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産72℃高溫壓縮機,助力空氣能在電鍍工業的應用

發布時間:2018-02-07 16:51發布者:admin閱讀量:
電鍍工藝中需要持續不低于68℃的熱水,原來用的是燃油鍋爐,當地政府要求他們限期整改,停運鍋爐,否則工廠就隻能停産。


産72℃高溫壓縮機,助力空氣能在電鍍工業的應用

  電鍍是一個非常通用的工藝,有着非常廣泛的應用。電鍍需要把需要的鍍層物質溶解到一定溫度的熱水溶液中,然後再把工件浸入溶液中吸附鍍層。傳統的熱水來源于燃煤,燃油或者燃氣鍋爐。而當前空氣污染日趨嚴重,爲了解決空氣污染的問題,各地都限期拆除小鍋爐。找到節能環保的替代鍋爐供應熱水成爲電鍍企業的緊要任務。今天我們就講一個熱泵熱水應用于電鍍的實際案例。

電鍍廠改造:需要産72℃的高溫熱泵
  兩年前,浙江某地一個電鍍廠商找到英華特,他們的電鍍工藝中需要持續不低于68℃的熱水,原來用的是燃油鍋爐,當地政府要求他們限期整改,停運鍋爐,否則工廠就隻能停産。
  針對生産工藝和現場情況做了詳細的交流之後,我們一緻認爲高溫熱泵熱水可以滿足客戶的需求,大概的工藝方案如下:
  高溫熱泵把溶液加熱到72℃,供到保溫水箱,水箱裏的高溫溶液供給電鍍槽,工件和溶液逆流通過。工件鍍好後流出鍍槽。溶液經過鍍槽後降溫到68℃。電鍍流水線旁正好有空間放置熱泵熱水機組和保溫水箱,因爲電鍍溶液具有腐蝕性,所有管路,保溫水箱,冷凝器都需要用到防腐材料。



冷媒選擇:R134A符合客戶需求
  現場市場上流行混合高溫冷媒,混合高溫冷媒的優點是能夠在比較寬的範圍内提供較大的制熱量,但是其第一個弱點是萬一制冷系統發生洩漏,市場很難采購到相應的冷媒,隻能原廠提供,而且冷媒的運輸也是受限的;如果不能及時采購到冷媒,那麽生産就需要停線;第二個弱點是特殊冷媒供應商一般不願意提供其配方,而其中往往含有易燃成份,對于機組放置在廠房内,或者機組周邊有易燃物體的應用場合,使用混合冷媒風險極高。而且混合冷媒内可能含有一些被禁的對臭氧層破壞性極大的物質。R134a是單工質環保冷媒,是一種常見的高溫冷媒,易采購,環保,無可燃性。它的GWP(全球變暖潛能值)隻有1410,臭氧層消耗潛能爲0,臨界溫度爲101℃,沸點-26.4℃。R134A冷媒的缺點是單位質量熱值較低,低蒸發溫℃下熱量衰減大,所以不适合環境溫℃較低的場合,也不适合出水溫度要求特别高的應用。該客戶需求的溫度爲72℃,機組放置在廠房内,按照客戶的經驗,廠房内發熱設備較多,冬天環境溫度最低時廠房内環境溫度不會低于10℃;夏天廠房内有空氣置換裝置,把熱空氣排出廠房,吸入新鮮空氣到廠房内,廠房内最高溫℃不會超過35℃,這個環境溫度和出水需求溫度正好非常适合R134A的使用.

