除尘废气中能量回收再利用的研究

摘 要 洁净厂房因为工艺的要求，往往都需要恒温恒湿环境，而在除尘处理时，大量的能量又伴随着废气排放到大气中，既浪费了能源，也造成了热污染。如将除尘系统的“能量风”经过滤、去异味等净化处理后，进入空调系统的空气处理机组，作为补充空调新风的一部分，将其能量充分回收并再利用，可实现废气零排放，不仅节约了大量能源，也保护了环境，具有直接的经济利益和良好的社会效益。
　　关键词 洁净厂房；热污染；能量风；能量回收与再利用

　　1 项目背景
　　以南方某年产量31万大箱卷烟厂为例，由于工艺的要求，其卷接包车间都是恒温恒湿（其温度一般恒定在25℃-26℃间）的，且一般都有工艺除尘、环境除尘和真空清扫等，总排风量很大，除尘后的废气（夏天是“冷气”、冬天是“热气”，即废气中含有能量，以下简称“能量风”）已达到国家一级排放标准，直接排放到大气中，其主要参数为：
　　1）风送及工艺除尘风机6台，实际排风量63000 m3/h，加上环境除尘和成型间除尘，实际排风量85000 m3/h，排风温度：25℃-26℃。
　　2）粉尘含量：≤50 mg/m3。
　　3）每月工作天数：22天，每天工作时间24小时（恒温恒湿环境）。
　　可见，大量能量伴随着废气被白白排放掉了，如能将其回收再利用，不仅节约了能源，也减少了热排放，意义深远；但除尘废气往往具有风量大、温差小、有异味等特点，因此在研究回收方案时，首先必须进行技术经济分析。
　　在排放的废气中，夏天是“冷气”，冬天是“热气”，废热的回收，国内外的案例一般是再利用到锅炉软化水、洗浴热水、空调循环水等，但由于废气和待加热水的温差小，水-气换热效率很低，且锅炉软化水和洗浴热水仅能利用冬天的热气，夏天的冷气没法利用，而锅炉循环水对废热的要求刚好是反的，因此必须寻求新的途径。
　　在调研中我们发现。有恒温需求的工厂都有中央空调，其空调系统需要不断补充大量新风（除尘的排气量仅占空调系统新风量的20%以下），在冬、夏季要对空调系统新风分别进行加热（冷却）、加湿等处理，又需消耗大量的能量，因此，把除尘废气中的能量利用到空调系统中比较合理。
　　2 方案选择
　　根据这个思路，我们考虑了3种方案，并逐一进行了对比分析。
　　方案一：气-气换热，其原理是根据除尘废气的温度与室外空气的温度差（夏天平均约10℃，冬天平均约15℃），通过换热器把能量置换下来，该方案优点是间接换热，不必考虑废气中粉尘及异味，设备简单、造价低；弊端是两种气体的温差不大、空气的传热性能又较差，即算采用高效换热器，换热效率也仅25%-35%左右，回收意义不大。
　　方案二：把“能量风”直接送到生产车间回用，即把已达到国家一级排放标准的“能量风”通过风道又送回到生产车间，直接回用，这种方法的优点是废气中的能量全部回用了，但有以下弊端：①要重新布置输送到卷包车间的风道、风口及风机等，增加了成本投入和施工难度（除尘房一般距生产车间较远且生产车间吊顶内各工艺管道复杂，不便于再增加风道等）；②回收的“能量风”与空调系统送出的风，其温度、湿度等不一致，造成车间内温湿度不均匀，影响生产和人体舒适度；③除尘“能量风”含有微量粉尘和异味，如不经过处理直接回用，影响生产车间的空气质量。