能源研究与信息
第21卷 第4期 Energy Research and Information V ol. 21 No. 4 2005
收稿日期：2005-04-31
作者简介：胡永明(1972-)，男(汉)，江苏高邮人，工程师。
文章编号: 1008-8857(2005)04-0222-07
化纤厂节能问题探讨
胡永明
(仪征化纤股份有限公司 短纤中心, 江苏 仪征 211900)
摘 要: 根据化纤厂暖通空调系统是企业能耗大户的特点，对热力系统冷凝水回收利用与采 自动泊车功能
暖耗能、冷冻系统制冷机组本身性能优化及工艺运行调节、冷冻水和冷却水系统的水质控制及循环冷却塔的性能优化、空调系统过渡季节节能等方面进行分析，总结出耗能原因，并提
出相应的节能措施。
关键词: 节能; 热力系统; 制冷空调系统; 水系统
中图分类号: TU83; TK01+8 文献标识码: A
化纤厂由于工艺特点，供热和供冷的需求非常广泛，主要集中在工艺生产用和环境用两大方面。为化纤厂提供热源的主要是热力站。热力站通过对自备电厂来的蒸汽进行减温减压至工艺需要的参数送到纺丝生产车间，供生产使用；在冬季，通过采暖热水制备系统，用蒸汽加热热水，然后送给各采暖用户使用。为化纤厂提供冷源的主要有冷冻站和循环水站。冷冻站主要是向空调提供冷冻水，供生产和环境使用；循环水站主要是向生产用户和冷冻站提供温度稍高的冷却水，供相关生产设备和制冷机使用。此外，空调用户也在日常生产中消耗着这三个站提供的冷热源。 这三个系统在日常的生产运行中需消耗大量的蒸汽、电和水等，是化纤厂能源消耗的大户，因而，节能工作在日常生产中显得非常重要。下面就这几个系统的节能问题做一些简单的探讨。
1 热力系统的节能
热力系统主要是由蒸汽减温减压系统、采暖热水制备系统、冷凝水回收系统等三个方面组成。由于我们厂所用蒸汽是由电厂所供，在送至热力站后，由减温减压系统分别把压力、温度减温减压至各个等
级，供给不同的用户使用。同时，热力站还配备了一套采暖系统，通过换热器由蒸汽加热采暖热水，在供暖季节向生产现场和办公用房供暖。此外，热力站还配置了相应的冷凝水回收系统，对各个用户所产生的蒸汽冷凝水以及部分管网的疏水一并回收到热力站，并供给一些用户使用，如热力站的减温水系统、浴室、生产上代除盐水系统等。目前，主要是从以下几个方面来对热力站实施节能。
第4期胡永明：化纤厂节能问题探讨223 1.1 冷凝水回收系统
由于我单位使用蒸汽的范围非常广泛，产生的冷凝水最高可达70 t⋅h-1左右。冷凝水焓在蒸汽压力0.1 MPa~0.9 MPa下占蒸汽焓的15.6%~26.7%。使用蒸汽压力越高，排放的冷凝水焓价值越大。若将冷凝水回收便可回收热能。因为冷凝水的温度比锅炉给水的温度高，若用100℃的冷凝水代替30℃的锅炉给水则可节约燃料12%左右。在最初设计的时候，整个系统的冷凝水回收至电厂作为锅炉用水，后来由于管道老化等原因，造成水质的降低，不能再作为锅炉用水，但在当时又没有一个合理的有效利用途径，绝大多数冷凝水就地排放，不仅浪费了大量的能量，也对环境造成了很大程度的热污染。
针对此情况，从环保和节能的角度，按照就近利用的原则对原冷凝水回收系统进行了改造。主要从两个角度出发，一是充分利用冷凝水的余热；二是充分利用品质相对较好的冷凝水代替部分除盐水。
首先对冷凝水管网进行了改造，对部分影响水质的老化管路进行了更换；然后把原除盐水站停用的一个除盐水箱进行改造作为冷凝水贮罐，再通过相对应的供水泵送给各用户使用。
旋转座椅
目前对冷凝水的利用主要分两个阶段，第一阶段主要是以下几个方面：① 送到热力站减温水箱，供热力站减温水系统和采暖系统补水用；② 送到浴室作为生活热水使用等。第二阶段主要是以下几个方面：① 增加一套换热装置，把一路冷凝水中的温度降低，然后将冷凝水代替除盐水供聚酯切片生产使用；② 引一路冷凝水供纺丝油剂代替除盐水使用(原除盐水需用蒸汽加热到一定温度方可使用)；③ 对新增容装置冷凝水系统增加闪蒸装置，在降低冷凝水饱和温度的同时提高蒸汽的利用率；④ 加强冷凝水水质监控，扩大冷凝水的用户，使蒸汽冷凝水逐步替代除盐水，从而进一步降低我厂低压蒸汽、除盐水以及生产水和生活水的消耗，使冷凝水能够更多的回用到生产中去。
