竹胶合板生产系统余热利用及工艺改进的节能技术研究

2018-02-23邓卓祺

中国新技术新产品 2018年4期

邓卓祺

摘要：传统竹胶合板生产工艺不仅工艺周期长、能耗大、水耗高，而且生产过程存在大量能耗泄露：“冷——热——冷”的胶合工艺产生的冷却水余热没有得到合理的利用；胶合设备使用的蒸汽余气及冷凝水直接外排没有得到循环利用；供热系统的锅炉燃烧后的烟气余热没有得到充分利用。为提高经济效益，节能减排，本文将就竹胶合板生产工艺及其供热系统的节能技术改造进行研究分析。

关键词：竹胶合板；余热利用；节能；锅炉

中图分类号：TU75 文献标志码：A

0 研究背景及意义

我国现有竹胶合板生产行业存在生产技术不够先进、能源利用效率低等问题，与国外相比，差距较大。如能把烟气、蒸汽、冷却水等生产系统余热充分利用起来，则生产企业的能源利用率有可能达到国外的先进水平。在能源和资源相对紧缺的现今社会，及时采用节能技术与设备对生产系统余热进行高效综合利用是势在必行的。

本文在大量调研的基础上，选准了几个可有效提高企业技术水平和能源利用效率的的技改方向，对竹胶合板生产工艺及其供热系统进行技术升级改造。本文所阐述的技改项目也是国家鼓励发展的项目，充分利用余热的、实施企业循环经济发展战略也完全符合当前的能源政策。

1 现有竹胶合板生产系统简介

竹胶合板作为一种新型人造板投放市场已十多年的历史，它主要用作混凝土浇注工程模板，同时也可用作车厢底板、集装箱底板等。竹材生产周期短，再生能力强，我国的资源十分丰富，因此竹材人造板是一种很有发展前景的人造板材。目前，竹胶合板的生产一般采用“冷—热—冷”的胶合工艺，此工艺虽然具有一定的优势，但也存在一些突出的缺陷，如热压周期长、生产效率低、能耗水耗大等。同时，该工艺“热冷”转换过程中会产生大量的高温冷却水（温度可达80℃～90℃），余热通常没有得到合理的利用。此外，胶合板生产企业一般还配套建设有用于设备供热的锅炉系统，锅炉燃烧后产生的高温烟气（温度高达200℃以上），一般直接从烟囱外排，烟气余热没有得到充分利用；胶合板生产线生产时使用的蒸汽余热也采取外排，没有得到循环利用。传统的竹胶合板生产工艺流程如图1所示。

为提高经济效益，节能减排，有必要对生产系统的各种余热进行回收利用。

2 余热利用及工艺改进的节能技术研究

2.1 节能技术研究方向

项目核心内容是对供热系统的锅炉进行燃烧效率提升改造，以蒸汽能量梯级利用，冷凝水热回收技术、加装竹胶合板热压机冷却水为锅炉供水为节能主线，结合加装锅炉尾气热量回收干燥胶合板、控制系统改造、隔热保温、锅炉辅机节能改造等其他技术改造，以期达到节能减排的目的。具体实施有以下措施：

（1）对锅炉进行技术改造，利用企业生产过程中的边角废料及树皮等，加工成生物质代替原煤。

（2）利用锅炉烟气余热回收再利用，建设循环风干房。

（3）利用热压机热水回收再利用，建设冷凝水系统。

（4）对锅炉管、烟道进行水膜除尘，偱环水回收再利用系统建设。

（5）对竹胶合板热压机的控制系统进行升级改造，实现热压温度、压力、保压时间、释放压力等参数的自动控制及平板热压干燥机自动控制创新。

（6）制胶工艺水回用，冷却水循环利用。

2.2 节能技改原理和实施过程

项目核心内容细分为3个主要技改项目，具体原理及工艺流程如下：

（1）锅炉节能改造

现有胶合板生产设备一般采用锅炉系统供热，若锅炉的配风及送料方式不当以及密封及保温性能不佳，会造成锅炉燃料未完全燃烧热损失较大，导致锅炉热效率较低。因此建议胶合板生产企业结合锅炉系统现状实施以下节能技术改造：改进锅炉燃烧工艺，改变锅炉炉膛容积，优化受热管排列方式，利用高效翅片式列管及块状燃料与颗粒状的燃料搭配使用，改单点送料为多点供料、助燃风机的送风方式由集中单点送风改为多点送风、增设二次风，使生物质等清洁能源能够充分燃烧，同时更换高效保温材料降低锅炉热损失，从而达到节约能源的目的。

具体技改的实施过程如下：

①改变锅炉炉膛容积，优化受热管排列方式，利用高效翅片式列管及块状燃料与颗粒状的燃料搭配使用，改单点送料为多点供料、助燃风机的送风方式由集中单点送风改为多点送风、增设二次风，改变锅炉炉排燃烧会存在燃烧火口的情况，克服部分燃料层大块未烧透，小块过快燃尽的状况。

