一种定型机废气净化与热能回收技术

2009-11-10 16:35:30

  佛山市科蓝环保设备有限公司   曹新华       

一、前言：

定型机是纺织印染后整理的关键设备。在布料热定型过程中温度较高，因此定型机烘房中产生大量的高温气体，高温气体中含有有机油分、染料、染料助剂、润滑油、纤维类颗粒物等污染物质。其主要成分为醛、酮、烃、脂肪酸、醇、酯、内酯、杂环化合物、芳香族化合物。定型机工作时挥发出来的油雾废气吸入人体可以直接损害呼吸道粘膜，对人体呼吸道和肺部有一定的刺激作用，降低人体免疫功能，使人出现呛咳、胸闷、气短症状，气道收缩，呼吸阻力增加。油雾挥发在大气中不易溶于水，不会随着雨水降落到地面，而将漂浮在空中，形成长期的污染源。同时油雾挥发在大气中的分子团可吸入颗粒物成分很复杂，并具有较强的吸附能力，是多种污染物的“载体”和“催化剂”，有时能成为多种污染物的集合体，它与其他可挥发性有机物一道，是空气中光化学反应（污染）的源头。目前，行之有效控制办法就是在排放前集中进行净化处理。

目前我国诸多皮革、塑胶、金属加工、食品加工等其他行业，工业油（烟）雾废气未经处理排放较为普遍。佛山市科蓝环保设备有限公司（以下简称科蓝公司）因此研发出工业油（烟）雾净化－回收技术（设备），此技术能对包括定型机在内的工业油（烟）雾废气高效净化并且回收，对高温废气热能回收。

二、技术原理分析：

工业油（烟）雾净化－回收设备采用的专利技术――圆筒状蜂巢电场，利用阴极在高压电场中发射出来的电子，以及由电子碰撞空气分子而产生的负离子来捕捉烟尘粒子，使烟雾粒子带电，再利用电场的作用，使带电烟雾粒子被阳极所吸附，以达到除烟的目的。由于电子的直径非常小，其粒径比烟雾粒子的粒径要小很多数量级。而且电场中电子的密度很高（可达到1亿/cm3 的数量级），可以说无所不在。处在电场中的烟尘粒子很容易被电子捕捉（即荷电）。烟雾粒子在电场中的荷电是遵循一定机理的必然现象，而不是简单的偶然碰撞引起的。其中包括电场荷电荷扩散荷电。带电粒子在电场中会受到电场力（库仑力）的作用，其结果是烟尘粒子被吸附到阳极上。因此静电除烟雾的效率能达到95%以上，而且特别适用于捕捉粒径较小和重量较轻的烟尘粒子。在静电除烟雾里，电功率主要是用来发射电子和推动烟尘粒子，与空气几乎不产生作用，因此静电场的能耗较小，阻力也较小，无须使用较大压力的风机。所以设备的总能耗比起其他的除烟方式要小。

因此，利用静电的方法来净化回收烟雾可以达到很好的效果，其他方法很难替代，但是易挥发的有机烟雾往往是可燃的，解决设备的防火问题尤为重要。很多工业过程排放的废气温度都比较高，回收这些烟气的热能能够减少燃料的耗费，降低企业的运行成本。

科蓝公司通过以下几个方面来解决这个问题：

A、根据实验的数据，定型机烟气在摄氏160℃以上，较容易着火，在摄氏100℃以下，不容易着火。因此烟气在进入静电除烟机之前降温到摄氏85℃以下，可以有效地减少烟气在设备里的着火。一旦进入工业油（烟）雾净化－回收设备的烟气温度超过100℃，静电场的高压电源会自动停止，同时发出报警信号通知有关人员。

B、安装管道防火阀：在净化设备的两端（进风口和出风口处），分别安装一个防火阀，当其中一边管道烟气的温度超过着火温度的时候，两个防火阀会同时关闭，以切断设备里空气的来源。

C、每组电场的后面，都装有火苗监测网，在任何情况下，一旦电场的局部发现火苗，监测网便会发出信号，通知控制器，控制器会停止静电场的供电并关闭设备两头的电动防火阀，切断空气来源从而消除火苗。

D、高压电源控制器带有敏感的网络放电监测线路，保证电场的放电控制在极小的火花能量之内。

E、有效处理烟雾净化－回收设备的积油：由于风机负压的作用，设备的油槽内，常常会存有几十升的废油不能排走。解决方法是在烟雾净化－回收设备的每一个排油口加装一个“U”型保压装置，确保设备内部废油有效排出。

F、在进入设备的管道和设备的连接前面，安装一个自动直排阀门。确保当净化设备两头的防火阀关闭的时候，直排阀门会自动打开，烟气能够从直排的阀门排走。如果是管道着火，直排阀门能够泄放管道给净化设备带来的高温烟气，保护净化设备；如果是净化设备着火，直排阀门能够阻止烟道的烟气，防止由于防火阀的漏气，管道的烟气漏入净化设备，以使净化设备里的火苗蔓延。

