李 碩，董志永，蔣大明，賀興健

（中節(jié)能萬(wàn)潤(rùn)股份有限公司，山東煙臺(tái) 264000）

1 成果背景

萬(wàn)潤(rùn)公司環(huán)保產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)主要生產(chǎn)高端沸石環(huán)保材料，沸石產(chǎn)品工藝涉及加熱、升溫、保溫、烘干、降溫等，其降溫過程中產(chǎn)生的高溫冷卻水按工藝設(shè)計(jì)是通過冷卻塔將熱量散發(fā)到空氣中，不但造成了大氣污染且浪費(fèi)了大量的低品位能源。此外，沸石產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)生的高溫副產(chǎn)物（產(chǎn)品廢液及脫氨水）直排到環(huán)保車間，導(dǎo)致環(huán)保車間廢水處理池溫度超限，尤其是夏季，只能通過人工投加冰塊的方式進(jìn)行降溫緩解，浪費(fèi)人力物力，帶來極大不便。而沸石車間本身及廠區(qū)內(nèi)還有許多用熱需求，大量的熱量未得到有效利用而白白散失掉，存在供需矛盾。

2 成果方案

為了解決沸石車間熱量供需矛盾，解決環(huán)保車間廢水處理面臨的困境，通過一系列現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、供需平衡和梯度分析，本方案提供了一套安全可靠、自動(dòng)化程度高、改造簡(jiǎn)捷、效果顯著、多模式運(yùn)行的余熱回收再利用系統(tǒng)。

2.1 供需平衡及梯度分析

（1）供熱點(diǎn)3 點(diǎn)。①A 車間高溫冷卻水，冷卻水回水溫度55 ℃，供水溫度50 ℃，冷卻水溫差5 ℃，冷卻水供水溫度要求≥40 ℃，單位時(shí)間內(nèi)僅1 臺(tái)反應(yīng)釜進(jìn)行降溫操作，每臺(tái)反應(yīng)釜需要的冷卻水循環(huán)量為30 m3/h，每天的冷卻時(shí)間約18 h；②B車間高溫冷卻水，冷卻水回水溫度52 ℃，供水溫度47 ℃，冷卻水溫差5 ℃，冷卻水供水溫度要求≥40 ℃，單位時(shí)間內(nèi)僅1 臺(tái)反應(yīng)釜進(jìn)行降溫操作，每臺(tái)反應(yīng)釜需要的冷卻水循環(huán)量為30 m3/h，每天的冷卻時(shí)間約15 h；③C 車間高溫廢液約100 t/d，溫度≥60 ℃，目前通過車間緩存罐存儲(chǔ)后間歇性排放；脫氨水1.5 t/h，溫度≥60 ℃，24 h 連續(xù)性排放。

（2）需熱點(diǎn)2 點(diǎn)。①?gòu)S區(qū)冬季供暖（常規(guī)供暖季：11 月15日～次年3 月15 日）目前采用蒸汽/水換熱機(jī)組對(duì)廠區(qū)供暖，循環(huán)泵型號(hào)TD125-40/4，水泵參數(shù)Q=160 m3/h、H=40 m、P=30 kW，暖氣供水溫度55 ℃，回水溫度45 ℃，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表統(tǒng)計(jì)蒸汽消耗量約4 t/h；②A 車間去離子水設(shè)備處理量80 m3/h，為提高產(chǎn)水率，需將自來水預(yù)熱到25 ℃，目前是通過蒸汽/水換熱。

2.2 改造思路

基于此現(xiàn)狀，綜合考慮利用車間冷卻水和高溫廢液和脫氨水余熱，共同為廠區(qū)供暖和A 車間去離子水原水提供加熱熱源，既可實(shí)現(xiàn)脫氨水和高溫廢液降溫的目的，又可代替暖氣回水升溫和去離子水原水加熱所需要的蒸汽，變廢為寶。