②对锅炉助燃风机进行变频调速改造，精确控制燃烧状态，降低烟气氧含量，使锅炉热效率得到提升，提高能源利用率，有效降低能源消费。

③使用高效保温材料降低锅炉热损失。保证上部炉墙温度<65℃，下部炉墙温度<45℃，提高锅炉保温性，减少锅炉的散热损失，提高锅炉的有效利用的热量。

（2）烟气余热利用改造

木材、竹材一般含水率为30%，生产胶合板的过程需要大量的热源干燥胶合板产品，降低水分，确保胶合板的性能。而供热系统的锅炉燃烧后产生的高温烟气（温度高达200℃以上），一般直接从烟囱外排，烟气余热没有得到充分利用。因此，建议企业对锅炉的烟气管道进行改造，将锅炉排出的高温烟气送进热交换器，利用锅炉尾部的高温烟气余热辅以蒸汽加温新鲜空气，输送至胶合板干燥房，用于干燥工序，利用被加热后的新鲜空气干燥胶合板产品，达到降低锅炉排烟温度、节约蒸汽、减少能耗的目的。

具体技改的实施过程如下：

①煙气余热一次利用：新装一个锅炉省煤器，可以充分利用锅炉尾部烟气加热锅炉给水，节省燃料的使用。

②烟气余热二次利用：新装一个烟气换热器，将通过锅炉入水预热器后的二次高温烟气通过换热器加热空气，得到的热空气通往干燥房，用于干燥工序。锅炉烟气经过这两次利用后温度将大为降低，经除尘降温后排入大气。endprint

锅炉烟气余热利用是一项成熟的先进技术，利用烟气余热来烘干物料，在国内外均有广泛地应用。锅炉烟气余热利用主要设备是热交换器，热交换器构造简单、制造容易，运行可靠。采用烟气余热的干燥房结构示意图如图2所示。

由于烟气比热较小，无法将空气加热到100℃，因此，加热分为两个阶段，首先用烟气将空气从室温加热到55℃～75℃，然后用高温蒸汽将空气继续加热，达到100℃。

为了减少灰尘等对设备及产品的影响，在空气进入隧道窑之前，建议配套安装可拆可冲洗式的丝网除尘器。

（3）循环水回收利用改造

在胶合板生产过程中需要使用冷却水对设备进行降温，所产生的高温冷却水温度可高达90℃。一般胶合板生产企业的生产线使用后的余蒸汽及冷凝水都是直接外排，没有进行合理循环利用。经过长期调研，结合项目实施鉴证，建议企业可通过改造蒸汽管道和新增热水换热器，将胶合板生产过程中使用后的余热蒸汽，通往干燥房进行二次干燥工序，冷凝后的水回收到锅炉预热器水箱，实现对胶合板生产线热压机后冷凝水的余热利用及热压板降温冷却水升温后的余热利用，达到余热利用、节能降耗的目的。

具体技改工艺流程如下：

①通过改造蒸汽管路，把胶合板生产线使用后的余气用管道连接到二次干燥房，用于干燥胶合板产品，经过二次干燥后，将产生60℃左右的冷凝水，将这些水回收到锅炉预热器水箱，供锅炉使用，这样可使该车间的余蒸汽得到了循环利用，也实现了热水供锅炉使用，节约了锅炉的燃烧原料。

②通过水池的温控分级，将“冷—热—冷”冷却产生的80℃～90℃的热水通过管道连接到锅炉预热器水箱，供锅炉使用，能更快地产生蒸汽；将“冷—热—冷”冷却产生的40℃～50℃的中温水作为生活用水。通过冷却水的分级循环利用，能节约大量水和锅炉燃烧原料。

③把制胶加热过程的蒸汽冷凝水和用水冷却制好的胶升温的水利用进行二次干燥竹胶合板产品。制胶脱水真空系统示意图如图3所示。

以上节能项目实施后的竹胶合板生产系统余热利用及工艺改进如图4所示。

3 节能技术研究的节能减排效果

通过实施上述竹胶合板生产系统余热利用及工艺改进，可产生以下节能减排效果：

（1）可为能源消费总量8000t标煤/年以上的竹胶合板生产企业产生2000吨标煤以上的节能量，节约能源费用150万元/年。冷凝水的回收重复利用，可节约用水8万t/年。减排二氧化碳4000t/年，二氧化硫100t/年，氮氧化物20t/年，减碳7万t/年。

（2）可提高竹胶合板产品的产量，有效降低单位产品能耗达30%以上。

（3）可提高竹胶合板产品的质量，在行业内起到示范促进作用。

4 节能技术研究的分析结论

综上所述，竹胶合板生产行业实施上述节能技术项目具有以下必要性及优势：