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从印染工业废水中回收热能

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束 

从 印 染 工 业 废 水 中 回 收 热 能 
陈超 戴 小珍 唐伟 万学 积 

1 前 言  .

传热措施 。  

印 染 厂 在 其 生 产 工 艺 过程 中要 消耗 大量 的  热能 、 电能 , 以热 能 的 用 量 最大 , 尤 由于 染 整 工 
艺需将大 量的工业用水 , 热到 9  加 0c ̄ 3 "   0C,

( ) 整 工 艺 的废 水 排 出是 间歇 式 . 水 量  2染 排 和 排 水 时 间 都 是 变 化 的 , 给 回收 带 来 了 很 大  这
困难 。  

用 于 洗 涤 、 白 、 色等 工序 的热 能 消耗 约 占整  漂 染
个 工 艺过 程 中 热 能 用量 的 8   , 有 2   用于  0 还 O

( ) 液 中 的 浮 游 物 质 , 如 纤 维 绒 固 体  3废 诸 微 粒 、 料 、 解 物 等 都 很 容 易 吸 附 于换 热 器 的  染 溶 表 面 , 致 热 交 换 器 传 热 效 率 下 降 , 会 影 响 使  导 还 用 寿命 。  
值 得 提 出 的 问 题 是 , 染 色 过 程 中 当 温 度  在 升高 至 1 0 ~ l O 0℃ 3 ℃时 , 2  以 上 的 能 量 损  有 5 失在染料 容器 的表面上 , 因此 作 为 节 能 的一 个 

烘 干 及 热 定 型 工 序 。经过 印染 工 艺 后 排 出的废 
水温度达 8 " 0C以上 。如果 能把 这部 分 热 能 加 以 

回收 , 带 来 可 观 的 经 济 效 益 。 将 只需 用 几个 简 单  数 据 就 可 说 明 。假 如 一 印 染 厂 日排 出 温 度 为 
8 " 水 1 0吨 , 进 行 热 能 回收 , 其 处 理到  0 C废 O 若 将 4 ℃以 下 , 天 至 少 可 以 “ 收 ” 当 于 一 台 2 0 一 回 相  

重 要 措 施 是 加 强 染 色机 保 温 , 减 少 这 部 分 热  以 能 的损 耗 。 国外 晟 新 资 料 报 道 : 用 复 合 材 料  据 采

吨 的 锅 炉 。 可 这 样 理 解 , 艺 排 出 的废 水 温 度  也 工 为 8 ℃ , 2 ℃的 清 水 通 过热 交换 装置 进行 热  O 将 O 能 回收 , 能 向工 艺 提 供 6 " 热 水 , 工 艺  若 0C的 而 用 水 温 度 为 8 ℃ , 么 所 需 的加 热 量 为 : 0 那  
8O 一 60   20   l  

制 成密 闭槽 可使 这种 热损 失减 少 8 , 种 复    这 合材 料是 由外 层 的 聚 乙烯 和 里 层 的 聚 丙 烯 合 成 
的。  

3 余热 回收 装 置 的适 应 范 围及 基 本 原 理  .
目前 国 外 用 于染 整 工 艺 废 液 回收 的 热 交 换 

丽 

丽 

百 

即 通 过 对 废 水 进 行 热 回 收后 , 需 原 来 能  只

器 大致 有三 种类 型 :  
() 1 管式 热 交 换 器  管 式 热交 换 器 是 最 常 见 的 结 构 , 用 最 为  应

源 的 l 3就 可 提 供 8 " 工 艺 用热 水 , 此 一  / 0C的 仅 项 可 节 约 燃 料 油 或 煤 6  。 由此 可 见 , 印 染  6 在

厂进行 废 水余热 回收是 一 项非 常有 意 义 的工 
作。 而, 然 目前 我 国大 部 分 的 印染 厂 都 未 将 这 部 

广泛 , 但这 种热 交换 器 的 传热 性 能不 佳 , 热 效  传 率 不 高 , 热 系 数 一 般 为 2 O 10 W/ ℃ , 传 3 ~ 2 0 m    结 构 不 太 紧 凑 , 了强 化 它 的 传热 性 能 , 年 来  为 近 国 外 在 高 效 传热 方 面 的 研 究 取 得 了很 大 进 展 。  
例 如 , 园管 周 围 加设 螺 旋 状 的扰 动 结构 , 在  在 或

分废热水 的热量 回收利用 , 形成 巨大 浪费 。  
2 问题 的 提 出  .

