生产技术
ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
循环冷却水回水的废热利用
殷志兰
（仪征化纤股份有限公司长丝中心，江苏仪征２１１９００）
摘要：根据化纤厂全新风工艺空调系统每年冬季需大量蒸汽对新风进行加热，而工艺用循环冷却水
却需通过冷却塔降温处理大量废热的现状，通过调查研究和理论校核计算，由初步试验到全面推广，将循环水回水引入空调预热新风，从而降低了大量蒸汽消耗。关键词：节能；空调；循环冷却水；废热回收中图分类号：ＴＱ３４０．６８
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１－７０５４（２００７）０１－００３６－０４
０前言
某化纤厂供纺丝生产的工艺空调装置采用的
加热；再经喷淋加湿、除尘后，进入二级表冷器降温（仅夏季使用），达到所需要的送风温度、湿度；最后经精过滤，达到所需要的洁净度后通过送风管道进入纺丝车间，供工艺空调使用。流程图见图１。
是全新风空调系统，四季连续运行。夏季使用冷冻水通过表冷器对空气进行降温处理。初设计时仅在喷淋室后设置了一级表冷器，后因生产需要，在机组蒸汽加热器前侧增设了一级表冷器，用来给新风进行预降温处理。冬季则利用低压蒸汽作为热源，通过加热器加热空气，两级表冷器停用。每台机组每天需耗蒸汽８ｔ左右，是冬季生产耗能的大户。另一方面，冬季供工艺生产的循环冷却水的回水温度为３０～３５℃，需回到循环冷却水站，通过冷却塔处理为２７℃左右的冷却水后，供工艺生产使用。经过探讨及试验运行，该温度的循环水回水对于温度为５～８℃甚至更低的冬季新风来说，完全可以进入空调机组第一级表冷器预热新风，从而减小加热器的蒸汽热负荷。
图１工艺空调机组工艺流程图
２循环水回水引入空调余热利用的可行性计算
利用表冷器作为空气预热的加热器使用，没有成熟的相关经验，因而首先进行理论计算，以校核其可行性。
以一台空调机组计算：
风量Ｇ＝３３０００ｍ３／ｈ，取进口室外新风温度
１全新风空调系统工艺流程简介
室外新风经风机吸入机组后，经过初效过滤，
ｔ进＝８℃；
引入第一级表冷器的循环冷却水回水温度ｔｊ＝
进入一级表冷预冷（仅夏季使用）后，进入加热器
收稿日期：２００６－０９－１９修回日期：２００６－１１－１０作者简介：殷志兰（１９７３￣），毕业于江苏石油化工学院，从事暖通及给排水技术管理工作。
３０℃，设通过表冷器换热后出口温度ｔｈ＝２５℃（取５℃温差）；
第一级表冷器外形尺寸１．５ｍ×１．０８ｍ，共８排，
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迎风面共２块；
水管进口管径为８０ｍｍ；
取冷却水流速ｖ＝０．８ｍ／ｓ（由于循环水回水的压力为０．２４ＭＰａ，而表冷器进水管高度约为１２ｍ，因而流速取值相应较低）。
２．１换热计算
（参照表冷器的降温工况计算）Ｗ水量＝π（ｄ２／４）×ｖ×ρｓ
＝３．１４１５９×（０．０８２／４）×０．８×１．０×１０３＝４．０２１（ｋｇ／ｓ）＝１４４７６（ｋｇ／ｈ）由Ｑ空气＝Ｑ水，有
Ｃｐ×Ｇ×ρ空（ｔ出－ｔ进）＝Ｃｓ×（ｔｊ－ｔｈ）×Ｗ水１．０１×３３０００×１．２×（ｔ出－８）
＝４．１９×（３０－２５）×１４４７６则ｔ出＝１５．５８（℃）
式中：Ｗ水量———单位时间可以供给的循环水的量，
ｋｇ／ｈ；
ρｓ———水的密度，１．０×１０３ｋｇ／ｍ３；Ｑ空气———
空调机组吸收的热量，ｋＷ；Ｑ水———
进入机组循环水所放出的热量，ｋＷ；Ｃｐ———空气的定压比热，１．０１ｋＪ／（ｋｇ・℃）；ρ空———
空气的密度，１．２ｋｇ／ｍ３；ｔ出———
预热后空气出气温度，℃；Ｃｓ———水的比热，４．１９ｋＪ／（ｋｇ・℃
）。根据计算结果，循环冷却水中的热量可以将空调进风预加热到１５．５８℃。
２．２表冷器校核计算
核算该表冷器将８℃的进风预热到１５．５８℃，需要的循环水量，以及表冷器能否满足需要。
（１）求迎面风速ｖｙｖｙ＝Ｇ／（３６００×Ｆｙ）
＝３３０００／（３６００×
１．５×１．０８×２）＝２．８３（ｍ／ｓ）式中：Ｆｙ———表冷器的迎风面积，ｍ２
。
（２）求表冷器内部水速ωω＝Ｗ水量（／３６００×ρｓ×
）ｆ＝Ｗ水量／［３６００×ρｓ×
π×（ｄ２
／４）］＝１４４７６／（３６００×１０００×０．００５
）＝０．８０４（ｍ／ｓ）式中：ｆ———表冷器介质进口管道面积，ｍ２
。
（３）求传热系数ＫＫ＝３１．９ｖ
ｙ
０．４８ω
０．０８
＝３１．９×２．８３０．４８
×０．８０４０．０８
＝５１．６（Ｗ／ｍ２
・℃
）（４）求散热面积Ｆ
Ｆ＝Ｃｐ×Ｇ×ρ空×（ｔ出－ｔ进）｛／３．６Ｋ［（ｔｊ＋ｔｈ）／２－（ｔ出＋ｔ进）／２］｝＝１．０１×３３０００×１．２×（１５．５８－８）／｛３．６×５１．６×［（３０＋
