低温热管能量回收装置在纺织厂中的应用
摘要：在纺织行业中，某些工厂厂房为保证工艺及劳动保护的要 求，需要大量的排风， 为此现行标准规范要求这类厂房的空调系统应 采用直流式空气调节系统。然而在我国北方地区由于冬季比较寒冷， 如果机械地遵照规范执行的话， 一方面会造成环境的热污染， 另一方 面又会由于巨大的新风加热量而造成极大的能源浪费。 我通过在有关 工程设计中的一个实例， 说明了低温热管的应用在这种能源回收中的 显著作用，及该应用在相应领域中广泛的使用前景。
关键词 ：焓值 饱和蒸汽 直流式空气调节系统 新风量 低温热管
1 ?引言：根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003中 第6 ? 3 ? 13条的要求，一些空气调节系统应采用直流式空气调节系 统，即全新风系统，包括以下几种情况：
（ 1 ） 夏季空气调节系统回风焓值高于室外空气焓值；
（2） 系统服务的各空气调节区排风量大于按负荷计算出的送 风量； （ 3） 室内散发有害物质， 以及防火防爆等要求不允许空气循环 使
用；
（ 4） 各空气调节区采用风机盘管或循环风空气处理机组， 集中
送新风系统。
如此看来， 在纺织行业中， 许多车间由于生产工艺的要求， 造成 车间内的高热高湿，甚至还可能造成车间内弥漫着对人体有害的气 体，这样就需要大量的排风才能满足车间内的卫生要求。 在这种车间 环境下，空调送风必须采用直流式空气调节系统。 而直流式空调系统 冬季所需要的新风加热量， 占车间总供热能量的比率是非常高的， 同 时排风中的余热如不加处理和利用就将成为了一个巨大的能源浪费， 同时还会造成对环境的热污染。 2 ?举例说明：下面，举两个普遍使用的例子说明这个问题。
例 1 ：印染车间：在印染过程中，对纱或布的处理，是在一定的 高温热水和化学药剂混合的条件下在染纱锅内蒸煮完成的， 所以染纱 锅内水的加热量、 加热温度要求稳定可靠。 染纱锅内的热水一般采用 的是 0.6 MPa 或 0.3 MPa 的饱和蒸汽 ,通过直接或间接的方式加热。
在生产中为了操作方便这些染纱锅通常处于敞开状态。 有些工厂 在染纱锅上部采用接受式排风罩， 使大量水蒸气直接排出车间； 而有 些工厂则直接将大量水蒸气扩散到车间环境内， 使得车间环境夏季焓 值远大于室外空气焓值，这时通常采用墙上安装轴流通风机的方式， 将高焓空气直接排出室外， 而在冬季，由于这些水蒸气中所含化学药 剂中有一定的酸、 碱成分， 不宜回收。 为了满足操作工的劳动保护要 求，车间内需要采用直流式空气调节系统， 夏季送低温风， 冬季送干 热风。在冬季当室外温度低于 18C时，送入车间的空调风就要求采 用0.3 MPa的饱和蒸汽进行加热，耗热量很大。在北
京地区，一个日 染色能力将近 10吨的印染车间，冬季送风量大约为每小时 3万立方 米，送风温度为22C，送风加热采用0.3 MPa的饱和蒸汽，用量为 0.6T/h ；同时，为防止排风天窗因室内外温差而产生凝结水， 需要设 置的天窗排管，天窗排管所用的热媒为 0.3 MPa的饱和蒸汽量，用量 为0.1T/h。而生产工艺此时要求的用汽量为 0.3 MPa的饱和蒸汽最 大量为 0.4T/h ；0.6 MPa 的饱和蒸汽最大量为 8.4T/h ，平均量为 2.9T/h 。由此可见， 冬季直流式空调系统新风加热所需要的蒸汽量与 整个车间所用蒸汽总量相比， 其比值还是很高的。 因此，如果将冬季 散失在车间内的工艺用蒸汽余热量进行回收并再利用， 就可以满足车 间新风加热所需的热量的要求，减少整个车间所用蒸汽总量。
例 2：粘胶短纤维的纺练车间：这种生产车间的工艺流程为纺丝