G、净化设备内部安装灭火装置：无论是管道带来的火，或者是静电除烟设备产生的火苗，当设备检测到火苗后，在设备关闭防火阀的同时，打开灭火装置。

H、增加电场绝缘子防护装置，确保在用户长期不对设备进行清洗的情况下，不会产生绝缘子爬电火花。而是停机报警。

烟气在抽风装置风机的作用下，经过热能回收降温系统将烟气的温度降到合适的范围内，保证高温易挥发性气体的充分采集，便于后工艺过程的回收。降温后的气体再经多级静电场的捕捉分离，成为干凈的气体然后排出，达到烟气净化的目的。在静电场中分离出来的液滴、油污被沉积在电场组件的各个阳极筒内壁上，然后汇流到集油槽，通过U型保压管排出，作统一回收处理。当电子温度计检测到设备内烟气超温时，信号传到PLC控制单元，PLC控制单元会马上停止运行静电。当设备内某一块火苗监测网检测到设备内部有火焰产生时，信号传到PLC控制单元，PLC控制单元立即关闭前、后级防火阀，隔绝设备内部和管道的空气交换，同时开启电动球阀将消防水引进供水管，通过一组喷嘴向设备内部喷水灭火，避免设备受到损坏。

热能回收主要是通过以下两种方式实现（根据使用情况选择）：

1、水气交换：利用降温器排出的热水来实现的，送入降温器的冷水在降温器里与高温废气进行热交换，把高温废气降温的同时，温度可上升到80度以上，此水没有受到污染，可回用。

2、气—气式换热设备：空气热交换器，热端通入废气，以此加热散热片。再使冷空气从散热片的冷段通过热交换器，被加热成干净热气。在两种气体不相接触的情况下实现能量的转换。一方面降低废气的温度。另一方面，把冷空气加热，将外界的空气从30℃加热到约120℃,再通过管道送入烘箱前端中，用来补充定型机所需的干净空气，以节省烘箱的运行成本。

三、定型机使用该设备效益分析：

1、本产品净化效率可达到95%以上，全部的回收物转变成废油回收。从废油回收进行经济效率分析：

A、计算公式：

企业设备的排气量Q（M3/Hr）、烟气的含尘浓度H（g/M3）、以设备的运行时间：每天运行24小时，每年运行365天，生产设备的运行率假设为0.8，生产设备的数量B，烟雾净化回收设备的净化效率η，净化设备的价格A（万元），回收物的市场价格C（元/kg）.

可以算出：

年总排放量： （吨/年）                     W=Q*H*24*365*0.8*B/1000000

净化设备市场容量：（万元）                 R=B*A

通过出售回收物收回净化设备投资年限：（年） Y=A/（Q*H*24*365*C*η）。

B、以纺织定型机为例分析经济效益：以一台10箱定型机全年24小时不停运转计算，使用科蓝处理风量为16K的三级处理设备，功率为6.9KW/h，从图表中可以看出，科蓝不仅为你解决了废气问题，还在为你创造你没有想象过的巨额收益！

使用年限

电费（万元）

纺织助剂回收量（KG/天）

纺织助剂回收市场参考价（元/KG）

纺织助剂回收价值（万元）

扣除电费后盈余（万元）

1

4.9

146

按最3.5元计,油质好的可卖到6元/KG.

18.65

13.75

2

9.8

37.3

27.5

3

14.7

55.95

41.25

4

19.6

74.6

55

5

24.5

93.25

68.75

根据数据分析（不计热能回收），使用方一年可收回总投资，第二年便可创收利润，既环保又实惠。回收的烷烃可提炼柴油等。

2、热能回收效益分析：

本次分析计算采用：一台热能回收装置能将定型机烟气约有16000 M3/h，从170℃高温降到135℃左右，并将4000 M3/h的外界空气，从30℃的干净空气加热到约120℃,再通过管道送入烘箱前端中。

按照能量守衡定律，这样热能回收装置每秒能回收的热能为133千焦，即相当于31.8千卡热量，按1公斤标准煤的热值为7000千卡计算，那么31.8千卡需要用煤0.00454千克。锅炉按50%的效率计算，实际烧煤量为0.00908千克/秒。那么一天24小时省煤量为：

0.00908千克/秒×3600×24 = 784.5千克

按一年工作300天计算，即一年省煤量为：

784.5千克/天×330天 = 235350千克  即235.35吨

按每吨煤550元计算，那么一年可以节约费用为：

235.35吨×550元/吨 = 129442.5元

热能回收装置配套的引风机的功率为2.2kwh，按电量每kwh是0.7元计算，一年电费为：2.2×24×330×0.7 = 11088元。

最后抵消风机耗电费用，一年能节约生产经费为：

129442.5 – 11088 = 118354.5 元

四、结束语：

党的十七大报告指出：“坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，落实到每个单位、每个家庭。” 随着经济水平的提高，人们对环境要求越来越高，国家也通过修订各种法规，收紧对各种污染物的排放要求。我们印染行业要以社会效益为前提，在创造良好的价值的同时做好节能减排工作，与社会与时代同步,成为环境友好型行业。

 

广东环保产业协会