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）／２－（１５．５８＋８）／２］｝＝１０３．９ｍ２
取２０％安全系数，则Ｆ＝１．２×１０３．９＝１２４．６８（ｍ）２
每排表冷器的散热面积Ｆｄ＝２１．８３ｍ２，则排数
Ｎ＝Ｆ／Ｆｄ＝１２４．６８／２１．８３＝５．７１（排）
目前表冷器为８排，满足换热要求，故不需要对表冷器进行改造。
２．３利用的余热折合蒸汽的热能计算
Ｑ水＝Ｃｓ×Ｗ水量×Δｔ
＝４．１９×１４４７６×５＝３０３２７２（ｋＪ／ｈ
）日常生产、生活中所用的低压蒸汽为０．３ＭＰａ、
１４５℃的饱和蒸汽，一般通过换热器后出来的冷凝水温度为８０℃，则可利用的热值
Δｈ汽＝ｈ１４５℃汽－ｈ８０℃水
式中：０．３ＭＰａ、１４５℃的饱和蒸汽所对应的焓值
ｈ１４５℃汽为２７６０ｋＪ／ｋｇ，ｈ８０℃水的焓值为３３６ｋＪ／ｋｇ，故：
Δｈ汽＝ｈ１４５℃汽－ｈ８０℃水＝２７６０－３３６＝２４２４（ｋＪ／ｋｇ）冷却水中利用的热能折合低压蒸汽量
Ｇ汽＝Ｑ水／Δｈ汽
＝３０３２７２／２４２４
＝１２５（ｋｇ／ｈ
）＝０．１２５（ｔ／ｈ）３项目实施方案
（１）目前工艺空调机组在进风段初、过滤段后
已安装有一新的一级表冷器，空调机组不需要作设备改造。
（２）
工艺空调机组表冷器入口管的高度约为
１２ｍ，循环水回水压力为０．２４ＭＰａ，其压力可以将循环冷却水送达空调表冷器，换热后再回到高度为２ｍ的循环冷却水站冷却塔水池。
（３）在冷冻站制冷机的机房外，将供冷冻的循环水回水管与冷冻水供水总管用ＤＮ３００管道相连，并安装蝶阀ＤＮ３００（阀１）
一只，管线长约２０ｍ，
在冷冻水回水池上方冷冻水回水管末端加装ＤＮ５００
蝶阀（阀２）一只，在管架上冷冻水回水总管上接ＤＮ３００管道，并安装ＤＮ３００蝶阀（阀３
）一只，管道沿管架走至冷却塔西侧拐向下管架进循环水吸水井，管线长约１４０ｍ。具体改造流程图见图２。
（４）运行时，打开供聚酯工艺生产的循环冷却
水回水总管和供冷冻站的循环水回水总管ＤＮ８００的连通阀（阀４），利用冷冻循环水回水管线分流部分，循环水回水进入冷冻水供水总管，通过冷冻水供水总管，将循环水回水引至空调一次表冷器。
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换热后，降温的循环冷却水通过冷冻水回水总管回至循环冷却水站吸水井。
（５）
空调机组的第一级表冷器的进出口阀保
持开的状态，第二级表冷器进出口阀保持关闭状态，最终供风温度仍由加热器进汽阀（与空调最终供风温度联锁）实施控制。
图２循环冷却水回水引入空调改造流程图
４项目实施结果
该项目已于２００６年初施工完毕后立即投入使
用，并取得了明显的经济效果。
试运行阶段，对第一级表冷器出口风温进行了测量。具体参数如表１。
表１运行后第一级表冷器出口风温
时间
新风温度／℃
第一级表冷器出风温度／℃
Ｋ０２Ｋ０８Ｋ０９Ｋ１０Ｋ１１１２日１９：００１１．０２３．４１８．２２０．１２３．８２３．１１３日７：００６．５１８．３１８．７２０．５２２．６１８．５１４日１１：００６．０２２．５１８．５２３．５２３．６１８．１１５日１１：００５．０２３．５１８．４２１．１２１．５１８．０１９日７：００２．０２０．１１８．０１９．５２０．１１８．０２１日１１：００４．０２１．３１８．６２１．０２２．０１８．６２３日１０：００
３．６
２１．０
１８．６
２２．０
２３．６
１８．３
备注：因使用手持式温度计测量风温，且空调机箱内风速较大，因而测量值有一定的误差。
同时，对第一级表冷器投用循环冷却水回水预热新风以来的蒸汽量作了统计，每台空调机组每天可节约蒸汽量在５ｔ左右，每月可节约蒸汽
１２００ｔ，折合人民币１２万元，经济效益非常显著。
５余热利用深化工作的进一步探讨
目前，循环水主要引入工艺空调第一级表冷
器预热新风，再进入加热段、喷淋加湿段、风机段后送入风道供工艺用户使用。能否将循环水引入第二级表冷器，再热经喷淋加湿后的空气，进一步减少蒸汽使用量，是值得进一步探讨的问题。
合成纤维ＳＦＣ２００７Ｎｏ．１
２００６年１月，现场对Ｋ１１进行了试验，并测试了相关参数如下：
室外新风温度ｔ外＝５．２℃，湿度为７１％；投运第一级表冷器，第一级表冷器后温度
ｔ１＝１８．３℃，湿度为３５％；
喷淋水泵运行后，静压箱风门处温度ｔ２＝１３．３℃，湿度为７９％；喷淋水温为１０℃；
投运第二级表冷器后，静压箱风门处温度
ｔ３＝１９．３℃，湿度为６５．６％；
开启加热器后，静压箱风门处温度ｔ２＝２３．５℃，湿度为７１％；喷淋水温为１５℃。
