塑面板生产中的闭环节水工艺方案

王新超
(山东大学电力学院，山东济南250061)

　　摘　要：通过典型事例，分析了国内塑面板生产工艺中用水量大的原因，抓住热、冷转换的关键，提出了以制冷为基础的汽水闭环和冷却水闭环使用的方案，并对资金投入与效益的关系进行了评估。
　　关键词：塑面板生产工艺；节水改造；循环利用
　　中图分类号：TU991.64
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)04-0067-03

　　塑面板被广泛应用于办公、生产、医疗和日常生活用品的表面贴层，年需求量很大。目前全国生产塑面板的厂家有几十家，一般均采用蒸汽干燥、热压、开放式直流自来水(或自备井水)冷却工艺。整个生产工艺以水为媒质，由于用水是开放式或半开放式结构，因此存在着严重的热能和水资源的浪费。一座中等规模的工厂，年耗水量可达50×10⁴m³，为此国外已普遍改用油质热循环方式，可从根本上解决热能和水的浪费。由于目前国内还没有厂家能生产这种新设备，若要引进设备则需要巨大的投资，所以立足现有设备的挖潜改造是唯一可行的方法。以金枫工业有限公司设备改造为例来探讨一种闭环节水的组织方案。

　　1　生产工艺分析

　　塑面板生产主要经过4个阶段：①塑面纸挂胶；②挂胶塑面纸的热干燥；③高温热压；④冷却定型。塑面板的生产设备，包括蒸汽锅炉一台，立式、卧式干燥机若干台，热压机若干台。
　　生产过程中将锅炉产生的蒸汽送去立式、卧式干燥机以干燥挂胶纸板；干燥后纸板再送入热压机热压定型和冷却(见图1)。
　　该工艺中用水大户为锅炉和热压机，由于设备对结垢的苛刻要求，所以均采用软化水。其中造成水资源浪费的渠道主要有：①由于采用直流供汽方式，用后的余热和高温软化水的大部分直接排放而造成了浪费，软化水消耗量平均需2.4×10⁴m³/月；②热压机冷却用自来水的直接排放，排放量高达1×10⁴m³/月。

　　1.1热源特点
　　目前生产工艺中的各种用汽设备需注入的蒸汽温度均在140 ℃以上，而排除的大量汽、水温度也在120 ℃左右，其中有巨大的热量和水可供回收利用。
　　1.2冷源特点
　　热压机为阶段性工作方式，每工作1.5 h为一个周期，其中1 h用于加热，而其余时间用于冷却。冷却过程为：①将20 ℃左右软化水注入热压机；②加热后的软化水经出口到热交换器与自来水交换热量，释放热量后恢复到20 ℃；③冷却用自来水经热交换器加热后直接排放，造成水源浪费。在此工艺中自来水为冷源，冷源是不可缺少的环节。要节约这部分水就需要考虑寻求新的冷源形式。
　　1.3锅炉进水特点
　　锅炉为全厂动力的中心，其作用是释放煤中的热量将注入的软化水加热成140～160 ℃的蒸汽。如果注入锅炉的软化水温度本身就高一些，则可以节省一部分燃煤。不过目前工艺还不允许水温太高或乏汽直接环流，可暂设定用90 ℃左右的软化热水给锅炉供水。

　　2　需要解决的关键问题

　　造成水大量浪费的根本原因是乏汽和冷却水的直接排放，如果将乏汽和冷却水循环使用，必然可以解决上述矛盾。关键问题是：首先，乏汽温度太高、气态不能直接回馈锅炉，其循环缺少一降温环节使乏汽降温至90 ℃；其次是自来水直接循环，由于水中的热量无处释放，也不能达到冷却的目的，所以两者都需要降温处理。

　　3　改造方案

　　通过上述分析可以看出系统中有多余的热源，又需要冷源，所以改造的方向应该是将热源转化为冷源，而嗅化锂吸收式制冷机组可以充当此任。它的热源取材广泛，从80 ℃的热水至170～180 ℃的蒸汽均可使用，这样就允许用乏汽来作为制冷的能源，而释放完能量后凝结的热水就可以返回锅炉完成汽水闭环，冷源吸收了冷却水中的热量，使冷却水达到了可循环利用的条件，这样就为两个闭环用水提供了可行条件。具体方案见图2。