要 回收 印染 废 水 中 的 余 热 并 不 简单 , 受  它 到 多方 面 困索 的制 约 。   ( ) 整 工 艺 排 出 废 水 一 般 在 8 ℃以 上 , 1染 O   属 于 低 品位 余 热 , 而且 温 压 小 , 回收 这 种 温 度 范  围 的 余 热难 度 较 大 , 要 求 热 回 收 装 置 本 身 具  它 有 较 高 的 传热 性 能 及 优 于一 般 热 交 换 器 的强 化 

园管 内插 入 拧 成 麻 花 状 的 节 片 , 以形 成旋 流 , 提  高 换 热 系 数 。 日本早 在八 十 年 代 初 期 就 制 成 了  管 壁 本 身 沿 轴 向成 螺 旋 状 的 凹 凸 的螺 旋 管 , 并  将 这 种 管 子 制 成 热 交 换 器 。 由于 这 种 结 构 管 子  内外 表 面 都形 成 了螺旋 状 的 波 形 ,所 以 内外 流 

作 者 : 南省 建筑 设 计 院  湖

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体都 为理 想 的 紊 流 , 管 间 的传 热 率 加大 , 热  使 传 能 力 是 光 管 的 2倍 以 上 + 时 由于 螺 旋 管 圆 滑  同 的波 形 , 防 止流 体 带 来 脏 污 物 的粘 附 , 而 起  可 从 到 自净作 用 。 上 述热 交换 器 在 印 染 厂废 液 回收 
的实 际工 程 中 已取 得 了 成 效 , 试 数 据 见 表 l  测 。
衰 1   管式 热交换 器余 热回收 实例 

工 参   进口 度 出口   \ 数 温   温度
作 \  面 \  ( ) C   ( ) C  

流 量  
f /) m。h  

废水 侧 
清 水 侧 

8 /0 0 5 
l/5 5 1 

2 /5 5 2 
7 /0 0 4 

l/0 25 
l/0 25 

从 精 练 机 、 色 机 、 洗 机 中 排 出 的 8 L  染 水 0" 的废 热 水 , 考 虑 这 些 印 染 设 备 年 运 行 3 0小  若 0 时 , 过余 热 回收 每 年 可 节约 燃 油 : 通  


号一  一  
1  2 2 1吨 /年 

其 中 ; 年 回 收 余 热 量 . : 锅 炉 小 时 产  Q: q吨

热 量 ,. 6 : 锅 炉 小时 消耗 炼 油 。 00 7吨  
由此 可 见 , 余热 回 收是 一 项 非 常 值 得 做 的  工作。  

圉 1 板 式换 热器结 构 图 

某 锦 纶 厂先 将 废 液 进 行 活 性 污 泥 处 理 后 才 

排 放 出 来 , 出 温 度 为 6 ℃ , 用 板 式 热 交 换  排 6 采 器 进 行 余 热 回收 , 具体 数 据 见 表 2  。
衰 2   板式 热交换 器余热 回收宴 倒 
进 口  出 口 流 量  传 热 对 散 平  传 热 系 数    温度  温度  面 积  温 差   曲
(C ) (c ) ( / ) ( 2  (     m  b   m ) ℃  【 / W m2?℃。  

管 式 热 交 换 器 适 于 下 述 场 合 , 行 热 交 换  进 的 两 种 流 体 的流 量 差 异 很 大 , 对 一 种 流 体 设  要 置 旁 路 方 可 使 两 者 平 衡 . 时 可 使 小 流 量 的 流  这 体 在管 壁 的流 动成 为 紊 流 。  
( ) 式 热 交 换 器  2板 在热交换器家族 中 + 目前 , 式 热 交 换 器 的  板

