印染企业节能减排案例分析

1、印染企业节能减排案例分析顾晓乐（上海纺织节能环保中心，上海 200082）摘要：印染企业是纺织工业中的能耗和排污大户，节能潜力大。分析了印染企业内不同的节能途径，包括工艺改进、废水和废气中余热的回收、设备的更新和维护，以及采用绿色照明等。通过采集某企业实际的综合 节能改造取得的成效，提出印染企业节能改造的可行性及实际举措。关键词：印染厂；节能；案例分析中图分类号：TS198文献标识码：B文章编号：1000-4017（2014）21-0030-05Case analysis of energy conservation and emission reduction in dyeing plant

2、sGU Xiao-le(Shangtex Energy-saving and Environment Protect Center，Shanghai 200082，China)Abstract: Printing and dyeing enterprises are large energy consumption and pollutants discharge unit in textile industry, but mostly they have great potential of energy-saving. The different energy-saving path wa

3、ys of the printing and dyeing enterprises are analyzed, involving the improvement of the process, re covery of waste heat from wastewater and exhaust gas, updating and maintenance of equipment, and the use of green lighting etc. Through the comprehensive energy-saving effectiveness of collecting and

4、 actual enterprise, the feasibility and practical measures of energy- saving reconstruction of printing and dyeing enterprises are put forward.Key words: printing and dyeing plant; energy-saving; case analysis印染行业既是耗能大户，又是耗水大户。据统计,全国具有一定生产规模且有统计资料的印染企 业，每年产生印染废水约 16 亿吨，印染废水排放量 在我国工业废水排放量中居第六位1。但是，印染

5、 行业废水的回用率很低，只有 7%，是所有行业中回 用率较低的行业之一。这不但造成了大量的水资 源、余热资源的浪费，而且对水环境、大气环境也造 成严重污染。对企业来说，日渐高昂的用能、用水 成本也加重了企业的负担。因此，印染企业在节能 减排工作上必须投入更多关注，以提升企业能级和 在市场中的竞争力。印染企业采用传统的印染前处理工艺，如退浆、煮练、漂白三步法。由于工艺流程长，投入设备多，能 耗非常高。此外，高温强碱退浆工艺导致退浆废水 的 CODCr 值高、黏度大、pH 值高、可生化性差。能 耗、水耗和废水排放水平均不理想。目前，新型的印染技术通过优化和缩短染整工 艺流程、调整坯布染色的工艺浴比

6、、缩短工艺时间 和降低工艺温度，将新型助剂与新工艺有机结合。 与传统工艺相比，新技术不仅保证了织物的印染质 量，同时也大幅减少了工艺用时，降低了工艺温度， 节约用水量、蒸汽量及用电量。这些技术包括棉织 物生物酶前处理、低温等离子前处理2、涂料印花、 涂料染色、低温漂白、低温水洗、低温固色、活性染 料冷轧堆工艺等。目前，新型的印染工艺在一些印 染企业获得了良好的节能、节水效果。1.2 余热回收印染生产过程中，高温废水主要包括锅炉或蒸 汽冷凝水、印染工艺废水等。其中，冷凝水水温高， 水质成分简单，可直接回用于热水储存箱中，回用 技术难度不大，目前应用也较为普遍。而印染工艺1印染企业节能途径分析1.

7、1 工艺改进工艺流程的创新、改进以及配置优化，是企业 提高劳动生产率、降低生产成本、降低产品能耗和 水耗、提升产品质量的根本途径。目前，国内较多收稿日期：2014-00-00作者简介：顾晓乐（1982-），女，工程师，主要从事纺织企业能源管理、 节能审计、节能评估等相关工作。E-mail: tequilla_gu。30印染企业节能减排案例分析印 染（2014 No.21）废水排放量大，大部分企业将各道工艺印染废水混合后直接排放至污水处理站。这类废水的成分复 杂，污染严重，既增加了末端处理的难度，也造成大 量浪费。若能根据各道工艺废水的性质加以循环 再利用，不仅可以减少企业取用水总量，同时也可

