低溫熱管能量回收裝置在紡織廠中的應用

在紡織行業中，許多車間由于生產工藝的要求，造成車間內的高熱高濕，甚至還可能在車間內彌漫著對人體有害的氣體，這樣就需要大量的排風才能滿足車間內的衛生要求。在這種車間環境下，空調送風必須采用直流式空氣調節系統。而直流式空調系統冬季所需要的新風加熱量，占車間總供熱能量的比率是非常高的，同時排風中的余熱如不加處理和利用就將成為一個巨大的能源浪費，同時還會造成對環境的熱污染。本文通過在有關工程設計中的一個實例，說明低溫熱管的應用在這種能源回收中的顯著作用。

舉例說明:

1）印染車間：在印染過程中，對紗或布的處理，是在一定的高溫熱水和化學藥劑混合的條件下在染紗鍋內蒸煮完成的，所以染紗鍋內水的加熱量、加熱溫度要求穩定可靠。染紗鍋內的熱水一般采用的是 MPa或 MPa的飽和蒸汽,通過直接或間接的方式加熱。

在生產中為了操作方便這些染紗鍋通常處于敞開狀態。有些工廠在染紗鍋上部采用接受式排風罩，使大量水蒸氣直接排出車間；而有些工廠則直接將大量水蒸氣擴散到車間環境內，這時通常采用墻上安裝軸流通風機的方式直接排出室外，而在冬季，由于這些水蒸氣中所含化學藥劑中有一定的酸、堿成分，不宜回收。為了滿足操作工的勞動保護要求，車間內需要采用直流式空氣調節系統，夏季送低溫風，冬季送干熱風。在冬季當室外溫度低于 18℃時，送入車間的空調風一般采用 MPa的飽和蒸汽進行加熱，耗熱量很大。在北京地區，一個日染色能力將近10噸的印染車間，冬季送風量大約為每小時3萬立方米，送風溫度為22℃，送風加熱采用 MPa的飽和蒸汽，用量為/h；而生產工藝此時要求的用汽量為 MPa的飽和蒸汽量為t/h； MPa的飽和蒸汽量為/h，平均量為/h。由此可見，冬季直流式空調系統新風加熱所需要的蒸汽量與整個車間所用蒸汽總量相比，其比值還是很高的。因此，如果將冬季散失在車間內的工藝用蒸汽余熱量進行回收并再利用，就可以滿足車間新風加熱所需的熱量的要求，減少整個車間蒸汽的用量。

2）：粘膠短纖維的紡練車間：由于生產工藝的需要，紡絲、牽伸工藝的浴液中會揮發出大量的CS 2、H 2 S氣體。盡管設備盡量進行了密封，但在運行過程中，仍然會由于操作及密封的問題造成CS 2、H 2 S氣體的泄漏。為保證車間的空氣環境，紡絲車間、精煉車間、烘干車間內的設備均采用局部排風，同時紡絲車間、精煉車間還設有全面排風系統，車間內的總排風量遠大于按負荷計算的送風量，所以空氣調節系統只能采用直流式系統，造成在冬季新風加熱量很大。以某年產兩萬噸粘膠短纖維的紡練車間為例，車間內總的新風加熱總量大約為2864kW,折合MPa飽和蒸汽量為/h，同時烘干機采用的是蒸汽盤管烘干纖維，所用的蒸汽為5MPa的飽和蒸汽，量為7 t/h，設備內的排風機將設備內的濕空氣直接排出室外，排風溫度均在85℃～90℃之間，造成極大的浪費。

由以上的兩個例子可以看到，目前紡織廠在生產中設備排風的熱量浪費是十分驚人的。回收排風中的熱量用于冬季新風加熱，將可能成為紡織廠節能的重要組成部分。

3、 熱管的應用實例：

現在熱回收式新風換氣機的種類很多，其中用的比較多的是轉輪式全熱交換機及低溫熱管式顯熱回收裝置。前者既可以回收顯熱又可以回收潛熱，后者只可以回收顯熱，但可以保證新風和排風之間不會互相泄漏。相比之下低溫熱管顯熱回收裝置更適合于紡織廠的熱量回收過程。