褒 水 倒  清 水 恻 

6  6 l  9

2  8 5  3

j 0


d  3

2 5  50

传热 性 能 最 佳 , 高 效 能 热 交换 器 , —— 液 式  属 液 的 传 热 系 数 是 多 管 式 的 5 8倍 , K 值 高 达  ~ 其 23  ̄5 ]W/  ?℃ , 借 助 于 冲 压 加 工 的 板  30 80 m 它 件 改 变 流 体 的 流 道 , 通 过 流 体 流 动 截 面 的 扩  并 大 , 缩 、 向, 流体在较低的雷诺数条件下 , 收 换 使   可 出 现 紊 流 状 态 , 时 由于 这 种 强 大 的紊 流 作  同
用 防止 了多 管 式 热 交 换 器 中靠 近 壁 面 处 的液 面 


() 3 螺旋 板 式 换 热 器  螺 旋 板 式 换 热 器 实 际 上是 板 式换 热 器 的 另  型 式 。 用 两 张 平 行 的金 属 板 卷 制 成 型 , 成  它 构

两 个 螺 旋 通 道 , 股 流 体 分 别 在 两 螺 旋 通 道 中  两 流 动 , 种 螺 旋 通 道 有 利 于提 高 流 体 的 换 热 系  这
数 , 结 构 紧凑 。当 流遘 壁 面 形 成 污垢 后 , 且 由于 

通 道 变 窄 , 流 速 增 加 而 起 到 了 冲 刷 自净 的 效  使 果 。它 的 传 热 系 数 为 多 管式 的 2 3倍 , 于液  ~ 对
— —

边 界 层 变 厚 的现 象 , 从而 大 为 改 善 了传 热效 率 ,   强化了它的传热性能 . 由于这 种紊 流效 果 , 使  也
热 交 换 器 本 身 具 备 了 自净 能 力 , 此 国外 目前  因

液式 . K值 可 达 l  ~ 2 3W /  ?℃ 。但  l0 3 0 m 6

由于 不 能 拆 卸清 扫 . 适 于 回 收 比 较 干 净 的废  只
液 ( 图 2 。 国 已可 大 量 生 产这 类 产 品 , 且  见 )我 而

多 采 用 这 类 热 交 换 器 进 行 印 染 废 液 的 余 热 回收 
见 图 l  。

价 格 也 比较便 宜 。  

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用 回 收 后 的 热能 ; 由于 废 液 是 间歇 式 排 放 的 , 如 

何 有 效 地 贮 蓄 好 这 部 分 热 能 , 热 能 损 耗 控 制  将 在 最 小 程 度 ; 何 使 运 行 管 理 简 单 、 靠 。 其  如 可 这
中 晟 主 要 的 矛 盾 还 是 传 热 性 能 。 式 热 交 换 器  管

虽 工 艺 简 单 , 格 不 贵 , 热 效 率 较 低 , 这 种  价 但 象 温压小 的场合 , 需传 热面 积大 , 构庞 大 ; 所 机 板  式 换 热 器 传热 性 能 优 良 , 价 格 太 贵 , 但 一次 投资 
过 大 , 时 由于 它 的 流 通截 面 较 小 , 力 较 大 , 同 阻   对 于 含 纤 维绒 或 悬 浮 物 较 多 的废 液 , 有 堵 塞  仍 的可 能 , 可 拆 卸 但 工 作 量 太 大 , 方 便 , 有  虽 不 且

泄 漏 的 可 能性 ; 而螺 旋 板 式 热 交 换 器 价 格 虽 不 
囝 2 螺 旋板热 交换器 结构原 理 

太 贵 , 于不 能拆 卸 , 适 于 废 液 杂 质 太 多 的 场  由 不 合。   经 过 近 二 年 的 研 究 及 装 置 试 制 , 已研 制  现
出 一 种 最 新 型 的适 于 印染 废 水 余 热 回 收 装 置 

( 图 4 , 装 置 的 传 热 性 能 可 与 螺 旋 扳 式 热  见 )该 交 换 器 比美 , 传 热 管 采 用 一 般 碳 钢 时 , 当 其传 热  系数 K 值 可 达 K一 2 0W / ?℃ , 提 供 一 组  4 0 m。 现
囝 3 废液 余热 回收 系统基 本构成囝 
l 热水贮 蓄罐   2 印染 机  . 3 术 过 滤 网   

测试数据 ( 表 3。 见 ) 
表 3   新型 余热 回收装 置测试 数据 
进 口  出 口  流 量  侍 热  对 数 平  温 度  温 度  面 积  均 漏 差 
() c  

4 废热水贮 蓄槽  .

