印染行業太陽能工業熱力系統解決方案

工業領域用熱溫度要求主要集中在80至250攝氏度之間。而目前全玻璃真空管集熱器空曬溫度可以達到280℃以上，理論上可提供250℃熱源。根據目前應用實踐和理論分析認為：全玻璃太陽能集熱器在提供150℃左右熱源時，綜合熱效率接近50%。提供更高溫度熱源時，熱效率降低，不符合應用實踐。熱水供應對于印染企業有著至關重要的作用和意義。印染工藝中的退漿、精煉、漂白、絲光、染色、整理、干燥等環節均需大量的熱水或其他形式的熱能。

多數印染企業熱水用量在500-5000噸／天之間，消耗蒸汽量約1.7-18萬噸／年，能源成本500--3300萬元/年，占總生產成本的30%以上。印染企業所需熱能多在60℃-150℃的范圍，而這也恰恰是太陽能光熱效率相對較高，運行費用最低，最經濟的溫度區間。

太陽能工業熱力系統在印染行業的應用技術已經相當成熟，而且具有設備初投資費用少、運行成本低、回收周期短等諸多優點，為廣大印染企業所青睞。下面就以華春太陽能的一項經典工程為案例具體證明太陽能工業熱力系統將成為印染企業拓展利潤空間的新動力。

一、項目背景

煙臺某印染公司熱水需求量巨大，每天使用熱水500噸，需求溫度60℃-120℃不等，供漂染和印花兩個生產車間使用。漂染車間共10個容量為3噸的水罐，24小時不定時換水8次，全天熱水需求250噸；印花車間共10個容量為4噸的水罐，24小時不定時換水6次，全天熱水需求250噸。20個水罐每次用完水即將廢水全部排掉，其中35%的廢水余熱90℃以上，其余廢水溫度60℃以上。

在安裝華春太陽能工業熱力系統之前，該印染企業以使用燃氣鍋爐將冷水加熱至需要的水溫。該企業的燃氣鍋爐為2016年新安裝，更早的時候使用的是燃煤鍋爐。雖然從燃煤鍋爐改造成燃氣鍋爐僅一年，但生產成本卻大幅上升，侵蝕產品銷售利潤。

二、設計理念

本著最大限度地降低設備初投資和系統運行成本的原則，華春太陽能為其設計了“以太陽能工業熱力系統為主，輔助燃氣鍋爐，同時考慮兩個生產500噸廢水的余熱回收，以達到熱能最大化利用”的雙循環系統，分別簡稱大循環、小循環。

三、運行原理

1、大循環

在太陽輻照良好或具有可利用價值的情況下，基礎水溫15℃的冷水經過余熱回收系統，回收廢水中的余熱，水溫升至40℃。此時，電磁閥自動打開，40℃的水經太陽能熱水系統進水口進入華春太陽能集熱器矩陣，在光熱效應下把冷水加熱至設定水溫60℃。40℃-60℃是真空管式太陽能集熱器溫升速率較快，有效利用太陽能集熱器的光熱效應，最大限度地延長太陽能集熱器的使用壽命，減少燃氣鍋爐的使用頻率和強度，降低燃氣成本。

當太陽能集熱器中的水溫達到設定的60℃之時，電磁閥自動打開，將預熱水存儲在預儲熱水箱中，為燃氣鍋爐供水。燃氣鍋爐把預熱水加熱成高溫蒸汽，輸送至各生產流程，轉換為生產工藝所需溫度。

各生產工藝產生的廢水經排水管流進廢水池。由各水罐排出的廢熱水經過濾器初步過濾后排放至廢熱儲水池內，然后通過水泵將廢熱送至板式熱交換裝置，板式熱交換裝置前裝配一套精密過濾器，并且在熱交換裝置的另一側輸入冷水，兩種流體在裝置內進行充分地熱交換后，廢熱水把熱量傳給冷水，本身被降至接近冷水的進水溫度，最后被排至污水處理廠。

廢水流向：廢水池——泵——旋轉過濾器——泵——過濾器——板式熱交換器——廢水排放管道

冷水流向：進水口——泵——流量計——板式換熱器——冷卻水及蒸汽凝固回收管道——太陽能集熱器

2、小循環

當太陽輻照不足之時，15℃基礎水溫的冷水回收了廢水中的余熱，水溫升至40℃，不經太陽能集熱器，直接流向預儲熱水箱，為燃氣鍋爐供水。

此時，余熱回收系統冷水流向如下：進水口——泵——流量計——板式換熱器——冷卻水及蒸汽凝固回收管道——預儲熱水箱

3、水箱自動補水控制

水箱補水可通過控制系統設置自動補水模式，也可通過手機APP遠程控制補水。自動補水可通過缺水補水和溫差補水兩種方式實現。

1.缺水補水：當水箱中的水低于設定水位時，電磁閥打開，自動補水；達到設定水位，則電磁閥自動關閉，停止補水。

2.溫差補水：當水箱中的水溫高于設定溫度、水位低于設定水位時，電磁閥打開，自動補水；達到設定溫度或設定水位時，電磁閥自動關閉，停止補水。

四、工程效益分析

華春太陽能建設的煙臺印染企業太陽能工業熱力系統（包括余熱回收系統）總投資約820萬元。經過一段時間實際檢測所得，該印染企業燃氣使用量平均減少6019立方米/天，煙臺工業管道天然氣單價為4014元/立方米，節約能源成本24918.66元/天。

結合計算公式和其他企業太陽能工業熱力系統的運行數據可得：該印染企業太陽能工業熱力系統、余熱回收系統的總造價約為820萬元，系統每年可節約燃氣費用639.8萬元，相當于1.282年的燃氣費用，即靜態投資回收期為1.282年。