第 1 章   緒   論 

1.1   研究的背景及意義
企業(yè)創(chuàng)新是當(dāng)前我國企業(yè)改革中提出的重要舉措，通過企業(yè)的管理創(chuàng)新、生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新等多方面手段來提升企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)收益，并且為企業(yè)爭得市場份額添加有力籌碼。另一方面近年來霧霾現(xiàn)象在中國多個(gè)城市頻頻出現(xiàn)，嚴(yán)重印象了廣大群眾的身體健康和日常生活，因此，企業(yè)的節(jié)能減排工作勢在必行。綜合上述兩方面的因素，對企業(yè)的全面改革與創(chuàng)新并兼顧環(huán)保概念顯得十分重要。 首先，企業(yè)的運(yùn)營都是以營利為目的，其運(yùn)作的重要環(huán)節(jié)就是對各個(gè)項(xiàng)目的投資決策，從中獲取收益保持企業(yè)良性運(yùn)轉(zhuǎn)，而每一項(xiàng)投資的收益多少將直接影響企業(yè)的總收益。為了獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)應(yīng)針對每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)的分析和布置，簡要來說包括了資金、設(shè)備、人員、技術(shù)等多方面的考量，才能保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行，那么以上環(huán)節(jié)中最重要的就是技術(shù)創(chuàng)新，，通過技術(shù)創(chuàng)新不僅僅可以降低成本，同時(shí)能夠增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力，甚至可以提升企業(yè)市場占有率。本文以麥芽糊精生產(chǎn)線增加熱能回收功能這一項(xiàng)目為例，闡明了技術(shù)環(huán)節(jié)的革新對企業(yè)收益和公益性提升的重要性。 其次，中國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷快速發(fā)展，而高速增長的經(jīng)濟(jì)需要堅(jiān)實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)，在工業(yè)的不斷擴(kuò)張中，控制污染，節(jié)約能耗，提高能源的利用率是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重要的長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，同時(shí)也是當(dāng)前面臨的一項(xiàng)極為緊迫的問題，熱能回收作為一項(xiàng)重要的節(jié)能減排技術(shù)，將發(fā)揮極其重要的作用。
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1.2   熱能回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀
本文麥芽糊精生產(chǎn)線改造采用的是熱能回收技術(shù)，那么熱能回收作為余熱回收技術(shù)之一，應(yīng)當(dāng)需要先了解余熱回收技術(shù)的發(fā)展情況。 追述余熱回收的歷史，我國在二十世紀(jì)八十年代仍沒有統(tǒng)一歸類的技術(shù)中心，缺乏必要的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)如何利用余熱回收技術(shù)目標(biāo)不清，造成改造方式的混亂性，作為余熱回收技術(shù)其分類方法靈活，只要合理，那么從哪一個(gè)角度都是可行的。但是，實(shí)際上余熱回收行業(yè)缺乏內(nèi)在規(guī)范的表象。2005年之前，余熱回收技術(shù)受到熱源溫度的限制，多數(shù)回收技術(shù)還是零散分布，散布于單項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)應(yīng)用之中，比如：管式換熱器、片狀管換熱器、輻射式換熱器、熱媒式換熱器等，在工業(yè)中得到了較為普遍的應(yīng)用。隨著適用溫度范圍的拓展，2005年之后余熱回收技術(shù)已發(fā)展到以行業(yè)分類，主要分為鋼鐵行業(yè)、化工行業(yè)、紡織行業(yè)等主要耗能行業(yè)來進(jìn)行區(qū)分。并且很多跨行業(yè)余熱回收技術(shù)也逐漸成熟，在多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。那么在建筑領(lǐng)域余熱回收技術(shù)發(fā)展中，廢棄熱源依舊單一，主要技術(shù)包括了熱回收型空調(diào)系統(tǒng)與建筑熱泵系統(tǒng)，其仍具有提升的空間。雖然沒有統(tǒng)一的節(jié)能指標(biāo)，但節(jié)能結(jié)果目前比較容易計(jì)算并進(jìn)行比對。 在指標(biāo)評(píng)價(jià)方面，由于沒有一個(gè)完整的余熱回收技術(shù)框架，并且多數(shù)項(xiàng)目是建立在個(gè)體情況下，具有特殊性和獨(dú)特性，就難以找出統(tǒng)一的節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)。對于相同的項(xiàng)目，采用不同的熱回收方法和技術(shù)方案，則會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，甚至在評(píng)價(jià)結(jié)果方面也會(huì)有所差異。因此，對項(xiàng)目結(jié)果評(píng)價(jià)和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)難以統(tǒng)一。應(yīng)用能源回收提升企業(yè)收益的案例在中國的多家企業(yè)已經(jīng)得到了諸多實(shí)現(xiàn)，下文簡要介紹我國利用能源回收的一些已實(shí)施案例：尹軍對城市污水中的熱能回收與利用的研究（尹軍  1998）[1]；賈力,  孫金棟,  李孝萍對天然氣鍋爐煙氣冷凝熱能回收的研究（賈力等  2001）[2]；劉殿宇對噴霧干燥塔余熱的回收案例的研究（劉殿宇  2007）[3]；岑曦對空氣壓縮機(jī)熱能回收系統(tǒng)的開發(fā)（岑曦 2010）[4]；伊松林,  姚雪莉,  張璧光,等對常規(guī)木材干燥室排汽熱能回收的理論預(yù)測（伊松林等  2010）[5]；葛海霞,  王隨林,  穆連波,等對煙氣冷凝熱能回收利用裝置的優(yōu)化（葛海霞等  2011）[6]。 通過以上案例的借鑒，針對麥芽糊精生產(chǎn)線現(xiàn)狀，對未利用的熱能加以回收，實(shí)現(xiàn)能源再利用提升企業(yè)生產(chǎn)工藝，達(dá)到增加項(xiàng)目收益的目的。 
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第 2 章   生產(chǎn)過程熱能回收經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)理論分析