5 水泵  .

6 . 交换装 置   热

( ) 液余 热 回 收 系统 基 本 构 成 ( 图 3  4废 见 ) 图 3是 一 般 的 废 液 余 热 回 收 系 统 构 成 图 。  
由各 2  印 染 机 排 出 的 废 热 水 通 过 管 道 经 水 过 
废 水 侧 

传热  系数  

( ) ( / ) m2  ( ) ( / ℃ ) ℃   m0 h  ( ) ℃   W m=  

6 76 3 .】   .   4 4

2 0     O 4

清 水 侧 

2 .   5    1 . 4 76 46 76 

滤 器 3 滤 掉 其 中 的 棉 绒 、 质 等 , 后 流 到   过 杂 最 4 热 水贮 蓄 槽 内 ; 后 用 水 泵 5 废 热 水 抽   废 然  将 到 6 交换 装 置 内 , 且在 热交 换 装 置 的 另一   热 并 侧 通进 干 净 冷 水 , 种 流 体 在 . 两 6 置 内进 行 充   装 分 地 热 交 换后 . 废热 水把 热 量 传给 干 净 冷 水 , 本  身 被 降 至 O 以下 , 后 被 排 至 废 液 池 中 ; ℃ 最 与  此 同 时 , 净 冷 水 获 得 热 量 后 , 度 得 已提 高 , 干 温   被 加 热 后 的干 净热 水 被 送 至 1 水 贮 蓄 罐 中 ,  热   如 2 印 染 机 需 要 热 水 时 , 可 将 这 部 分 热 水 送    即 入 , 稍加热即可达到工艺要求 。 并 从而 有效 地 利 
用 了工 艺 排 出废 液 中的 热 能 。  
黼   基 

4 一种 新 型 高 效 率 热 回收 装 置  . 如 前 所 述 . 从 排 出 废 液 中 有 效 地 回 收 这  要 部 分 热 能 , 实存 在许 多 困难 , 了 前 面 提到 的  确 除
三 个因 素 影 响 外 , 系 统 设 计 中还 会 遇 到 如 何  在
囝 l 新型 高效率 热回收装 置示 意囝 
】滑 动 连 杆 . 5换 热器 . 2 滑动支架 . 6连接 软管 . 3 导 向 轨 、 d 联 箱  . . 7 热水管 道 . 8 废 热 水 槽  .

将冷热废液分开 、 清浊 废 液 分 开 } 何 有 效地 使  如

( 转 3 页) 下 6  


3 —   3

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传 统 屋 顶 的 具 体 情 况  设 屋 顶 的总 热 阻 再 提 高 2  , 温 材 料 层  0 保

系 数 , / ?k  w m ;

a 热 工 设 计 规 程 给 出 的 导 热 系 数 的 修 正 
系 数 , 固次 量 。 无  

的厚度可按下式计算 :  

‰ 一(亍 最×1 ×1 一( 生  ? . . 研+∑ + ] () 2 2  )   J  
式 中  一 屋 顶 保 温 材 料 的 最 小 厚 度 m;  
t 冬 季 室 内计 算 温 度 , 住 建 筑取 I  ̄   ; 一 居 8C;

分 析 上 式 可 知 , 响 保 温 材 料 厚 度 的决 定  影 因 素 是 a值 , 是 根 据 保 温 材 料 种 类 、 顶 构  它 屋 造 、 工 及 使 用 情 况 确 定 的 。《 程 》 定 , 于  施 规 规 对
传 统 屋 顶 : 用 加 气 混 凝 土 、 沫 混 凝 土及 水 泥  采 泡

t 冬 季 室 外 计 算 温 度 , 民 用 建 筑 热 工    一 按 设计规程取值 ;   R、 。 围 护 结 构 内 外 表 面 热 阻 , .R一 m。?k  /
W ;  

