红云红河集团红河卷烟厂 云南弥勒 652399
摘 要：卷烟厂废热充裕，为了最大限度地减少能耗，一般都会配置废热回收系统，但由于废热需求对象不多，许多高品位的废热白白排放掉了。为了给废热提供更多的利用空间，红河卷烟厂在易地技改项目中，拟采用高品位的废热作为热源为工艺空调机组供热的废热利用新方式。通过系统的拟定、详细计算与分析，得出该技术将会给烟厂带来的经济效益和环保效益以及相比传统的空调加热方式本技术存在的优势。
关键词：废热利用 供暖 热水加热盘管 环保 节能
随着能源短缺情况的日益严重，人们对节约资源的认识也日益深刻，在节约能源的同时，不断探讨资源的重复利用，废热利用更成为各工业企业研究的热点课题。废热[1]，是指生产过程中释放出来的可被利用的热能。
卷烟厂生产过程中的废热主要来自两方面，锅炉烟气废热和卷烟生产工艺废热[2]。为了尽可能地实现资源重复利用，减少浪费，卷烟工厂一般会设置废热回收系统，但由于卷烟工厂废热需求对象不多，许多高品位的废热白白排放掉了，造成了一定程度的能源浪费。
工程概况及背景
根据红河卷烟厂易地技改项目设计方案，为了节能减排，降低工厂能耗，技改后的工厂将设置一套废热回收系统，用于回收高温的蒸汽凝结水以及天然气过热蒸汽锅炉和气流烘丝机烟气中的废热，并采用除盐水作为载体将这些废热送至各个废热需求点。根据相关工艺参数计算，最高峰时，废热回收系统的废热回收量将达3030KW。在传统的烟厂废热回收系统中，所回收的废热基本都是直接或间接地用于加热锅炉补水，从而实现废热的再利用。技改后的红河卷烟厂设有两台25t/h的天然气过热蒸汽锅炉（一用一备），运行高峰时，补水需求为25t/h，最多能消耗掉25t/h载有废热的除盐水，可回收利用废热2187.41KW，还将有约842.59KW的废热无处利用，白白浪费掉，为了充分利用该部分废热，红河卷烟厂易地技改项目中，在贮叶房和贮叶高架库区域的工艺空调中增加了热水盘管，以除盐水作为载体，将废热送至工艺空调进行加热。
方案可行性研究
为保障卷烟生产运行稳定，产品质量最佳，卷烟厂在生产环境和物料储存环境方面有较为严格的要求，为此，在红河卷烟厂易地技改项目中，专门为生产车间和相关库房设置了工艺空调系统，以保证环境温湿度符合卷烟工艺规范要求（表1）。
表1 红河卷烟厂联合工房各车（房间）温湿度
由于生产工艺需求，卷烟厂均会配置蒸汽锅炉，为此，为减少能源供应种类，简化能源供应系统，卷烟厂的工艺空调系统一般采用蒸汽作为热源。同时，由于工艺空调的热量需求受环境因素影响较大，特别是天气炎热时，甚至可能无热量需求，热量需求连续性较差，因而，在卷烟工厂中工艺空调均不作废热利用点考虑。
然而，红河卷烟厂易地技改项目位于云南省弥勒市，弥勒市属南亚热带高原季风气候区，气候温和，雨量适中，根据弥勒市气象资料：
（1）北纬24024′； 东经105045′；海拔1450M；
（2）平均气温17.3℃，最高气温36.1℃，最低气温-4.6℃。
（3）平均降雨量934.9mm/年，最大降雨量1326.4 mm/年。
（4）平均日照2173h/年，平均蒸发量1982.1mm/年，日照率49%。
（5）冬季大气压86.12Kpa、干球温度11.3℃、相对湿度74%。
（6）夏季大气压85.37Kpa、干球温度22.1℃、相对湿度81%。
（7）年平均风速2.4m/s，常年西南风。
（8）易地技改建设工地参考海拔1550米。
同时，红河卷烟厂易地技改项目中，贮叶高架库、贮叶房、掺配丝房中人员较少，发热设备较少，而且全年环境温度要求较高，特别是贮叶房，全年环境温度要求35±2℃。综上分析，红河卷烟厂易地技改项目中贮叶高架库、贮叶房、掺配丝房的工艺空调热需求较大，特别是贮叶房几乎全年有加热需求，而且热源温度要求不高，可作为良好的废热利用对象。
