定形机废气净化及热回收

印染厂的废气主要来源于锅炉、烘干机和定形机。

锅炉尾气温度高达200℃，若直接排放，不但造成热能的浪费，而且还会对环境造成一定影响。

根据国家统计局的信息，估算全国共有定形机生产线将近10000条以上，而所有定形机工作时都有油（烟）雾挥发出来，经不完全统计10000条生产线年废气排放量达到40万吨。

烘干机和定形机是利用热空气对织物进行干燥和定形的设备，工作过程中排放出大量的废气。

以定形机为例，定形机的工作温度一般在200℃，离开定形机的废气温度一般在170℃左右，废气中含有热能。

经预算，织物加工定形时有效热能仅为总加热量的30%左右，散热损失占70%，其中废气排放损失占60%，设备、壁面及其它损失占10%。

拉幅定形机的热源，一般都使用导热油。

过去加热导热油的热载体锅炉，大多以燃烧重油为主，由于重油的燃烧值高，调温容易，燃烧后杂质少，烟尘相对也少，对环境的污染比燃煤小，而被广泛使用。

近年来，因国际原油价格居高不下，一吨重油价格一直维持在2500元左右，生产企业难以承受油价上涨带来的成本压力，纷纷改烧以燃煤为主的热煤炉。

染整行业是能源消耗较大的行业。

加工1t针织成品布，约需标准燃煤1.5t，其中定形机热煤炉燃烧约占40%，资料显示：1t标准煤在燃烧过程中要排放SO220kg，CO2440kg（以碳基计算），烟尘15kg 和灰渣260kg。

定形机废气中不仅含有大量纤维和粉尘，同时还含聚苯类有机物、印染助剂等多种油类成分。

当废气在定型机排放口与净化装置之间进行传递以及在净化装置内移动时，这些纤尘和油污极易粘附到装置或其配辅件内部而影响净化效果，且会造成烟气堵塞、漏油、自燃自爆等现象，使定形机无法正常工作。

人长时间接触高浓度油烟气可造成肺部炎症和组织细胞损伤，肺活量下降；油烟烟气影响人体的免疫细胞、巨噬细胞功能，造成人体免疫功能下降；油烟气中的苯类等有机污染物能引起基因突变、DNA 损伤、染色体损伤，具有潜在的致癌性。

废气净化、热回收是节能减排的重点之一，亦是染整企业降低生产成本，改善生产操作环境的需要。

热定形机废气问题的解决途径主要包含两方面，即废气净化与余热回收。

目前热定形机废气净化方式主要为集中处理法和分散处理法，处理工艺主要有力学方式、过滤式、静电式和喷淋式，余热回收的主要方式是通过“气-气”热交换从排出的热废气中将热能回收到热定形机内。

2、热定形机废气处理
2.1热定形机废气处理方法及特点见表1。

表1热定形机废气处理方法与特点
处理方法
方法特点
力学方法
主要有重力法、惯性力法、离心力法。

由于油烟粒径分布广，该方法对较细粒径烟气处理能力非常弱，净化效果低下。

过滤吸附法
利用某些特殊材质的滤布对油烟的吸附，达到油烟去除效果，存在过滤纸（网）要求高、更换（或清洗）频繁，系统阻力大、处理量小等缺点。

喷淋法（湿法）
烟气经过加有洗涤液的水幕完成净化，洗涤液消耗增加了运行费用，且洗涤废液排出造成二次污染。

静电法
已成熟运用于除尘技术，但由于油烟的强粘性，静电式净化器运行一段时间后，电场上会粘附一层厚厚的油渍和纤维，极难清洗，阴、阳极板就会降低甚至失去吸附作用，导致油烟去除率下降。

