第一批節(jié)能減排先進(jìn)技術(shù)——印染太陽能熱水系統(tǒng)

摘要：本文介紹了中國印染行業(yè)用熱水的能耗現(xiàn)狀，指出了用蒸汽產(chǎn)熱水的不足，提出了解決問題的新辦法，說明了用太陽能產(chǎn)熱水的優(yōu)點，并對太陽能在印染行業(yè)的推廣應(yīng)用趨勢做出了科學(xué)推斷。
關(guān)鍵詞：印染 熱水 太陽能 節(jié)能 環(huán)保
1．中國印染行業(yè)用熱水概況
在紡織品印染的工藝中，很多環(huán)節(jié)要用到熱水，熱水供應(yīng)對于印染企業(yè)有著至關(guān)重要的作用和意義。目前，中國印染行業(yè)有規(guī)模以上企業(yè)1948家，大小鍋爐數(shù)萬個，絕大部分印染企業(yè)都用蒸汽把冷水加熱，每年消耗了大量煤炭。
我國印染行業(yè)采用這種方式產(chǎn)熱水能耗大、成本高、污染嚴(yán)重，具體表現(xiàn)如下：
（一）能源消耗巨大，生產(chǎn)成本居高不下。2006年，我國印染行業(yè)共消耗煤炭1690萬噸，占全國煤炭總產(chǎn)量的0.8%，平均每家印染企業(yè)消耗8600噸。由于能源消耗大、能源價格上漲，大大降低了印染企業(yè)的盈利能力，2006年我國印染行業(yè)平均利潤率僅為3.34%。在印染企業(yè)中，水、電、煤能源成本占總成本40%左右，僅次于染化料，一直居高不下，是印染企業(yè)降低成本、提高利潤的一道不可逾越的“坎”。因此，降低能源消耗，減少煤炭和蒸汽用量對提高印染企業(yè)利潤空間有重要意義。
（二）環(huán)境污染嚴(yán)重。印染行業(yè)燃燒煤炭釋放出大量的二氧化碳、二氧化硫等廢氣和煙塵，是大氣污染的重要來源之一。大氣中74%的SO2、85%的CO2、60%的NO2和70%的TSP來源于煤炭的直接燃燒。據(jù)統(tǒng)計，2006年，我國印染行業(yè)消耗的1690萬噸煤共產(chǎn)生二氧化碳等廢氣約1690億立方米，煙塵約33.8億噸。
2．印染用太陽能熱水系統(tǒng)的原理
印染用太陽能熱水系統(tǒng)主要由4大部分組成：
（一）太陽能集熱器。它吸收太陽光，把光能轉(zhuǎn)化為熱能，把冷水加熱；
（二）熱水池。它用來儲存熱水；
（三）余熱回收系統(tǒng)。它吸收廢水余熱，使冷水升溫；
（四）供水管道。
晴天，當(dāng)太陽光把集熱器內(nèi)的冷水加熱至60℃（此溫度可設(shè)置）時，冷水管上的電磁閥自動打開，冷水被自來水壓力壓入集熱板內(nèi)，并把集熱板內(nèi)的熱水?dāng)D到熱水池中儲存待用，當(dāng)冷水到達(dá)集熱板出口處的溫度探頭時，探頭溫度低于60℃，電磁閥門就立刻關(guān)閉，冷水停留在集熱板內(nèi)被太陽光繼續(xù)加熱，1～3分鐘以后，水溫又達(dá)到60℃，電磁閥門再次打開，集熱器內(nèi)的熱水又被擠壓到熱水池中，按此規(guī)律，一次又一次產(chǎn)生熱水進(jìn)入水池，水池內(nèi)熱水逐漸增加，一直到水池水滿為止。
水池水滿后，就停止進(jìn)水，如果還有太陽能，為了充分利用太陽能，循環(huán)水泵會自動啟動，把水池內(nèi)60℃的熱水抽出來，經(jīng)過太陽能集熱器循環(huán)加熱，使水溫進(jìn)一步升高。
用熱水時，熱水從熱水池中輸入染洗設(shè)備，同時，冷水管和蒸汽管向染洗設(shè)備中輸入冷水和蒸汽以調(diào)節(jié)水溫。染洗設(shè)備中的熱水用于染洗后就成了廢水，但廢水還有較高的溫度，為了充分利用廢水的熱能，廢水通過污水管輸入平板式熱交換器，通過熱交換器回收熱能把冷水加熱，然后，加熱后的干凈熱水輸入到熱水池中。最后，降溫后的廢水通過排水管排出。
3．太陽能熱水系統(tǒng)的優(yōu)點
太陽能資源極其豐富,每個國家都可無限制地?zé)o償利用,共獲陽光下的利潤,不會被少數(shù)國家與地區(qū)壟斷,造成人為的能源危機(jī),有利于各國和平共處,同時更有利于人類與自然的和平共處。
