在紡織行業(yè)中，許多車間由于生產(chǎn)工藝的要求，造成車間內(nèi)的高熱高濕，甚至還可能在車間內(nèi)彌漫著對(duì)人體有害的氣體，這樣就需要大量的排風(fēng)才能滿足車間內(nèi)的衛(wèi)生要求。在這種車間環(huán)境下，空調(diào)送風(fēng)必須采用直流式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。而直流式空調(diào)系統(tǒng)冬季所需要的新風(fēng)加熱量，占車間總供熱能量的比率是非常高的，同時(shí)排風(fēng)中的余熱如不加處理和利用就將成為一個(gè)巨大的能源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)造成對(duì)環(huán)境的熱污染。本文通過在有關(guān)工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)實(shí)例，說明低溫?zé)峁艿膽?yīng)用在這種能源回收中的顯著作用。

         舉例說明:

         1）印染車間：在印染過程中，對(duì)紗或布的處理，是在一定的高溫?zé)崴突瘜W(xué)藥劑混合的條件下在染紗鍋內(nèi)蒸煮完成的，所以染紗鍋內(nèi)水的加熱量、加熱溫度要求穩(wěn)定可靠。染紗鍋內(nèi)的熱水一般采用的是 0.4 MPa 或 0.2 MPa 的飽和蒸汽,通過直接或間接的方式加熱。

         在生產(chǎn)中為了操作方便這些染紗鍋通常處于敞開狀態(tài)。有些工廠在染紗鍋上部采用接受式排風(fēng)罩，使大量水蒸氣直接排出車間；而有些工廠則直接將大量水蒸氣擴(kuò)散到車間環(huán)境內(nèi)，這時(shí)通常采用墻上安裝軸流通風(fēng)機(jī)的方式直接排出室外，而在冬季，由于這些水蒸氣中所含化學(xué)藥劑中有一定的酸、堿成分，不宜回收。為了滿足操作工的勞動(dòng)保護(hù)要求，車間內(nèi)需要采用直流式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，夏季送低溫風(fēng)，冬季送干熱風(fēng)。在冬季當(dāng)室外溫度低于 18℃時(shí)，送入車間的空調(diào)風(fēng)一般采用 0.2 MPa的飽和蒸汽進(jìn)行加熱，耗熱量很大。在北京地區(qū)，一個(gè)日染色能力將近 10 噸的印染車間，冬季送風(fēng)量大約為每小時(shí) 3 萬立方米，送風(fēng)溫度為 22℃，送風(fēng)加熱采用 0.2 MPa的飽和蒸汽，用量為 0.6t/h；而生產(chǎn)工藝此時(shí)要求的用汽量為 0.4 MPa 的飽和蒸汽最大量為0.4t/h；0.6 MPa 的飽和蒸汽最大量為 8.4t/h，平均量為 2.9t/h。由此可見，冬季直流式空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)加熱所需要的蒸汽量與整個(gè)車間所用蒸汽總量相比，其比值還是很高的。因此，如果將冬季散失在車間內(nèi)的工藝用蒸汽余熱量進(jìn)行回收并再利用，就可以滿足車間新風(fēng)加熱所需的熱量的要求，減少整個(gè)車間蒸汽的用量。