以上测试参数说明，如果只开第一级表冷器、喷淋水泵及第二级表冷器，所测风温达不到工艺控制标准（２２℃左右），而湿度则在工艺允许的下限
工艺标准≥６５％）。如果将加热器投运后，则风温及湿度基本能满足工艺控制要求。
根据测试参数作相应理论校核计算。设送风参数为：温度２３．５℃，湿度为７１％，含湿量为１２．８ｇ／ｋｇ。
方案一：如果只开第一级表冷器、加热器及喷淋水泵，则新风温度为ｔ外＝５．２℃，湿度为７１％，含湿量为４．２ｇ／ｋｇ，焓值ｈ１为１５．５ｋＪ／ｋｇ；经第一级表冷器后温度ｔ１＝１８．３℃，湿度为３５％，焓值ｈ２为２９ｋＪ／ｋｇ。通过焓湿图可得经过加热器后参数应为温度４４．５℃，湿度为７．５％，焓值ｈ３为５６ｋＪ／ｋｇ；经过喷淋室后参数应为温度２２．５℃，湿度为７１％。
经第一级表冷器后，可利用余热折合蒸汽量０．３ＭＰａ、１４５℃的饱和蒸汽）Ｇ１为：
Ｇ１＝Ｑ空气／Δｈ汽
＝Ｇ×ρ空×（ｈ２－ｈ１）／Δ
ｈ汽＝３３０００×１．２×（２９－１５．５）／２４２４＝２２１（ｋｇ／ｈ）加热器所投蒸汽量Ｇ２为：
Ｇ２＝Ｑ空气／Δｈ汽
＝Ｇ×ρ空×（ｈ３－ｈ２）／Δ
ｈ汽＝３３０００×１．２×（５６－２９）／２４２４＝４４１（ｋｇ／ｈ）方案二：如果开第一级表冷器、加热器、喷淋水泵及第二级表冷器，则新风温度为ｔ外＝５．２℃，湿度为７１％，焓值ｈ１为１５．５ｋＪ／ｋｇ；经第一级表冷器后温度ｔ１＝１８．３℃，湿度为３５％，焓值ｈ２为２９ｋＪ／ｋｇ；如果通过喷淋室能将空气加湿至８７％，则温度应为
１９．５℃。通过焓湿图可得经过加热器后参数应为温度３９．５℃，湿度为９．５％，焓值ｈ３为５２ｋＪ／ｋｇ；第二级表冷后的温度为２３．５℃，湿度为７１％，焓值ｈ４为
（（３８
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５６ｋＪ／ｋｇ。
经第一级表冷器后，可利用余热折合蒸汽量与方案一相同，为２２１ｋｇ／ｈ，
加热器所投蒸汽量Ｇ３为：
负荷稍高，则经加热器后空气温度较高，易于在喷淋段加湿；方案二投用第二级表冷器，利用了部分余热，但由于经加热段后空气温度相应降低，在一定程度上影响了空气在加湿段的加湿效果，经济效益不是特别明显。
Ｇ３＝Ｑ空气／Δｈ汽
＝Ｇ×ρｈ汽空×（ｈ３－ｈ２）／Δ
）＝３３０００×１．２×（５２－２９）／２４２４＝３７６（ｋｇ／ｈ经第二级表冷器后，可利用余热折合蒸汽量
６结束语
从循环水投入空调第一级表冷器运行的状况
Ｇ４为：
Ｇ４＝Ｑ空气／Δｈ汽
＝Ｇ×ρｈ汽空×（ｈ４－ｈ３）／Δ
）＝３３０００×１．２×（５６－５２）／２４２４＝６５（ｋｇ／ｈ方案一和方案二从理论上来看都是可以实现的。方案一由于没有投用第二级表冷器，加热器热
看，经济效益非常显著。目前，在化纤厂其它装置也已经推广该项成功改造经验。循环冷却水回水引入空调第一级表冷器预热空气，在能源紧缺的今天，有着非常明显的经济效益和社会效益，可以同时起到节能和保护环境的双重效果。
ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙｏｆＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇＣｏｏｌｉｎｇＷａｔｅｒｉｎＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ
ＹＩＮＺｈｉ－ｌａｎ（ＹｉｚｈｅｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＦｉｂｒｅＣｏ．Ｌｔｄ．，ＹｉｚｈｅｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１１９００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｉｎｔｈｅｗｉｎｔｅｒｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｆｉｂｒｅｐｌａｎｔ，ｔｈｅｈｅａｔｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｗａｔｅｒｉｓｒｅｃｏｖｅｒｅｄｆｏｒｐｒｅｈｅａｔｉｎｇｆｒｅｓｈａｉｒ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉ－ｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｔｗｉｌｌｓａｖｅｂｉｇａｍｏｕｎｔｏｆｅｎｅｒｇｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｖｉｎｇｅｎｅｒｇｙ，ａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｗａｔｅｒ，ｈｅａｔｒｅｃｏｖｅｒｙ
