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。
据调查发现,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,建议企业采用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。
改善前的蒸汽使用情况如下图所示:改善后的蒸汽使用情况如下图所示:热水槽电镀厂的电镀槽中的电镀液需要保持一定的温度,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,同样可以达到工艺要求。
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%,改进后对这部分蒸汽进行双重利用,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年节省费用为::157.5t×180元/t=2.84万元预计总投资7000元,则回收期为:0.7÷2.84=0.25年预计3个月可收回成本。
7.2各车间无功补偿目前用能情况:各车间用电柜的功率因素新桥电镀总共有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行了测试,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行集中补偿,补偿到0.9,以减少变压器到车间这段距离的线损。
改善方案:鉴于上述情况,我们建议采用集中补偿,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行部分交换,减少电源的无功输出,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,也减少了线路损耗。
根据该车间的用电情况,建议采用无功就地补偿,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Q c=P(tanφ1—tanφ2)可以计算出所需要补偿的容量,已知COSφ1=0.7 COSφ2=0.90P=353KW则Q c=P(tanφ1—tanφ2)=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.根据该企业实际运行情况,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×Q c×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个月内就可收回成本。
以上节电量是按无功经济当量计算的,这是各种情况下的平均值。
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情况有关,如果进行无功补偿后,实际效果将会比预计效果好很多。
7.3阀门连接件以及管道保温目前用能情况:电镀车间最后一道工序需要使用蒸汽烘干,考察了几个车间,发现存在同样的浪费能源的问题。
在传输由热电厂提供的蒸汽过程中,传输管道保温层脱落或者直接裸露,阀门和连接件直接裸露,温度都是高达一百多度,不仅存在浪费能源的现象,还存在着高温作业的危险。
改善方案:鉴于上述情况,我们提议给破损的管道修整,裸露的连接件加保温层,阀门加装保温套。
将表面温度控制在50℃以内。
不仅可以节省一部分的能耗,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则保温面计算比较复杂,而且耗能相对较少,所以只对阀门保温节能量进行具体的计算。
根据统计,需要给30个阀门安装保温套。
建议企业加装阀门保温套节能量计算:取阀门表面平均温度为120℃,室内温度为25℃,总计30只,阀门的直径大小各不相同,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),则管道阀门表面辐射热计算如下:每个管道阀门的表面积:A 阀=2πR l=2×3.14×0.125×3×0.25=0.589m 2式中: A ——表面积,m 2R ——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 阀= EA=A T T C )(42410-ε=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/ m 2ε——材料表面法向发射率C 0——黑体辐射系数,W/( m 2·k 4) T 1 ——管壁的热力学温度,KT 2——环境的热力学温度,K平均温度:t 阀=21×(25+120)=72.5℃72.5℃时空气的物理特性:导热系数:λ=0.0298 W/(m·k ) 运动粘度:ν=20.04×10-6(m 2/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,是动量扩散厚度与热量扩散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 阀=t gal ∆321ν = ()()3269.80.25(12025)20.041027372.5-⨯⨯-⨯⨯+=1.05×108查表得:为湍流努塞尔数:Nu 阀=0.11(Gr 阀Pr )1/3=0.11×(1.05×108×0.693)1/3=45.92对流换热表面传热系数:h= Nu 阀l1λ =45.92×0.0298÷0.125=10.95 W/( m 2·k)所以对流换热量:Q 阀=πd l h t ∆=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 阀总=(416+102.07)×30=15542.1W=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(根据原煤的发热量):53458193.98 kcal÷5000 kcal/kg=10691.64kg=10.7 t折算成标煤是:10.7×0.7143=7.64t ce以上结果是阀门每年的热损失量,加装保温套以后表面温度仍然高于室温,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 t ce所以阀门加装保温措施后的节能量为:7.64 -1.80=5.84 t ce转化为蒸汽,则每年节省的蒸汽量为:5.84 t ce /0.088=66.36t如果以每吨蒸汽的价格180元计,则每年可节省费用:180×66.36t=1.2万元每只阀门保温套按300元、安装费20元计算,预计回收期为:T=(300+20)×30÷12000=0.8年预计成本可在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。
根据2010年5月《宁波市节能技术(产品)导向目录》,主要推荐单位:慈溪市亿拓节能技术有限公司。
阀门保温由于管道阀门经常更换,许多企业忽略了阀门的保温,慈溪市兴发电镀有限公司也存在这样的现象。
部分阀门的表面温度高达到了130℃阀门表面积较大,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根据测量估计,企业未保温阀门表面平均温度为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)阀门表面辐射散热量阀门的表面积:20942.01.0305.022m Rl A =⨯⨯⨯==ππ式中:A ——阀门的表面积,2mR ——管道平均管径,ml ——阀门直径3倍计,m阀门的辐射散热量:0942.0)]27320()273120[(1067.58.0)(448424101⨯+-+⨯⨯⨯=-=-A T T C εφ W 44.70=式中: 1φ——辐射散热量,Wε——材料表面法向发射率0C ——黑体辐射系数,取)/(1067.5428K m W ⋅⨯-1T ——阀门表面的热力学温度,K2T ——环境的热力学温度,K(2)阀门表面对流换热的散热量阀门表面温度和空气温度的平均温度pj t 为:70)20120(21)(2121=+=+=t t t pj ℃ 70℃时的空气物理特性:导热系数:)/(1096.22K m W ⋅⨯=-λ运动粘度:s m v /1002.2026-⨯=普朗特数:694.0Pr =Gr ——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,动量扩散厚度与热量扩散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:Ks m C m s m v t l g Gr )70273()/1002.20()20120()1.03(/8.92263223+⨯⨯︒-⨯⨯⨯=∆=-α 81092.1⨯=由Gr 可知流动状态为层流,其努塞尔数为:57.51)694.01092.1(48.0Pr)(48.025.0825.0=⨯⨯⨯=⋅=Gr Nu 对流换热表面传热系数:m K m W l Nu h 1.03)/(1096.257.512⨯⋅⨯⨯==-λ)/(09.52K m W ⋅=式中: h ——对流换热表面传热系数,)/(2K m W ⋅ λ——流体导热系数l ——阀门球径3倍计,m所以阀门对流换热量:t dlh ∆=πφ2)20120(09.51.031.0-⨯⨯⨯⨯⨯=πW 95.47=式中: 2φ——对流换热量,Wd ——管道直径,mt ∆——温度差,℃l ——阀门球径3倍计,m所以,阀门的总散热量为:W n 4.7103)95.4744.70(60)(21=+=+⋅=φφφ年总散热量(按年工作300天,每天16小时计):kJ 81023.136********.7103⨯=⨯⨯⨯根据热电厂供应的蒸汽的热值为2875.57kJ/kg ,散热损失可以折算成折算成蒸汽:81023.1⨯kJ ÷2875.57kJ/kg ÷7.0=42.77t折合标煤:64.410857.042.77=⨯t t ce以上结果是阀门每年的热损失量,加装保温套以后表面温度仍然高于室温,一般维持在50℃左右。