負荷計算:溶液進入鍍槽和離開鍍槽的溫度差爲4℃
  溶液最低溫度爲68℃,溶液需要在鍍槽内緩慢流動,根據客戶之前的經驗數據,溶液進入鍍槽和離開鍍槽的溫度差爲4℃,溶液的流量爲2.5m3/h, 對于熱泵熱水機組來說,即回水溫度爲68℃,需要把流量2.5m3/h的溶液升溫到至少72℃,溶液的比熱容參考水的比熱容,這樣可計算地到熱負荷:Q=CMδt=1.163*2500*4=11630w=11.63Kw

壓縮機選型:選用英華特高溫專用壓縮機YW120J1-10
  出水溫度72℃,冷凝溫度按80℃設計.環境溫℃變化範圍爲10-35℃,蒸發器設計在10℃環境溫度下,蒸發溫度爲5℃;校驗35℃溫度下,蒸發溫度爲22℃.英華特高溫系列渦旋壓縮機,蒸發溫度從5℃到25℃的工況下,冷凝溫℃最高可以做到85℃. 這個應用按最低環境溫度下冷量需求選擇壓縮機,即5℃蒸發溫度,80℃冷凝溫度,熱量需求爲11.63KW,選用英華特高溫專用壓縮機YW120J1-100,可以滿足全年各種工況下的熱量需求。

系統注意事項:系統必須帶有低壓保護開關
  制冷系統爲全自動運行,爲了防止系統洩漏導緻故障,系統必須帶有低壓保護開關,考慮到最低運行的蒸發溫℃爲5℃,對應的飽和壓力爲2.5bar (表壓),同時考慮壓縮機安全運行的範圍,低壓保護壓力設定在1bar(表壓)。當系統堵塞,節流裝置不能正常工作,或者冷媒大量洩漏的情況下,及時動作,保護壓縮機;當沒有情況下,系統冷媒緩慢洩漏,低壓逐漸下降,在這種情況下,低壓保護開關不一定能夠及時動作。等到低壓開關動作時,壓縮機已經經曆了長時間的高排氣溫度運行,所以我們建議客戶在增設了排氣溫度保護,排氣溫度傳感器放置在排氣管上距離壓縮機排氣口15cm處,并做良好保溫,當排氣溫度高于115℃,排氣溫度保護開關動作,壓縮機停機。壓縮機另外一個最常見的失效模式是帶液啓動,也就是在壓縮機長時間停機時,冷媒會逐漸遷移到壓縮機低壓腔内,如果停留的時間足夠長,制冷劑會冷凝成液體,因爲液态制冷劑的比重比潤滑油的比重大,所以液态制冷劑會沉積到潤滑油之下。此時如果壓縮機啓動,壓縮機低壓腔内壓力瞬間降低,液态制冷劑劇烈蒸發成氣體,制冷劑氣體會帶這潤滑油一起被吸入渦旋盤并排出壓縮機,造成壓縮機失油,潤滑失效。爲了防止這種情況的發生,英華特建議客戶增加了曲軸箱加熱帶,在壓縮機停機時,曲軸箱加熱帶對曲軸箱底部加熱,保證曲軸箱底部的溫度略高于蒸發器,防止制冷劑遷移回壓縮機。

用戶反饋:比天然氣節省了約50萬/年
  按照當地政府的要求,客戶在2014年初,燃油鍋爐停機,用了50套高溫熱泵來給他的電鍍溶液加熱。在這兩年多的運行過程中,雖然偶爾出現機組洩漏的情況,因爲系統有低壓保護和排氣溫度保護,他的設備技術人員都能及時發現并改正。所有機組運行良好,保證工廠的正常運行。因爲現在國家對電鍍行業控制的越來越嚴格,能夠留存下來的工廠,生産任務都很飽和,據這個客戶的統計,他全年的工作天數大概在330天左右,且每天都是三班24小時運轉,過去兩年中,平均每年用消耗在熱泵上面的電量爲170萬千瓦時左右,按照現行的平均電費,平均每年的電費爲146萬左右。他的一個同行,工廠距離他不遠,規模也相近,在政府要求停用燃油鍋爐時,轉成了燃氣鍋爐,據那個老板反饋,現在工業用氣平均價格約3元/m3左右,他每年的天然氣費用約195萬元左右。每年花費在燃氣鍋爐上的檢測/維修等成本也不菲。

  從以上案例來看,空氣源熱泵在電鍍行業應用,如果選型得當,可以實現高效運行,且自動運轉,不需要專人看管,運行成本也相對更經濟。相信在未來會得到更快更好的發展。
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