印染厂节能减排实用工艺装备技术应用

前言

染整生产消耗大量的水，其湿热工艺使大量污水含有高热量。据统计，１条１８００印染线每日排出热污水约３５０～５００ｔ，其中，退煮漂联合机约排放１５０—２５０ｔ／ｄ，污水温度８０—９５℃；丝光联合机约排放１２０ｔ／ｄ，污水温度６５—８５℃；汽蒸皂洗机约排放８0～１３０ｔ／ｄ，污水温度８０—９５℃；印花后水洗机约排放１００～１５０ｔ／ｄ，污水温度７５—９５℃。若将这些热污水直接排放，不仅浪费大量热能，同时严重影响末端污水处理生化菌种的生存。热污水的直接排放不利于染整企业营造资源节约型、环境友好型的清洁生产企业Ｊ。热污水的热量回收是循环经济的体现，符合《印染行业准入条件》的要求。

１染整热污水的水／水热交换器

液相之间的热交换效率比气相间要高，即使是１００℃以下的温度，亦能有效地进行热回收。因此，１００℃以下排液的热损失，可借助于水／水热交换器进行热污水的热量回收。染整生产连续排放的热污水与工艺补充的冷净水量大致相等，若在热污水和冷净水管道之间加装一个热交换器，将热污水排出时水中的热量交换给冷净水，这样便可以将通常随污水排放掉的热量实现循环利用。

１．１染整热污水中的杂质

染整湿加工工序会产生杂质，这些杂质不断随水排出。染整热污水中的杂质可归纳４种类型：

（１）化学杂质染料、助剂、酸、碱等。

（２）萃取物棉蜡、果胶、低聚物、浆料等。

（３）沉淀物不溶解的碳酸盐类等。

（４）机械性杂质纤维、纱线、棉线等。

染整热污水中的众多杂质，对染整水／水热交换器的设计、制造提出较高的要求。

１．２高效热交换器的相关技术

设计热交换器应使热交换面积具有较高的热交换效率。热交换器所传递的热量（Ｑ）等于有效系数（）与热交换器表面积（ｓ）及两种液体的温差（Ｄ）的乘积。显然值愈大，热交换效率也就愈高。

有效系数：取决于热交换器的物理特性（壁厚等）和流体的动力特性（流体速度等）。为了取得高效率，必须尽量减小热交换器的壁厚，增加流体的强度和２种流体的温差，在控制热交换器整体最小的前提下扩大表面积。流体的强度和温差，则取决于流体各自的特性。当流体处于静态或层流运动时，会产生许多不同温度的流体层。图１中，Ｐ壁接触Ａ和Ｂ二种不同温度的流体。静止状态时，由Ａ到Ｂ的热传递会受到不同温度流体层的阻力，使各流体内部的热交换很少，致使Ａ流体中最靠近Ｐ壁的部分与Ｂ流体中相应的流层保持温度平衡。由于层流的特性，即使流速很慢，穿过Ｐ壁传导交换的热量也很小。

针对层流的弊端，在热交换器设计中，将Ｐ壁外观改成波纹状，并促使２种流体逆相快速运动（见图１），层流将变成湍流，使流体内部混合，避免产生不同温度的流层，结果增大了Ｐ壁两边Ａ流体与Ｂ流体的温差。几乎所有高效热交换器的设计都使用这种原理。

１．３管式、板式水／水热交换器的应用

染整热污水中的众多杂质进入热交换通道，若无适当措施阻止，将导致热交换器效率降低，最终使系统阻塞而停止工作。对于管式、板式水／水热交换器，为了控制过滤器和热交换

器产生的压力损失，使用泵将污水泵入缓冲箱。一般染整企业的配水系统采用高槽，在这种情况下，需要另一个泵将干净水加压流过热交换器。一个完整的回收系统包括热交换器、清洁过滤器、输送泵、缓冲箱、冷净水泵、回收装置各部分的连续管道及电气控制台。某公司采用列管式水／水热交换器，开始时热交换效率在８５％左右，可将１５℃净水加热至５０～６０℃。运行一段时间后，出现了以下问题”：

（１）棉布煮练后水洗排放的污杂物质，丝光工艺产生的碱泥，染色后水洗排放的未固着染料等在热交换器中积聚沉淀，令热交换器无法工作。

（２）该公司采用地下水，水质硬度高达４００—４８０ｍｇ／ｋｇ，属极硬水。列管内外壁结垢，使热交换效率明显下降。针对弊端该公司采取以下应对措施：

（１）热污水首先进行初级过滤，去除大部分悬浮物后再流入热交换器。

（２）利用气缸活塞连杆机构往复运动，带动毛刷刷除列管外壁污物，改善列管导热性能。

（３）冷净水输送系统安装电子除垢仪，防止列管内结垢堵塞。

（４）在热交换器箱底安装一套空压气曝气管，定时曝气，防止杂物沉淀箱底。

（５）在污水排放管上加装一管道泵，在刷管、曝气的同时，启管道泵，抽干箱体内的杂物。毛刷、曝气、管道泵由一个同步器控制，根据污水中杂物量，设定间隔时间控制运行。

１．４自洁式转鼓水／水热交换器的应用

自洁式转鼓水／水热交换器（专利号ＺＬ２００６。２００６９６５８．９）的转鼓由不锈钢板冲压成圆盘翅片，表面分布有凹型坑，可提高热交换面积。两片圆盘翅片点焊成净水道，耐水压，在旋转轴上串联固定。

热污水和冷净水在箱体两端逆流进水。转鼓浸在热污水封闭隔热水箱里，转鼓由一台微电机驱动，以１５ｒ／ｍ速度旋转，这种转动可达到如下三个目的：

（１）获得高效率的湍流圆盘翅片在热污水中转动，产生一种大湍流，可混合、搅拌热污水，以进行充分热交换，从而保持理想的温差，且因无层流可获得优良的热传导效果。由于转鼓在热污水中旋转，因此，所产生的湍流比依靠推力使热污水通过板式热交换器所产生的湍流更有效。

（２）离心流自洁转鼓旋转时产生一个离心流进行自身清洁，这点最重要。转鼓的旋转运动输送冷净水，热污水离心式流动，有效洗刷圆盘翅片水道，且对热交换水箱内壁进行冲刷，

达到自洁效果。

（３）杂物悬浮易排放热污水所携带的杂质通过强烈搅拌，使众多杂物呈悬浮状，极易排出水箱，无沉淀机会。在逆流水洗机旁安装一台自洁式转鼓水／水热交换器，占地空问小，安装方便，极少维护保养。某公司安装一台６ｔ／ｈ自洁式转鼓水／水热交换器，测得如

下数据：蒸洗机热污水温度８Ｏ℃，经热交换后，出水温度３７℃；冷净水进水温度３４℃，经热交换后出水温度７４。

２结语

染整工艺生产过程中，水洗工作频繁，所排放的热污水中携带着大量热能。分析一台平洗机的热平衡热能可知，溢流排出的热污水所含热量，约占平洗机蒸汽总供热的１２％～１５％；ｌ条１８００印染线日排出热污水约３５０—５００吨，经水／水热交换，每吨热污水至少可回收０．２ＭＰａ的蒸汽６０ｋｇ，这样，每条印染线可回收蒸汽２１～３０ｔ，全年工作３００ｄ计，则可回收０．２ＭＰａ蒸汽热量６３００—９０００ｔ。