CN108278628A - 印染定型机烟气余热综合利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种印染定型机烟气余热综合利用系统，其包括烟气换热器、新风换热器、ORC发电系统，并通过控制阀控制新风换热器和ORC发电系统的组合利用方式。本发明所提供的印染定型机烟气余热综合利用系统，通过两级换热并运用ORC发电系统，大大提高了烟气中余热的利用率，同时进行发电，并且利用第二级空气换热器对新风进行预热，大幅减少了天然气耗量，从而达到提高能源利用效率和降低运营成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及印染行业定型机尾部烟气的综合利用，具体为印染定型机烟气余热综合利用系统。
背景技术
印染后整理是纺织加工过程的重要环节，是体现纺织产品经济价值和提高纺织品和服装附加价值的重要因素。我国印染行业的发展得到政府和纺织业界的高度重视。近几年，国家把印染行业的技术改造列人纺织行业重点支持的行业之一，同时在技术开发和科技攻关方面也给予了相应政策支持，使我国印染行业在质量、品种、效益等方面得到很大改善，整体竞争力有所提高。但我国印染行业整体技术水平与国外相比仍有很大的差距。
印染行业是高能耗、高污染的行业。典型印染企业的热能利用率只有40%，其主要原因是管理水平低下和主要设备的能源利用效率偏低，造成大量的热能通过废热排放。为了提高印染行业准入门槛，促进节能减排，浙江省制定了地方标准《印染布可比单位综合能耗限额及计算方法》（DB33 685-2013），根据标准规定，现有印染企业印染布单位产品能耗限额限定值为30kgce/百米，新建或改扩建企业印染布单位产品能耗限额准入值为25kgce/百米，先进值为22kgce/百米，为达到此限值印染企业往往少报能源消耗。随着我国节能减排力度和企业成本压力的增大，工业区内印染企业对节能减排工作的态度已从被动转为主动，较为重视能源的梯级利用，并已采取的不少节能措施。目前工业区内印染企业通常采取的节能措施多从废热（余热）方面入手。
天然气直燃式定型机的废热主要为外排废气中的废热。一台天然气直燃式定型机排出的废气在14000立方米/小时-18000立方米/小时之间（与定型机烘箱数量有关），废气温度在180℃左右。目前废热回收的通常做法是在废气管道上安装余热回收装置（空气-废气热交换器），外界空气与排出废气（约180℃）进行热交换，升温后的外界空气（约70℃）供给定型机作为空气补充，同时排出废气温度下降到约120℃，有利于后续的净化处理。由于在印染生产过程中，需使用染料、柔软剂、固色剂等助剂，这些物质在定型工序中随温度升高而部分挥发产生废气，在排放口会产生淡兰色油雾、少量有机物废气以及颗粒物（纤维为主）等，极易堵塞换热器造成换热效果下降和排气不畅等故障，严重时产生爆燃现象，因此此类节能装置多处于停用状态。
根据印染企业的管理水平、工艺特点，现阶段首要的节能重点应着眼于定型机废气废热的回收。要对定型机废气废热的回收需要解决现有余热回收换热器所存在效率低下问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了印染定型机烟气余热综合利用系统，用于提高烟气余热的综合利用率并达到节能的目的。
本发明采用的技术方案是，印染定型机烟气余热综合利用系统，上述系统包括设置于定型机废气管道上的烟气换热器，上述烟气换热器通过介质水循环管道依次连接ORC发电系统的蒸发器和第二级新风换热器。
上述烟气换热器和第二级新风换热器之间的介质水循环管道上还设有ORC旁路控制阀和新风旁路控制阀；上述第二级新风换热器的介质水进口还设有进口阀，出口设有出口阀。
上述蒸发器的热流体进口还设有进口阀，出口设有出口阀。
进一步地，上述ORC发电系统还包括：膨胀机，其进口管与上述蒸发器的冷流体出口管相通；冷凝器，其热流体进口管与膨胀机的出口管相通；
水泵，其设于蒸发器的冷流体进口管上；发电机，其与膨胀机相连。
进一步地，上述冷凝器连接有冷却水泵与冷却塔，上述冷凝器的冷流体侧通过冷却水泵与冷却塔相通。
