技术贴 | 太阳能在纺织印染行业中的应用研究

一、前言

当前能源供应紧张，价格节节攀升，节能技术的开发及应用非常重要和必要。

印染行业是纺织工业耗能大户，主要能源消耗为蒸汽、电力、水，其中75％为蒸汽。随着能源价格的调整，能源费用占生产成本的比重越来越大，企业经营困难加重。为此，本公司经过研究探索，建立示范项目，将绿色能源太阳能应用到生产中，代替部分热能以减少蒸汽的消耗，同时减少C02、S02、烟尘的污染，增加了企业效益，改变经济增长模式，变高污染、高能耗的生产方式为环保节能、高效的生产模式。

二、示范项目简况

1、目标及主要内容

鉴于能源费用占生产成本的比例日益增加，国家对节能减排工作的要求日益提高，企业在实施建设工程项目时就着重考虑了节能减排，项目设计中充分考虑清洁生产和利用可再生能源，配套建设节能减排项目如太阳能利用工程。

该项目的主要内容是丝绸印染，在印染生产中的很多工序要用热水，而且各个工艺段的热水温度要求不一。工艺对热水的需求量仅取决于生产情况，与气候变化基本无关，在夏季太阳能热量过剩的季节，仍然可以有很大的需求量。鉴于我公司印染车间为单层工业厂房，房顶可利用的集热面积达2万余平方米。故我们投资1300万元，建设了集热面积为13000m2的太阳能利用项目。

本项目太阳能利用规模较大，l3000 m2的集热面积虽然目前已达国内最大、世界第二的水平，但仍然不能满足大多数情况下的工艺用热要求。

示范的主要目标是通过该项目的示范，推动太阳能热系统在工业项目上的应用。利用印染厂房的巨大屋面资源尽可能多地安装太阳能集热板(总面积达l3000m2)，所产生的热水用于各印染生产环节。而且在工艺设计中遵循低热低用、高热高用、循环用热(废热回收)、常规能源与可再生能源联合使用的设计原则，达到最大限度地利用可再生能源太阳能的目的，在太阳热不能满足工艺要求的情况下启用常规能源补充或提升能源品质，使太阳能的利用率最大化。

2、太阳能方案概述

丝绸印染生产过程中需要使用大量不同温度的热水，通常是用自产或市售蒸汽将冷水加热到设定温度供生产使用。本方案利用太阳能将冷水预热到55℃后再用蒸汽加热到工艺所需的温度使用，并将生产过程产生的热水余热通过回收装置收集，以最大程度地提高能源的利用效率。

3、系统基本配置

(1)合理利用现有的屋顶空间，装设了l3000m2金属板太阳能集热器。

(2)2个350m3的保温热水水池。

(3)2个56m3的保温清水水池。

(4)1个35m3的保温废热水池。

(5)保证水流均匀分布，提高集热效率的分组自控系统。

4、主要设备类型

●平板型太阳能集热器，其优点为：

(1)板管结构、金属材料：平板型集热器由集热板芯、透明玻璃盖板、保温层、边框四大部分组成，其核心是集热板芯，它由铜铝复合金属材料制成，板管式结构，其黑色的吸热翅片由铝合金制成，它表面由一层经阳极氧化工艺制成的选择型吸热层，该吸热层永不褪色、永不脱落，吸收率达95％。翅片中间有一条铜管流道，水在铜管内流动时被加热，铜管耐腐蚀，寿命达15年以上。

(2)集热效率高，产热水量大。

理论分析和实验结果都已经表明：

平板型热水器的热效达60％，产热水量达90～140kg／m2；

在相同的采光面积情况下，平板型太阳集热器的吸热体面积要比全玻璃真空管太阳集热器的吸热体面积大；

具有升温快、产热水量大的优点。

(3)可靠性高、免维护。

(4)寿命长，达15年以上。

(5)可承压运行，适应于大型工程。

(6)过水即热，板内贮水少，热容量小，热启动快，有太阳5分钟即可出热水。

(7)耐热冲击，不怕停水、停电、空晒，不会产生任何损坏。

(8)产水温度不高于80℃，不结水垢。

(9)流道是两头通的，不沉积脏物，集热效率不下降。

(10)可用排空方法抗冻。

●微电脑程序控制系统：

本系统具有温度、温差、水位、时间、辅助加热等系统参数的任意自动控制功能，智能、高档、全自动多重保护功能，可根据用户需要任意编写和改变CPU控制程序，以满足用户需求。

●余热利用系统：

辅助加热的废蒸汽水的温度高达90℃左右，将其先通过一条浸泡在保温热水池底的盘管，先加热保温热水池的水，然后再进入废热水池中，以利用废蒸汽的余热。

废热水池与清水池之间安装大型板式热交换器，以利用废热水的余热。

5、安全保障措施

(1)设备全自动控制，必要时可切换到人工控制；

(2)重要电控设备一用一备加强系统的可靠性；

(3)绝对安全的被动式防冻设计，不受人为、停电、停水、自控故障等各种因素影响。清水泵因故停止工作时，与之并联的常开电磁阀处于断电常开状态，太阳能集热器和管道内的水会由于重力作用回流至清水池中，从而达到了排空防冻的目的；

(4)洼池污水泵启动延时报警功能；

(5)设计防雷接地装置；

(6)抗直径20mm的冰雹：

(7)设置手动自动进水，补水系统；

(8)针对厂房楼顶情况设计完善的防水方案，并与建筑一体化，系统设计使用寿命为15年；

(9)抗台风强度达l2级。

6、技术、经济分析

本建设项目，经过我公司的实际运用，运转稳定，技术上可靠，通过利用可再生能源太阳能解决一部分热源，其余能源通过购买市电和商品蒸汽予以解决，原1.5MW汽轮发电机组拆除。

投资回报率分析：

本工程总共13000m2集热面积的太阳能热水系统的总造价为1305万元，相当于3.81年节约的蒸汽费用，即静态投资回收期为3.81年，投资年资金回报率为26％。平板式太阳能系统的寿命一般可达15年以上，即15年中，可获得投资回报净值为3826万元。由于常规能源逐年涨价，所以实际投资收益会大于以上数据。

投资太阳能热水系统从技术上、经济上均可行。

三、结论

太阳能热水项目属于太阳能光热利用项目，是太阳能利用中最成熟的，性价比最好的领域，太阳能光热利用投资回报期一般为4年。

由于蒸汽用量的减少，降低了燃煤的耗用，从而降低了对环境的污染，预计13000m2太阳能十五年共可减少约11.6万吨煤的用量；可减少二氧化碳气体的排放量约26.8万吨；按燃煤含硫量O.8％计算，可减少二氧化硫气体的排放量约1856吨，有效地减少了温室气体的排放量，为生态和气候环境的改善做出了贡献。