1.2 采暖系统
原来有一部分采暖系统由于管网设计不合理，导致采暖水送到末端的时候压力偏低，采暖温度达不到设计要求，后来，用户把水暖改为蒸汽采暖。由于直接用蒸汽采暖热效率非常低，浪费了大量的能源，而且，蒸汽冷凝水是直排的，没有回收利用。针对此现状，对原来的采暖系统进行了检查，发现由于原来的管网处于整个系统的末端，而且管路偏小，所以室内供暖温度难以达到设计要求。为此对整个采暖系统的管路进行了重新设计，并在供暖的时候加强了调节，保证了各个支路的水力工况，供暖温度也达到了设计要求。在刚开始运行的第一年，就节约蒸汽约200 t。
此外，对采暖系统的补水系统也作了相应的改造。原来的冷凝水没有充分回收利用，而采暖系统补水
是用大量的除盐水，由于除盐水的温度较冷凝水相差60℃~70℃，要把除盐水加热到冷凝水相应的温度，需要提供大量的热量。同时，在用冷凝水代替除盐水作为采暖补水后，就此一项就节约了大量的加热蒸汽。
2 制冷系统的节能
化纤厂对供冷负荷的需求很大，且要求也很高。冷冻站运行的稳定性会影响到纺丝空调的运行，对产品的质量有着直接的影响。目前冷冻站共有制冷机11台，制冷负荷为27 284 kW，都为蒸汽型机组(其中单效机组五台，双效机组六台)。在日常运行中，能耗量是非常大的，夏
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能源研究与信息 2005年第21卷季高温季节蒸汽耗量就高达32 t⋅h-1。因而，冷冻系统的节能工作，在全厂的节能工作中占非常大的地位。目前，对冷冻系统的节能主要从以下几个方面进行。
2.1 制冷机组的性能优化
制冷机组本身的性能优劣直接影响到机组的效率，所以对机组的性能优化管理工作非常重视。平时主要抓好机组的气密性、溴化锂溶液等方面。
由于制冷机组是在高真空下工作的，对真空的要求非常高。机内的不凝性气体即使数量极微，也会极大地降低机组的制冷效率。每周定期检查一次机组内的真空变化情况，做好记录并分析机组的气密性情况。如果压力发生变化则对机组进行检漏，查出漏点及时消除；同时，在对机组的一些部位如阀门、视镜等进行检修之后则对这些部位进行正压、负压检漏并保压一段时间以检查这些部位的气密性情况。另外，还通过求出反映吸收能力的吸收器损失(冷剂水温度与溶液饱和蒸汽压力相对应的饱和温度之差称为吸收器损失)来监测机组运行时的气密性状态等。
同时，对机组内的溴化锂溶液进行定期的取样分析以监控溶液的成份变化情况。根据开车前的取样分析结果决定溶液的碱度是否需要调整，以及决定溶液是否需要添加缓蚀剂和表面活性剂等。根据停车时的取样分析结果分析溶液中的铁、铜等离子的浓度变化情况，可以看出机组内部腐蚀速度，从而采取相应的措施。
联动报警2.2 工艺系统调优
制冷机组在正常运行中，即使机组本身处于最好的性能状态，工艺操作对机组的制冷效率也有非常大的影响。目前，主要从供机组的冷冻水、冷却水、加热蒸汽、机组的溶液循环量以及合理匹配运行机组等方面加强管理，提高冷冻站的整体节能，降低蒸汽的消耗。
(1)冷冻水出口温度对制冷量有一定影响。当机组运行时，其他外界条件和内部条件不变时，在一定范
围内，冷冻水出口温度每升高1℃，制冷量约提高4%~7%。即当机组在相对较高的冷冻水出口温度下运转时，制取同样冷量所耗的蒸汽与冷却水量相对降低。因此，在满足用户要求和机组其他参数许可的情况下，机组应尽量在较高的冷冻水出口温度下运转，以便提高机组运行时的经济性。