2.1   生產(chǎn)過程熱能回收的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 
面對我國現(xiàn)有階段能源的利用形式，對新的能源進(jìn)行開發(fā)，盡可能的提高能源利用率，已成為我國能源工作的重中之重。對于新型能源的開發(fā)工作雖然已經(jīng)取得了一定程度的進(jìn)展，但是還遠(yuǎn)沒有達(dá)到能夠完全取代現(xiàn)有的常規(guī)能源的程度。因而在生產(chǎn)過程中的節(jié)能得到了高度重視，并且節(jié)能作為清潔能源的一種，還能夠有效的緩解現(xiàn)有階段在我國因?yàn)橐悦簽橹鞯哪茉垂┬杞Y(jié)構(gòu)所造成的環(huán)境污染問題。 節(jié)能工作現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到廣大人民群眾生產(chǎn)生活中的方方面面，二其中的工業(yè)生產(chǎn)過程中的余熱回收利用則是節(jié)能工作中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。我國現(xiàn)階段工廠等大型工業(yè)企業(yè)是煤炭消費(fèi)的主要客戶之一，但目前這些企業(yè)的能源綜合利用情況比較薄弱，因此導(dǎo)致它們對于能源的消耗總量比較巨大，與此同時(shí)這種大量的煤炭消費(fèi)也對自然環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的污染。而針對企業(yè)生產(chǎn)過程中的熱能回收利用則可以很好地幫助節(jié)約燃料的消耗，同時(shí)降低碳排放量，從而減少對自然環(huán)境的污染。 生產(chǎn)過程的能源回收并不是什么新鮮的課題，通過第一章的現(xiàn)狀概述不難發(fā)現(xiàn)，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，對能源的回收利用已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，類似的在生產(chǎn)技術(shù)上革新和改造對企業(yè)帶來的效益也是顯而易見的。并且對諸多能源的再加工、再利用也可以更進(jìn)一步的控制和加強(qiáng)生產(chǎn)排污保障環(huán)保，為社會(huì)公益作出貢獻(xiàn)。   
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2.2   生產(chǎn)過程熱能回收方式

