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图1冷却水低品位余热综合利用系统原理图
冷却水低品位余热综合利用运行方案:
(1)挤出机螺筒冷却水余热综合利用
①冬季,70℃挤出机螺筒冷却水余热优先制备生活热水,多余热水进入采暖热水换热器,与空调水系统热交换(空调水系统供回水设计温度50/40℃)后的冷却水温度为45℃,再进入冷却塔,将富裕热量散发至大气中,水温降至40℃,满足设备工艺运行要求;
②夏季、过渡季,70℃挤出机螺筒冷却水进入生活热水交换器,将自来水加热至60℃生活热水,满足企业员工生活热水需求,富裕余热经冷却塔散发至大气中,水温应满足设备工艺运行要求;
(2)挤出机齿轮箱冷却水余热综合利用
①冬季,70℃挤出机齿轮箱冷却水进入采暖热水换热器,与空调水系统热交换(空调水系统供回水设计温度50/40℃)后的冷却水温度为45℃,再进入冷却塔,将富裕热量散发至大气中,水温降至40℃,满足设备工艺运行要求;
②夏季、过渡季,挤出机齿轮箱冷却水直接经冷却塔将余热散发至大气中,水温降至40℃,满足设备工艺运行要求;
(3)料条水槽冷却水余热综合利用
①冬季,料条水槽冷却水与空调水系统热交换(空调水系统供回水设计温度50/40℃)后的冷却水温度为45℃,再进入冷却塔,将富裕热量散发至大气中,水温降至35℃,满足设备工艺运行要求;
②过渡季,料条水槽冷却水经埋地管换热器,加热埋地管水系统,将余热散发到土壤中,改善地源热泵系统的热不平衡,富裕余热经冷却塔散发至大气中,水温降至35℃,满足设备工艺运行要求。
冬季,企业工业设备停止运行(无工业余热)时段,由地源热泵系统满足企业供暖需求。
冷却水工业余热综合利用节能量
企业年用生活热水量15000吨。项目所在地室外年平均温度15℃,由于自来水温度接近室外温度,自来水年平均温度取值15℃。加热生活热水使用的年用工业余热量=水比热x水温差x年用水量x水密度。结合上文中的数据,企业利用工业余热加热生活热水的年余热回收量2821.50GJ。
企业所在地采暖季为121天,供热回收的工业余热量=Σ(水比热x冷却水温差x小时冷却水流量x每天运行小时数x采暖季运行天数x水密度x需要系数x平均负荷系勤一加热生活热水使用的年用工业余热量x121/365。
结合上文中的数据,企业利用工业余热采暖的年余热回收量73414.31GJ。散发到土壤中的余热无法量化,只能根据上一年度的地源热泵系统运行情况以及实时土壤温度,自动控制散发到土壤中的余热。改善地源热泵系统的热不平衡,降低冬季地源热泵运行能耗。但是又不能补热过多,导致夏季制冷能耗增加。
企业采用的冷却塔为闭式,余热利用改造后,进入冷却塔的冷却水温度较改造前大幅度降低,利用冷却塔自身的换热器可以直接将冷却水温度降至工艺需求温度,而不用开启风扇和喷淋泵,显著降低冷却塔耗电量。但是,冷却塔的散热效果与室外空气的温度、湿度、日照、风速密切相关,无法量化此部分节电量。综上,冷却水工业余热综合利用后,可量化工业余热回收量76235.81GJ,占企业工业余热总量的29.54%。此外,还可以降低企业地源热泵系统、冷却塔的年用电量。
6结语
本文分析了我国工业余热利用现状,分析了工业余热可回收潜力,特别是低温工业余热的回收潜力。结合某企业采用的温度低于70℃的冷却水低温余热回收、利用技术案例,分析了低温余热利用的可行性及节能效果,计算了其可量化回收量。案例结果表明,结合具体工程情况,采取合理的方案,可以有效回收低温余热,并降低电力等其它能源的消费,使企业的整体能耗降低,减少企业边界的温室气体排放量。
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