(2) 当冷却水进口温度变化时，制冷量随之也发生变化。当其他外界条件、内部条件不变时，在一定范围内，冷却水进口温度每升高1℃，制冷量约下降5%~7%，热力系数下降，单位耗汽量上升。但是，冷却水进口温度过低将引起稀溶液温度过低与浓溶液质量分数过高，两者均增加了浓溶液产生结晶的危险。同时还因稀溶液质量分数过低，使发生器中溶液剧烈沸腾，溶液液滴极易通过发生器挡液板进入冷凝器中，造成冷剂水污染。因而，适当降低冷却水的供水温度对机组提高制冷效率和节能是非常有效的，但机组运转中不允许冷却水进口温度过低，一般将冷却水进口温度控制在26℃~32℃之间运行比较经济。
冷却水量变化对制冷量的影响与冷却水进口温度变化对制冷量的影响相似。在其他条件不变的情况下，在一定范围内，冷却水量减少10%，则制冷量下降3%左右；反之，制冷量上升。
(3) 加热蒸汽压力对制冷量有着很大的影响。当外界条件、内部条件不变时，对单效机组，加热蒸汽压力每提高0.01 MPa，制冷量约增加3%~5%；对双效机组，加热蒸汽压力每提高0.1 MPa，制冷量约增加9%~11%。因此，适当提高加热蒸汽压力是提高机组制冷量的方法
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之一。但是，在提高蒸汽压力时，必须注意蒸汽的过热度的变化。由于过热蒸汽进入制冷机组，会造成发生器换热效率的下降，因而，无论进机组蒸汽压力如何变化，都必须以饱和蒸汽供机组使用。因此，严格规定供双效型机组的蒸汽压力为0.8MPa、温度为165℃；供XZ-150型单效机组的蒸汽压力为0.10 MPa、温度为120℃，这样既保证了机组运行的经济性，又可以避免造成生产事故。
(4)溶液循环量的不均衡也会造成机组运行效率的下降。在机组运行后，对溶液的浓度分别进行测定。当浓度差小于4%时，即浓溶液未达到65%而稀溶液浓度超过60%时，说明稀溶液循环量太大，必须关小稀溶液调节阀。当浓度差大于5%时，即浓溶液浓度超过65%而稀溶液浓度低于60%，说明稀溶液循环量太小，必须将稀溶液调节阀开大。同时，还必须把发生器、吸收器、蒸发器的液位结合起来观察机组的溶液运行情况，必要时需要对溶液浓度进行分析，并对溶液循环量进行调整。
(5)由于动力冷冻站是单、双效机组共同运行的，因而，根据制冷机组的性能合理地搭配机组的运行也是非常重要的。在高温季节，由于冷负荷较大，充分利用双效机组制冷效率高的特点，让双效机组满负荷运行，尽量减少单效机组的运行时数；在过渡季节，由于冷负荷较小，从纺丝回收回来的闪蒸汽已能充分保证单效机组运行，虽然单效机组的制冷效率相对较低，但为了保证闪蒸汽能充分得到利用，尽量增加单效机组的运行时数，在保证生产的前提下充分利用了回用闪蒸汽。目前，单、双效机组的运行搭配是冷冻站节能的主要措施之一。泡沫模具
3 水系统的节能
化纤厂暖通空调系统用水主要在冷却水系统、冷冻水系统以及空调喷淋水系统等。这三个方面运行的稳定对整个系统的节能也有着至关重要的影响。
3.1 水质的管理
冷冻水、冷却水及空调喷淋水的水质对各换热嚣的性能影响非常大。溴化锂吸收式冷水机组运转一段时间后，在传热管内壁与外壁逐渐形成了一层污垢，污垢的影响常用污垢系数来度量。污垢系数越大，则热阻越大，传热性能越差，机组制冷量下降。同时，由于空调喷淋水系统是采取的闭式循环，空气中的油污及灰尘在喷淋洗涤作用下不断溶入喷淋水中，无机成分因不能蒸发在水箱中不断积聚，微生物在此条件下迅速滋生繁衍，并不断吸附水中的尘粒、油污和饱和的矿物质，形成了棕黄的絮状污染物粘附或漂浮在水箱中。漂浮物松散易碎，菌含量极高，细菌总数达2.1×1011个⋅ml-1，其中真菌数高达3×106个⋅ml-1，水箱中水质电导率最高达到2 100 µs⋅cm-1，COD达到132 mg⋅l-1，成了菌藻繁殖的理想场所。喷淋水中菌藻含量越高进入表冷器也就越多，将是导致表冷器通风间隙堵塞的重要因素之一污垢系数对制冷量的影响见表1。
表1 污垢系数对制冷量的影响
