2=l 048元一 18元=1 030元。
每月节能总效益为l 030元×25天=25 750元。每年节能总效益为25 750元×12月=309 000元。
3 结语
污水余热回收装置的开发，积极响应了国家节能减排的政策，对目前降低企业成本，克服经济危机带来的影响，有着十分重要的作用。在具体实施中，应针对不同的染色污水特征，选择不同型号的污水余热回收装置，使余热回收效率最高，日常维护最为简单方便，消耗费用最低。由于该设备的研制时间还不长，在具体应用中常常会遇到不少问题，诸如回收后的热水如不及时使用，热水保温问题；回收后的热水管道较长时的保温问题等等，还需在今后的开发应用中不断完善。
参考文献：
[1]舒适之．印染热水节能新技术：太阳能热水系统[J]．纺织服装周刊，2008(17)：38．
[2]王璐，金苏敏，史敏，等．搭室排水余热回收热泵系统的能量分析[J]．流体机械．2008。36(9)．73—77．
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