经济性研究
依据弥勒市气象资料，按照《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015[3]的要求计算可得弥勒市空调设计室外计算参数：
1.海拔:1500米；
2.夏季室外大气压力:855hPa；
3.冬季室外大气压力:865 hPa；
4.夏季空调室外计算干球温度:30.7℃；
5.夏季空调室外计算湿球温度:22℃；
6.冬季空调室外计算干球温度:4.5℃；
7.冬季空调室外计算相对湿度:72%；
8.夏季通风室外计算温度:26.7℃；
9.夏季通风室外计算相对湿度:62%；
10.冬季通风室外计算干球温度:12.3℃；
11.夏季室外平均风速:3.2m/s；
12.冬季室外平均风速:3.8m/s；
13.夏季主导风向及频率:S26；
14.冬季主导风向及频率:SSW24；
15. 全年主导风向及频率:S23。
结合红河卷烟厂的设备配置情况以及建筑围护结构的热工性能，经过计算可得贮叶高架库、贮叶房、掺配丝房的空调热负荷（平均热负荷）需求如下：
由上表可知，冬、春、秋季，贮叶高架库、贮叶房、掺配丝房空调的热量总需求大于842.59KW，可将热回收系统中富余的废热全部利用，夏季，可消耗废热148KW。经统计，红卷烟厂全年的生产运行时间约为：冬季60天*24小时、夏季60天*24小时、春季60天*24小时、秋季60天*24小时，则全年可利用废热为：
（842.59+148+842.59+842.59）*60*24*3600=13871191680KJ
则算为天然气，约为420339Nm3，每方天然气按3.5元/Nm3，则可节约费用147.1万元/年。
方案设计
综上研究，红河卷烟厂易地技改项目中选取了贮叶高架库、贮叶房、掺配丝房的工艺空调作为新的废热使用对象，在这三台工艺空调的加热段设置了蒸汽加热盘管和热水加热盘管，在新风口设置了热水预热盘管，以除盐水为载体承载废热，通过水泵将废热回收系统中的废热送往贮叶高架库、贮叶房、掺配丝房工艺空调加热段的热水加热盘管和新风口的热水预热盘管进行加热，加热后的除盐水再返回废热回收系统中，如此循环，当废热量不足时，使用加热段的蒸汽加热盘管进行辅助加热。
工艺空调废热利用系统图
结论：卷烟厂由于废热需求对象不多，许多高品位的余热白白排放掉了。为了给废热提供更多的利用空间，节约能源，本项目结合当地气象资料以及车间温控指标，对红河卷烟厂工艺空调的全年运行工况进行了分析和研究，对部分热量需求大、加热时长长的工艺空调机组的空气加热结构进行了创新性设计，形成了废热加热为主，蒸汽加热为辅的新型工艺空调加热模式，既保障了工艺空调加热性能，又充分地消耗了卷烟厂富裕的废热，节约了能源。
参考文献
[1]崔忠毅．冷凝水回收项目热力分析与经济评价研究[D]．上海：同济大学，2008．
[2]钱粮;刘劲;杨柳;谢正军;黄昕荣;卷烟厂废热梯级回收利用研究[A];中国烟草学会2014年学术年会优秀论文汇编[C];2014年
[3]任兆成,罗英,高波,等.工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 [M].北京:中国计划出版社,2015:322.
论文作者:黄和荣、闵超、乔杰、刘恒铭
论文发表刊物:《科技新时代》2019年10期
论文发表时间:2019/12/6
标签：卷烟厂论文; 红河论文; 空调论文; 工艺论文; 技改论文; 室外论文; 需求论文; 《科技新时代》2019年10期论文;