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塑面板生产中的闭环节水工艺方案

论文类型 技术与工程 发表日期 2001-04-01
来源 《中国给水排水》2001年第4期
作者 王新超
关键词 塑面板生产工艺 节水改造 循环利用
摘要 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 ...

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。


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

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