电镀行业主要节能方案分析.doc

7.1 烘干方式改进该企业有 7 个车间，每个车间都是单独的电镀加工车间。据调查觉察，各车间在烘干过程中都是利用蒸汽直接通入热水槽加热水，这样对蒸汽的利用率过于偏低，建议企业承受盘管加热的方式加热热水槽内的水，然后将蒸汽管道口通入电镀槽。改善前的蒸汽使用状况如以以下图所示：加热电镀液电镀槽外排蒸汽烘干产品热水槽外排改善后的蒸汽使用状况如以以下图所示：加热电镀液电镀槽外排蒸汽烘干产品热水槽加热电镀液蒸汽盘管热水槽电镀厂的电镀槽中的电镀液需要保持确定的温度，经过统计得7 个电镀厂电镀液平均温度为 75。将通过热水槽加热盘管后的蒸汽冷凝水用于电镀槽中，同样可以到达工艺要求。这样做可以为企业节约大量的蒸汽。节能量计算：知企业年消耗蒸汽量为：1500t设原先蒸汽的 30%用于热水槽，蒸汽利用率约为 50%，改进后对这局部蒸汽进展双重利用，利用率可达85% ，则改进后对蒸汽利用率上升了 35%，节约蒸汽量为：1500t×30%× 35%=157.5t年节约的标煤量为： 157.5t× 0.0886=13.95 tce 年节约费用为：157.5t× 180 元/t=2.84 万元估量总投资 7000 元，则回收期为 :0.7÷2.84=0.25 年估量 3 个月可收回本钱。7.2 各车间无功补偿目前用能状况：各车间用电柜的功率因素桥电镀总共有 2 幢楼，7 个车间，抽样对其中的几个车间的配电柜的功率因素进展了测试，普遍偏低，平均值为 0.7，有必要对这些功率因素低的车间进展集中补偿，补偿到 0.9，以削减变压器到车间这段距离的线损。改善方案：鉴于上述状况，我们建议承受集中补偿，就是在配电柜两端并联电容设备，让感性负载与容性负载之间的无功成分进展局部交换，削减电源的无功输出，提高车间局部感性负载的功率因数。不仅提高了企业内部供电线路的功率因数，也削减了线路损耗。依据该车间的用电状况，建议承受无功就地补偿，功率因数提高到 0.90。节能量计算：为将功率因素从 0.7 补偿到 0.9，由 Qc=Ptan1tan2可以计算出所需要补偿的容量，COS1=0.7 COS2=0.90P=353KW则Qc=Ptan1tan2=353×(1.02-0.47)=169.23Kvar由上述的计算可以知道各车间总共需要补偿的电容器的容量合计为 169.23 Kvar.依据该企业实际运行状况， 该车间年运行时间约 3600 小时, 电价按 0.8 元/kwh 计算：年节电量：W=0.1×Qc×T=0.1×169.23×3600=6.09 万 kwh无功经济当量取 0.1 年节约标煤量 =6.09× 3.5=21.32 t ce年节约费用： F=6.09× 0.8=4.87 万元目前，无功集中补偿装置价格为 1000 元/个。共有 7 个车间需要安装补偿装置，共需投资7000 元。投资回收期： N=0.7÷4.87=0.14 年据此测算企业 2 个月内就可收回本钱。以上节电量是按无功经济当量计算的，这是各种状况下的平均值。实际上无功补偿的节电量包括线损的降低、变压器损耗的降低。节电量的大小与企业的实际状况有关，假设进展无功补偿后，实际效果将会比估量效果好很多。7.3 阀门连接件以及管道保温目前用能状况：电镀车间最终一道工序需要使用蒸汽烘干，考察了几个车间，觉察存在同样的铺张能源的问题。在传输由热电厂供给的蒸汽过程中， 传输管道保温层脱落或者直接暴露，阀门和连接件直接暴露，温度都是高达一百多度，不仅存在铺张能源的现象，还存在着高温作业的危急。改善方案：鉴于上述状况，我们提议给破损的管道修整，暴露的连接件加保温层，阀门加装保温套。将外表温度把握在 50以内。不仅可以节约一局部的能耗，还能够使工作人员处于一种安全的环境下工作。考虑到破损的管道保温层以及连接件为不规章保温面计算比较简洁，而且耗能相对较少，所以只对阀门保温节能量进展具体的计算。依据统计， 需要给 30 个阀门安装保温套。节能量计算：建议企业加装阀门保温套取阀门外表平均温度为 120，室内温度为 25，总计 30 只，阀门的直径大小各不一样，所以只取平均值 25 cm一个同管径阀门不保温等同于其直径 3 倍长的管段不保温，则管道阀门外表辐射热计算如下：每个管道阀门的外表积：A阀=2p R l式中：A外表积，m2=2×3.14×0.125×3×0.25=0.589m2R管道半径，ml 阀门球径 3 倍计，m每个管道阀门的辐射散热量：Q= EA阀=e C(T 4 - T4 ) A012=0.78×5.67×10-8×(120+273)4-(25+273)4×0.589=416W式中：Q辐射散热量，WE 辐射力，kW/ m2e材料外表法向放射率C黑体辐射系数，W/( m2·k4)0T1 管壁的热力学温度，K T2环境的热力学温度，K平均温度：t= 1 ×(25+120)=72.5阀272.5时空气的物理特性：导热系数：=0.0298 W/m·k 运动粘度：n =20.04×10-6(m2/s) 普朗特数：Pr=0.693Gr格拉晓夫数，是浮生力与粘性力之比的一种度量； Nu努塞尔数，是壁面上流体的无量纲温度梯度；Pr普朗特数，是动量集中厚度与热量集中厚度之比的一种度量。