         2）：粘膠短纖維的紡練車間：由于生產(chǎn)工藝的需要，紡絲、牽伸工藝的浴液中會(huì)揮發(fā)出大量的 CS 2 、H 2 S 氣體。盡管設(shè)備盡量進(jìn)行了密封，但在運(yùn)行過程中，仍然會(huì)由于操作及密封的問題造成CS 2 、H 2 S 氣體的泄漏。為保證車間的空氣環(huán)境，紡絲車間、精煉車間、烘干車間內(nèi)的設(shè)備均采用局部排風(fēng)，同時(shí)紡絲車間、精煉車間還設(shè)有全面排風(fēng)系統(tǒng)，車間內(nèi)的總排風(fēng)量遠(yuǎn)大于按負(fù)荷計(jì)算的送風(fēng)量，所以空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)只能采用直流式系統(tǒng)，造成在冬季新風(fēng)加熱量很大。以某年產(chǎn)兩萬噸粘膠短纖維的紡練車間為例，車間內(nèi)總的新風(fēng)加熱總量大約為2864kW, 折合 0.2MPa 飽和蒸汽量為 4.8t/h，同時(shí)烘干機(jī)采用的是蒸汽盤管烘干纖維，所用的蒸汽為 0.45MPa 的飽和蒸汽，最大量為 7 t/h，設(shè)備內(nèi)的排風(fēng)機(jī)將設(shè)備內(nèi)的濕空氣直接排出室外，排風(fēng)溫度均在 85℃～90℃之間，造成極大的浪費(fèi)。

         由以上的兩個(gè)例子可以看到，目前紡織廠在生產(chǎn)中設(shè)備排風(fēng)的熱量浪費(fèi)是十分驚人的?；厥张棚L(fēng)中的熱量用于冬季新風(fēng)加熱，將可能成為紡織廠節(jié)能的重要組成部分。

         3、 熱管的應(yīng)用實(shí)例：

         現(xiàn)在熱回收式新風(fēng)換氣機(jī)的種類很多，其中用的比較多的是轉(zhuǎn)輪式全熱交換機(jī)及低溫?zé)峁苁斤@熱回收裝置。前者既可以回收顯熱又可以回收潛熱，后者只可以回收顯熱，但可以保證新風(fēng)和排風(fēng)之間絕對(duì)不會(huì)互相泄漏。相比之下低溫?zé)峁茱@熱回收裝置更適合于紡織廠的熱量回收過程。

         低溫?zé)峁茱@熱回收裝置是通過工質(zhì)汽化、冷凝的過程進(jìn)行熱量的交換，是一種非常理想且有效的熱回收裝置。

         3．1 熱管的換熱原理：熱管外殼采用的是具有良好導(dǎo)熱性能及耐腐蝕的鋁合金管制成，管內(nèi)經(jīng)清洗并抽真空后注入一定量的工質(zhì)，多根熱管按一定要求排列后組成管束，稱為低溫?zé)峁茉O(shè)備（以下簡(jiǎn)稱熱管）。熱管一端為蒸發(fā)區(qū)，工質(zhì)在蒸發(fā)區(qū)受熱后吸收熱量汽化，汽化后的工質(zhì)向另一端即冷凝區(qū)流動(dòng)；進(jìn)入冷凝區(qū)后，在冷凝區(qū)冷凝工質(zhì)液化，放出汽化潛熱，液化的工質(zhì)在毛細(xì)力和重力的作用下回流到受熱區(qū)受熱再汽化，這樣往復(fù)循環(huán)，就可以將大量的熱量由蒸發(fā)區(qū)傳到冷凝區(qū)。根據(jù)回收熱量的溫度不同，內(nèi)部充入不同的工質(zhì)，以保證具有較高的換熱效率。

         3.2熱管在粘膠短纖維紡練車間空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：在某廠 2 萬噸粘膠短纖維紡練車間的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)中，采用了一臺(tái)熱管設(shè)備，用來回收干燥機(jī)排出的廢熱。