2.2定形机废气热能回收效能
定形机废气热能回收效能理论计算（以标准八箱为例）
定形机烘箱的工作温度200℃左右
单台定形机废气总排量约16000m3/h
排出废气温度170℃左右
环境温度30℃
安装余热回收器后，补入的热风温度约120℃
补风量约6000m3/h
每小时余热回收量为：
Q小时=VCp(t1-t2)
=6000x1.3x(120-30)
=702000KJ/h
=167143Kcal/h
（空气的比热容Cp=1.3KJ/m3；1Kcal=4.2kJ）
月回收热量为：
Q月=Q小时X20X25
=167143X20X25
=8.36X107Kcal
年回收热量为：
Q年=Q月X10
=8.36X107 X10
=8.36X108Kcal
年节约煤约：
W煤=Q年÷5000
=8.36X108÷5000
=1.674X105KG
=167吨
煤节能效益为：800x167=133600元/年
注：按每天20h，每月25天，每年10个月计算，煤发热量5000kcal/kg；每吨煤暂按800元计算
2.3定形机组合式热管余热回收换热器
2.3.1热管热回收机理
热管是一种具有很高导热性能，被学术界誉为超导热原件。

由于热管具有传热量大、结构简单、工作可靠和无运动部件等特点，已日益引起人们的重视。

热管的工作原理与热虹吸类同，图1-（a）为虹吸的示意图。

它是由管壳和工质所组成，在热虹吸管内装有一定量的工质（如水等），抽真空后将管子封口，当管子的下端被温度较高的废汽加热时，液体吸热蒸发而变成蒸汽，由于不断加热不断产生蒸汽，故蒸汽即从热端沿着中间通道流动到冷端，在冷端由于管子被温度较低的流体所冷却，蒸汽冷凝成液体，然后依靠重力作用沿管壁流回至热端。

热虹吸的缺点是蒸发段必须位于最低处，使冷凝液能依靠重力从冷凝段回流到蒸发段。

1-加热2-放热3-蒸发段4-绝热段5-冷凝端6-回流7-管壳8-吸液芯
图1热管式热交换器工作示意图
热管很类似于热虹吸，不同的地方在于它的管壳内壁贴着一层多孔性物质构成的吸液芯。

例如，由金属丝编织成的细小网格。

图1-（b）是热管示意图。

热管中冷凝液的回流方法有如下多种：重力热虹吸
毛细管力标准热管
向心力旋转热管
静电力电流体动力学热管
磁场力磁流体动力学热管
渗透力渗透热管
热管的绝热段4的长度，可以根据实际需要而确定。

热管内的蒸汽是靠压差流动的，由于蒸发段3至冷凝段5间的压差不大，因此温差也很小，因此一般高温热管接近于等温过程。

从传热学可知，相变传热效果较好，所以热管的导热性能很高。

2.3.2组合式热管余热回收
定形机废气含有大量纤维、油雾，在热交换过程中极易黏附在热管表面，严重影响传热，如不及时清理，更会造成烟气堵塞，使得定形机无法正常工作。

而现有的余热回收器均未考虑到这些因素，其热管固定(如焊接等)安装在壳体内，很难拆开进行快速维护保养，出现堵塞或其他故障时，维修工作量非常大，耗时长，会给使用单位的生产带来影响。

组合式热管换热器，通过将热管可拆卸的安置在壳体内，并在热管的中间部位设置同样可以从壳体内拆卸的密封体，由密封体形成密封隔离墙而将壳体分隔成两个独立的空间，并在壳体上设置有对应热管和密封体的门，当热交换过程中热管表面黏附纤维、油雾而影响传热时，可以及时开启壳体上的门，方便的将热管取出进行清理和维护，其耗时短，清理和维护工作量小，从而保证使用单位的顺利生产。

组合式热管换热器采用分散式安装方式，安装简单，安装材料少，安装费用低，安装停机时间短。

组合式热管换热器，使用铝翅片复合热管和钢翅片热管，表面黑
化处理，换热效率高。

在拉幅机上采用热管式热交换器时，其效率很高，可节省16％～30％的燃料。

热管式热交换器应用示例如下。

（1）在拉幅机上加工100％锦纶长丝织物，拉幅机烘房200℃，拉幅机排出170℃气体269m3/min，进入拉幅机气体141.6m3/min、27℃，烘房排出气体进入热管式热交换器170℃，空气进入热管式热交换器27℃，空气经热管加热至99℃进入烘房，烘房排出气体离开热管时77℃，回收热量740.65MJ／h，节油19.46L／h。