由余熱所在載體的存在形式、溫度等方面的不同所決定，熱能利用的方式也存在著千差萬別。圖 2-1 列出了目前生產(chǎn)生活中常見的余熱利用方式。    針對不同應(yīng)用熱能生產(chǎn)的產(chǎn)品作業(yè)，經(jīng)常采用不同的熱能回收方式，通常我們利用熱交換器進(jìn)行改造。 目前熱交換器主要可分為以下幾種類型：（1）轉(zhuǎn)輪換熱器：轉(zhuǎn)輪式換熱器的表面為蜂窩狀，涂上一層干燥劑進(jìn)行熱能吸附，把該換熱器置于管道中，并分成兩部分，輪盤的一側(cè)從熱空氣中吸收熱量儲(chǔ)存起來，輪盤旋轉(zhuǎn)到另一側(cè)時(shí)，釋放出熱量，從而達(dá)到換熱的目的。（2）熱管換熱器：熱管式換熱器是依靠自身內(nèi)部貯存的液體來實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的，特點(diǎn)是 a、熱管密封運(yùn)行，沒有額外的能力損耗，且運(yùn)行可靠性比較高。b、換熱效率高。c、引換熱區(qū)域?yàn)闊峁芡獗砻�，所以易于擴(kuò)展換熱面積。d、冷熱液體通過換熱器交換，沒有泄露問題，因此不會(huì)出現(xiàn)交叉污染的情況。e、由于流體流動(dòng)通道比較寬敞，所以運(yùn)行的阻力小，能量損失少。f、每根熱管都獨(dú)立運(yùn)行，比較方便維修。（3）板式換熱器：通過板型材料把換熱介質(zhì)與被換熱介質(zhì)相互隔開，互相交錯(cuò)排列，此種換熱器的特點(diǎn)是效率較低，體積比較大，采購及維修較低。不同的形式其性能、效率、設(shè)備費(fèi)用、維護(hù)難易等也不同。 熱交換器中最重要的指標(biāo)就是熱交換效率，在上述交換器中熱交換效率最高的是轉(zhuǎn)輪換熱器，熱管換熱器和板式換熱器次之。其次我們要考慮熱交換器的采購費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，設(shè)備成本方面熱輪換熱器成本最高、熱管換熱器居中、板式換熱器較低；維護(hù)保養(yǎng)方面熱管換熱器最易保養(yǎng)、其他保養(yǎng)難度基本相似。  

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第 3 章   麥芽糊精生產(chǎn)過程中熱能回收方案設(shè)計(jì) ..... 15 
3.1   項(xiàng)目相關(guān)內(nèi)容簡介 ...... 15 
3.2   麥芽糊精生產(chǎn)過程中熱能回收前的情況 .......... 17 
3.3   熱能回收工藝描述、編制基本原則與依據(jù) ...... 18 
3.4   余熱回收方案設(shè)計(jì) ...... 19
3.4.1   壁溫可控的二次換熱方案 ........... 20 
3.4.2   尾氣側(cè)換熱器和空氣側(cè)換熱器的設(shè)計(jì) ....... 23 
3.4.3   不同月份的傳熱計(jì)算 ........... 27 
3.4.4   自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....... 28 
第 4 章   麥芽糊精生產(chǎn)過程中熱能回收經(jīng)濟(jì)效益分析 ..... 30 
4.1   生產(chǎn)過程中熱能回收項(xiàng)目投資預(yù)算 .......... 30 
4.2   具體經(jīng)濟(jì)效益分析 ...... 33 
4.3   麥芽糊精生產(chǎn)過程熱能回收結(jié)論 ...... 36 
第 5 章   麥芽糊精生產(chǎn)過程中熱能回收問題與對策 ......... 37 
5.1   生產(chǎn)過程熱能回收存在問題及原因 .......... 37 
5.2   生產(chǎn)過程熱能回收完善措施 ...... 38 

第 5 章   麥芽糊精生產(chǎn)過程中熱能回收問題與對策 

5.1   生產(chǎn)過程熱能回收存在問題及原因 
（1）整個(gè)麥芽糊精生產(chǎn)過程中，液化工序也存在較大的余熱浪費(fèi)現(xiàn)象，液化工序中的閃蒸器內(nèi)物料在閃蒸之前為 140 攝氏度，閃蒸之后變?yōu)?100 攝氏度，在這個(gè)過程中有大量的熱量以氣化的形式釋放，造成了較多的熱能浪費(fèi)，針對此工序的余熱回收將是另一個(gè)非常有實(shí)用價(jià)值的的研究方向。同時(shí)放眼麥芽糊精全套生產(chǎn)裝置，發(fā)現(xiàn)除了液化工序外，脫色工序、過濾工序、離子交換工序以及蒸發(fā)濃縮工序均存在不同程度的熱能散失的現(xiàn)象，所以研究采用何種方式以及何種材料對上述工序的設(shè)備以及管道進(jìn)行保溫具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義與較大的經(jīng)濟(jì)效益。 （2）如果熱能回收裝置在非常低溫的情況以下運(yùn)行，如東北的冬天夜晚可能達(dá)到零下 30 攝氏度，一旦噴霧干燥塔因故停車，雖然熱能回收裝置有換熱水排放裝置，裝置中的某些部件，如自動(dòng)閥門等仍然可能因?yàn)榈蜏囟蟽�，從而影響系統(tǒng)的再次啟動(dòng)，針對這個(gè)問題的解決方法還需要完善，比如增加壓縮空氣吹掃裝置管線內(nèi)部等功能。壓縮空氣吹掃的原理是把換熱管線與壓縮空氣管線聯(lián)通，當(dāng)換熱水被排放之后，在換熱器管路內(nèi)沖入壓縮空氣，快速流動(dòng)的壓縮空氣可以迅速把管路中的剩余水分帶走，防止裝置結(jié)冰影響使用。 （3）在指標(biāo)評(píng)價(jià)方面，本次采用了節(jié)煤量來衡量熱能回收的效果，但是作為目前余熱回收的評(píng)價(jià)方法，如（火用）效率、節(jié)油率、節(jié)能量和節(jié)煤量等都不具有相互可比性，并且對工藝性用能設(shè)備而言，受熱工制度的影響，評(píng)價(jià)結(jié)果甚至有時(shí)并不一致，并導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果存在著不同的結(jié)論，有的項(xiàng)目甚至需要綜合幾個(gè)指標(biāo)，才能得出一個(gè)更加合理的結(jié)果，那么在此項(xiàng)目中，我們僅以節(jié)煤量衡量效果，缺乏全面性。這也是文章的不足之處。 
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結(jié)論

