王新超
(山東大學電力學院，山東濟南250061)

　　摘　要：通過典型事例，分析了國內(nèi)塑面板生產(chǎn)工藝中用水量大的原因，抓住熱、冷轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，提出了以制冷為基礎(chǔ)的汽水閉環(huán)和冷卻水閉環(huán)使用的方案，并對資金投入與效益的關(guān)系進行了評估。
　　關(guān)鍵詞：塑面板生產(chǎn)工藝；節(jié)水改造；循環(huán)利用
　　中圖分類號：TU991.64
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)04-0067-03

　　塑面板被廣泛應(yīng)用于辦公、生產(chǎn)、醫(yī)療和日常生活用品的表面貼層，年需求量很大。目前全國生產(chǎn)塑面板的廠家有幾十家，一般均采用蒸汽干燥、熱壓、開放式直流自來水(或自備井水)冷卻工藝。整個生產(chǎn)工藝以水為媒質(zhì)，由于用水是開放式或半開放式結(jié)構(gòu)，因此存在著嚴重的熱能和水資源的浪費。一座中等規(guī)模的工廠，年耗水量可達50×10⁴m³，為此國外已普遍改用油質(zhì)熱循環(huán)方式，可從根本上解決熱能和水的浪費。由于目前國內(nèi)還沒有廠家能生產(chǎn)這種新設(shè)備，若要引進設(shè)備則需要巨大的投資，所以立足現(xiàn)有設(shè)備的挖潛改造是唯一可行的方法。以金楓工業(yè)有限公司設(shè)備改造為例來探討一種閉環(huán)節(jié)水的組織方案。

　　1　生產(chǎn)工藝分析

　　塑面板生產(chǎn)主要經(jīng)過4個階段：①塑面紙掛膠；②掛膠塑面紙的熱干燥；③高溫熱壓；④冷卻定型。塑面板的生產(chǎn)設(shè)備，包括蒸汽鍋爐一臺，立式、臥式干燥機若干臺，熱壓機若干臺。
　　生產(chǎn)過程中將鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送去立式、臥式干燥機以干燥掛膠紙板；干燥后紙板再送入熱壓機熱壓定型和冷卻(見圖1)。
　　該工藝中用水大戶為鍋爐和熱壓機，由于設(shè)備對結(jié)垢的苛刻要求，所以均采用軟化水。其中造成水資源浪費的渠道主要有：①由于采用直流供汽方式，用后的余熱和高溫軟化水的大部分直接排放而造成了浪費，軟化水消耗量平均需2.4×10⁴m³/月；②熱壓機冷卻用自來水的直接排放，排放量高達1×10⁴m³/月。

　　1.1熱源特點
　　目前生產(chǎn)工藝中的各種用汽設(shè)備需注入的蒸汽溫度均在140 ℃以上，而排除的大量汽、水溫度也在120 ℃左右，其中有巨大的熱量和水可供回收利用。
　　1.2冷源特點
　　熱壓機為階段性工作方式，每工作1.5 h為一個周期，其中1 h用于加熱，而其余時間用于冷卻。冷卻過程為：①將20 ℃左右軟化水注入熱壓機；②加熱后的軟化水經(jīng)出口到熱交換器與自來水交換熱量，釋放熱量后恢復(fù)到20 ℃；③冷卻用自來水經(jīng)熱交換器加熱后直接排放，造成水源浪費。在此工藝中自來水為冷源，冷源是不可缺少的環(huán)節(jié)。要節(jié)約這部分水就需要考慮尋求新的冷源形式。
　　1.3鍋爐進水特點
　　鍋爐為全廠動力的中心，其作用是釋放煤中的熱量將注入的軟化水加熱成140～160 ℃的蒸汽。如果注入鍋爐的軟化水溫度本身就高一些，則可以節(jié)省一部分燃煤。不過目前工藝還不允許水溫太高或乏汽直接環(huán)流，可暫設(shè)定用90 ℃左右的軟化熱水給鍋爐供水。

　　2　需要解決的關(guān)鍵問題

　　造成水大量浪費的根本原因是乏汽和冷卻水的直接排放，如果將乏汽和冷卻水循環(huán)使用，必然可以解決上述矛盾。關(guān)鍵問題是：首先，乏汽溫度太高、氣態(tài)不能直接回饋鍋爐，其循環(huán)缺少一降溫環(huán)節(jié)使乏汽降溫至90 ℃；其次是自來水直接循環(huán)，由于水中的熱量無處釋放，也不能達到冷卻的目的，所以兩者都需要降溫處理。

　　3　改造方案

　　通過上述分析可以看出系統(tǒng)中有多余的熱源，又需要冷源，所以改造的方向應(yīng)該是將熱源轉(zhuǎn)化為冷源，而嗅化鋰吸收式制冷機組可以充當此任。它的熱源取材廣泛，從80 ℃的熱水至170～180 ℃的蒸汽均可使用，這樣就允許用乏汽來作為制冷的能源，而釋放完能量后凝結(jié)的熱水就可以返回鍋爐完成汽水閉環(huán)，冷源吸收了冷卻水中的熱量，使冷卻水達到了可循環(huán)利用的條件，這樣就為兩個閉環(huán)用水提供了可行條件。具體方案見圖2。