8、回收其中的热能，降低能源的消耗。印染企业生产过程中的高温废气主要为锅炉 烟气以及热定形机废气。目前，锅炉烟气的余热回 用在工业企业中应用较为普遍。此外，热定形机是 印染企业内主要耗能设备之一。热定形机所排出 的大量高温废气，同时也携带了大量的纤维物质、 油脂、染料及助剂等气态污染物。大部分高温废气 不加回用或处理而直接排入大气，不但造成大气环 境的污染，同时也造成能源的浪费。1.2.1 废水的余热回收据统计，纺织行业每年排放的废水，位居工业 废水“排行榜”第六位（2010 年统计数据为约 25 亿吨）。其中印染废水排放量又占纺织工业废水排 放量的 80。印染企业排放的高温废水，含有各种 纤维、

9、油脂和化学物质（染料、助剂和浆料）。此外， 由于印染工艺在不同的 pH 值条件下进行，其排放 的废水 pH 值变化很大。若要长期回收这部分高温 或中温废水，必须根据回用用途的不同，采用常规 或深度处理。目前，常规处理工艺主要针对水中的 悬浮物、生化需氧量以及色度等。但仅仅进行常规 的水处理，水中大量可溶性有机物及无机物残留累 积后，会对管路的有效运行造成影响，需进行必要 的脱盐处理。常用的处理方法包括离子交换法、反 渗透法以及纳滤法等3。目前较常用的热水回用技术有板式换热器、热 管式换热器以及热泵技术等。其中，高温印染废水 常用板式换热器、热管式换热器等换热设备进行余 热回收，效率一般在 50

10、%80%。低温印染废水可 利用热泵技术加以回收利用，见图 14。热泵系统的 回收效率一般在30%70%。1.2.2 废气余热回收据统计，2008 年全国纺织印染行业拥有定形机 近 8 000 台。定形机工作温度一般在 140200 ， 烟气排放温度为 105160 ，是染整行业的耗能大 户。其中，织物加工定形所消耗的热能仅占其30%，机体热损失约占 10%，其余大量热能随废气 散失到大气中。热定形机排放的废气污染物成分较复杂，因此 配置适宜的废气净化及余热回收装置十分关键。热定形机的余热回用方式一般有两种。第一 种方式是“气-气”换热，即采用热管换热器将定形 机排出的废热气中的热能回用到定形机

11、烘箱内。 热管换热器可选择分散式、集中试和可拆卸式，根 据企业车间设备的排布加以选择。定形机排出的 高温废烟气经降温后，可采取水喷淋、静电式净化 或两者组合，捕集废气中的烟尘，并将其送至水箱 进行脱尘以及回收废油5。第二种是“气-水”换热，即从定形机排出的废 热气体经换热设备对清水进行加温，加温后的热水 用于生产。常用换热器有板式换热器和列管换热 器等。高温废烟气通过换热器降温后，采用水喷淋 净化器进一步净化烟气中的油烟尘后排空，捕集的 油烟尘经油水分离器回收其中的废油。1.3 设备更新、改进及维护印染企业拥有大量的退煮漂联合机、高温烘 箱、热定形机等大型工艺设备，以及锅炉、热水箱、 蒸汽管道

12、以及疏水阀等辅助供热设施。设备改进 所带来的节能效益也非常巨大。新型常温染色机采用成熟的液体分离技术和 快速循环技术6，可保持低染色浴比和较高的装载 能力，其浴比低至 15，工艺总耗时可降低 30%以 上，大大降低了每千克布生产用时及用水，同时还 可适应小批量的订单。如选择适宜容量的染机进 行生产加工，灵活调度，可以大量减少设备处于低 负载、空载等非经济运行的状态，提高设备的电能 效率。此外，数码印花技术精度高、适应性强，大大 缩短了生产周期，可满足小批量个性化定制要求， 相比传统的印花工艺，省却了制版工序，也是较为 理想的节能节水印花设备。由于印染工艺中所使用的化学试剂酸碱度大， 工艺温度较