熱能回收，節(jié)能降耗，利國利民，符合當(dāng)前國家的能源政策以及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針。熱能回收利用技術(shù)的節(jié)能潛力是巨大的，有著非常廣闊的發(fā)展前景，但公眾對此尚缺乏足夠的了解以及認(rèn)識(shí)，政府部門，科研機(jī)構(gòu)以及工程技術(shù)人員應(yīng)攜手共同努力，借鑒國外的優(yōu)秀成功經(jīng)驗(yàn)，在行業(yè)內(nèi)部建立科學(xué)的，統(tǒng)一的熱能回收評(píng)價(jià)體系，積極地推廣和發(fā)展熱能回收技術(shù)，使其盡早服務(wù)于社會(huì)。 
（1）本熱能回收裝置為了增大傳遞熱能的效果，在熱管換熱器中填充的是水，以水作為傳遞介質(zhì)，使之構(gòu)成了液>氣>液的熱傳遞過程，因此在建造本設(shè)備的過程之中應(yīng)當(dāng)做到打水試驗(yàn)，在系統(tǒng)充滿水之后進(jìn)行檢查，不可以有滲漏的情況，因?yàn)闊峁苤械乃绻孤对谙到y(tǒng)之外會(huì)嚴(yán)重的影響到噴霧干燥塔的正常運(yùn)行生產(chǎn)。 
（2）換熱設(shè)備在熱能回收中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，開展對熱能回收換熱器的優(yōu)化研究是提高余熱回收利用率的重要手段。由傳熱方程式 Q=KA△tm 可知，通過增大傳熱面積 A（采用小直徑管，翅片管或者螺紋管等代替光滑管，都可以增大單位體積的傳熱面積）、增加傳熱平均溫差△tm（傳熱溫差主要由物料以及載熱體的溫度決定，載熱體的溫度則和載熱體種類有關(guān)，選擇在合體的時(shí)候要考慮技術(shù)上的可行性以及經(jīng)濟(jì)上的合理性）或者增大傳熱系數(shù) K（增大流速、改變流動(dòng)條件或采用較大導(dǎo)熱系數(shù)的流體以及傳熱過程中使用有相變的載熱體都可以增大傳熱系數(shù)）都能夠增大換熱設(shè)備的效率。同時(shí)采用非金屬材料，如石墨材料、氟塑料材料、復(fù)合材料以及陶瓷材料等采用新型材料的換熱設(shè)備也有很大的應(yīng)用價(jià)值。 
（3）在噴霧干燥塔的生產(chǎn)過程中，排出的尾氣雖然會(huì)經(jīng)過過濾系統(tǒng)的過濾，不過其中依然會(huì)含有微量的糊精殘留，雖然熱能回收裝置已經(jīng)設(shè)計(jì)了耙式吹灰器和沖洗裝置對糊精殘留物進(jìn)行清理，不會(huì)對裝置本身造成問題，但是排出的糊精殘留會(huì)對環(huán)境造成少量的污染，如何通過熱能回收系統(tǒng)能夠把這一部分排出的糊精殘留進(jìn)行集中處理是下一步可以進(jìn)行完善的功能�？梢钥紤]使用大型濾布過濾裝置對排出的麥芽糊精進(jìn)行收集，因?yàn)樯婕暗绞称钒踩珕栴}，與外界環(huán)境接觸過后的麥芽糊精不可以直接作為物料回填再利用，但是可以把這部分麥芽糊精集中收集后與其他生產(chǎn)附屬品如蛋白等混合用于制作飼料的原材料。 
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參考文獻(xiàn)(略)

本文編號(hào)：106432