进一步地，上述烟气换热器的介质水循环管道上还设有循环水泵。
进一步地，上述废气管道还包括静电除尘器、排烟风机、烟囱，上述静电除尘器与烟气换热器出口管连接，并通过排烟风机与烟囱相通。
进一步地，上述第二级新风换热器与定型机的新风进气管道相连。
与现有技术相比，本发明所提供的印染定型机烟气余热综合利用系统，通过两级换热并运用有机朗肯循环（ORC）系统，大大提高了烟气中余热的利用率，同时进行发电，并且利用第二级空气换热器对新风进行预热，大幅减少了天然气耗量，从而达到提高回收效率、节约能耗和降低运营成本的目的。
附图说明
图1为本发明的连接示意图。
图中：1、定型机；2、烟气换热器；3、静电除尘器；4、排烟风机；5、烟囱；6、第二级新风换热器；6-1新风旁路控制阀；6-2、进口阀；6-3、出口阀；7、蒸发器；7-1、ORC旁路控制阀；7-3、出口阀；7-3、进口阀；8、水泵；9、膨胀机；10、发电机；11、冷凝器；12、冷却水泵；13、冷却塔；14、循环水泵。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
实施例1
在本实施例中，结合附图，对本发明的结构进行详细描述。
请参见附图，本发明提供的印染定型机烟气余热综合利用系统，所述系统包括第一级烟气换热器2和第二级新风换热器6以及一个ORC发电系统，定型机1的尾部烟气与烟气换热器2的烟气进口管相通，出口管经过尾气处理装置排向大气，所述烟气换热器2的循环介质水通过ORC发电系统发电后再进入新风换热器6进行第二次换热，用于预热新风。
所述ORC发电系统包括：
蒸发器7，其热流体进口管与烟气换热器2的介质水出口相通，出口管与新风换热器6的介质水进口相通。
膨胀机9，其进口管与蒸发器7的冷流体出口管相通，并连通发电机10进行发电。
冷凝器11，其热流体进口管与膨胀机9的出口管相通，出口管通过循环水泵8与蒸发器7的冷流体进口管相通，其冷流体侧通过冷却水泵12与冷却塔13相通。循环水泵8与冷却水泵12的作用是为循环水和冷却水增压以克服水的沿程阻力。
在本实施例中，所述尾气处理装置还包括静电除尘器3、排烟风机4、烟囱5。
在本实施例中，烟气换热器2的循环介质水出口管还设有循环水泵14。
在本实施例中，两级换热器之间设有ORC旁路控制阀7-1和新风旁路控制阀6-1。
在本实施例中，新风换热器介质水进口还设有进口阀6-2，出口设有出口阀6-3。
在本实施例中，蒸发器热流体进口还设有进口阀7-3，出口设有出口阀7-2。
对于定型机烟气余热的回收，烟气的温度和烟气流量是影响余热量的关键参数。为此在实施前，需要对定型机尾气出口的流量和及烟温进行实测，同时检测尾部烟气成分以及含氧量用于理论计算，并将实测值和理论值进行对比，然后通过理论方法进行修正，确定烟气流量和烟气进口烟温。根据烟气温降情况，并结合实际，确定出ORC发电系统工质水进出口温度。具体实施时，根据需求，确定出第二级新风换热器的换热能力，获取新风换热器介质水出口水温，从而得到第一级烟气换热器的放热量，两级换热量之差即为ORC发电系统得到的热量。根据ORC发电系统的设计温度等参数，得到ORC发电系统整体效率，从而得到发电输出功率。
具体实施时，分为以下几种工作模式，下面结合实施例1详细阐述如下。
实施例2
组合工作模式，如图1所示，烟气从定型机1尾部排出，进入烟气换热器2进行换热，换热后的废气经过静电除尘器3、排烟风机4，并经过烟囱5排向外界。ORC旁路控制阀7-1关断，蒸发器进口阀7-3和出口阀7-2开启，新风旁路控制阀6-1关断，新风换热器进口阀6-2和出口阀6-3开启。烟气换热器2冷流体出口管的循环介质水进入ORC发电系统进行发电，回水进入第二级新风换热器6对新风进行预热，出口介质水再进入第一级烟气换热器2的冷流体进口管进行换热，完成一次循环。
在本实施例中，烟气余热分别通过ORC发电和新风预热两种方式进行回收，可以提供两种节能方式，在降低电耗的同时节约了天然气耗量。
根据当地季节变化情况，新风的进口温度在20℃-35℃左右，暂定为25℃。根据实测和理论修正后的烟气流量为7.44Nm3/s，烟气温度为139℃，烟气换热器出口烟温定为80℃。