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ
ＷＡＮＧＨｅ，ＬＩＵＹａ－ｑｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＢｉｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，ＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅ
ＭａｔｅｒｉａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｉｎＳｈａｎｘｉｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３００５１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｎｃａｒｂｏｎｃｏｈｅｓｉｖｅｔｏｔｈｅｒｅｓｉｎａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．Ｉｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｕｓｕａｌｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ａｎｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｏｔｈｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｉｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｃｏｍｐｌｅｘｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｏｕｌｄｂｅｔｈｅｍａｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ，ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｌｅｘｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第３５页）（上接第３２页）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＮａｎｏｍｅｔｅｒＭａｇｎｅｔｉｃＰｏｗｄｅｒａｎｄＩｔｓＴｅｘｔｉｌｅＦｉｂｅｒＣＨＥＮＭｉｎｇ－ｎａｎ，ＺＨＯＵＳｈｅｎｇ－ｚｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＭｉｎｇ－ｈｕａ，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇ，
ＸＩＡＯＷｅｎ－ｂｉｎ，ＬＩＵＸｉａｏ－ｃｈｕｎ
（ＳｈｅｎｚｈｅｎＫｓｏｄｒＨｅａｌｔｈｙＰｒｏｄｕｃｔｓＴｅｃｈＣｏ．Ｌｔｄ．，ＳｈｅｎｚｈｅｎＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１８０５５）
——ｃｈｅｍｉｃａｌｗａｙＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍａｎｕｆａｔｕｒｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｎａｎｏｍｅｔｅｒｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｗｄｅｒ—
ａｎｄｇｒｉｎｄｉｎｇｗａｙｉｓｍａｄｅ．ＩｔａｌｓｏｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｒａｙｏｎａｎｄＰＥＴｆｉｂｅｒｓ，ｍａｇｎｅｔｉｚｅｄｍｅｔｈｏｄ，ｔｅｓｔｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｗｄｅｒ，ｓｐｉｎｎｉｎｇ，ｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇ，ｍａｇｎｅｔｉｓｍ－ｔｒｅａｔｉｎｇ
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