2.3 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)充分利用廠區(qū)原有的供暖管網(wǎng)進(jìn)行管路優(yōu)化改造（圖1），主要包括A 車間板式換熱器、自來水板式換熱器、脫氨水板式換熱器、廢液板式換熱器、B 車間板式換熱器、膨脹罐、2臺(tái)循環(huán)泵（1 用1 備）、超聲波熱量表和各閥門組等。分別通過板式換熱器回收各供熱點(diǎn)熱量，沿用廠區(qū)原有的暖氣管網(wǎng)，在加熱暖氣回水的同時(shí)，使用暖氣循環(huán)水作為本系統(tǒng)熱源側(cè)循環(huán)水，利用自來水板式換熱器給A 車間去離子水原水進(jìn)行加熱。此外，本系統(tǒng)安裝2 臺(tái)循環(huán)泵，1 用1 備，配合原有的暖氣循環(huán)泵打循環(huán)。在系統(tǒng)水平高點(diǎn)，配置1 膨脹罐，穩(wěn)壓補(bǔ)水，避免因系統(tǒng)壓力變化導(dǎo)致頻繁補(bǔ)水動(dòng)作。安裝3 套超聲波熱量表對(duì)熱量回收再利用情況進(jìn)行計(jì)量。

2.4 運(yùn)行方式

經(jīng)過充分的供需平衡和梯度分析，本系統(tǒng)開發(fā)固化出2 種運(yùn)行模式，分別適用供暖季和非供暖季：供暖季余熱利用優(yōu)先保證暖氣回水升溫，非供暖季余熱利用以實(shí)現(xiàn)去離子原水預(yù)熱和脫氨水、高溫廢液降溫為主。本系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，除運(yùn)行模式切換外，平時(shí)通過車間主控室DCS 參數(shù)設(shè)定即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需額外人工投入。

3 成果實(shí)施

本項(xiàng)目改造自2019 年7 月份啟動(dòng)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、方案論證、方案設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)及管路預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)施工等，歷時(shí)3 個(gè)月，于2019 年10 月底竣工。改造施工主要包括設(shè)備安裝施工及電氣安裝施工，總成本投入100 余萬(wàn)元。

4 成果效益

圖1 優(yōu)化管路系統(tǒng)

本系統(tǒng)經(jīng)試車調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行至今，運(yùn)行效果良好，安全可靠，自動(dòng)化程度高，既節(jié)省了能源消耗，又保護(hù)了環(huán)境。項(xiàng)目實(shí)施后，通過回收沸石車間高溫冷卻水、脫氨水及廢液的熱量，應(yīng)用于廠區(qū)冬季供暖和沸石車間去離子水設(shè)備的自來水預(yù)熱，有效解決沸石車間熱量供需矛盾，代替了大量燃煤，每年有效回收利用熱量約7827 GJ，按照公司自產(chǎn)蒸汽成本61.8 元/GJ 計(jì)算，直接節(jié)能收益達(dá)48 萬(wàn)余元（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)超聲波熱量表統(tǒng)計(jì)，2020.1.10～5.10 實(shí)際回收利用熱量脫氨水/廢液熱量表121/1402、11 號(hào)車間循環(huán)水熱量表315/1664、16 號(hào)車間循環(huán)水熱量表239/2891，合計(jì)5282 GJ）。

通過方案優(yōu)化，充分利用現(xiàn)有供暖管道，減少工程量，縮短施工周期，直接節(jié)省改造成本11 萬(wàn)元。高溫冷卻水熱量回收后，減少了冷卻塔降溫，降低了冷卻塔風(fēng)扇運(yùn)行費(fèi)用和飄水損失。高溫廢液及脫氨水熱量回收后，溫度得到有效降低，緩解了環(huán)保車間廢水處理池溫度超限問題，節(jié)省環(huán)保車間后續(xù)再降溫人力物力。降溫冰塊每噸25 元，年投加冰塊3 個(gè)月共6650 t，直接節(jié)省降溫冰塊費(fèi)用約16.6 萬(wàn)元，同時(shí)可節(jié)省投加冰塊人工工時(shí)2000 余小時(shí)。本項(xiàng)目年綜合直接經(jīng)濟(jì)效益近70 萬(wàn)元，投資回收期1.5 年，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。