在本实施例中，满足上述工况条件下，针对于单台定型机，烟气余热的回收利用率可达72.4%，可从ORC发电系统获得10.8kw的净输出功率，同时能节约15.1%的天然气耗量。定型机每小时天然气耗量大约为260Nm3,每小时节约天然气量为39.3 Nm3。
实施例3
新风工作模式，烟气初参数与实施例2中保持一致，烟气换热器2出口烟温定为100℃，取消ORC发电系统，烟气余热全部用来预热新风。
如图1所示，烟气从定型机1尾部排出，进入烟气换热器2进行换热，换热后的废气经过静电除尘器3、排烟风机4，并经过烟囱5排向外界。ORC旁路控制阀7-1开启，蒸发器进口阀7-3和出口阀7-2关断，新风旁路控制阀6-1关断，新风换热器进口阀6-2和出口阀6-3开启。烟气换热器2冷流体出口管的循环介质水直接进入新风换热器进行第二级换热。
在本实施例中，烟气余热可根据需求全部进行新风预热，在用电需求较低的时候能节约更多的天然气耗量。
实施例4
ORC工作模式，烟气初参数和烟气换热器2出口烟温与实施例3中保持一致，取消新风换热器，烟气余热全部经ORC发电系统进行发电。
如图1所示，烟气从定型机1尾部排出，进入烟气换热器2进行换热，换热后的废气经过静电除尘器3、排烟风机4，并经过烟囱5排向外界。ORC旁路控制阀7-1关断，蒸发器进口阀7-3和出口阀7-2开启，新风旁路控制阀6-1开启，新风换热器进口阀6-2和出口阀6-3关断。烟气换热器2冷流体出口管的循环介质水直接进入蒸发器，经过ORC发电系统进行发电。
在本实施例中，烟气余热可根据需求全部进行发电，在用电高峰时可有效缓解用电压力。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (6)
1.印染定型机烟气余热综合利用系统，所述系统包括设置于定型机（1）废气管道上的烟气换热器（2），其特征在于，所述烟气换热器（2）通过介质水循环管道依次连接ORC发电系统的蒸发器（7）和第二级新风换热器（6）；
所述烟气换热器（2）和第二级新风换热器（6）之间的介质水循环管道上还设有ORC旁路控制阀（7-1）和新风旁路控制阀（6-1）；所述第二级新风换热器（6）的介质水进口还设有进口阀（6-2），出口设有出口阀（6-3）；
所述蒸发器（7）的热流体进口还设有进口阀（7-3），出口设有出口阀（7-2）。
2.根据权利要求1所述的印染定型机烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述ORC发电系统还包括：
膨胀机（9），其进口管与所述蒸发器（7）的冷流体出口管相通；
冷凝器（11），其热流体进口管与膨胀机（9）的出口管相通；
水泵（8），其设于蒸发器（7）的冷流体进口管上；
发电机（10），其与膨胀机（9）相连。
3.根据权利要求2所述的印染定型机烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述冷凝器（11）连接有冷却水泵（12）与冷却塔（13），所述冷凝器（11）的冷流体侧通过冷却水泵（12）与冷却塔（13）相通。
4.根据权利要求1所述的印染定型机烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述烟气换热器（2）的介质水循环管道上还设有循环水泵（14）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的印染定型机烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述废气管道还包括静电除尘器（3）、排烟风机（4）、烟囱（5），所述静电除尘器（3）与烟气换热器（2）出口管连接，并通过排烟风机（4）与烟囱（5）相通。
6.根据权利要求1-4任一项所述的印染定型机烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述第二级新风换热器（6）与定型机的新风进气管道相连。
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