低溫熱管顯熱回收裝置是通過工質汽化、冷凝的過程進行熱量的交換，是一種非常理想且有效的熱回收裝置。

3．1熱管的換熱原理：熱管外殼采用的是具有良好導熱性能及耐腐蝕的鋁合金管制成，管內經清洗并抽真空后注入一定量的工質，多根熱管按一定要求排列后組成管束，稱為低溫熱管設備（以下簡稱熱管）。熱管一端為蒸發區，工質在蒸發區受熱后吸收熱量汽化，汽化后的工質向另一端即冷凝區流動；進入冷凝區后，在冷凝區冷凝工質液化，放出汽化潛熱，液化的工質在毛細力和重力的作用下回流到受熱區受熱再汽化，這樣往復循環，就可以將大量的熱量由蒸發區傳到冷凝區。根據回收熱量的溫度不同，內部充入不同的工質，以保證具有較高的換熱效率。

熱管在粘膠短纖維紡練車間空調設計中的應用：在某廠2萬噸粘膠短纖維紡練車間的空調通風設計中，采用了一臺熱管設備，用來回收干燥機排出的廢熱。

1）冬季新風所需要的加熱量：整個紡練車間需要的新風量為37萬立方米/小時，正常情況下配置兩套空調系統，即紡絲車間配置一套(K-1)空調機組，通風量為17萬立方米/小時；精練、烘干車間配置一套(K-2)空調機組，通風量為20萬立方米/小時。當地冬季通風溫度為-3℃，車間需要的送風溫度為20℃，MPa飽和蒸汽汽化潛熱為216kJ/kg。兩套空調系統冬季所需要的加熱蒸汽量分別為：K-1空調機組，加熱功率為Q1為1316kW，加熱所需要的飽和蒸汽量G1為/h；K-2空調機組：加熱功率為Q2為1548kW，加熱所需要的蒸汽量G2為/h；K-1、K-2合計需要的加熱量2864kW,折合MPa飽和蒸汽量為/h

2） 熱管回收的熱量

紡練車間干燥工段采用 5MPa 飽和蒸汽經減壓后為過熱蒸汽，對短纖維進行加熱烘干，排風溫度可達到80℃～90℃。如果直接將高溫空氣排出室外，會造成很大的熱量浪費。采用熱管，則可以將這部分熱量進行一定量的回收利用。某廠短纖維紡練車間的干燥工段總共4臺干燥機。

可以看到其總排風量為 63508 m3 /h，混合后的排風溫度為℃。為提高回收效率，將熱管垂直放置，如圖所示。

假設新風入口溫度為 T1,出口溫度為T2；排風入口溫度為T3,出口溫度為T4；

新風量為 V1; 排風量為V2。

已知:T1=－3℃T3=℃V1=V2=63508 m3 /h

根據設計手冊上的熱管換熱效率及阻力損失曲線選取熱管。取風速為 /s、片高11mm、片距，排數8排，由此選擇熱管型號為。熱管效率ζ為66%，阻力損失235Pa，垂直放置。

由&=(T1－T2)/(T1－T3)×得T2=T1－&(T1－T3)=－3℃－6(－3℃－℃)=℃T4=T3－&(T1－T3)=℃－6(－3℃－℃)=℃已知：℃的飽和含濕量為/kg則經熱管排出的凝結水量為：? d=63508 m3 /h × kg/m3×( g/kg－ g/kg)=/h熱管系統回收的熱量為Q=kg/m3 ×63508 m 3 /h×/kg×(＋3)℃÷3600=1268kW相當于Mpa飽和蒸汽量為G=1268kW /216kJ/kg=kg/s=/h

由此可見，熱管熱量回收系統節能效果明顯，經濟效益可觀，具有廣泛的前景。

4、 結論：

熱管作為一種節能產品，經有關單位鑒定已發展為多種定型產品，已經廣泛應用于食品 精密儀器制造、電子儀表、冶金、化工等領域，節能，取得了明顯的經濟效益。這次通過對某廠粘膠短纖維紡練車間空調設計的計算和比較，同樣可以看到其在紡織、化纖工業空調設計中使用前景是十分廣闊的。采用熱管方法回收廢熱也是比較現實的，在節能和經濟效益方面都具有十分重要的意義和廣泛的前景。