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太阳能在纺织印染业的应用

太阳能在纺织印染业的应用

日期: 2018-03-19
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一、太阳能热水系统在印染业的应用背景

 

在纺织品印染的工艺中,热水在很多环节要用到,其供应对印染企业有着至关重要的作用和意义[1]。目前,中国印染行业有规模以上企业 1948家,大小锅炉数万个。然而绝大部分印染企业都是用蒸汽把冷水加热,每年消耗了大量煤炭。印染行业作为纺织工业的耗能大户,主要能源消耗为蒸汽﹑电力,其中 75%为蒸汽[2-4]。因此,一方面随着能源价格的调整,能源费占企业成本的比重越来越大,已成为企业发展的负担;另一方面,直接加热产生蒸汽带来的巨大碳排放也对环境带来了不利的影响,成为纺织行业往低碳,可持续方向发展的绊脚石。

 

在国家对节能减排工作的要求日益提高和能源费用占生产成本的比例逐渐增加的情况下,企业也应该以此为理念,在实施建设工程项目时应着重考虑节能减排。印染工艺作为一个工业项目在很多场合都要用热水,而且各个工艺段的热水温度要求不一。工艺对热水的需求量仅取决于生产开工情况,与气候变化基本无关。为响应印染企业节能减排的号召,必须配套建设节能减排项目,如太阳能热水系统利用工程。

 

在遵循低热低用、高热高用、循环用热(废热回收)、常规能源与可再生能源联合使用的基础上,太阳能热水系统工程项目设计可以充分考虑清洁生产和利用可再生能源。可以利用印染厂房的巨大屋面资源尽可能多地安装太阳能热水系统利用工程,利用太阳能提升热水温度,在热水温度不能满足工艺要求的情况下启用常规能源补充以提升能源品质,从而达到最大限度地利用可再生能源 ——太阳能,使太阳能的利用率最大化。

 

二、印染用太阳能热水系统的基本组成和工作原理

 

1、基本组成部分

 

印染用太阳能热水系统主要包括了太阳能热水系统,蒸汽产生系统,余热回收系统和供水管道系统等 4大部分(如图 2),各个部分的具体功能如下:


(1)太阳能热水系统:包括足够多的太阳能集热器和合适型号的空气源热泵及自动控制系统。本系统是利用太阳能集热器吸收太阳光,通过光热效应把光能转化为热能来加热热质,再把自来水或冷水加热;空气源热泵在阳光不足时辅助加热,来保证热水供应不受阴雨天影响;

 

(2)蒸汽生产系统:利用太阳能热水系统产生的热水再辅以常规能源得到高温蒸汽,再加热热水和冷水从而产生达到工艺要求温度的热水;

 

(3)余热回收系统:它是利用废水余热使冷水升温,包括一个保温余热利用热水池、两个保温清水水池和一个大型盘管式热交换器;

 

(4)供水管道系统:保证水流均匀分布,提高集热效率的分组自控系统。

太阳能在纺织印染业的应用

印染用太阳能热水系统原理示意图

 

2、工作原理

首先,由太阳能集热系统和热水供应系统构成的太阳能热水系统通过太阳能光热效应将热质加热到 60℃(可自行设定),经保温水箱中的换热盘管产生预热热水,热水供应系统将预热热水在蒸汽生产系统加热产生蒸汽,再在蒸汽产生系统加热的热水流入供热水池,根据工艺要求,同时冷水管和蒸汽管向染洗设备中输入冷水和蒸汽以调节水温,从而达到工艺不同温度热水的要求。染洗设备中的热水用于染洗后就成了废水,但废蒸汽水还有较高的温度,为了充分利用温度高达 90度左右的废蒸汽水的热能,通过污水管输入废热水到余热回收器的的盘管式热交换器去,通过回收热能把冷水预热,然后输入到蒸汽产生系统中;而降温后的废水通过排水管排出。


本方案利用太阳能将冷水预热到 60℃后再用蒸汽加热到工艺所需的温度使用,并将工艺过程产生的热水余热通过回收装置收集,可以最大程度地提高能源的利用效率。


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