在当前节能减排政策日益严格的背景下,工业领域的能源高效利用成为企业可持续发展的关键。水泥行业作为高耗能产业之一,其生产过程中产生大量中低温余热,若不加以回收利用,不仅造成能源浪费,还增加了环境负担。某大型水泥厂通过引入余热回收空调系统,实现了对窑头、窑尾废气余热的综合利用,显著提升了能源利用效率,降低了运行成本,取得了良好的经济效益和环保效益。
该水泥厂位于华北地区,拥有一条日产4000吨熟料的新型干法水泥生产线。原系统中,窑头冷却机排出的废气温度约为350℃,窑尾预热器出口废气温度约为320℃,这些高温烟气经余热锅炉用于发电后,仍有部分低品位热能未被充分利用。尤其是在夏季,厂区办公楼、中央控制室及电气设备间等区域需依赖传统电制冷空调系统进行降温,能耗较高。为此,厂方决定实施余热回收空调系统改造项目,将剩余热能用于驱动吸收式制冷机组,实现空调系统的绿色供冷。
项目采用“烟气—热水—溴化锂吸收式制冷”的技术路线。首先,在余热锅炉后端加装烟气—热水换热器,利用排烟余热将软化水加热至85~95℃,形成稳定的热水热源。该热水通过闭式循环管网输送至新建的空调机房,作为驱动热源供给两台单机制冷量为1200kW的热水型溴化锂吸收式制冷机组。制冷机组以水为制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂,利用热水提供的热能完成制冷循环,输出7℃/12℃的冷冻水,供厂区空调末端使用。
空调系统设计充分考虑了负荷分布与运行灵活性。冷冻水系统采用分区环路设计,分别服务于行政办公楼、中控楼、变配电室及化验中心等重点区域。末端配置风机盘管与组合式空气处理机组,结合智能温控系统,实现按需供冷。同时,系统设置了与原有电制冷空调的并联切换机制,在余热不足或检修期间可自动切换至备用冷水机组,保障供冷连续性。
自系统投入运行以来,各项性能指标均达到预期目标。据统计,余热回收空调系统年运行时间约2800小时,年供冷量达336万kWh,占厂区总空调冷负荷的75%以上。每年可节约电能约260万kWh,折合标准煤约850吨,减少二氧化碳排放约2100吨。按当地电价0.65元/kWh计算,年节电效益超过169万元,投资回收期不足三年,经济性显著。
此外,系统的稳定运行也改善了厂区工作环境。中控室等关键岗位的室内温度常年维持在24±2℃,相对湿度控制在50%~60%,有效保障了自动化控制系统和操作人员的运行安全与舒适性。由于减少了电制冷机组的启停频率,设备磨损降低,维护成本相应下降。
在运行管理方面,厂方建立了完善的监控体系。通过DCS系统对热水温度、流量、制冷机组运行状态及冷冻水供回水参数进行实时监测,并设置异常报警与自动保护功能。运维团队定期对换热器进行清洗,防止积灰影响传热效率;对溴化锂机组进行真空度检测与溶液再生处理,确保长期高效运行。
值得一提的是,该项目的成功实施还带动了企业整体能源管理水平的提升。厂方以此为契机,开展了全厂能量系统优化(EII)评估,进一步挖掘压缩空气系统、电机系统等环节的节能潜力,推动形成了“余热—发电—制冷—供暖”多联产的综合能源利用格局。
综上所述,该水泥厂余热回收空调系统的应用,不仅实现了废弃热能的梯级利用,减轻了电网负荷,还为企业绿色转型提供了可复制的技术路径。未来,随着热泵技术、智能调控算法的不断进步,此类系统在水泥、钢铁、玻璃等高耗能行业的推广应用前景广阔,将成为工业领域实现“双碳”目标的重要支撑手段之一。
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