石膏板烘房節能減排技術改造

徐麗華　錢惠國

摘 要： 節能減排正以越來越嚴峻的態勢成為制約各行業發展的瓶頸，也是促進社會經濟發展、走可持續發展是企業求生存的必由之路.目前常用的建材干燥烘房干燥后產生的水分及其汽化潛熱隨廢氣排放至大氣環境中，既對大氣環境造成熱污染又浪費了能源.介紹了石膏板的生產工藝，簡述了烘房的熱平衡測試結果及煙氣帶走熱量的計算結果，提出了采用烘房熱交換器冷凝水回收技術的可行性.計算結果表明，該技術具有較好的節能效果，在建材行業中具有較廣闊的推廣應用前景.

關鍵詞： 烘房； 熱平衡測試； 熱交換器； 節能減排

中圖分類號： TQ 021.3 文獻標志碼： A

Energy saving and emission reduction technological

transformation of gypsum board drying room

XU Lihua1， QIAN Huiguo2

（1.SaintGobain Gypsum（Shanghai） Co . ， Ltd . ， Shanghai 201201， China；

2.School of Urban Construction and Safety Engineering， Shanghai

Institute of Technology， Shanghai 201418，China）

Abstract： Energy conservation and emission reduction has turned into a massive barrier in the way of development in every field.Therefore，sustainable development has become a must for the survival of a company.The weakness of the widelyused drying room is that the moisture and its latent heat will be emitted into the air，which is both a thermal pollution and a waste of energy.The manufacturing process of the gypsum board is introduced.The results of the thermal balance test for the drying room and the amounts of heat drawn off by the flue gas are provided.The condensate recovery technology based on the drying room heat exchanger is put forward.The results show that the new technology has a good performance of energy saving and has a broad application prospect in the building materials industry.

Keywords： drying room； thermal balance test； heat exchanger； energy conservation and emission reduction

能源與環境是當今世界的熱門課題，它不僅影響本國人民的生存與發展，而且將對人類賴以生存和發展的地球產生影響.節能減排正以越來越嚴峻的態勢成為制約各行業發展的瓶頸，也是促進社會經濟發展與資源環境相協調、走可持續發展的必由之路.

在建材、化工等領域的生產加工過程中，其產品常需進行干燥處理，且干燥量大、能耗高.目前常用的建材干燥烘房干燥后產生的水分及其汽化潛熱隨廢氣一起排放至大氣環境中，既對大氣環境造成熱污染又浪費了能源.

1 建材石膏板烘房干燥原理

紙面石膏板是以天然石膏和護面紙為主要原材料，按照一定的比例摻加適量纖維、淀粉、促凝劑、發泡劑和水等，經混合、成型、凝結、分切、烘干、包邊等工序制成的輕質建筑板材.石膏板生產工藝主要流程如圖1所示[1-2].

圖 1 石膏板生產工藝主要流程

Fig.1 The manufacturing process of gypsum board

石膏板成型工藝過程為：攪拌機的料漿落到振動平臺的下紙上進入成型機，在成型機上擠壓成要求規格的石膏板，并將其與上紙復合，然后依次在凝固皮帶上完成初凝，在輸送輥道上完成終凝，并經過定長切斷機切成需要的長度，最后經分配機進入干燥機（烘房）干燥.燃氣烘房基本結構如圖2所示.烘房設有二個加熱段，以天然氣作為能源介質，通過燃燒室將天然氣燃燒成高溫廢氣產物，再抽回一部分排放廢氣和預熱空氣，并進行一定配比的混合，以滿足送入烘房溫度要求.石膏板剛進入一段加熱時，板內水分高，干燥時水分蒸發量大，所以該段供氣量較大，一般占烘房總供氣量的60%～70%，排出的廢氣中水分含量高；二段加熱主要是縮小石膏板芯部及表面溫差，并利用二段燃燒室中含濕量低的廢氣提高干燥石膏板