每个管道阀门的散热计算如下：格拉晓夫数： Gr=gal 3 Dt阀n 21= (9.8 ´ 0.253´ (120 - 25)查表得:为湍流努塞尔数：20.04 ´10-6 )2 ´ (273 + 72.5)=1.05×108Nu=0.11Gr阀Pr1/3阀=0.11×1.05×108×0.6931/3=45.92对流换热外表传热系数：h= Nul1阀 l=45.92×0.0298÷0.125=10.95 W/( m2· k)所以对流换热量：Q=p d l h Dt阀=3.14×0.25×3×0.25×10.95×95=102.07W所以管道阀门的总散热量为：Q=416+102.07×30=15542.1W阀总=15.54kW一年的散热量为：按实际使用一年运行 4000 小时计算15.54kW×3600s×3600÷4.186 kJ/kcal=53458193.98 kcal折算成原煤是(依据原煤的发热量)：53458193.98 kcal÷5000 kcal/kg=10691.64kg=10.7 t折算成标煤是：10.7×0.7143=7.64tce以上结果是阀门每年的热损失量，加装保温套以后外表温度照旧高于室温，一般维持在 50左右。那么加装保温套之后的热损失量计算方法同上，计算结果为：1.80 tce所以阀门加装保温措施后的节能量为：7.64 -1.80=5.84 tce转化为蒸汽，则每年节约的蒸汽量为：5.84 tce /0.088=66.36t假设以每吨蒸汽的价格 180 元计，则每年可节约费用：180×66.36t=1.2 万元每只阀门保温套按 300 元、安装费 20 元计算，估量回收期为：T=300+20×30÷12023=0.8 年估量本钱可在 10 个月内回收。所以输送蒸汽阀门做好保温措施节能效果很好，同时在做保温措施的时候要选择适合的阀门保温套。依据 2023 年 5 月宁波市节能技术产品导向名目，主要推举单位：慈溪市亿拓节能技术。阀门保温由于管道阀门经常更换，很多企业无视了阀门的保温，慈溪市兴发电镀也存在这样的现象。局部阀门的外表温度高到达了 130阀门外表积较大，一个同管径阀门不保温等同于其直径 3 倍长的管道管段不保温，兴发电镀有各类阀门约 60 个，散热损失较大。建议在各个管道阀门上安装移动的保温装置，例如可拆卸的保温套。可拆卸的阀门保温套依据测量估量，企业未保温阀门外表平均温度为 120，总计阀门个数 60 个，直径为10cm。由于管道各段直径不同，所以取平均直径约为 10cm。一个同管径阀门不保温等同于其直径 3倍长的管段不保温，取空气温度 20，则理论散热量计算如下：（1） 阀门外表辐射散热量阀门的外表积：A = 2pRl = 2p ´ 0.05 ´ 3 ´ 0.1 = 0.0942m 2式中： A 阀门的外表积， m 2R 管道平均管径， ml 阀门直径 3 倍计， m阀门的辐射散热量：f = eC10(T 4 - T124 ) A = 0.8 ´ 5.67 ´10-8 ´(120 + 273) 4 - (20 + 2734 ) ´ 0.0942= 70.44W式中：f 辐射散热量，W1e 材料外表法向放射率C 黑体辐射系数，取5.67 ´10-8 W /(m2 × K 4 ) 0T 阀门外表的热力学温度， K1T 环境的热力学温度， K2（2） 阀门外表对流换热的散热量阀门外表温度和空气温度的平均温度t为：pjt= 1 (t + t ) = 1 (120 + 20) = 70 pj212270时的空气物理特性：导热系数： l = 2.96 ´10-2W /(m × K )运动粘度： v = 20.02 ´10-6 m2 / s普朗特数： Pr = 0.694Gr 格拉晓夫数，是浮生力与粘性力之比的一种度量； Nu 努塞尔数，是壁面上流体的无量纲温度梯度；Pr 普朗特数，动量集中厚度与热量集中厚度之比的一种度量。