         1）冬季新風(fēng)所需要的加熱量：整個(gè)紡練車間需要的新風(fēng)量為 37 萬立方米/小時(shí)，正常情況下配置兩套空調(diào)系統(tǒng)，即紡絲車間配置一套(K-1)空調(diào)機(jī)組，通風(fēng)量為 17萬立方米/小時(shí)；精練、烘干車間配置一套(K-2) 空調(diào)機(jī)組，通風(fēng)量為 20 萬立方米/小時(shí)。當(dāng)?shù)囟就L(fēng)溫度為-3℃，車間需要的送風(fēng)溫度為 20℃，0.2MPa 飽和蒸汽汽化潛熱為 2163.2kJ/kg。兩套空調(diào)系統(tǒng)冬季所需要的加熱蒸汽量分別為：K-1 空調(diào)機(jī)組，加熱功率為 Q1 為 1316kW，加熱所需要的飽和蒸汽量G1 為 2.2t/h；K-2 空調(diào)機(jī)組：加熱功率為 Q2 為 1548kW，加熱所需要的蒸汽量 G2 為 2.6T/h；K-1、K-2 合計(jì)需要的加熱量 2864kW,折合 0.2MPa 飽和蒸汽量為 4.8t/h.。

         2） 熱管回收的熱量

         紡練車間干燥工段采用0.45MPa 飽和蒸汽經(jīng)減壓后為 0.35MPa 過熱蒸汽，對(duì)短纖維進(jìn)行加熱烘干，排風(fēng)溫度可達(dá)到 80℃～90℃。如果直接將高溫空氣排出室外，會(huì)造成很大的熱量浪費(fèi)。采用熱管，則可以將這部分熱量進(jìn)行一定量的回收利用。某廠短纖維紡練車間的干燥工段總共 4 臺(tái)干燥機(jī)，其排風(fēng)狀態(tài)參數(shù)見表一。

表一 干燥機(jī)排風(fēng)的空氣狀態(tài)

         可以看到其總排風(fēng)量為63508 m3 /h，混合后的排風(fēng)溫度為 86.8℃。為提高回收效率，將熱管垂直放置，如圖所示。

         假設(shè)新風(fēng)入口溫度為 T1,出口溫度為 T2；排風(fēng)入口溫度為 T3,出口溫度為 T4；新風(fēng)量為V1; 排風(fēng)量為 V2。知:T1=－3℃ T3=86.8℃ V1=V2=63508m3 /h

          根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的熱管換熱效率及阻力損失曲線選取熱管。取風(fēng)速為 3.7m/s、片高11mm、片距 2.4mm，排數(shù) 8 排，由此選擇熱管型號(hào)為 KLS-79-8-2.4。熱管效率ζ為 66%，阻力損失 235Pa，垂直放置。

          由&=(T1－T2)/(T1－T3)×100%得 T2=T1－&(T1－T3)=－3℃－0.66(－3℃－86.8℃)=56.3℃T4=T3－&(T1－T3)=86.8℃－0.66(－3℃－86.8℃)=27.5℃已知：27.5℃的飽和含濕量為 24.6g/kg 則經(jīng)熱管排出的凝結(jié)水量為：? d=63508 m3 /h ×1.2 kg/m3×(119.3 g/kg－24.6 g/kg)=7.2t/h熱管系統(tǒng)回收的熱量為Q=1.2kg/m3 ×63508 m 3 /h×1.01kJ/kg×(56.3＋3)℃÷3600=1268kW相當(dāng)于 0.2Mpa 飽和蒸汽量為 G=1268kW /2163.2kJ/kg=0.6kg/s=2.11t/h

         由此可見，熱管熱量回收系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益可觀，具有廣泛的前景。

         4、 結(jié)論：

         熱管作為一種節(jié)能產(chǎn)品，經(jīng)國家有關(guān)單位鑒定已發(fā)展為多種定型產(chǎn)品，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、精密儀器制造、電子儀表、冶金、化工等領(lǐng)域，節(jié)能效果顯著，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。這次通過對(duì)某廠粘膠短纖維紡練車間空調(diào)設(shè)計(jì)的計(jì)算和比較，同樣可以看到其在紡織、化纖工業(yè)空調(diào)設(shè)計(jì)中使用前景是十分廣闊的。采用熱管方法回收廢熱也是比較現(xiàn)實(shí)的，在節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益方面都具有十分重要的意義和廣泛的前景。