在未装热管式热交换器前每小时消耗油为70.92L/h，安装热管式热交换器后燃烧油节约27.44％。

（2）热风循环烘燥机采用废热回收前的蒸汽耗量607kg/h，采用热管式热交换器后的蒸汽耗量513kg/h，节约15.5%。

（3）定形机烘箱的工作温度在170-180℃，单台定形机废气总排量约为：14000-20000m‑/h，排出废气温度为160℃左右。

安装DF-TR-30余热回收装置后，补入的热风温度约为120℃，即补入的热风温度与排出废气温差为40℃左右，补风量约为6000-8000m3/h。

当废气温度为160℃，补入热风温度为120℃，补风量按平均值7000m3/h，则余热回收量为：Q=VCp（t1-t2）=7000×1.3×（120-30）=819000kJ/h=195933Kcal/h
按每天20小时，每年300天计算，可节约燃料见表2。

表2
回收热量
（万Kcal/h）
节约煤
（t/a）
节约重油
（t/a）
节约天然气
（m3/a）
19.6
231
115
135169
（煤发热量：5000Kcal/Kg，重油发热量：10000Kcal/Kg，天然气发热量：8700Kcal/m3）
每吨煤暂按750元计算：
节约效益为：231t/a×750元/t=173250元/a
（4）气-水热管热交换效能见表3所示。

表3气-水热管热交换效能
出水温度℃
定形机排风温度℃
120
130
140
150
180
200
4
夏季出水量（t/h）
15.3
16
16.5
17.5
18.1
19.5
21
节煤量（kg/h）45.5
7.5
50.1
52.5
54.5
58.5
62.5
节汽量（t/h）
0.38
0.42
0.44
0.45
0.49
0.52
冬季出水量（t/h）8.1
8.3
8.6
8.93
9.2
9.8
10.5
节煤量（kg/h）56.2
58.5
61
62.5
64.5
68.7
72.5
节汽量（t/h）
0.47
0.49
0.51
0.52
0.54
0.57
0.60
60
夏季出水量（t/h）5.5
5.5
5.9
6.3
6.5
7.1
7.5
节煤量（kg/h）37.5
39.5
41.5
43.8
49.9
54
节汽量（t/h）
0.31
0.33
0.35
0.36
0.38
0.42
0.45
冬季出水量（t/h）4.3
4.6
4.5
5.1
5.2
5.5
5.9
节煤量（kg/h）47.5
50.2
54.5
56.5
60.1
64.5
节汽量（t/h）
0.40
0.42
0.43
0.45
0.47
0.50
0.54
80
夏季出水量（t/h）2.6
2.8
3
3.3
3.45
3.8
4.2
节煤量（kg/h）29.2
31.5
35
35.5
37.9
42
45.5
节汽量（t/h）
0.24
0.26
0.29
0.30
0.32
0.35
0.38
冬季出水量（t/h）2.5
2.8
2.9
3.1
3.2
3.5
3.8
节煤量（kg/h）
39.6
42
43.5
45.8
48.1
52.1
56.2
节汽量（t/h）
0.33
0.35
0.36
0.38
0.40
0.43
0.47
注：1、以上数据均为一台定形机（两台换热器）的数据。

2、设计单台换热器的排风量为800M3/H。

3、煤的理论热值为5000Kcal/kg，未考虑锅炉效率。

4、因定形机机型、织物品种、生产工艺不同以上数据会有差异。

5、平均水温夏天为25℃，冬天为5℃。

2.4分散式定形机废气净化装置
除处理工艺外，废气净化装置的处理效果受废气接收和处理方式的影响相当大。

常见的定型机废气净化处理装置，其废气接收和处理的方式采用的是将定型机上多个废气排放口所排放的废气通过管道系统收集后，集中到一台净化装置上进行处理（即称“集中式收集和处理方式”）。

其主要缺陷有：①需配套安装大量废气输送管道，废气在输送管道中移动时，废气中的纤维、粉尘和油渍极易在风管内壁积贮，造成堵尘或漏油，影响废气净化效果。

②废气在管道中移动时，废气中的纤维与管道内壁摩擦后会产生静电引起火花，油污在高温废气中会气化形成压力，这些均会引起自燃或爆炸，有较大的安全隐患。

③系统风阻大，需加装大功率排（引）风机，不仅增加装置的自耗能，并且因强迫性抽（引）风会破坏定型机烘箱的热风循环，打破织物定型处理过程的热平衡，有可能严重影响生产工艺。

④整套装置体积庞大，造价高（30万元/台套以上），且安装难度大。