单个阀门的散热量计算如下：格拉晓夫数： Gr =ga l 3 Dt = 9.8m / s 2 ´ (3 ´ 0.1m)3 ´ (120 - 20)°Cv 2(20.02 ´10-6 m 2/ s) 2´ (273 + 70)K= 1.92 ´108由Gr 可知流淌状态为层流，其努塞尔数为：Nu = 0.48(Gr × Pr)0.25 = 0.48 ´ (1.92 ´108 ´ 0.694)0.25 = 51.57对流换热外表传热系数：lh = Nu= 51.57 ´2.96 ´10-2W /(m × K )l3 ´ 0.1m= 5.09W /(m2 × K )式中：h 对流换热外表传热系数，W /(m2 × K )l流体导热系数l 阀门球径 3 倍计， m 所以阀门对流换热量：f= pdlhDt2= p ´ 0.1´ 3 ´ 0.1´ 5.09 ´ (120 - 20)= 47.95W式中：f 对流换热量，W2d 管道直径， mDt 温度差，l 阀门球径 3 倍计， m 所以，阀门的总散热量为：f = n × (f1+f ) = 60(70.44 + 47.95) = 7103.4W2年总散热量按年工作 300 天，每天 16 小时计：7103.4 ´ 300 ´16 ´ 3600 = 1.23´108 kJ依据热电厂供给的蒸汽的热值为 2875.57kJ/kg，散热损失可以折算成折算成蒸汽：1.23´108 kJ÷2875.57kJ/kg÷ 0.7 =42.77t折合标煤： 42.77t ´ 0.10857 = 4.64 tce以上结果是阀门每年的热损失量，加装保温套以后外表温度照旧高于室温，一般维持在 50左右。那么加装保温套之后的热损失量计算方法同上，折算成原煤为6.42.t ，折合标煤0.70 tce所以阀门加装保温措施后的节能量为：4.64 - 0.70 = 3.94tce以企业 09 年的平均蒸汽价 170 元/吨计，则每年可节约费用：(42.77 - 6.42) ´170 = 7746.09 元= 0.62 万元每只阀门保温套按 80 元、安装费 10 元计算，则投资额为(80 +10) ´ 60 =0.54 万元投资回收期：0.54÷0.62=0.87年实施该工程的推举企业为:慈溪市亿拓节能技术。7.3.2 更换疏水阀目前企业里使用总数约 50 只的热动力式疏水阀，由于热动力疏水阀需要定期排气，所以蒸汽铺张较为严峻。该企业某车间所安装的热动力式疏水阀建议企业将全部的热动力式疏水阀更换为浮球式疏水阀，削减蒸汽的铺张。浮球式疏水阀正常状况下，热动力式疏水阀的漏气率约为 5%，企业每年消耗蒸汽 3625t，疏水阀更换后乃可以节约蒸汽：3625×5%=181.251t蒸汽价按 170 元每吨计，则年节约费用为：181.25×170÷10000=3.08万元折合标煤：181.25×0.10857=19.68(tce)每只浮球式疏水阀的价格约 400 元，需要更换 50 只，则此项改造的投资额为：400×50÷10000=2万元投资回收期：0.04×50÷3.08=0.65年实施该工程的推举企业为:慈溪市亿拓节能技术。7.3.3 转变热水制备方式目前该企业将蒸汽直接通入水中的方式制取热水，由于使用的过程中不断有蒸汽排入空气，蒸汽铺张相当严峻。经实测，以此种方式将水从 25，加热至 85，需消耗约 2kg 蒸汽，依据蒸汽的热值 2875.57kJ/kg，则其热效率仅为：(65-25)×4.186×10÷2×2875.57=44%该企业的蒸汽利用方式相当粗暴建议企业改为蒸汽盘管间接加热，可以大大削减在制取热水的过程中蒸汽的铺张。市面上几种不同样式的金属加热盘管该企业约有 50%的蒸汽直接用于制备热水，假设在全部车间的安装盘管式换热器，一般金属盘管换热器的热效率约为 70%。该企业 2023 年度的蒸汽用量为 3625，则年可以节约蒸汽：70%-44%×3625×0.5=471.25t折合标煤：471.25t×0.10857=51.16tce该企业蒸汽的平均价格为 170 元/吨，则每年可以节约费用：471.25×170=8.01万元估量此项改造投入约为 10 万元，则投资回收期为：10÷8.01=1.25年7.3.4 冷凝水回收假设蒸汽盘管全部安装完毕，则该企业全部蒸汽加热设备均为间接加热的形式，由于蒸汽可以不与水直接接触，蒸汽在失去热量后冷凝成为热水，其温度达 100以上，建议企业将这局部冷凝水回收至电镀热水池。该企业年用汽为 3625t，则可以回收的热水量为：3625t 取常温水的温度为 20，则年可以回收热量：3625×1000×100-20×4.186=1.21×109 kJ该企业购置的蒸汽热值为 2875.57kJ/kg，折合蒸汽的量为：1.21×109÷2875.57÷1000=420.79t折合标煤：ce420.79×0.10857=45.69t 该企业 2023 年平均每吨蒸汽价格为 170 元，则每年可以节约的费用为：420.79×170=7.15万元设备总投入约为 10 万元，则投资回收期为：10÷7.15=1.409年