　　4　方案的几点说明

　　4.1制冷机组的选择
　　①类型选择。目前嗅化锂制冷机组主要有单效和双效两种，双效机组比单效机组多了一个低压发生器，一般来说制冷效率要高些，但要求蒸汽源温度在140 ℃以上比较好，且设备成本由于多了一个低压发生器而高于单效机组。在单效机组中，热水型的机组要求热交换面积大，所以其高压发生器用铜料多于蒸汽型，所以价格也要高些，选择时应从经济的角度酌情考虑。
　　②机组制冷量的选择应综合考虑处理水量、温差、效率等因素(见图3)，再乘以一个系数(0.85或0.986)。

　　从图中曲线可以看出，由于制冷组的标定容量是按出口冷水温度为7 ℃左右时设计的，随着冷水的出水温度的提高，制冷量随之增加；反过来如果冷水出口温度允许高于7 ℃时，其容量可取得略小一点。
　　4.2热压机出水控制
　　由热压机出来的软化水分两路，一路送入锅炉给水罐，一路送入热水罐1(主要是蓄水)，由微机控制台和执行阀实现。控制模式为：①将48 ℃以上高温水送入锅炉给水罐；②48 ℃以下低温水送入热水罐1；③当锅炉罐满水时，多余的热水送入热水罐1。
　　4.3锅炉给水控制
　　①进水来源：a.制冷机组的蒸汽冷凝水经凉水塔进一步降温后注入锅炉给水罐(无条件、不受控)；b.热压机48 ℃以上高温水注入(受控)；c.由树脂交换罐来的18 ℃软化冷水。②由两个执行阀分别控制热压机来的热水和软化冷水的水温，使罐内水温保持90℃左右；③当罐内水位低于容量的1/4时，及时补充软化冷水至罐容量的1/2以保证锅炉给水。
　　4.4制冷机组控制
　　①热水罐2出口温度应控制在40 ℃以下，降温水主要由冷却塔提供(闭路循环)，并由温度、液位、进出水执行阀等控制。②热源控制：通过排汽执行阀控制进汽量以便实现冷水(制冷机出口)调节。③机组冷却由冷却塔实现。冷却塔是废弃热量的总出口，采用风冷、水冷综合方式。所用的冷却水循环使用，主要靠水的蒸发来带走热量。补水由外部自来水提供，补给量由计算机控制。
　　4.5软化水补充
　　树脂交换罐可以通过冷却水罐、锅炉给水罐两个渠道向系统补充软化水。补充原则是，当冷却水罐水量＜罐容积的1/2或锅炉给水罐水量＜罐容积的1/4时，即开启补充。
　　4.6计算机控制台
　　①检测各个环节温度、压力、液位等相关参数，并完成其显示报警功能；②根据事先制定的控制规则和检测结果，控制和协调各环节的工作，实现完全自动化管理。

　　5　投资与效益分析

　　制冷机组价格一般可取4.2 kJ/h为1元，二台热压机需冷却水处理量平均为20m³/h，机组的水处理温差为20 ℃，容量为168×10⁴ kJ/h，其价格为40万元，微机控制台及检测装置为10万元，凉水塔为10万元，其他约20万元，总投资约80万元。
　　每年用水的费用：软化水约用28.8×10⁴m³，需花费用为144万元；自来水为13×10⁴m³，以时价2.4元/m³计约需31.2万元，合计总费用为175.2万元。实现闭环供水后，节水量应在3/4左右，即130万元。总投资可望在8个月内收回，当年见效益约50万元。

　　6　结论

　　由制冷机组加入的闭环供水循环方案，充分利用了余热，并将其转化为制冷的动力，为汽水循环和冷却水循环提供了切实可行的必要条件。两个闭环的实现，大大提高了生产效率，解决了该工艺用水量大、产品成本高的难题。

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　　电　话：(0531)802876813001722186
　　收稿日期：2001-01-19