Table 1Effect of fouling factor on refrigerating capacity
污垢系数/(m⋅℃⋅kW)
制冷量/%
0 0.043 0.086 0.172 0.2580.344
冷却水侧108 104 100 92 85 79
冷冻水侧106 103 100 94 - - 水侧污垢的形成取决于管内流动的水质。水质的变化对制冷量有很大的影响，尤其是冷
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能源研究与信息 2005年第21卷却水的水质，除了使系统换热器结垢，还使机组产生腐蚀，影响系统的正常运转与使用寿命。应定期对系统用水的水质进行分析，必要时须进行水质处理。目前使用的冷却水是在循环水站经过水质处理的，水质控制得较好。冷冻水还未采取化学处理措施，目前靠排污和置换以保证水质的相对稳定。水质基准值可参见表2。
表2 溴化锂吸收式冷水机组冷却水、冷冻水及补充水水质基准值
Table 2Water-quality parameters of cooling water, cold water and supply water
钢丝线for lithium-bromide absorption refrigerators
冷却水冷冻水
项目
循环式冷却水塔补充水循环式冷冻水补充水
PH值(25℃) 6.5~8.0 6.5~8.0 6.5~8.0 6.5~8.0
电导率(25℃)/(µs⋅cm-1)<800 <200 <500 <200
氯离子/(mg⋅l-1) <200 <50 <100 <50
硫酸根离子/(mg⋅l-1)<200 <50 <100 <50
总硬度/(mg⋅l-1)<200 <50 <100 <50
铁/(mg⋅l-1)<1.0 <0.3 <1.0 <0.3
硫化物离子/(mg⋅l-1)检验不出检验不出检验不出检验不出
铵离子/(mg⋅l-1)<1.0 <0.2 <0.5 <0.2
二氧化硅/(mg⋅l-1)<50 <30 <50 <30 水质处理方法主要有化学处理法、静电处理法、磁化处理法、离子交换法、高频电子法等，但现在主要是对冷却水系统进行化学处理。对冷冻水系统主要是用机械的清洗方法，在系统停运时，将机组内部的水全部放净，检查传热管内表面积垢、淤泥及腐蚀等情况，同时进行相应的清洗工作。对于空调喷淋水，一方面对水箱滤网进行清洗，另一方面根据喷淋水的水质，定期进行排污置换工作，很大程度上保证了喷淋水的水质。
3.2 冷却塔的性能优化
(1) 3组共9个冷却塔，设计容量为16 000 t⋅h-1，主要供工艺生产系统和动力冷冻站制冷机组使用。由各用户返回的循环热水利用余压输送到这些塔内，通过塔内的填料增加热水与空气接触面积和时间，促进热水与空气进行热交换，使循环水冷却，从而获得各生产装置所需循环水温度≤32℃的冷却水。当环境温度升高时，启动冷却塔内的轴流风机实行强制通风，加快冷却塔填料上循环水气相与液相的热交换。每个冷却塔内装设1台轴流风机，电机和风机之间采用恒定减速比的减速机直联，因此轴流风机的转速与风量是不可调的。由于生产及天气因素，特别是在过渡季节，水温变化较大，现在采用的是手动开启风机的方法来控制供水温度。我们现在正在逐步改造为变频器调速的方法，从而改变了以往电机的开、停仅为手动控制的单一工频运行方式，一方面可以避免风机启动频繁，影响风机寿命；另一方面，也可以保证供水温度的稳定性，降低不必要的能源浪费。
商场柜台制作
(2)冷却塔的运行效率还跟下列因素有关：① 淋水填料破损脱落生长藻类，填料上堆积垃圾或结垢，使得换热面积减小，淋水密度增大，造成出塔水温升高；② 布水系统的作用是将热水均匀地溅散到整个填料上，延长气水换热的接触时间和接触面积。由于布水系统发生堵
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