13、高，长期使用会对设备造成腐蚀。且高 温箱体热辐射、管道保温及疏水器等，都有可能造 成热损失。据统计，设备的保温可节约能源 40%左图1 印染废水源热泵系统Fig.1 Schematic diagram of printing and dyeing wastewater source heat pump system311F#¾""+¾" 'C"3'#¾"¼*印 染（2014 No.21）右。这一部分的热损失，必须通过有效的节能管理措施来维护。必须定期对高温箱体保温性能进行 测试，对保温层进

14、行维护或加固，提高设备完好 率。此外，对于一些车间布局较为松散的厂区，合 理排布车间及设备，缩短供热管道路线，也可减少 蒸汽管道跑冒滴漏的概率。最后，企业在逐步更新设备的同时，配置热水 槽温度计等必要显示控制仪表，烘燥车配备织物含 水率检测仪控制织物烘干程度，实现设备操控的数 字化管理，也能达到降低能源消耗的目的。1.4 新型电机及绿色照明交流变频调速技术具有优良的调速性能，在负 载率变化较大、空载或低负载运行、变负载运行的 电机上运用，节电率一般达到 10%30%。在一般 的退煮漂联合机、烘焙机、拉幅定形机及其他通用 性水泵、风机等设备上均可配置。绿色照明是指用节能型照明方案替代普通照 明方

15、案。根据企业照明的需求，按不同场所（如办 公或车间）及不同用途等，制定相适应的照明方 案。包括选择相对应的节能灯具（包括相应的电气 元件）和合理的布局等。染整车间房体一般较高， 照明灯具应尽可能离工作台较近。在选购染整车 间灯具时，必须考虑到印染布的色彩还原性因素7。 更换新型节能灯具后，还要注意后期维护和保养， 定时清洁灯具，保持灯具的亮度。2.2 节能途径分析经必要的数据收集整理与分析（包括现场诊断 与用能设备的测试），简述该企业节能潜力于下。2.2.1 工艺改进（1）原系统概述 企业生产工序主要是将购进的棉纱，按工艺要求进入圆纬机编织加工成各种规格的针织坯布。 主要漂染工艺流程为：图2

16、生产工艺流程图Fig.2 Flow diagram of production process漂染车间是全厂的耗能、耗水大户。用水量占全厂的 80%以上，蒸汽用量占全厂的 90%左右。漂 染工序水、电、煤等能耗量都比较大，用水平均单耗281.66 t/t 布，用煤平均单耗 2.86 t/t 布，用电平均单 耗1 749.65 kWh/t 布。漂白布的生产主要依赖三条漂白流水线。该 系统设备是当时根据大批量生产的要求而定制，主 要有摆布机、套蓝机、氧漂机、轧水机、煮练锅、堆布 机、脱水机等20 台（套）设备。用此大容量流水线生产，每一台单体设备中均 需加入大量水方可带布运行，且运行中还需大量补

17、充水，以溢流方式去除杂质。因此，即使在正常产 量的情况下，按每班（8 h）漂白 67 t 针织布计，每 吨坯布耗水 60 t；产量不足时（坯布低于 6 t），仍需 等量的水进行流水线运转，耗水量大幅增加。另 外，因采用次氯酸钠工艺，其生产的产品已不符合 欧盟的内衣环保检测要求，产品市场不断压缩。为 此，企业引进六台新型染机，以替代三条漂白流水 线的生产，满足市场小批量多品种的要求，同时实 现节水、节能。（2）原漂白生产流水线 技改前工艺路线如下:3 0 C"%32案例分析结合对上海地区某印染企业的节能审计及后续跟踪评估，进一步了解印染企业节能潜力的实现途径（部分数据进行了模糊处理，但