通過對烘房進行熱平衡測試可獲得其技術經濟性能指標，通過對烘房運行情況的測試分析可及時了解烘房的運行工況，診斷烘房的“病情”，找出其節能潛力.結合烘房的實際運行特點進行節能技術改造，可使烘房的效率及干燥能力得到提高，單耗進一步下降.烘房的熱平衡測試是工業企業了解烘房運行情況的一個有效途徑，是現代企業節能管理的一個主要手段.在條件成熟的情況下，本文對烘房進行了熱平衡測試，結果如表1所示，表中：Q1為燃料燃燒化學熱量；Q2為助燃空氣帶入的熱量；Q1′為出烘房石膏板帶出的熱量；Q2′為石膏板水分汽化蒸發帶出的熱量；Q3′為出烘房煙氣帶出的熱量；Q4′為化學不完全燃燒損失的熱量；Q5′為烘房表面散熱量；輸出與輸入熱量的差值為-272.3 kW.

從測試結果可看出，天然氣供熱的絕大部分熱量用于蒸發石膏板內的水分.測試期間隨煙氣排出的蒸發水量為9.6 t · h-1，此時的排煙平均溫度為126℃，帶走熱量7 416.67 kW（包括干煙氣和水蒸氣的汽化潛熱）.經空氣換熱器后，排出煙氣平均溫度為74.6℃，煙氣中約含有8.9 t · h-1的水蒸氣隨煙氣排出.這既浪費了水資源和熱能，又污染了大氣環境.

3 烘房熱交換器冷凝水回收技術

石膏板在冬季生產過程中由于工藝水溫度偏低，導致石膏板進入烘箱的板溫偏低.這不僅會增加烘箱的天然氣耗量，而且使烘箱出口石膏板的合格率下降.若能使冬季工藝水在一定溫度范圍內保持恒定，則能較好地改善烘箱的運行工況.

在各排煙口后加裝二組氣水換熱器，采用循環水冷卻煙氣回收熱量，并在換熱器底部設置集水盤回收冷凝水.當排放煙氣被循環水冷卻后，煙氣中的部分水蒸氣開始釋放潛熱并冷卻成冷凝水，煙氣溫度愈低冷凝水析出愈多.各類輸送水管均采用玻璃棉保溫包扎，工藝循環水泵采用變頻控制以控制排煙溫度，石膏板用水由冷凝水和循環冷卻水聯合供給.循環換熱工藝水溫度控制流程如圖3所示，圖中：TT00、TT01均表示溫度變速；TTC01表示溫度控制；TY01表示溫度控制執行機構.

圖3 循環換熱工藝水溫度控制流程

Fig.3 Temperature control logic of the circulating

water for heat transfer

4 節能量計算及經濟性問題

測試期間排放煙氣量為10 882 Nm3 · h-1 ，折合質量為14 000 kg · h-1 ，設定氣水換熱器的出口煙氣溫度為60℃ ，74.6℃時煙氣含濕量為390.370 g · kg-1 ，60℃時含濕量為154.82 g · kg-1，平均每小時能收集凝結水3.2 t· h-1，蒸汽的潛熱回收熱量為2 069.44 kW，可使流量為51 t · h-1的循環冷卻水的溫度從5℃提高至40℃，完全滿足石膏板工藝用水的溫度和用水量需求.

如果采用天然氣對工藝用水進行加熱，根據工藝水量27 t · h-1，熱水鍋爐的轉換效率90%計，天然氣熱值為35 530 kJ · Nm-3，則需要天然氣108 Nm3 · h-1.以每年冬季運行4個月、運行時間1 920 h計，1 Nm3天然氣價格為4.8元，則每年節省費用為100萬元.按照節能服務公司報價，整套冷凝水回收設備總投資65萬元，投資回收期僅8個月.

5 結 論

石膏板烘房煙氣冷凝水回收技術經技術改造后，既能回收煙氣中水蒸氣的潛熱和將冷卻的凝結水返回至工藝水中，減少了新水的用量，又能在冬季提高工藝水溫度，使產品合格率提高至夏季的水平.烘房煙氣水蒸氣凝結回收技術改造工藝簡單，投資回收期短，僅需要8個月，并且只要在各排煙管道上割去部分后嵌入氣水換熱器即可.該技術在建材行業中具有較廣闊的推廣應用前景.

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