太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實惠、高效節(jié)能、安全、衛(wèi)生、無污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
3.1經(jīng)濟(jì)效益高。
太陽能取之不盡，用之不竭，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。以用蒸汽生產(chǎn)60℃熱水為例，水溫從20℃升至60℃，每噸熱水耗用的蒸汽費用為：
每噸熱水耗蒸汽量×蒸汽單價＝0.1噸×130元/噸＝13元
因此，如果用太陽能生產(chǎn)60℃熱水，每噸熱水可節(jié)約成本13元。
晴爾印染用太陽能熱水系統(tǒng)可大規(guī)模地應(yīng)用在印染行業(yè)，大面積的太陽能集熱板利用太陽能把水加熱，貯存于熱水池中，然后向印染車間的用熱水設(shè)備供熱水，可大幅度節(jié)約蒸汽費用或燃煤費用。每10000m2太陽能集熱板每年可產(chǎn)20萬噸55℃—60℃熱水，可節(jié)約2萬噸蒸汽，可節(jié)約260萬元/年，熱水系統(tǒng)同時可進(jìn)行污水余熱利用，每年又可節(jié)約蒸汽費用100萬元以上，合計節(jié)約360萬元/年，購買設(shè)備只要大約1100萬元，3年即可收回投資。
近年來，煤、蒸汽市場價格持續(xù)上漲，再加上政府對高耗能行業(yè)的宏觀調(diào)控，印染行業(yè)的能源費用將越來越高。2007年4月，溫家寶在“全國節(jié)能減排會議”上要求把節(jié)能減排作為宏觀調(diào)控重點，要求加快開發(fā)利用太陽能等新能源。
可以預(yù)見，煤、石油、天然氣等非可再生能源將會越來越少，價格將會越來越貴。如果用它們產(chǎn)生熱水，成本將會越來越高。因此，用太陽能生產(chǎn)熱水將是印染行業(yè)節(jié)能減排、降低經(jīng)營成本的必然選擇。
3.2環(huán)保效果好。
中國的大氣污染狀況十分嚴(yán)重。據(jù)國家環(huán)?？偩职l(fā)布的《2006年中國環(huán)境狀況公報》, 2006年，我國二氧化碳排放量為481000萬噸，二氧化硫排放量為2588.8 萬噸，煙塵排放量為1078.4萬噸，工業(yè)粉塵排放量為807.5 萬噸。在監(jiān)測的559個城市中，空氣質(zhì)量是三級的有159個，劣于3級標(biāo)準(zhǔn)的有51個。根據(jù)有關(guān)研究表明，中國每排放一噸二氧化硫，所造成的經(jīng)濟(jì)損失約兩萬元，因此，2006年中國因二氧化硫排放所造成的經(jīng)濟(jì)損失約為5178億元。
由此可見，減少煤炭的燃燒，減排二氧化碳、二氧化硫等廢氣和煙塵迫在眉睫。
太陽能是清潔能源，使用太陽能生產(chǎn)熱水沒有任何污染。如果中國印染行業(yè)都用太陽能生產(chǎn)熱水，將大大改善空氣質(zhì)量。如果2006年中國的印染行業(yè)都用太陽能生產(chǎn)熱水，可以減排1690億立方米廢氣和33.8億噸煙塵。
（三）增產(chǎn)。利用平板型集熱器對軟水進(jìn)行加熱，60℃左右的熱水直接進(jìn)入染缸，可大大縮短蒸汽加熱的升溫時間，提高生產(chǎn)效率20%以上，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。
（四）隔熱。印染車間樓頂日照時間長，導(dǎo)致室內(nèi)溫度較高，由于平板集熱器放在樓頂，擋住并吸收了太陽光，利用平板型集熱器可以有效地進(jìn)行隔熱，從而降低室內(nèi)的溫度；
（五）安全。太陽能產(chǎn)熱水一般在80℃以下，溫度較低，無任何安全隱患。
（六）形象。大規(guī)模使用太陽能生產(chǎn)熱水，可以塑造企業(yè)“節(jié)能環(huán)保、對社會負(fù)責(zé)”的良好形象，因此會得到政府的獎勵及社會各界的支持.