18、不影响结论。）2.1 企业概况某企业用能单元包括：针织车间、漂染车间等 主要生产系统，以及相应的辅助生产系统（即燃煤 锅炉、空压、冷冻、照明等），附属系统（办公、生活 等）和车辆运输。某审计期，该企业的年综合能耗 约 30 000 t 标煤，能源费用年支出占到生产总成本 的近 30%。该企业的主要耗能部门为漂染车间，占 到企业总能耗的80%。本工艺中，电力、天然气，主要的耗能工质为蒸 汽和水。电力主要用于整个工艺流程中的动力设 备，天然气用于加热定形机，蒸汽作为热源用于漂 白、染色、烘干等工序，水为漂白、染色、清洗用水。 其中，蒸汽由该企业的原煤锅炉生产及供给。+²2² 9

19、 ?,60 PLQ90 ?,10 PLQ$&$¼ 0y ² ?/PLQ0 ?80 ?,1 PLQ ? ?,10 PLQ24 '.6 ? 1?/PLQ² ?/PLQ10 PLQ 10 PLQ0 ? # # # #4 PLQ 4 PLQ #4 PLQ图3 原漂白工艺The conventional bleaching processFig.332#E Ey ¼* P 1y fl y ¢>$'$J4½$ ¼* 8印染企业节能减排案例分析印 染（2014 No.21）新工艺采用的小容量染机配备有自动控制

20、装置、精确的仪器和先进的控制软件。由于采用了成 熟的液体分离技术和快速循环技术，可保持低至15 的染色浴比和每管高达 250 kg 的装载能力，工艺总 耗时可降低至 316 min（原漂白流水线耗时，从进布 煮练到出布总耗时至少500 min）。新老工艺按照染机平均配缸 500 kg 计算，每吨 坯布实测耗时及耗水情况如下：表1 工艺耗时及耗水实测值Table 1 Time and water consumption6 0 C60?# $831/² 1/² 3/10 /10+$& y 2y 2 4. 4. 60 ?,60 PLQ0 ?,10 PLQ10 PLQ

21、78; ?/PLQ3 ? ²0 PLQ PLQ 1 PLQ PLQ #²0 PLQ10 PLQ10 PLQ²0 PLQ²0 PLQ # #4 PLQ 4 PLQ9 ?,²0 PLQ9 ?,10 PLQ,# ,# ? ? +$&60 ?, E ²?/PLQ²?/PLQ40 ?,1 PLQ10 PLQ 10 PLQ #图4 原染色工艺Fig.4 The conventional dyeing process10 0 C#380 ?,²0 PLQ# 60 ?,10 PLQ10 PLQ #4 PLQ0 ? 8 #1

22、0 0 C#380 ?,²0 PLQ# 60 ?,10 PLQ10 PLQ #4 PLQ0 ? 8 #图5 原深色前处理工艺Fig.5 The conventional deep shade pre-treatment process（3）新工艺流程通过染整工艺摸索、优化，调整坯布染色的工 艺浴比，缩短工艺时间，并采用新型助剂，以减少染 色用水和加热所需的蒸汽量、用电量，最终达到节 能降耗目标。新工艺主要流程如下:11 0 C +. 8 8T83以每吨坯布用水量 208 t 计算，新引进的六台染机日产量为 7.5 t 坯布，年产总量约为7.5 t×200 d=1 500 t

23、。因浴比改变的节水量1 500 t 坯布×208 t 水/t 坯布×20%=62 400 t相同工艺下，这部分水需从室温加热到 95 ， 保温60 min，所需要的热量为：2.10×1 013 J714 t 标准煤企业锅炉热效率按 75%计算，则实际应节约标 准煤估算为714/0.8=952 t 标煤。因浴比改变的节电量 由于减少工艺用时，则流水线上的设备 用 电也 同 比 例 下 降 。 该 企 业 印 染 布 的 单 位 电 耗 为1 731 kWh/t 坯布，则年用电量为：1 731 kWh/t 坯布×1 500 t=2.60×106 k

