刘 欣 王 健 马增亮
荏原冷热系统（中国）有限公司
山东烟台265500
摘 要：以某医疗制品有限公司的节能改造项目为例，结合原系统负荷及烟气余热参数，提出了利用排烟余热技术制冷制热的改造方案，改造项目的顺利实施，为企业带来了良好的经济效益和社会效益。
关键词：烟气余热回收；节能减排；冷负荷
0 引言
某医疗制品有限公司主要生产医用手套，建筑面积达30 000 m2。原厂区生产工艺系统、舒适性空调系统及烟气降温系统均需使用冷水。其中，冷源由螺杆式冷水机组提供，需消耗大量电能；舒适性空调系统的采暖热源为锅炉，需消耗天然气。
另外，生产过程中的废烟气（VOC），即挥发性有机化合物的排烟温度较高，过滤后通过风机直接排放到大气中，造成了巨大的热量浪费。
1 节能改造目标与内容
1.1 目标
节能环保是项目改造的重要目标之一。通过节能改造，降低企业公用设施的运营成本，提高企业竞争力，打造舒适、节能、绿色环保型企业。
节能改造的目标：
（1）提高制冷、采暖系统的可靠性和安全性；
（2）提高制冷、采暖系统的自动化程度，保证系统稳定、高效运行；
（3）在保证系统安全、舒适的前提下，回收利用厂区的余热，提高能源利用率及设备利用率，获取良好的节能效益。
1.2 内容
（1）在室外排烟管道上增设6台烟气-水换热器，提取排烟热量，制取高温热水；
（2）增设1套余热制冷装置系统，利用回收的高温废热水作为驱动能源，制取空调及工艺用冷水；
（3）根据现场实际情况，酌情考虑旧设备、管道、阀门等的再利用。
2 原系统负荷及烟气余热参数
2.1 冷负荷
原系统冷负荷如表1所示。
2.2 热负荷
原系统热负荷如表2所示。
2.3 原制冷机组参数
原制冷机组参数如表3所示。
2.4 排烟回收热量计算
2.4.1 设计参数
（1）烟气量：28 000 m3/h（工况：60 ℃，单台风机）；
（2）烟气成分：VOC（30 kg/h），主要成分为空气，由于VOC物性参数缺乏且含量很少，所以VOC余热暂不统计；
（3）烟气-水换热器的烟气进口温度：170 ℃（按最高值计算）；
（4）烟气-水换热器的烟气出口温度：90 ℃；
（5）生产线数量：16条；
（6）配套风机：8台。
2.4.2 烟气回收热量
2.4.2.1 烟气标态流量V0
V0＝V1×T0/T1＝28000×273/（60+273）≈22 955 Nm3/h
式中 V0——标态流量，Nm3/h；
V1——热态流量，m3/h；
T0——标态热力学温度，K；
T1——热态热力学温度，K。
2.4.2.2 单台换热器烟气可回收余热Q单
Q单＝（T1-T2）×ρ×V0×C/3 600
＝（170-90）
×1.293×22955×0.95/3 600
≈626 kW
式中 Q单——单台换热器烟气可回收余热，kW；
T1——烟气进口温度，℃；
T2——烟气出口温度，℃；
ρ——烟气密度，kg/Nm3；
V0——标态流量，Nm3/h；
C——烟气比热，kJ/（kg·℃）。
2.4.2.3 烟气可回收总余热Q总
Q总=Q单×8=626 kW×8≈5 000 kW
3 节能改造方案
在室外排烟管道上，增设烟-水换热器，回收烟气热量。在降低排烟温度的同时，制取高温热水（88～98 ℃），作为驱动能源。利用2套余热制冷系统代替现有电制冷机组，制取冷水，供系统使用。这样在保证环保达标的同时，又大幅降低了系统的能耗。
烟气余热利用系统流程如图1所示，冷热源机房3D系统如图2所示。
（1）夏季模式：利用余热制冷系统制取冷水，供空调、工艺及烟气冷却（预留）用冷。
（2）过渡季节模式：根据冷负荷情况，自动开启相应余热制冷系统及辅机，在保证制冷系统稳定运行的同时，利用多余热水量为工艺水预热升温及空调采暖。
（3）冬季模式：利用烟气换热后的热水，作为采暖热源，代替锅炉。当室外湿球温度达到一定值时，利用冷却塔“免费”制取冷水，用于工艺制冷和烟气的再冷却。
4 改造前后比较
节能改造后的空调系统于2017年5月正式投入使用，系统运行良好，用户对使用效果非常满意。另外，新系统选用高效节能的环保型设备，强化了企业节能环保意识。
节能效果：原系统在改造前的年运行费用合计为（主机+锅炉）226万元；改造后系统的年运行费用合计为（主机）58万元，具体数据如表4所示。
5 结语
本改造项目利用排烟余热技术制冷制热，在降低排烟温度的同时，回收烟气的余热，提高了能源利用率及设备利用率。此外，降低了工艺生产余热向环境中的排放量，节约了一次能源，有效响应了国家节能减排政策的号召。该项目的顺利实施，在取得良好社会效益的同时，为企业带来了直接可观的经济效益。
[参考文献]
[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中国气象局气象信息中心气象资料室，清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
[3] 住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施：暖通空调·动力[M].北京：中国计划出版社，2009.
作者简介：
刘欣（1979—），男，辽宁沈阳人，工程师
研究方向：
余热节能利用