　　4　方案的幾點說明

　　4.1制冷機組的選擇
　　①類型選擇。目前嗅化鋰制冷機組主要有單效和雙效兩種，雙效機組比單效機組多了一個低壓發(fā)生器，一般來說制冷效率要高些，但要求蒸汽源溫度在140 ℃以上比較好，且設(shè)備成本由于多了一個低壓發(fā)生器而高于單效機組。在單效機組中，熱水型的機組要求熱交換面積大，所以其高壓發(fā)生器用銅料多于蒸汽型，所以價格也要高些，選擇時應(yīng)從經(jīng)濟的角度酌情考慮。
　　②機組制冷量的選擇應(yīng)綜合考慮處理水量、溫差、效率等因素(見圖3)，再乘以一個系數(shù)(0.85或0.986)。

　　從圖中曲線可以看出，由于制冷組的標定容量是按出口冷水溫度為7 ℃左右時設(shè)計的，隨著冷水的出水溫度的提高，制冷量隨之增加；反過來如果冷水出口溫度允許高于7 ℃時，其容量可取得略小一點。
　　4.2熱壓機出水控制
　　由熱壓機出來的軟化水分兩路，一路送入鍋爐給水罐，一路送入熱水罐1(主要是蓄水)，由微機控制臺和執(zhí)行閥實現(xiàn)。控制模式為：①將48 ℃以上高溫水送入鍋爐給水罐；②48 ℃以下低溫水送入熱水罐1；③當鍋爐罐滿水時，多余的熱水送入熱水罐1。
　　4.3鍋爐給水控制
　　①進水來源：a.制冷機組的蒸汽冷凝水經(jīng)涼水塔進一步降溫后注入鍋爐給水罐(無條件、不受控)；b.熱壓機48 ℃以上高溫水注入(受控)；c.由樹脂交換罐來的18 ℃軟化冷水。②由兩個執(zhí)行閥分別控制熱壓機來的熱水和軟化冷水的水溫，使罐內(nèi)水溫保持90℃左右；③當罐內(nèi)水位低于容量的1/4時，及時補充軟化冷水至罐容量的1/2以保證鍋爐給水。
　　4.4制冷機組控制
　　①熱水罐2出口溫度應(yīng)控制在40 ℃以下，降溫水主要由冷卻塔提供(閉路循環(huán))，并由溫度、液位、進出水執(zhí)行閥等控制。②熱源控制：通過排汽執(zhí)行閥控制進汽量以便實現(xiàn)冷水(制冷機出口)調(diào)節(jié)。③機組冷卻由冷卻塔實現(xiàn)。冷卻塔是廢棄熱量的總出口，采用風冷、水冷綜合方式。所用的冷卻水循環(huán)使用，主要靠水的蒸發(fā)來帶走熱量。補水由外部自來水提供，補給量由計算機控制。
　　4.5軟化水補充
　　樹脂交換罐可以通過冷卻水罐、鍋爐給水罐兩個渠道向系統(tǒng)補充軟化水。補充原則是，當冷卻水罐水量＜罐容積的1/2或鍋爐給水罐水量＜罐容積的1/4時，即開啟補充。
　　4.6計算機控制臺
　　①檢測各個環(huán)節(jié)溫度、壓力、液位等相關(guān)參數(shù)，并完成其顯示報警功能；②根據(jù)事先制定的控制規(guī)則和檢測結(jié)果，控制和協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的工作，實現(xiàn)完全自動化管理。

　　5　投資與效益分析

　　制冷機組價格一般可取4.2 kJ/h為1元，二臺熱壓機需冷卻水處理量平均為20m³/h，機組的水處理溫差為20 ℃，容量為168×10⁴ kJ/h，其價格為40萬元，微機控制臺及檢測裝置為10萬元，涼水塔為10萬元，其他約20萬元，總投資約80萬元。
　　每年用水的費用：軟化水約用28.8×10⁴m³，需花費用為144萬元；自來水為13×10⁴m³，以時價2.4元/m³計約需31.2萬元，合計總費用為175.2萬元。實現(xiàn)閉環(huán)供水后，節(jié)水量應(yīng)在3/4左右，即130萬元。總投資可望在8個月內(nèi)收回，當年見效益約50萬元。

　　6　結(jié)論

　　由制冷機組加入的閉環(huán)供水循環(huán)方案，充分利用了余熱，并將其轉(zhuǎn)化為制冷的動力，為汽水循環(huán)和冷卻水循環(huán)提供了切實可行的必要條件。兩個閉環(huán)的實現(xiàn)，大大提高了生產(chǎn)效率，解決了該工藝用水量大、產(chǎn)品成本高的難題。

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　　電　話：(0531)802876813001722186
　　收稿日期：2001-01-19