24、Wh 这一数值约合780 t 标煤。 综上，该工艺改进后企业合计节约总能耗约为1 732 t 标煤。2.2.2 高温废水及冷凝水的余热回收该企业两台运行的锅炉，燃烧效率达到合格炉 与优等炉的要求，但冷凝水未回收。若这部分冷凝 水全部回收，节水总量可达 35 000 t/a，节约热量折 合标煤约406 t，共节约费用近40 万元。湿整工艺用汽总量约为 9 万 t/a，但其冷凝水回 收有难度，不能直接回收到锅炉。由于排放时的温 度近 90 ，其回收方式可与高温废水相同，则可回 收的热量折合标煤约690 t，节约费用约53 万元。9 ?,²0 PLQ y 2 4.60 ?,60 PLQ&#

25、178; ?/PLQ,# ?² ?/PLQ PLQ3 ? # PLQ E # PLQ PLQ PLQ 1 PLQ+$&10 PLQ # #4 PLQ10 PLQ3 ?,1 PLQ #4 PLQ图6 新型活性染料染色代用碱剂的染色新工艺Fig.6 Novel reactive dyeing process with alternative alkali² 0 C¼$"%380 ?,4 PLQ+²2²² ?/PLQ$&$¼ 60 ?,10 PLQ10 PLQ # #4 PLQ0 ?6 ? #4 PLQ&

26、#188;$%, 10 PLQ # #4 PLQ0 ?图7低温漂白助剂的漂白新工艺Fig.7 Novel bleaching process at low temperature3² 0 60 ?"½- 8T89 ?,²0 PLQ# ¼* y 2 4.60 ?,60 PLQ,# ?10 PLQ² ?/PLQ #² ?/PLQ3 ? # PLQ PLQ PLQ PLQ 1 PLQ PLQ+$& E 10 PLQ # #4 PLQ10 PLQ40 ?,1 PLQ #4 PLQ图8 前处理-染色一浴新工艺Fig.8 Pre

27、treatment and dyeing process in one bath33项目深色印染布漂白布浅色印染布耗时/min耗水/t耗时/min耗水/t耗时/min耗水/t原工艺840965405018036新工艺4806032040300节约比/4237.50402083100印 染（2014 No.21）漂染车间年耗水量为 286 万 m3。在漂染工艺中，水作为介质对织物进行染色、漂白与清洗，最终 排至下水道，其中约 15 %是 80 左右的废水。这 部分约 43 万m3/a 的高温废水，若采用板式热交换器 技术，能先回收温差为 30 的热量。以锅炉效率80%计，则可减少燃煤2 300

28、t，节约费用约180万元。2.2.3 高温废气的余热回收企业热定形机的大量热空气经风管排气方式 排空。对这部分高温废气，通过热管进行热量回 收，然后供热定形机内部循环使用。这部分余热回 用可实现年节电19 万kWh，折合标煤77 t。2.2.4 其他（1）空压机热回收 该企业的喷油螺杆压缩机主机出口油温一般可以达到 90105 ，喷油温度（即经过冷却后）一 般控制在 6575 。喷油螺杆压缩机的输入功率 大约有 80% 是作为热量通过冷却器散发在环境 中。根据相应的技术资料，油冷却器带走大约总散 热量 45%55% 的热量，那么通过油冷器的散热量 大约占空压机输入功率的 40%。若能将这部分热

29、 量回收50%，则将节约130 t 标煤。（2）中央空调节能 企业因设备开台率较低，造成空调负荷不足，空调风机通过变频装置相应降低转速，减少风量， 同时降低了能耗，而水泵的耗电并未因负荷降低而 减少。为改变这种情况，应在尽可能的条件下加强 生产调度，开足车间区域性生产设备，并将车间用 塑料膜隔开，使三套空调只运行两套，空调设备尽 量满负荷状态运行。同时，加强空调回风除尘系统 的维护清洁工作，使回风系统在较低阻力的条件下 运行，以减少回风风机的能耗。若能如此，按空调 应可节电 15%计算，则可节电 9 万 kWh 左右，折合 标煤36 t。（3）绿色照明对主体车间的 1 500 多套金卤灯进行节能改 造，每套灯具的装机功