4．印染廠用太陽能熱水案例
（一）中國印染行業(yè)第一個太陽能熱水工程
2006年5月，晴爾太陽能公司為廣東佛山佳利達(dá)印染公司建造了3000m2的太陽能熱水系統(tǒng)，日供熱水300噸，此工程標(biāo)志著中國印染用熱水開始進(jìn)入太陽能時代。
（二）世界******太陽能熱水工程
2007年3月，晴爾太陽能公司為浙江杭州的達(dá)利（中國）有限公司的印染廠建造了13000m2的大型太陽能熱水系統(tǒng)，日供應(yīng)印染熱水1300噸以上，刷新了吉尼斯世界記錄。該太陽能加余熱利用熱水系統(tǒng)總投資為1400萬元，每年可節(jié)約蒸汽36000噸，節(jié)約蒸汽費468萬元/年。3年可收回投資，在15年壽命期中，可獲得投資回報遠(yuǎn)大于7000萬元。此工程標(biāo)志著中國印染行業(yè)大規(guī)模使用太陽能熱水的時代已經(jīng)來臨。
5．我國的太陽能資源
我國太陽能資源十分豐富，可以分為4個太陽能輻射資源帶，見圖2和表1。全國有90%以上的地區(qū)年輻射總量大于5000MJ/m2,除四川盆地和毗陵地區(qū)外，絕大部分的太陽能資源相當(dāng)或超過國外同緯度地區(qū)的太陽能資源，特別是青藏高原中南部太陽能資源尤為豐富，具有良好的開發(fā)條件和應(yīng)用價值。
圖2 中國太陽能資源分布帶
表1 中國太陽能資源分布帶
資源帶號名稱年輻射總量
Ⅰ資源豐富帶≥6700MJ/(m2．a(chǎn))
Ⅱ資源較富帶5400-6700MJ/(m2．a(chǎn))
Ⅲ資源一般帶4200-5400MJ/(m2．a(chǎn))
Ⅳ資源貧乏帶＜4200MJ/(m2．a(chǎn))

6．太陽能熱水系統(tǒng)的推廣應(yīng)用
隨著世界經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，全球能源消耗越來越多，而煤炭、石油、天然氣等資源是非可再生的，總有枯竭的一天。我國能源資源相當(dāng)貧乏，人均可采礦物能源資源的數(shù)量是：石油2噸，天然氣1070立方米，煤炭90噸，僅為世界平均值的11%、4%和55%，能源態(tài)勢觸目驚心。
隨著能源危機(jī)的加劇，太陽能受到世界各國的親睞，太陽能熱水系統(tǒng)得到大力推廣。到2006年底，我國太陽能熱水器面積已經(jīng)達(dá)到約9000萬平米，占到世界太陽能熱水器面積的60%左右。但是，我國能源消費結(jié)構(gòu)不合理的局面并未改變，2006年，我國能源消費總量達(dá)到了24.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占了近69%，節(jié)能降耗指標(biāo)未能如期實現(xiàn)。最新的統(tǒng)計數(shù)字顯示，2007年一季度我國節(jié)能減排的目標(biāo)仍然沒有完成，能源消耗的增長速度仍然高于經(jīng)濟(jì)的增長速度。
根據(jù)“十一五”規(guī)劃綱要，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗五年間要降低２０％。隨著中國政府《可再生能源法》的實施，我國太陽能的利用將迎來新一輪大規(guī)模的快速發(fā)展。
7．中國熱水工程專家——深圳市晴爾太陽能科技有限公司
深圳晴爾太陽能公司，成立于1998年，連續(xù) 8 年業(yè)績增長100％，公司現(xiàn)有 6000 多平方米的現(xiàn)代化廠房，員工800 多人，總資產(chǎn)8000 多萬元，專業(yè)從事大型太陽能、熱泵熱水系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、工程安裝以及運營服務(wù)，是中國太陽能工程領(lǐng)域最具資金和技術(shù)實力的高新技術(shù)企業(yè)。
公司一貫堅持“技術(shù)領(lǐng)先、可靠耐用”的理念，致力于成為太陽能、節(jié)能環(huán)保行業(yè)的世界一流企業(yè)，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，助力節(jié)約型社會的建設(shè)，目前正致力于為全中國印染行業(yè)效力，在全國印染行業(yè)的聚集地區(qū)設(shè)有辦事處及售后服務(wù)部。
參考文獻(xiàn)
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[2>《2006/2007年中國印染行業(yè)發(fā)展報告》，《印染》，中國印染行業(yè)協(xié)會，2007年4月；
[3>《中國空氣污染防治》，國家環(huán)保總局，任洪巖，2006年5月；
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[6>《2007中國能源發(fā)展報告》，中國社會科學(xué)院社會文獻(xiàn)出版社，崔明選，2007年5月