-牵伸一切断一精炼一烘干一打包。其中，由于生产工艺的需要，纺 丝、牵伸工艺的浴液中会挥发出大量的 CS、H2S气体。尽管设备尽量 进行了密封，但在运行过程中，仍然会由于操作及密封的问题造成 CS、H2S气体的泄漏。为保证车间的空气环境，纺丝车间（包括纺丝 -牵伸-切断工艺）、精炼车间（精炼）、烘干车间（烘干、打包）内 的设备均采用局部排风， 同时纺丝车间、 精炼车间还设有全面排风系 统，车间内的总排风量远大于按负荷计算的送风量， 所以空气调节系 统只能采用直流式系统， 造成在冬季新风加热量很大。 以某年产两万 吨粘胶短纤维的纺练车间为例，车间内总的新风加热总量大约为 2864kW,折合0.3MPa饱和蒸汽量为4.8T/h，同时烘干机采用的是蒸 汽盘管烘干纤维，所用的蒸汽为 0.55MPa 的饱和蒸汽，最大量为 7 T/h，设备内的排风机将设备内的湿空气直接排出室外，排风温度均 在85C?90C之间，造成极大的浪费。
由以上的两个例子可以看到， 目前纺织厂在生产中设备排风的热 量浪费是十分惊人的。 回收排风中的热量用于冬季新风加热， 将可能 成为纺织厂节能的重要组成部分。
3?热管的应用实例：现在热回收式新风换气机的种类很多，其中用 的比较多的是转轮式全热交换机及低温热管式显热回收装置。 前者既 可以回收显热又可以回收潜热， 后者只可以回收显热， 但可以保证新 风和排风之间绝对不会互相泄漏。 相比之下低温热管显热回收装置更 适合于纺织厂的热量回收过程。
低温热管显热回收装置是通过工质汽化、 冷凝的过程进行热量的 交换，是一种非常理想且有效的热回收装置。
3．1 热管的换热原理：热管外壳采用的是具有良好导热性能及耐腐 蚀的铝合
金管制成， 管内经清洗并抽真空后注入一定量的工质， 多根
热管按一定要求排列后组成管束，称为低温热管设备（以下简称热 管）。热管一端为蒸发区，工质在蒸发区受热后吸收热量汽化，汽化 后的工质向另一端即冷凝区流动；进入冷凝区后，在冷凝区冷凝工质 液化，放出汽化潜热，液化的工质在毛细力和重力的作用下回流到受 热区受热再汽化，这样往复循环，就可以将大量的热量由蒸发区传到 冷凝区。根据回收热量的温度不同，内部充入不同的工质，以保证具 有较高的换热效率。（如图一、图二所示，I—蒸发区，
II —冷凝区）
使用时热管换热器的管束可以垂直放置（见图一），也可以斜置 （见图二）。前者工质只能作单向流动， 即回收热量或冷量，其特点 是，工质流动通畅，热效率较高；后者可以通过变换热管角度的方式 分别进行冷、热量回收。当进行 热量回收时，I为蒸发
区，II - 为冷凝区，此时I区比II区向 下倾斜低5°— 7 0
;在进行冷量 一 回收时，可以将热管转动角度， 此时II为蒸发区，I为冷凝区， II区比I区向下倾斜低5 ° — 7 °。这样可以使一套热管设备根
据不同的情况，在不同的季节进行不同的能量回收，但这样放置由于 工质流动速度慢，会对热回收效率有一定的影响。
3.2热管在粘胶短纤维纺练车间空调设计中的应用：在某厂2万吨粘 胶短纤维纺练车间的空调通风设计中， 我们采用了一台热管设备，用 来回收干燥机排出的废热。
3.2.1冬季新风所需要的加热量：整个纺练车间需要的新风量为 37 万立方米/小时，正常情况下配置两套空调系统，即纺丝车间配置一 套（K-1）空调机组，通风量为17万立方米/小时；精练、干燥、打包 配置一套（K-2）空调机组，通风量为20万立方米/小时。当地冬季通 风温度为-3 C,车间需要的送风温度为 20C, 0.3MPa饱和蒸汽汽化 潜热为2164.1kJ/kg。两套空调系统冬季所需要的加热蒸汽量分别 为：K-1空调机组，加热功率为 Q1为1316kVy加热所需要的饱和蒸 汽量G1为2.2T/h ; K-2空调机组：加热功率为 Q2为1548kW 加热 所需要的蒸汽量 G2为2.6T/h ; K-1、K-2合计需要的加热量2864kW, 折合0.3MPa饱和蒸汽量为4.8T/h.。 3. 2. 2热管回收的热量
纺练车间干燥工段采用0.55MPa饱和蒸汽经减压后为0.45MPa 过热蒸汽，对短纤维进行加热烘干，排风温度可达到 80 C?90C。 如果直接将高温空气排出室外，会造成很大的热量浪费。采用热管， 则可以将这部分热量进行一定量的回收利用。
某厂短纤维纺练车间的干燥工段总共 4台干燥机，其排风状态参数
低温热管能量回收装置在纺织厂中的应用