膨 胀 珍 珠 岩 等 多 孔 块 状 保 温 材 料 , 为 夹 芯 浇  作 筑 在 屋 面 结 构 中时 取 a 1 6 铺 设 在 密 闭 屋 面  = _, 中 时 取 a 1 5 采 用 半 硬 质 矿 棉 、 棉 铺 设 在  一 .; 岩 密 闭 屋 面 中 时 , a . 。由于 a值 较 大 , 按  取 =1 2 如

R 除 保 温 层 外 , 结 构 层 材 料 的 热 阻  各
之和 ;  


传 统 做法 , 温 层 的 厚 度 必 然 很 大 。 对 比传 统  保 为 屋 顶 和倒 铺 层 面 是 的 屋 顶 保 温 层 的 厚 度 , 样  同 按 节 能 两 个 3  计 算 , 上 式 、 1及 表 l 计  O 按 图 , 算 结 果 见表 2  。

保 温 材 料 的计 算 导 热 系 数 , / ? ; W m k 
一 如  () 2 

式 中 一 热 工 设 计 规 程 给 出 的 保 温 材 料 的 导 热 
衰 2   地 区  传统做 法和倒 铺屋 面的 星璜 保温材 料厚度 衰 (   m) 加 气混 凝土 
v 7 0g m 一 0k/  

半硬 质岩棉 
v 8 ~20gm 一 0 0 k/  

水 泥膨胀 珍珠 岩 
v 一8 0 g m 0k/  

沥青膨胀 珍珠 岩  聚 苯 乙稀 泡沫塑 料 
v 4 0 g m。 一 0 k/   v 1 0 g m。 - 0k/  

哈 尔滨 
长 青  沈 阳  北 京 

042 039 . 6 / . 0 
04 1038 . 2 / . 0  034 023 .9 /.6  0 2 1 0 11 . 7 / . 8 

0 07 001 . 9 / . 8 
0 090 04   8 /.7  007 004 .7 /.6  009 009 . 5 / . 4 

0 560 35 .4 /.6 
0{8 033 .9 /.3  046 03 1 .6 /. l   0 3 / . 1  .202 {

02 /.8  .2 013
O2 0 17 . / . 6  01 30 13 . 8 / . 5  0 1 /. 0  .30 18

OO l006 . 9 /  7 
0 0 4 0 0  . 8/ .7 002 00  . 7 /.6 0O l003 . 5 / . 4 

注 。 1 表 中保温 材料为铺 设  . 2 分 子表示 传统铺 设时 的厚 度 。 .   3 分 母表示倒铺 时 的厚度  . 4 倒铺 时覆 盖层采 用 y 2 0  ̄/   . - 10 m 6 . 2 m碎 石 混凝土 板。 —0 0 5  

( 上接 3 3页 )  

该 装 置 融 合 了 管 壳 式 热 交 换 器 和 板 式热 交  换器 的优点 , 以其 独 特 的 传 热 方 式 和 传 热 机 理 
达 到 了 高 效 传 热 的 目的  具 有 结 构 简 单 、 它 传热 

由表 2可 知 , 样 完 成 节 能 两 个 3  , 同 O 即  节 省 采 暖 能 耗 为 4  时 , 用 倒 铺 法 保 温 材 料  9 采

效率高 、 一次 投 资 小 , 于 维 护管 理 等 特 点 。由  便 于 其 独 特 的 传 热 方 式 , 液 中的 纤 维 绒 溶 解 物  废 很 难 附着 , 到 了 自净 效 果 。且 不 堵 塞 , 装 置  达 该
已 向 国家 专 利 局 申请 专 利 。  

层厚可 大幅度减 少 。因此 , 从节省 建筑 采 暖能  耗 、 低 屋 顶 自重 和 造 价 , 降 以及 防止 屋 面 破 损 等 
方 面 考 虑 , 真 研 究 开 发 各 种 倒 铺 屋 顶 是 十 分  认
必要的 。  

希 望 对 印 染 厂 印 染废 水 的 余热 回 收 能 引 起 
有 关 部 门 足 够 重 视 , 希 望 设 计 部 门 在 进 行 工  也

艺设计时 , 列入 整体 设 计 方 案 内同期 设 计 。  



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